Шина питания предназначена не для пересылки информационных сигналов, а для питания системы. Каждому напряжению питания соответствует своя линия связи. Все устройства подключены к этим линиям параллельно.

Если в микропроцессорную систему надо ввести входной код (или входной сигнал), то процессор по шине адреса обращается к нужному устройству ввода/вывода и принимает по шине данных входную информацию. Если из микропроцессорной системы надо вывести выходной код (или выходной сигнал), то процессор обращается по шине адреса к нужному устройству ввода/вывода и передает ему по шине данных выходную информацию.

Если информация должна пройти сложную многоступенчатую обработку, то процессор может хранить промежуточные результаты в системной оперативной памяти. Для обращения к любой ячейке памяти процессор выставляет ее адрес на шину адреса и передает в нее информационный код по шине данных или же принимает из нее информационный код по шине данных.

В памяти (оперативной и постоянной) находятся также и управляющие коды (команды выполняемой процессором программы), которые процессор также читает по шине данных с адресацией по шине адреса. Постоянная память используется в основном для хранения программы начального пуска вычислительной системы, которая выполняется каждый раз после включения питания. Информация в нее заносится изготовителем раз и навсегда.

Таким образом, в вычислительной системе все информационные коды и коды команд передаются по шинам последовательно, по очереди. Это определяет сравнительно невысокое быстродействие микропроцессорной системы. Оно ограничено обычно даже не быстродействием процессора (которое тоже очень важно) и не скоростью обмена по системной шине (магистрали), а именно последовательным характером передачи информации по системной шине (магистрали).

Важно учитывать, что устройства ввода/вывода чаще всего представляют собой устройства на «жесткой логике». Иногда устройства ввода/вывода имеют в своем составе процессор, то есть представляют собой небольшую специализированную микропроцессорную систему. Это позволяет переложить часть программных функций на устройства ввода/вывода, разгрузив центральный процессор системы.

Аппаратное обеспечение вычислительной системы работает в неразрывной связи и в непрерывном взаимодействии с программным обеспечением. Состав программного обеспечения вычислительной системы называют программной конфигурацией. Между программами, как и между физическими узлами и блоками существует взаимосвязь – многие программы работают, опираясь на другие программы более низкого уровня, то есть можно говорить о межпрограммном интерфейсе. Такой интерфейс основан на соответствующих технических условиях и протоколах взаимодействия. На практике он обеспечивается распределением программного обеспечения на несколько взаимодействующих между собой уровней.

---

Выделяют четыре уровня программного обеспечения компьюте­ра: базовый, системный, служебный и прикладной, которые образуют пирамидальную конструкцию.

Базовый уровень. Это самый низкий уровень программного обеспечения. Он обеспечивает взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. Как правило, базовые программные средства входят в состав базового оборудования и хранятся в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ).

Программы и данные записываются («прошиваются») в микросхемы ПЗУ на этапе производства и не могут быть изменены в процессе эксплуатации.

В тех случаях, когда изменение базовых программных средств во время эксплуатации является технически целесообразным, вместо микросхем ПЗУ применяют перепрограммируемые постоянные запоминающие устройства (ППЗУ).

Системный уровень. Программы, работающие на этом уровне, выполняют «посреднические» функции, обеспечивая взаимодействие прочих программ компьютерной системы с программами базового уровня и непосредственно с аппаратным обеспечением. От программного обеспечения этого уровня зависят эксплуатационные характеристики вычислительной системы. Так, например, при подключении нового оборудования на системном уровне должна быть установлена программа, обеспечивающая для других программ взаимосвязь с этим оборудованием. Программы, обеспечивающие взаимодействие с конкретными устройствами, называются драйверами устройств.

Совокупность программного обеспечения системного уровня образует ядро операционной системы.

Операционная система представляет собой комплекс системных управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между аппаратурой компьютера и пользователем с его задачами, а с другой стороны, предназначены для наиболее эффективного расходования ресурсов вычислительной системы и организации надежных вычислений.

