Юпин Р.Е. Лекции по системному программному обеспечению

Подождите немного. Документ загружается.

Составитель Юпин Р.Е.

(2008, Украина, Черкасский государственный университет, кафедра

специализированных компьютерных систем)

Содержание лекций

Лекция 1: Введение в системное программное обеспечение........................5

Системное программное обеспечение...............................................................5

Операционная система.........................................................................................6

Среда разработки программного обеспечения..................................................7

Утилиты.................................................................................................................8

Файловая система.................................................................................................8

Система управления базами данных..................................................................9

Лекция 2: Понятие операционной системы или среды...............................10

Операционная система.......................................................................................10

Содержание.........................................................................................................10

Функции...........................................................................................................10

Объекты ядра ОС............................................................................................11

Понятие операционной системы...................................................................11

Эволюция операционных систем и основные идеи.....................................14

Пакетный режим.............................................................................................15

Разделение времени и многозадачность.......................................................15

Разделение полномочий.................................................................................15

Реальный масштаб времени...........................................................................16

Файловые системы и структуры....................................................................16

«Unix», стандартизация ОС и POSIX............................................................16

«Post Unix» архитектуры ОС.........................................................................19

Примечания.....................................................................................................19

Литература.......................................................................................................20

Лекция 3: Объекты ядра операционной системы.........................................21

Процесс (информатика).....................................................................................21

Создание процесса..........................................................................................21

Завершение процесса......................................................................................21

Литература.......................................................................................................22

Файл.....................................................................................................................23

Файловая система............................................................................................24

Файл как объект API операционной системы..............................................24

Свойства файла................................................................................................24

Имя файла........................................................................................................24

Расширение имени файла...............................................................................25

Атрибуты.........................................................................................................25

Время................................................................................................................26

Владелец и группа файла...............................................................................27

Права доступа..................................................................................................27

Операции с файлом.........................................................................................27

Операции, связанные с открытием файла....................................................28

Операции, не связанные с открытием файла................................................29

Типы файлов....................................................................................................30

Примечания.....................................................................................................31

Событие...............................................................................................................32

Поток данных......................................................................................................32

Поток данных в программировании..............................................................32

Поток данных в операционных системах.....................................................33

Семафор (информатика)....................................................................................33

Определение семафора...................................................................................33

Применение семафоров..................................................................................34

Проблемы семафоров.....................................................................................35

Внешние ссылки..............................................................................................36

Мьютекс..............................................................................................................36

Именованный канал...........................................................................................38

Именованные каналы в Unix..........................................................................38

Именованные каналы в Windows..................................................................38

Именованные каналы в сетях Windows........................................................40

Внешние ссылки..............................................................................................40

Лекция 4: Среда разработки программного обеспечения...........................41

Компилятор.........................................................................................................41

Основы.............................................................................................................41

Структура компилятора..................................................................................42

Трансляция и компоновка..............................................................................43

Примеры компиляторов.................................................................................43

Транслятор..........................................................................................................44

Литература.......................................................................................................45

Компоновщик.....................................................................................................45

Загрузчик программ...........................................................................................46

Отладчик.............................................................................................................47

Ссылки..............................................................................................................47

Текстовый редактор........................................................................................48

Типы текстовых редакторов...........................................................................48

Популярные текстовые редакторы (первого рода)......................................49

Популярные текстовые процессоры (текстовые редакторы второго рода)

...........................................................................................................................50

Лекция 5: Утилиты.............................................................................................51

Содержание.........................................................................................................51

Утилиты сервисного обслуживания (УСО).....................................................51

Основные типы УСО......................................................................................52

Утилиты расширения функциональности.......................................................53

Основные виды утилит расширения функциональности............................53

Информационные утилиты...............................................................................55

Лекция 6: Файловая система............................................................................56

Содержание.........................................................................................................56

Иерархия каталогов............................................................................................56

Классификация файловых систем....................................................................59

Задачи файловой системы.................................................................................60

Лекция 7: Система управления базами данных............................................61

Содержание.........................................................................................................61

Основные функции СУБД.................................................................................61

Классификация СУБД........................................................................................62

По модели данных...........................................................................................62

По архитектуре организации хранения данных...........................................62

По способу доступа к БД................................................................................62

Ссылки.................................................................................................................63

Русскоязычные сайты.....................................................................................63

Зарубежные сайты...........................................................................................63

Литература..........................................................................................................64

Лекция 1: Введение в системное программное

обеспечение

Системное программное обеспечение

Системное программное обеспечение — это комплекс программ,

которые обеспечивают эффективное управление компонентами

вычислительной системы, такими как процессор, оперативная память,

каналы ввода-вывода, сетевое и коммуникационное оборудование и т.п.

10 11

Рисунок 1. - Обобщенная структура вычислительного комплекса:

1Y–Yприкладные задачи пользователей; 2Y–Yсистемы программирования;

3Y–Yредакторы; 4Y–Yкомпоновщики; 5Y–Yтрансляторы; 6Y–Yаппаратура ЭВМ;

7Y–Yотладчики; 8Y–Yбиблиотеки подпрограмм; 9Y–Yоперационная система;

10Y–Yсистемы управления файлами (СУФ); 11Y–Yсистемы управления базами

данных (СУБД); 12Y–Yпакеты прикладных программ; 13Y–Yутилиты.

Системное программное обеспечение реализует связь аппаратного и

программного обеспечения, выступая как "межслойный интерфейс" с одной

стороны которого аппаратура, а с другой приложения пользователя. Кроме

системного программного обеспечения принято выделять Прикладное

программное обеспечение, которое призвано решать прикладные задачи

пользователя.

