Системное программное обеспечение и его функции (информатика, 7 класс)

В учебнике по информатике для 7 класса системное программное обеспечение расписано очень подробно, однако не все ученики могут понять изложенный материал. Оно играет очень важную роль в IT-сфере, т. к. обеспечивает работу любой вычислительной системы. Чтобы понять его назначение, специалисты рекомендуют изучить базовые понятия и классификацию.

Оглавление:

• Общие сведения
• Базовые компоненты
• Операционная система
• Специальные утилиты

Общие сведения

Программное обеспечение (ПО) — совокупность средств для управления вычислительным процессом и обработки информации. Оно бывает трех типов:

1. Прикладное (ППО).
2. Системное (СПО).
3. Инструментальное (ИПО).

К первой группе относятся все программы, с которыми работает пользователь персонального компьютера (ПК или ЭВМ). С их помощью можно работать с документацией, обрабатывать изображения, кодировать видео и т. д. Следует отметить, что игры также относятся к этому типу.

СПО предназначено для выполнения вспомогательных функций. К последним относятся следующие: работа с файловой системой, организация интерфейса «клиент-ПК», поддержание операционной системы (ОС) в рабочем состоянии и т. д.

Инструментальное — набор программных средств и модулей, предназначенных для создания ПО. К ним относятся оболочки с поддержанием языков программирования, различные текстовые редакторы и т. д.

Иными словами, все средства, использующиеся для написания новых программ, называются инструментальными.

Специалисты рекомендуют сначала ознакомиться с системным ПО, поскольку оно является важным компонентом, т. к. изучение любой IT-дисциплины начинается с принципов работы и взаимодействия основных ее компонентов.

СПО подлежит определенной классификации. Его условно можно разделить на три типа: базовое, ОС и утилиты. Каждая группа выполняет определенные функции. Базовое состоит из программ, которые встроены в устройство. В последнем присутствует специальная микросхема памяти. При изготовлении компонента в последнюю загружается специальное ПО, необходимое для интеграции «железа» в вычислительную систему.

Группа операционных систем отвечает за организацию интерфейса, который имеет архитектуру «клиент-компьютер». Она перекодирует информацию пользователя на машинный язык. Далее данные обрабатываются и выдается соответствующий результат. Кроме того, разворачивается окружение, в котором можно запускать необходимые программы и работать с сетью.

Утилиты применяются для обслуживания ОС, диагностики ее компонентов и выполнения других вспомогательных операций. Примером последних является архиватор, который также входит в состав ОС. Он позволяет сжимать данные, уменьшая их размер при помощи специальной технологии замены повторяющегося шестнадцатеричного кода.

Базовые компоненты

BIOS — базовый компонент любой вычислительной системы, записывающийся в специальную интегральную микросхему и содержащий настройки инициализации устройства. Он выполняет четыре основные задачи:

1. Назначение каждому устройству прерывания.
2. Считывание первоначальных настроек с каждого устройства.
3. Проверку аппаратной части.
4. Первоначальную загрузку ОС.

После включения ПК происходит считывание информации об устройствах из микросхемы BIOS. Кроме того, программа сама посылает тестовые cmos-импульсы на каждый компонент, установленный в текущей вычислительной системе. Если сигнал возвращается, то осуществляется переход к следующему устройству. Когда cmos не пройден для микропроцессора (CPU), графического адаптера (GPU), оперативной памяти (RAM) или контроллера жестких дисков, тогда ЭВМ прекращает свою работу. При этом выдаются определенные звуковые сигналы.

Если же устройство является второстепенным и не принадлежит к главным компонентам, то тестирование происходит дальше. BIOS — программируемая микросхема на уровне клиента, т. е. пользователь ПК сам может вносить изменения в порядок загрузки носителей, указывать частоту системной шины и величину множителя CPU, а также модифицировать другие параметры, ускоряющие загрузку ЭВМ.

Операционная система

ОС называют совокупность программ-модулей, управляющих клиентской и аппаратной частями ЭВМ. В первом случае выполняется создание специальной среды, в которой можно запускать ПО, а также работать с сетью. Говоря общедоступным языком, микропроцессор — «мозг», видеосистема — «глаза», жесткий диск — «сердце», а операционная система — «душа» любой вычислительной системы.

