Редактирование: Операционные системы/Структура вычислительной системы

Материал из eSyr's wiki.

Внимание: Вы не представились системе. Ваш IP-адрес будет записан в историю изменений этой страницы.

Правка может быть отменена. Пожалуйста, просмотрите сравнение версий, чтобы убедиться, что это именно те изменения, которые вас интересуют, и нажмите «Записать страницу», чтобы изменения вступили в силу.

'''Вычислительная система''' (ВС) – результат интеграции аппаратных и программных средств, функционирующих в единой системе и предназначенных для решения задач определенного класса.

Структура вычислительной системы состоит из пяти уровней:

[[Изображение:pyramid.jpg]]

Каждый вышестоящий уровень базируется на нижестоящем.

==  Аппаратный уровень вычислительной системы ==
Определяется наборами аппаратных компонентов и их характеристиками, используемыми вышестоящими уровнями иерархии и определяющими воздействие на них.

'''Физические ресурсы''': процессор, оперативная память, внешние устройства. Характеристики:

# Правила программного использования, которые определяют возможность корректного использования в программе.
# Производительность или емкость: тактовая частота, длина обрабатываемого машинного слова.
# Степень занятости или используемости данного физического ресурса.

Нет единого правила формирования этих характеристик. Мы можем определить, какие из них соответствуют данному физическому ресурсу.

Средства программирования, доступные на аппаратном уровне:

# Система команд компьютера.
# Аппаратные интерфейсы программного взаимодействия с физическими ресурсами.

== Уровень управления физическими ресурсами вычислительной системы ==
Уровень управления физическими ресурсами ВС является первым уровнем системного программного обеспечения вычислительной системы, его назначение – ''систематизация и стандартизация'' правил программного использования физических ресурсов. На этом уровне обеспечивается создание программ управления физическими ресурсами. Для обеспечения управления физическими ресурсами используются программы, которые называются драйверами физического ресурса (устройства).

'''Драйвер физического устройства''' – программа, основанная на использовании команд управления конкретного физического устройства и предназначенная для организации работы с данным устройством.

== Уровень управления логическими/виртуальными ресурсами вычислительной системы ==
[[Изображение:Virtual_example.jpg|thumb|right|Примеры драйверов трех типов]]
'''Логическое/виртуальное устройство (ресурс)''' – устройство, некоторые эксплуатационные характеристики которого (возможно, все) реализованы программным образом.

'''Драйвер логического/виртуального ресурса''' – программа, обеспечивающая существование и использование соответствующего ресурса.

Этот уровень ориентирован на пользователя. Команды данного уровня не зависят от физических устройств, они обращены к предыдущему уровню. На базе этого уровня могут создаваться новые логические ресурсы.
При организации драйвера логического устройства могут использоваться драйверы физических или логических/виртуальных устройств.
Система поддерживает иерархию драйверов. Многоуровневая унификация интерфейса.

'''Ресурсы вычислительной системы''' – совокупность всех физических и виртуальных ресурсов. Одной из характеристик ресурсов является их конечность, следовательно, возникает конкуренция за обладание ресурсом между его программными потребителями.

Средства программирования,  доступные на уровнях управления ресурсами ВС:
# Система команд компьютера 
# Программные интерфейсы драйверов устройств (как физических, так и виртуальных)

'''Операционная система''' – это комплекс программ, обеспечивающий управление ресурсами вычислительной системы.

Разветвленная иерархия виртуальных и физических устройств.
Драйверы можно разделить на 3 группы:
# Драйверы физических устройств
# Драйверы виртуальных устройств, обобщающих характеристики соответствующих физических устройств
# Драйверы виртуальных устройств, не имеющих аппаратной реализации (т.е. "полностью" виртуальных, например, драйвер файловой системы)

== Уровень систем программирования ==
'''Система программирования''' – это комплекс программ, обеспечивающий поддержание жизненного цикла программы в вычислительной системе.

Жизненный цикл программы в вычислительной системе состоит из четырех основных этапов: 
# '''Проектирование программного продукта'''. Результатом этапа проектирования является ''спецификация'' на создаваемую программную систему. Этот этап состоит из нескольких взаимосвязанных между собой стадий:
## Исследование решаемой задачи – формулирование концептуальных требований к разрабатываемой программной системе.
## Определение характеристик '''объектной ВС''' (ВС, на которой предполагается работа программной системы).
## Построение модели функционирования автоматизированного объекта.
## Определение характеристик '''инструментальной ВС''' (ВС, на которой будет вестись разработка программной системы).
## Обдумывание алгоритмов, подбор инструментальных средств.
## Априорная системная оценка ожидаемых результатов.
# '''Кодирование (программная реализация)'''. Построение кода на основании ''спецификаций'' при использовании ''языков программирования'', ''трансляторов'', ''средств для использования библиотек'' и ''средств для разработки программных продуктов''. Результатом этапа кодирования являются ''исполняемые модули'', ''объектные модули'', ''исходные тексты'' программ и ''библиотеки''. Средства для разработки программных продуктов включают: 
#*Средства автоматизации контроля использования межмодульных интерфейсов, которые обеспечивают контроль за правильностью использования в программе классификаций, регламентирующих межмодульные связи: количество параметров, типы параметров права доступа к параметрам и т.д.
#*Средства автоматизации получения объектных и исполняемых модулей программы, обеспечивающие автоматический контроль за соответствием исходных модулей объектным и исполняемым модулям, т.е. предусматривается возможность последующего редактирования исходных модулей. Эти средства, в частности, следят, чтобы объектные и исполняемые модули находились в адекватном состоянии. Говорят, что объектный/исполняемый модуль находится в '''адекватном состоянии''', если дата его создания позже даты изменения любого файла, от которого он зависит (для объектного модуля это соответствующие ему файлы с исходным кодом, для исполняемого модуля - соответствующие ему объектные модули). Пример: утилита make.
#*Системы поддержки версий, т.е. системы, которые позволяют  фиксировать состояние проекта в виде некоторых версий, а также протоколировать все изменения исходных модулей и при необходимости осуществлять возврат к предыдущим версиям.
#*Средства поддержки коллективной работы.
# '''Тестирование и отладка'''. '''Тестирование''' – проверка программы на тестовых нагрузках. '''Тест''' – заранее определенные входные данные. '''Тестовое покрытие''' – минимальный набор тестов, наиболее полно проверяющих программу. '''Отладка''' – процесс поиска, локализации и исправления зафиксированных при тестировании ошибок.
# '''Внедрение и сопровождение'''. '''Внедрение''' – установка программного комплекса на объектную вычыслительную систему и его первичная настройка. '''Сопровождение''' – исправление недочетов разработки и внедрения программного комплекса (например, выпуск патчей). Включает следующий набор требований:
#*Подготовка документации, иногда автоматической или автоматизированной
#*Возможность сбора так называемых логов по  функционированию программы или параметров функционирования программы для того, чтобы можно было анализировать как характеристики эксплуатации так возникающие внештатные ситуации и т.д . и т.п.