В состав системного программного обеспечения входят:

1. Операционные системы;

2. Среды программирования:

a. компиляторы,

b. трансляторы,

c. компоновщики,

d. загрузчики,

e. отладчики,

f. текстовый редактор,

g. библиотеки подпрограмм;

3. Утилиты;

4. Системы управления файлами;

5. Системы управления базами данных.

Операционная система

Операцио́нная систе́ма, ОС (англ. operating system) — базовый

комплекс компьютерных программ, обеспечивающий управление

аппаратными средствами компьютера, работу с файлами, ввод и вывод

данных, а также выполнение прикладных программ и утилит.

При включении компьютера операционная система загружается в

память раньше остальных программ и затем служит платформой и средой

для их работы. Помимо вышеуказанных функций ОС может осуществлять и

другие, например, предоставление пользовательского интерфейса, сетевое

взаимодействие и т.Yп.

С 1990-х наиболее распространёнными операционными системами для

персональных компьютеров и серверов являются ОС семейства Microsoft

Windows и Windows NT, Mac OS и Mac OS X, системы класса UNIX, и Unix-

подобные (особенно GNU/Linux).

Среда разработки программного обеспечения

(Интегрированная) среда разработки программного обеспечения

(англ. IDE, Integrated development environment) — система программных

средств, используемая программистами для разработки программного

обеспечения.

Обычно среда разработки включает в себя текстовый редактор,

компилятор и/или интерпретатор, средства автоматизации сборки и

отладчик. Иногда также содержит систему управления версиями и

разнообразные инструменты для упрощения конструирования графического

интерфейса пользователя. Многие современные среды разработки также

включают браузер классов, инспектор объектов и диаграмму иерархии

классов — для использования при объектно-ориентированной разработке

ПО. Хотя и существуют среды разработки, предназначенные для нескольких

языков — такие как Eclipse или Microsoft Visual Studio, обычно среда

разработки предназначается для одного определённого языка

программирования — как например, Visual Basic.

Примеры сред разработки — Eclipse, Sun Studio, Turbo Pascal, Borland

C++, GNU toolchain, DrPython, Borland Delphi, Dev-C++, Lazarus, KDevelop,

QDevelop, QNX Momentics IDE, XCode.

Частный случай ИСР — среды визуальной разработки, которые

включают в себя возможность визуального редактирования интерфейса

программы.

Утилиты

Утил́ита (англ. utility или tool) — программный продукт,

предназначенный не для решения какой-либо прикладной задачи, а для

решения вспомогательных задач.

Так компьютерные утилиты можно разделить на три группы: Утилиты

сервисного обслуживания компьютера, утилиты расширения

функциональности и информационные утилиты.

Файловая система

Фа́йловая систе́ма (англ. file system) — регламент, определяющий

способ организации, хранения и именования данных на носителях

информации. Она определяет формат физического хранения информации,

которую принято группировать в виде файлов. Конкретная файловая система

определяет размер имени файла, максимальный возможный размер файла,

набор атрибутов файла. Некоторые файловые системы предоставляют

сервисные возможности, например, разграничение доступа или шифрование

файлов.

Файловая система связывает носитель информации, с одной стороны, и

API для доступа к файлам — с другой. Когда прикладная программа

обращается к файлу, она не имеет никакого представления о том, каким

образом расположена информация в конкретном файле, также, как и на

каком физическом типе носителя (CD, жёстком диске, магнитной ленте или

блоке флеш-памяти) он записан. Всё, что знает программа — это имя файла,

его размер и атрибуты. Эти данные она получает от драйвера файловой

системы. Именно файловая система устанавливает, где и как будет записан

файл на физическом носителе (например, жёстком диске).

С точки зрения операционной системы, весь диск представляет из себя

набор кластеров размером от 512 байт и выше. Драйверы файловой системы

организуют кластеры в файлы и каталоги (реально являющиеся файлами,

содержащими список файлов в этом каталоге). Эти же драйверы

отслеживают, какие из кластеров в настоящее время используются, какие

свободны, какие помечены как неисправные.

Однако файловая система не обязательно напрямую связана с

физическим носителем информации. Существуют виртуальные и сетевые

файловые системы, которые являются лишь способом доступа к файлам,

находящимся на удалённом компьютере.

Система управления базами данных

Систе́ма управле́ния ба́зами да́нных (СУБД) — специализированная

программа (чаще комплекс программ), предназначенная для организации и

ведения базы данных. Для создания и управления информационной системой

СУБД необходима в той же степени, как для разработки программы на

алгоритмическом языке необходим транслятор.

Лекция 2: Понятие операционной системы или среды

Операционная система

Содержание

 1 Функции

 2 Объекты ядра ОС

 3 Понятие операционной системы

 4 Эволюция операционных систем и основные идеи

o 4.1 Пакетный режим

o 4.2 Разделение времени и многозадачность

o 4.3 Разделение полномочий

o 4.4 Реальный масштаб времени

o 4.5 Файловые системы и структуры

 5 «Unix», стандартизация ОС и POSIX

 6 «Post Unix» архитектуры ОС

 7 Примечания

 8 См. также

 9 Литература

Функции

Основные функции (простейшие ОС):

 Загрузка приложений в оперативную память и их выполнение;

 Стандартизованный доступ к периферийным устройствам (устройства

ввода-вывода);

 Управление оперативной памятью (распределение между процессами,

виртуальная память);

 Управление доступом к данным на энергонезависимых носителях

(таких как Жёсткий диск, Компакт-диск и т. д.), как правило с

помощью файловой системы;

 Пользовательский интерфейс;

 Сетевые операции, поддержка стека протоколов