ОС пишутся системными программистами. Они бывают полнофункциональными и специализированными. Первые устанавливаются на домашние ПК, а вторые — только на устройства, имеющие узкую специализацию (системы видеонаблюдения, банкоматы и т. д. ). Существуют определенные критерии, на основании которых любой программный продукт можно отнести к группе ОС:

1. Создание виртуальной среды, обеспечивающей работу других приложений.
2. Управление и перераспределение ресурсов вычислительной системы.
3. Обработка команд пользователя.
4. Работа с таблицами разделов логического накопителя и его файловой системой.
5. Обработка и управление приоритетами прерываний аппаратных компонентов.
6. Расширение возможностей устройств при помощи отдельных инструкций (драйверов).
7. Обеспечение многозадачности любого типа (реальной и ложной).
8. Работа с учетными записями нескольких пользователей и задание прав доступа для каждого клиента.
9. Быстрая и удобная настройка железа.
10. Определение устройств и их подключение к ОС.
11. Расширение функциональных возможностей ОС посредством инсталляции дополнительного ПО.
12. Безопасность хранения информации пользователя.

Если ПО не удовлетворяет какому-либо критерию, то значит не является операционной системой. Чтобы осуществить правильный выбор последней, необходимо кратко ознакомиться с платформами и их основными характеристиками.

Платформы и их характеристики

IT-специалисты делят ОС на две платформы. К ним относятся следующие:

1. UNIX.
2. Windows.

UNIX-системы делятся на три вида: LINUX, MAC OS и ANDROID. Первый вид устанавливается на любую конфигурацию ПК или ноутбука. Он отличается высокой степенью безопасности, т. к. компьютерных вирусов очень мало для LINUX. Кроме того, благодаря постоянной работе программистов, появляются новые пакеты ОС, отличающиеся дружественным и доступным интерфейсом для начинающего пользователя.

Для MAC OS можно перечислить те же преимущества, что и для LINUX. Однако у них имеется существенный недостаток — устанавливаются только на ноутбуки или нетбуки компании Apple. Последний вид — специализированные Android-системы. Они используются на портативных устройствах (планшетах, смартфонах и других гаджетах).

Windows-платформа обладает удобным и понятным интерфейсом, которую рекомендуют специалисты для новичков. Однако она обладает ненадежностью. Ее легко взломать и получить доступ к важной информации пользователя. Следовательно, на ней не стоит зацикливаться, а нужно переходить на более совершенным платформам. Кроме того, для обеспечения безопасности и стабильности работы требуется применять специальное сервисное ПО.

Расширение функционала и многозадачность

Функцию каждого устройства можно расширить, воспользовавшись специальными инструкциями или драйверами. Последние являются специальным модулем, в котором прописаны все настройки для конкретного компонента аппаратной части.

В основном он устанавливается для каждого элемента отдельно при инсталляции ОС. Однако на Windows-платформах это происходит не всегда. В этом случае процедуру необходимо выполнять вручную. Иначе дела обстоят на Unix, поскольку при наличии интернета последние версии драйверов скачиваются и устанавливаются на ПК.

Теперь следует кратко описать процесс многозадачности каждой из платформ. На UNIX могут одновременно работать несколько приложений без указания приоритета выполнения операций. Благодаря параллельной обработке данных на этих ОС вообще отсутствует вероятность зацикливания или, как говорят IT-специалисты, «зависания».

Этого нельзя сказать об ОС линейки Windows. Они перераспределяют ресурсы памяти и процессора между приложениями. Например, пока обрабатываются данные одной программы, выполняется переключение на другую и работа с ней. Затем осуществляется возвращение к первой, пока запросы второй обрабатываются. Этот механизм имитирует многозадачность, которую специалисты называют ложной.

Специальные утилиты

Последним видом СПО являются утилиты или сервисное ПО. Они применяются в основном для Windows-платформ. Их можно условно разделить на следующие группы:

1. Безопасность.
2. Оптимизация ОС.
3. Ремонт реестра.
4. Настройка системы.
5. Защита информации пользователя.
6. Работа с элементами файловой системы (файлы и каталоги).
7. Инсталляторы.

В первую группу следует включить все антивирусные программы, а также утилиты для борьбы с атаками кибепреступников (брандмауэры). Вторая состоит из большого количества специализированного ПО, которое применяется для ускорения работы ОС.

Третья группа предусматривает ремонт реестра. Последний увеличивается в объеме из-за постоянной установки программных продуктов. Следовательно, его необходимо чистить от неиспользуемых ключей.

Четвертая выполняет настройку аппаратного и программного обеспечения на клиентском уровне, т. е. из самой ОС. Для защиты данных пользователя применяются дополнительная пятая группа «шифровальщиков» информации.

Шестая необходима для корректной и удобной работы с файловой системой. Седьмая группа используется для правильной инсталляции ПО, поскольку стандартные методы оставляют множество ненужных компонентов. В результате этого реестр «раздувается» и ОС работает очень медленно.

Следует отметить, что программисты разрабатывают специальные модули, которые могут включать сразу несколько функций, т. е. чистка и дефрагментация реестра, установка программ, защита данных и т. д.

Таким образом, системные программы применяются не только для «оживления» персонального компьютера, но и для его оптимизации и защиты от киберпреступников.