Основные функции операционных систем:

• Прием от пользователя заданий или команд, сформулированных на соответствующем языке, и их обработка. Задания могут передаваться в виде текстовых директив (команд) оператора или в форме указаний, выполняемых с помощью манипулятора (например, с помощью мыши). Эти команды связаны, прежде всего, с запуском (приостановкой, остановкой) программ, с операциями над файлами (получить перечень файлов в текущем каталоге, создать, переименовать, скопировать, переместить тот или иной файл и др.), хотя имеются и иные команды.
• Загрузка в оперативную память подлежащих исполнению программ.
• Распределение памяти, а в большинстве современных систем и организация виртуальной памяти.
• Запуск программы (передача ей управления, в результате чего процессор исполняет программу).
• Идентификация всех программ и данных.
• Прием и исполнение различных запросов от выполняющихся приложений.
• Обслуживание всех операций ввода-вывода.
• Организация механизмов обмена сообщениями и данными между выполняющимися программами.
• Защита одной программы от влияния другой, обеспечение сохранности данных, защита самой операционной системы от исполняющихся на компьютере приложений.
• Аутентификация пользователей. Под аутентификацией понимается процедура проверки имени пользователя и его пароля на соответствие тем значениям, которые хранятся в его учетной записи. Очевидно, что если входное имя (login^) пользователя и его пароль совпадают, то, скорее всего, это и будет тот самый пользователь.
• Авторизация пользователей. Термин авторизация означает, что в соответствии с учетной записью пользователя, который прошел аутентификацию, ему (и всем запросам, которые будут идти к операционной системе от его имени) назначаются определенные права (привилегии), определяющие, что он может, а что не может делать на компьютере.
• Обеспечение работы систем программирования, с помощью которых пользователи готовят свои программы.

---

Разработчикам программного обеспечения операционная система позволяет абстрагироваться от деталей реализации и функционирования устройств, предоставляя минимально необходимый набор функций.

Если компьютер оснащен программным обеспечением системного уровня, то он подготовлен к установке программ более высоких уровней, к взаимодействию программных средств с оборудованием и к взаимодействию с пользователем. Наличие ядра операционной системы – непременное условие возможности практической работы человека с вычислительной системой.

Служебный уровень. Программы этого уровня взаимодействуют с программами базового и системного уровня. Служебные программы называют утилитами и их основное назначение – автоматизация работ по проверке и настройке компьютерной системы. Часто их используют для расширения или улучшения функций служебных программ.

В эксплуатации служебных программ существует два направления: интеграция с операционной системой и автономное функционирование. В первом случае служебные программы включают в состав операционной системы для изменения потребительских свойств системных программ, делая их более удобными для практической работы. Во втором случае они слабо связаны с системным программным обеспечением, но предоставляют пользователю больше возможностей для персональной настройки взаимодействия с аппаратным и программным обеспечением. Примерами служебных программ являются архиваторы, диспетчеры файлов, средства диагностики, мониторинга, коммуникации и т.п.

Прикладной уровень. Программное обеспечение прикладного уровня представляет собой комплекс прикладных программ, с помощью которых пользователь выполняет широкий спектр конкретных заданий – от производственных до творческих и развлекательных. Огромный функ­циональный диапазон возможных приложений средств вычислительной техники обусловлен наличием прикладных программ для разных видов деятельности. Примерами прикладных программных средств являются текстовые и графические редакторы, системы управления базами данных, издательские системы, электронные таблицы, системы автоматизированного проектирования и многие другие.

1. Информационное обеспечение вычислительных систем

Наряду с аппаратным и программным обеспечением средств вычислительной системы в некоторых случаях целесообразно рассматривать информационное обеспечение.

---

Рассмотрим, например, систему автоматической проверки орфографии в редактируемом тексте. Ее работа заключается в том, что лексические единицы исходного текста сравниваются с заранее заготовленным эталонным массивом данных (словарем).

В данном случае для успешной работы системы необходимо иметь кроме аппаратного и программного обеспечения специальные наборы словарей, подключаемые извне. Это пример информационного обеспечения вычислительной системы.

