В чем вы видите диалектический характер связи между программным обеспечением и аппаратным

Практическая часть лабораторной работы 1

Лабораторная работа 1.

Тема: Состав вычислительной системы

Практическая часть лабораторной работы 1

1.2.1. Ответьте на вопросы:

1. В чем проявляется диалектический характер связи между программным и аппаратным обеспечением? Ответ: в производительности и эфиктивности

3. К какому классу относятся программные средства, встроенные в видеомагнитофон, программируемую стиральную машину, СВЧ-печь? Ответ: без системным, они запрограммированы на выполнение задач

4. В чем преимущества и недостатки выполнения офисных работ (например, копировально-множительных) аппаратными и программными средствами? Ответ: плюс удобность,а минус может быть в зависимости от характеристик компьтера и сборки ОС

5. Какие категории программного обеспечения могут быть использованы в работе малого предприятия, и для каких целей? Ответ: системный и индустриальный

8. Перечислите служебные программные средства. Ответ: диспечеры файлов, средства сжатия файлов,инстоляторы, средства комьтерной защиты.

10. Перечислите основные компоненты центрального процессора. Ответ: устройство управления, устройство выполняющее логические и арифмитические действия,запоминающее устройство,генератор тактовой частоты.

11. При помощи каких компонентов центральный процессор выполняет операции с данными? Ответ: с помощью регистров

12. Перечислите и определите типы внутренних регистров центрального процессора. Ответ: общего назначения и специализированые

14. Определите назначение сегментных регистров. Ответ: являются важнейшим элеменом строения процессора

15. Посредством каких компонентов осуществляется обращение к памяти вычислительной системы? Определите этот компонент. Ответ: сегментов

16. Перечислите и определите основные сегментальные регистры. Ответ:CS,DS,SS,DS

18. Как определяется термин «стек». Ответ: это область программы в которой временно хранятся произвольные данные

19. Определите назначение регистра-указателя стека. Ответ: указывает на вершину стека

20. Определите отличительную особенность стека. Ответ: в любой момент времени в стеке доступен только верхний элемент(т.е последний загруженный элемент)

22. Какой регистр доступен как в привилегированном режиме, так и в пользовательском? Определите его назначение. Ответ: Флаговый

23. Опишите реализацию машинного цикла. Ответ: принять из памяти данные и команды и выдать их

24. Какое действие должна выполнить пользовательская программа для связи с операционной системой? Определите назначение этого действия. Ответ: упровление как файлами так и каталогами

25. Какие действия в вычислительных системах вызываются аппаратно для предупреждения об исключительных ситуациях. Ответ: вслывающие окна

27. Определите функцию кэш памяти. Ответ: хранение каких либо данных,которые надо куда либо вставить

28. Как реализуется защита программ друг от друга и их перемещение в памяти. Ответ: благодаря базовым и предельным регистром

29. Определите механизм реализации защиты и перемещения программ в памяти. Ответ: если счётчик команд меньше предельного регистра то к нему пребовляется значение базового регистра. базовый регистр по адресу программы даёт ссылатся на любую часть памяти

30. Как определяется термин «виртуальный адрес»? Ответ: адрес программы

31. Как определяется термин «диспетчер памяти»? Ответ: устройство выполняющее проверку и преобразование данных

32. Какой компонент вычислительной системы осуществляет управление диспетчером памяти? Ответ: ОС

33. Определите причину низкой скорости жесткого диска. Ответ: от скорости оборотов

34. Каким образом производится доступ к информации, записанной на магнитную ленту? Ответ: по средству перемещения в устройство для чтения лент

35. Каким образом производится реализация механизма чтения информации с диска? Ответ: открывается по средству проводника

36. Посредством какого компонента операционная система взаимодействует с устройством ввода-вывода? Ответ: контроллера

37. Определите компонент, необходимый для управления устройствами ввода-вывода. Ответ: контроллер

39. Опишите способы реализации механизмов ввода-вывода данных. Ответ:

40. Как определяется термин «вектор прерываний»? Ответ: часть памяти в которой устройства ввода-ввывода может использоватся как индекс

42. Определите назначение контроллера прямого доступа к памяти. Ответ:постоянная работа устройств

45. Определите отличие шины IDE от шины USB. Ответ:создана для быстрых устройст в нустри системника

46. Определите отличие шины SCSI от шины IEEE 1394. Ответ:меньшая скорость передачи даных

Источник

Диалектика развития программного обеспечения

Лекция №9

Персональный компьютер, является универсальным устройством для обработки информации. Персональные компьютеры могут выполнять любые действия по обработке информации. Для этого необходимо составить для компьютера на понятном ему языке точную и подробную последовательность инструкций – программу, как надо обрабатывать информацию.