Последний этап предъявляет программному продукту целый ряд специфических требований. Этапы жизненного цикла программы могут комбинироваться.

Среди современных технологий разработки программного обеспечения можно выделить каскадную модель, каскадную итерационную модель и спиральную модель, см. [[модели разработки программного обеспечения]].

'''Система программирования''' – это комплекс программ, обеспечивающий поддержание жизненного цикла программы в вычислительной системе.

С 90-х годов 20 века по настоящее время появляются промышленные средства автоматизации проектирования программного обеспечения, средств CASE (Computer-Aided Software/System Engineering), унифицированного языка моделирования UML (Unified Modeling Language). Системы программирования – интегрированные системы.

== Уровень прикладных систем ==
'''Прикладная система''' – программная система, ориентированная на решение или автоматизацию решения задач из конкретной предметной области.

=== Этапы развития прикладных систем ===
* Первый этап: Задача -> Разработка, программирование -> Решение.
* Второй этап: развитие систем программирования и появление средств создания и использования библиотек программ.
* Третий этап: появление пакетов прикладных программ, имеющих развитые и стандартизированные интерфейсы; возможность совместного использования  различных пакетов.

=== Тенденции в развитии прикладных систем ===
*'''Стандартизация моделей автоматизируемых бизнес - процессов'''
** B2B (Business to Business) 
** B2C (Business to Customer) 
** ERP (Enterprise Resource Planning) 
** CRM (Customer Relationship Management)
*'''Открытость систем'''
**API (Application Programming Interface)
*'''Использование''' при построении прикладных систем '''современных моделей и шаболнов'''
** OOP (Object Oriented Programming)

=== Виртуальная машина ===
'''Виртуальная машина''' – функциональный срез (обобщение) возможностей ВС с позиции конкретного пользователя.
Основные категории пользователей:
# Оператор или прикладной пользователь (доступны средства пользовательского интерфейса)
# Системный программист (пользователь компонентов прикладной системы)
# Системный администратор

== Выводы ==
Пользователь и уровни структурной организации  вычислительной системы:
* Прикладные программы (набор функциональных средств прикладной системы)
* Системные программы (трансляторы языков высокого уровня, библиотеки)
* Управление логическими/виртуальными ресурсами (интерфейсы драйверов виртуальных устройств)
* Управление физическими ресурсами (интерфейсы драйверов физических устройств)
* Аппаратные средства (система команд, аппаратные интерфейсы программного управления физическими устройствами).

Пожалуйста, обратите внимание, что все ваши добавления могут быть отредактированы или удалены другими участниками. Если вы не хотите, чтобы кто-либо изменял ваши тексты, не помещайте их сюда.
Вы также подтверждаете, что являетесь автором вносимых дополнений, или скопировали их из источника, допускающего свободное распространение и изменение своего содержимого (см. eSyr's_wiki:Авторское право).
НЕ РАЗМЕЩАЙТЕ БЕЗ РАЗРЕШЕНИЯ ОХРАНЯЕМЫЕ АВТОРСКИМ ПРАВОМ МАТЕРИАЛЫ!

Описание изменений:

Отменить | Справка по редактированию (в новом окне)

Получено с http://esyr.name/wiki/%D0%9E%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D1%8B/%D0%A1%D1%82%D1%80%D1%83%D0%BA%D1%82%D1%83%D1%80%D0%B0_%D0%B2%D1%8B%D1%87%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D0%B9_%D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D1%8B

Редактирование: Операционные системы/Структура вычислительной системы

Материал из eSyr's wiki.

Просмотры

Личные инструменты

Навигация

инструменты

Разделы

Спецкурсы

9 семестр

7 семестр

5 семестр

3 семестр

Поиск

Инструменты

@@ Строка 97: / Строка 97: @@
 *'''Открытость систем'''
 **API (Application Programming Interface)
-*'''Использование''' при построении прикладных систем '''современных моделей и шаблонов'''
+*'''Использование''' при построении прикладных систем '''современных моделей и шаболнов'''
 ** OOP (Object Oriented Programming)