Информационное обеспечение – это совокупность форм документов, нормативной базы и реализованных решений по объему, размещению и формам организации информации, циркулирующей в системе автоматизированной обработки информации.

Основными принципами создания информационного обеспечения являются:

• целостность;
• достоверность;
• контроль, защита от несанкционированного доступа единство и гибкость;
• стандартизация и унификация; адаптивность;
• минимизация ошибок ввода-вывода информации.

Разработка информационного обеспечения – одна из важнейших составляющих разработки информационной системы, которая должна обеспечить:

• единство и хранения информации, необходимой для решения задач;
• единство информационных массивов для всех задач информационных систем;
• однократность ввода информации и ее многоцелевое использование;
• различные методы доступа к данным;
• низкую стоимость расходов на хранение и использование данных, а также на внесение изменений.

Информационное обеспечение состоит из следующих частей:

• методические и инструктивные материалы;
• система классификации и кодирования;
• информационная база.

Информационная база как одна из основных составляющих информационного обеспечения – это совокупность упорядоченной информации, которая используется во время функционирования вычислительной системы.

Назначение информационного обеспечения заключается в следующем.

1. Обеспечение организации представления информации пользователям для выполнения ими профессиональных задач по подготовке управленческих решений, а также создание условий работы автоматизированным информационным технологиям.

2. Обеспечение взаимной увязки задач функциональных подсистем на основе однозначного формализованного описания их входов и выходов на уровне показателей и документов.

3. Создание эффективной организации хранения и поиска данных, позволяющей формировать данные для решения регламентированных задач, а также функционировать в режиме информационно-справочного обслуживания.

---

Состав информационного обеспечения определяется на стадии проектирования при активном участии пользователей. Основой его разработки служат данные анализа обследования информационных систем, в ходе которого определяется состав используемой документации, содержание базы данных, информационные связи комплексов задач.

Значительная роль при создании информационного обеспечения отводится результатам постановки задачи, в ходе разработок которых пользователи определяют конкретный состав первичных и сводных документов, представляют их структуру, способы их составления и т.п.

Проектирование информационного обеспечения осуществляется в тесной связи с технологией автоматизированной обработки и программным обеспечением.

1. Математическое обеспечение вычислительных систем

В специализированных компьютерных системах (бортовых компьютерах автомобилей, судов, ракет, самолетов, космических летательных аппаратов и т.п.) совокупность программного и информационного обеспечения называют математическим обеспечением. Как правило, оно «жестко» записывается в микросхемы ПЗУ и может быть изменено только путем замены ПЗУ или его перепрограммирования на специальном оборудовании.

Математическое обеспечение состоит из программ вычислительных алгоритмов. Фонд таких программ непрерывно пополняется.

Состав математического обеспечения:

• математическое описание (формализация) задач;
• математические модели и их оптимизация;
• данные, подготовленные для описания исследуемых процессов;
• алгоритмы решения задач;
• анализ моделей и алгоритмов по результатам выполненных работ на ЭВМ.

Система математического обеспечения должна выполнять следующие функции:

• • • реализацию любых процедур обработки данных;
    • компоновку рабочих программ решения конкретных задач из стандартных программ и оригинальных блоков;
    • организацию управления процессом решения задач и их комплексов;
    • реализацию экономико-математических методов решения оптимизационных задач.

Математическое обеспечение должно содержать средства автоматизации программирования задач, а также средства компоновки рабочих моделей конкретных систем из стандартных программ и их обслуживания.

Разработка математического обеспечения предполагает выполнение следующих этапов:

• создание модели системы;
• разработку укрупненного алгоритма;
• разработку алгоритмов отдельных элементов МО;
• проверку достоверности алгоритмов (выбор вычислительных средств, проведение программирования, проверку достоверности программы).

---

Смотрите также файлы

• Классификация языков программирования. Критерии выбора среды и языка разработки программ (Критерии выбора среды и языка разработки программ).pdf

• «Основные функции в системе менеджмента».pdf

• Корпоративная культура в организации.pdf

• Создание модели платежного календаря с целью управления дебиторской и кредиторской задолженностью..pdf

• Формы государственного устройства.pdf