Для чего предназначены компьютерные программы?

Конечная цель любой компьютерной программы – управление аппаратными средствами. Меняя программы, можно превратить компьютер в рабочее место дизайнера или ученого, бухгалтера или конструктора, писателя или агронома и т.д.. Непрерывно происходит снижение стоимости компьютерной техники и одновременно растёт ее производительность. Поэтому в настоящее время компьютеры стали предметом домашнего обихода, как например, телевизор, холодильник или стиральная машина. Постоянно требуется все более разнообразное программное обеспечение для решения задач в новых областях применения ПК. Непрерывное повышение мощности персональных компьютеров, периферийных устройств, а также развитие средств связи дает разработчикам программного обеспечения все больше возможностей для максимально полного удовлетворения запросов пользователей. Это и ставший стандартом графический интерфейс для любого ПО, и внедренные возможности для отправки документов и данных с помощью Интернет непосредственно из прикладной программы (MicrosoftWord, Excel, Access и др.), и возможность использования компьютера как хранилища информации, благодаря появлению новых видов накопителей большой емкости и малым временем доступа к данным, а также многие другие возможности и сервисные функции. Программы используют различные устройства для ввода и вывода данных, подобно человеческому мозгу, который пользуется органами чувств для получения и передачи информации. Компьютер не обладает знаниями ни в одной области своего применения, все эти знания сосредоточены в выполняемых на нем программах. Часто употребляемое выражение «компьютер выполнил» означает то, что на компьютере была сделана программа, которая позволила выполнить соответствующее действие. Программное и аппаратное обеспечение в компьютере работают в неразрывной связи и в непрерывном взаимодействии. Между ними существует диалектическая связь.

Между программами существует взаимосвязь. Многие программы работают, опираясь на другие программы более низкого уровня. Программное обеспечение распределяется на несколько взаимодействующих между собой уровней. Уровни программного обеспечения можно представить в виде пирамиды (Рисунок 7). Каждый следующий уровень опирается на программное обеспечение предшествующих уровней, повышая функциональность всей вычислительной системы. Например, вычислительная система с программным обеспечением базового уровня не способна выполнять многие функции, но позволяет установить системное программное обеспечение.

Рисунок 7. Уровни программного обеспечения

И так, сколько же существует уровней программного обеспечения?

Существует четыре уровня программного обеспечения. Самым низким уровнем является базовое программное обеспечение, которое отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. Базовые программные средства входят в состав базового оборудования и хранятся в специальных микросхемах, т.е. в постоянных запоминающих устройствах (ПЗУ). Данные и программы записываются («прошиваются») в микросхемы ПЗУ на этапе производства и не могут быть изменены в процессе эксплуатации.

Если изменение базовых программных средств во время эксплуатации является технически целесообразным, тогда вместо микросхем ПЗУ применяют перепрограммируемые постоянные запоминающие устройства (ППЗУ). Изменение содержания ПЗУ можно выполнять как непосредственно в составе вычислительной системы (такая технология называется флэш-технологией), так и вне ее, на специальных устройствах, называемых программаторами.

Следующий (переходный) уровень – это системный уровень. Программы этого уровня обеспечивают взаимодействие различных программ компьютерной системы с программами базового уровня и непосредственно с аппаратным обеспечением, то есть выполняют «посреднические» функции.

Эксплуатационные показатели всей вычислительной системы в целом в основном зависят от программного обеспечения этого уровня. При подключении к вычислительной системе нового оборудования, например принтера, сканера и т.д. на системном уровне должна быть установлена программа, обеспечивающая для других программ взаимосвязь с этим оборудованием.

Что такое драйверы? Для чего они предназначены?

Драйвер – это программа, которая «переводит» язык команд на язык команд подключенного устройства, то есть управляет им.

Драйвера устройстввходят в состав программного обеспечения системного уровня.

Программное обеспечение служебного уровнявзаимодействует как с программами базового уровня, так и с программами системного уровня. Основное назначение заключается в автоматизации работ по наладке, настройке и проверке компьютерной системы. Часто программное обеспечение служебного уровня используется для улучшения или расширения функций системных программ.

Какие утилиты вы знаете?

