Тема 3. Системне програмне забезпечення ЕОМ.

1. Операційні системи.

Як вже зазначалось, системне програмне забезпечення орієнтоване на управління роботою обчислювальної системи загалом. Основним представником системного програмного забезпечення є операційна система (ОС).

Операційна система являє собою сукупність програм, які виконують такі основні функції:

· управління ресурсами комп’ютера та виконанням програм

· організація даних у зручній для опрацювання формі

· організація інтерфейсу користувача.

Перші комп’ютери не мали операційних систем. Програми та дані вводились в їх оперативну пам’ять безпосередньо оператором ЕОМ. Запуск програми на виконання здійснювався також оператором. Результати роботи програми зчитувався або з оперативної пам’яті, або р регістрів (внутрішньої пам’яті) процесора. Очевидно, що така робота з комп’ютером була по-перше, тривалою і незручною, по-друге, вимагала серйозної підготовки в галузі обчислювальної техніки, а по-третє, досить дорогою. Тому виникла потреба у перекладення частини функцій управління роботою ЕОМ на саму ЕОМ. Так з’явились перші ОС.

Сучасні операційні системи працюють в діалоговому режимі. Це означає, що комп’ютер знаходиться у постійній взаємодії з користувачем та технічними пристроями. Можливість такої роботи заснована на перериваннях. Сутність переривання полягає у тому, що процесор виконує завдання до тих пір, поки не виникає сигнал від зовнішнього пристою. Процесор може або одразу переключитись на опрацювання цього сигналу, або відкласти його обробку до завершення виконання поточних дій. Наприклад, якщо натискувались клавіші алфавітно-цифрової групи, а процесор виконував якусь програму, то на екрані монітора відповідні символи з’являться лише після завершення роботи програми. В даному випадку перериванням, пов’язане з введенням даних, було опрацьовано одразу, а переривання, пов’язане з виводом символів – лише після завершення програми. Такий спосіб опрацювання сигналів набагато зручніший, ніж постійне опитування процесором зовнішніх пристроїв з метою встановлення їх стану. Наприклад, якби телефон не був би обладнаний дзвінком, напевне, нам довелось би постійно піднімати слухавку, щоб визначити, чи хоче хто-небудь зв’язатись з нами.

Робота зі всіма зовнішніми пристроями заснована на перериваннях. Натискування клавіш клавіатури користувачем генерує переривання. Вивід інформації на дисплей або принтер, обмін даними з запам’ятовуючими пристроями також оснований на перериваннях. Однак, наведена функція лише одна з багатьох, яки виконуються операційною системою.

Для реалізації наведених вище функцій операційна система має такі складові:

· драйвери зовнішніх пристроїв;

· ядро операційної системи;

· командний процесор.

Драйвер – це програма, яка здійснює управління роботою зовнішнього пристрою. Для стандартних зовнішніх пристроїв (клавіатури, монітора, накопичувачів) більшість драйверів реалізовані або в базовій системі вводу-виводу, яка розташована в постійній пам’яті, або у відповідному файлі драйверів. Однак в деяких випадках драйвери можуть надаватись у вигляді окремих файлів.

Ядро операційної системи призначене для організації файлової системи. Як відомо, дані записуються на носій по секторам. Для опрацювання даних нам потрібно було б знати адреси всіх секторів , які належать тим чи іншим даним. Для позбавлення цієї незручності дані записуються у вигляді файлів. Сама операційна система слідкує за тим, які сектори належать файлові, а які вільні (для запису наступної порції даних), позбавляючи нас тим самим рутинної роботи по розміщенню даних.

Командний процесор виконує функції організації діалогу з користувачем. Тобто, він інтерпретує команди, що подає користувач, виконує їх, та організує вивід повідомлень про виконання цих команд.

Дані розташовуються на носіях. Кожному носієві відповідає своє логічне ім’я, яке складається з латинської літери та символу двокрапка. Накопичувачі гнучких дисків мають імена А: та В:, вінчестер – С:, CDROM -D: і так далі. Вінчестер може бути розділений на декілька частин, кожна з яких може мати своє ім’я . При цьому існують такі узгодження:

· якщо накопичувач гнучких дисків один, то він має ім’я А:

· розділи вінчестера мають імена, що починаються з С: (С:, D:, E:,…);

· накопичувач CDROM останнє ім’я в списку імен.

Центральним поняттям файлової системи є файл. Файл – це сукупність даних на зовнішньому носієві, що має ім’я. Наявність імені для файлу обов’язкова. Іноді трапляється ситуація, коли дані з якихось причин втрачають ім’я. Такі дані не є файлом, і вважаться недоступними для користувача, хоча можуть бути записані на носієві. Кожен файл має ім’я та розширення. Розширення показує належність файлу певній групі (програмам, службовим файлам, документам, тощо). Розширення містить до трьох символів і може бути відсутнім. Ім’я файлу однозначно ідентифікує файл в певній групі. В старих операційних системах, таких, як MSDOS, ім’я могло містити до 8 латинських символів або цифр. При цьому заборонялось використовувати символи національного алфавіту та деякі службові символи, такі, як пропуск, кома. Сучасні ОС (такі, як WINDOWS) зняли це обмеження, і можуть використовувати імена Файлів, що містять до 255 символів практично будь-якого алфавіту.

Таблиця 3.1. Приклади імен файлів.

Файли обов’язково реєструються в каталогові, який містить ім’я файлу та деяку службову інформацію про нього. Каталог може бути кореневим та дочірнім (підкаталогом). Кореневий каталог завжди є на дискові. Він один, а тому імені не має. Дочірні каталоги створюються користувачем. Кожен з ним повинен мати ім’я. Правила для введення імен такі ж , як і для файлів. Сукупність каталогів, які потрібно пройти, щоб дістатись потрібного файлу, називають маршрутом. Повне ім’я файлу складається з імені диску, маршруту, імені файлу та його розширення. На рис 1.3 наведений фрагмент файлової системи диску E: Для зручності подання інформації каталоги виділені великими літерами, а імена файлів - маленькими.  

Рис 3.1.Фрагмент файлової системи.

Так, повне ім’я файлу arhiv1.arj має вигляд: E:\ARH\arhiv1.arj , а для файлу lection2.txt – E:\DOCUMENT\TEXT\lection2.txt . Відповідно, маршрути цих файлів мають вигляд E:\ARH\ та E:\DOCUMENT\TEXT\ відповідно.

За розміщенням файлів на дискові використовується таблиця розташування файлів. Вона містить дані про те, які саме сектори належать кожному файлу.