Между системным и прикладным программным обеспечением существует непосредственная взаимосвязь. Прикладное программное обеспечение опирается на системное программное обеспечение. Широта функциональных возможностей компьютера, доступность прикладного программного обеспечения и универсальность вычислительной системы напрямую зависят от типа используемой операционной системы, от того, какие системные средства содержит ее ядро, как она обеспечивает взаимодействие триединого комплекса человек– программа–оборудование.

В среднем один раз в полтора года удваиваются основные технические параметры аппаратных средств, один раз в два-три года меняются поколения программного обеспечения и один раз в пять-семь лет меняется база стандартов, интерфейсов и протоколов.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Б. Программное обеспечение

Лабораторная работа №_9_часть_2

Состав вычислительной системы

Б. Программное обеспечение

Программы – это упорядоченные последовательности команд. Конечная цель любой компьютерной программы – управление аппаратными средствами. Даже если на первый взгляд программа никак не взаимодействует с оборудованием, не требует никакого ввода данных с устройств ввода и не осуществляет вывод данных на устройства вывода, все равно ее работа основана на управлении аппаратными устройствами компьютера.

Программное и аппаратное обеспечение в компьютере работают в неразрывной связи и в непрерывном взаимодействии, между ними существует диалектическая связь, и раздельное их рассмотрение является, по меньшей мере, условным.

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, т.е. существует межпрограммный интерфейс. Возможность существования такого интерфейса тоже основана на существовании технических условий и протоколов взаимодействия, а на практике он обеспечивается распределением программного обеспечения на несколько взаимодействующих между собой уровней. Уровни программного обеспечения представляют собой пирамидальную конструкцию. Каждый следующий уровень опирается на программное обеспечение предшествующих уровней. Такое членение удобно для всех этапов работы с вычислительной системой, начиная с установки программ до практической эксплуатации и технического обслуживания. Каждый вышележащий уровень повышает функциональность всей системы. Так, например, вычислительная система с программным обеспечением базового уровня не способна выполнять большинство функций, но позволяет установить системное программное обеспечение.

Базовый уровень. Самый низкий уровень программного обеспечения представляет базовое программное обеспечение. Оно отвечает за взаимодействие сбазовыми аппаратными средствами. Как правило, базовые программные средства непосредственно входят в состав базового оборудования и хранятся в специальных микросхем называемых постоянными запоминающими устройствами (ПЗУ – Read Only Mi ROM). Программы и данные записываются («прошиваются») в микросхемы 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 – Erasable and Programmable Read Only Memory, EPROM). В этом случае изменение содержания ПЗУ можно выполнять как непосредственно в составе вычислительной системы (такая технология называется флэш-технологией), так и вне ее, на специальных устройствах, называемых программаторами.

Системный уровень. Системный уровень – переходный. Программы, работающие на этом уровне, обеспечивают взаимодействие прочих программ компьютерной системы с программами базового уровня и непосредственно с аппаратным обеспечением, то есть выполняют «посреднические» функции.

От программного обеспечения этого уровня во многом зависят эксплуатационные показатели всей вычислительной системы в целом. Так, например, при подключении к вычислительной системе нового оборудования на системном уровне должна быть установлена программа, обеспечивающая для других программ взаимосвязь с этим оборудованием. Программы, отвечающие за взаимодействие с конкретными устройствами, называются драйверами устройств,они входят в состав программного обеспечения системного уровня.

Другой класс программ системного уровня отвечает за взаимодействие с пользователем, поэтому пользователь получает возможность вводить данные в вычислительную систему, управлять ее работой и получать результат в удобной для себя форме. Эти программные средства называют средствами обеспечения пользовательского интерфейса. От них напрямую зависит удобство работы с компьютером и производительность труда на рабочем месте.

Совокупность программного обеспечения системного уровня образует ядро операционной системы компьютера. Если компьютер оснащен программным обеспечением системного уровня, то он уже подготовлен к установке программ более высоких уровней, к взаимодействию программных средств с оборудованием и к взаимодействию с пользователем. То есть наличие ядра операционной системы – непременное условие для возможности практической работы человека с вычислительной системой.

Служебный уровень. Программное обеспечение этого уровня взаимодействует как с программами базового уровня, так и с программами системного уровня. Основное назначение служебных программ (утилит) состоит в автоматизации работ по проверке, наладке и настройке компьютерной системы. Во многих случаях они используются для расширения или улучшения функций системных программ. Некоторые служебные программы (как правило, программы обслуживания) изначально включают в состав операционной системы, но большинство служебных программ являются для операционной системы внешними и служат для расширения ее функций.

В разработке и эксплуатации служебных программ существует два альтернативных направления: интеграция с операционной системой и автономное функционирование. В первом случае служебные программы могут изменять потребительские свойства 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 их взаимодействия с аппаратным и программным обеспечением.

Прикладной уровень. Программное обеспечение прикладного уровня представляет собой комплекс прикладных программ, с помощью которых на данном рабочем месте решаются конкретные задачи, спектр которых необычайно широк: от производственных до творческих и развлекательно-обучающих. Огромный функциональный диапазон возможных приложений средств вычислительной техники обусловлен наличием прикладных программ для разных видов деятельности. Поскольку между прикладным программным обеспечением и системным существует непосредственная взаимосвязь (первое опирается на второе), то можно утверждать, что универсальность вычислительной системы, доступность прикладного программного обеспечения и широта функциональных возможностей компьютера напрямую зависят от типа используемой операционной системы, от того, какие системные средства содержит ее ядро, как она обеспечивает взаимодействие триединого комплекса человек – программа – оборудование.

1. В чем проявляется диалектический характер связи между программным и аппаратным обеспечением?

2. Назовите четыре основных уровня программного обеспечения и определите порядок их взаимодействия.

3. К какому классу относятся программные средства, встроенные в видеомагнитофон, программируемую стиральную машину, СВЧ-печь?

4. В чем преимущества и недостатки выполнения офисных работ (например, копировально-множительных) аппаратными и программными средствами?

5. Какие категории программного обеспечения могут быть использованы в работе малого предприятия, и для каких целей?

6. Какие виды работ, характерные для крупного промышленного предприятия (например, машиностроительного завода), могут быть автоматизированы с помощью компьютеров? Какие категории программных средств для этого необходимы?

7. Что общего и в чем различие между понятиями программное обеспечение и информационное обеспечение средств вычислительной техники?

8. Перечислите служебные программные средства.

9. Поясните термин «программная конфигурация».

10. Определите конечную цель компьютерной программы.

11. Перечислите основные критерии выбора аппаратного или программного решения в реализации конфигурации вычислительной системы.

12. Определите аппаратное обеспечение вычислительной системы.

13. Перечислите основные компоненты центрального процессора.

14. При помощи каких компонентов центральный процессор выполняет операции с данными?

15. Перечислите и определите типы внутренних регистров центрального процессора.

16. Определите основные отличия регистров данных от индексных регистров.

17. Определите назначение сегментных регистров.

18. Посредством каких компонентов осуществляется обращение к памяти вычислительной системы? Определите этот компонент.

19. Перечислите и определите основные сегментальные регистры.

20. Опишите алгоритм выполнения команд микропроцессором после загрузки программы.

21. Как определяется термин «стек».

22. Определите назначение регистра-указателя стека.

23. Определите отличительную особенность стека.

24. Определите назначение специальных регистров.

25. Какой регистр доступен как в привилегированном режиме, так и в пользовательском? Определите его назначение.

26. Опишите реализацию машинного цикла.

27. Какое действие должна выполнить пользовательская программа для связи с операционной системой? Определите назначение этого действия.

28. Какие действия в вычислительных системах вызываются аппаратно для предупреждения об исключительных ситуациях.

29. Определите типичную иерархическую структуру памяти в вычислительной системе.

30. Определите функцию кэш памяти.

31. Как реализуется защита программ друг от друга и их перемещение в памяти.

32. Определите механизм реализации защиты и перемещения программ в памяти.

33. Как определяется термин «виртуальный адрес»?

34. Как определяется термин «диспетчер памяти»?

35. Какой компонент вычислительной системы осуществляет управление диспетчером памяти?

36. Определите причину низкой скорости жесткого диска.

37. Каким образом производится доступ к информации, записанной на магнитную ленту?

38. Каким образом производится реализация механизма чтения информации с диска?

39. Посредством какого компонента операционная система взаимодействует с устройством ввода-вывода?

40. Определите компонент, необходимый для управления устройствами ввода-вывода.

41. Опишите способы установки драйвера в операционную систему.

42. Опишите способы реализации механизмов ввода-вывода данных.

43. Как определяется термин «вектор прерываний»?

44. Как определяется термин «обработчик прерываний»?

45. Определите назначение контроллера прямого доступа к памяти.

46. Перечислите типы шин, используемых в вычислительной системе Pentium.

47. Определите отличие шины PCI от шины ISA.

48. Определите отличие шины IDE от шины USB.

49. Определите отличие шины SCSI от шины IEEE 1394.

50. Определите назначение системы plug and play.

51. Опишите процесс начальной загрузки операционной системы.

Источник

«Диалектика развития аппаратного и программного обеспечения.»

«Управление общеобразовательной организацией:
новые тенденции и современные технологии»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Класс: 10 «а» Дата ____________

Тема: Диалектика развития аппаратного и программного обеспечения.

Цели: знать основные параметры компьютера; знать назначение основного и периферийного оборудования; различать виды программного обеспечения; знать основные подходы при настройке оборудования и программного обеспечения.

Теоретический материал урока

Компьютер является универсальным электронным устройством, включающим комплекс аппаратных и программных средств. Эти составляющие образуют единство свойств, которые и позволяют оптимально функционировать системе под названием «компьютер». Именно на примере компьютера мы можем наблюдать функционирование системы. Каждый элемент данной системы не обладает теми свойствами, которыми обладает сама система. Отсутствие элемента данной системы нарушает целостность, и компьютер фактически перестает существовать как система.

Функциональное назначение компьютеров в деловой сфере отличается от использования их быту, поэтому на сегодняшний день закрепилось данное название за компьютерами, закрепленными за отдельными пользователями.

В развитии вычислительной техники выделяют пять поколений, характеризующихся архитектурой, элементной базой и способами применения ЭВМ.

Первое поколение (1940-1955 годы) имело примитивную архитектуру, использовались электронные лампы, программирование осуществлялось в машинных кодах для проведения научных расчетов.

Второе поколение ведет отсчет с 1955 года, стали применяться транзисторы и запоминающие устройства на магнитных сердечниках, а также перфокарты и перфоленты, появились первые языки программирования.

Третье поколение (с начала 1960 года) имело разнообразную элементную базу, увеличилась мощность процессоров, стали использоваться сопроцессоры и мощные внешние запоминающие устройства, семейства ЭВМ, появились мультипрограммирование и системы разделения времени.

Элементной базой четвертого поколения (с начала 1970 года) стали большие интегральные схемы (БИС), память уже измерялась мегабайтами, появились сети ЭВМ, интегрированные базы данных.

• принцип двоичного кодирования (вся информация, функционирующая в памяти компьютера, кодируется с помощью двоичной системы счисления);

• принцип программного управления (программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности);

• принцип адресности (память состоит из пронумерованных ячеек, что позволяет процессору в произвольный момент времени обращаться к любой ячейке памяти).

Программой называют упорядоченную последовательность команд, предназначенную для исполнения конкретным исполнителем, или данные, предназначенные для управления конкретными компонентами системы обработки данных с целью реализации определенного алгоритма. Выполнение программы в памяти компьютера есть реализация решения поставленной задачи.

В литературе встречается несколько классификаций программных средств, но чаще всего принято их делить на три части: системное ПО, прикладное ПО и системы программирования.

Системное ПО предназначено для управления аппаратными средствами, осуществления диалога с пользователем, поддержания системы в работоспособном состоянии (защита информации, управление внутренними ресурсами т.д.)

Прикладная программа использует средства, предоставляемые системной программой, и предназначена для работы пользователей и создания различных документов.

Необходимость использования нового термина обусловлена дополнительными возможностями приложений. В отличие от программ приложения могут взаимодействовать между собой, обмениваться данными, использовать программные модули друг друга и т. д.

При рассмотрении характеристик файловых систем важным понятием является понятие «кластер».

Выполнение практического задания

Познакомиться с содержанием диска D:, определить у файлов тип программного обеспечения и заполнить таблицу.

Имя файла (программы) Тип ПО Место расположения (папка) Путь

— В последних версиях операционной системы Windows нельзя определить расширение файла традиционными способами. Каким способом можно определить расширение файла? (Можно предложить следующий алгоритм: выделяем файл, нажимаем правую клавишу мыши, в появившемся меню выбираем пункт Свойства, в появившемся окне нажимаем кнопку Изменить и в верхней строке нового окна читаем название файла и расширение.)

V. Подведение итогов урока

1. Компьютер является универсальным устройством обработки информации, характеризующимся совокупностью аппаратных и программных средств.

2. В основу архитектуры компьютера положены принципы Дж. фон Неймана.

3. Управление аппаратными средствами осуществляется с помощью программного обеспечения, комплекса программ, обеспечивающих обработку или передачу данных.

Найдите по семь отличий в различных видах программного обеспечения и попробуйте определить к какому типу ПО они относятся, используя классификации представленных на уроке типов программного обеспечения.

Источник