Системное программное обеспечение компьютера - классификация, состав и функции

Общие сведения

Системное программное обеспечение (СПО) — совокупность программ с узкой специализацией, направленной на взаимосвязь между физическими устройствами, управление компьютером, поддержание его в рабочем состоянии. Занимается его разработкой системный программист. Основные функции системного ПО в информатике:

1. Поддержание эффективной работы какой-либо вычислительной системы.
2. Разворачивание на компьютере или в сетевом окружении среды для работы прикладного программного обеспечения.
3. Выполнение фоновых процессов работы с файловой системой, защиты данных от утечки, проверка на наличие вредоносных скриптов и вирусов.
4. Осуществление диагностики и предотвращения выхода из строя аппаратной части персонального компьютера, ноутбука и другого цифрового устройства.
5. Взаимосвязь физических устройств и преобразование их в логические.

В первом случае применяются специальные утилиты. Они могут входить в состав самой операционной системы или устанавливаться из других источников. Во втором случае разворачивание осуществляется при помощи операционной системы, т. е. программы-оболочки в которой может работать любое программное обеспечение (ПО).

Третья функция осуществляет работу над элементами файловой системы, т. е. каталогами и файлами. Их можно перемещать в другие места, копировать, удалять, изменять и т. д. Кроме того, существует определенная группа, называемая архиваторами. Последние позволяют значительно уменьшать размеры файлов, подготавливать любую единицу данных (картинок, документов и т. д. ) к рассылке в интернете.

Четвертая функция обеспечивает защиту важной информации от злоумышленников, которые стремятся получить пароли от электронной почты, платежных систем и других важных данных для конкретного пользователя.

Любая операционная система (ОС) работает не с физическим устройством, а с его логическим представлением. Для этого применяется базовая система ввода-вывода (BIOS), обеспечивающая взаимосвязь между компонентами вычислительной системы.

Классификация системных программ

Специалисты в IT-сфере считают, что СПО можно условно разделить на 3 типа. К ним относятся:

1. Базовое.
2. Операционные системы.
3. Сервисные программы (утилиты).

К первой группе относятся программы, встроенные в аппаратную часть, т. е. «вшитые» в железо при его изготовлении. Они загружаются в специальную микросхему, которая называется модулем постоянного запоминающего устройства (ПЗУ).

Вторая группа — операционные системы. Это специальные программы-оболочки, разворачивающие соответствующую среду для обмена информацией между аппаратной частью компьютера и клиентом. Все команды последнего переводятся на специальный машинный язык, а затем обратно.

Для постоянного поддержания оптимального быстродействия ОС применяются утилиты. Они являются внешним программным обеспечением, хотя некоторые из них входят в состав самой ОС (проверка, дефрагментация диска). Однако специалисты рекомендуют настоятельно не использовать встроенные средства обслуживания системы, а применять только профессиональные.

Чтобы понять принцип работы СПО, необходимо рассмотреть каждый из компонентов более подробнее. Кроме того, понимание всех процессов, происходящих в вычислительной системе, поможет быстро определить неисправность.

Базовое ПО

Основной частью базового ПО является BIOS. Она записывается в специальную микросхему ПЗУ, находящуюся на материнской плате, и выполняет следующие функции:

1. Поддержку аппаратной конфигурации и назначение соответствующих прерываний.
2. Инициализацию установленного железа и считывание его настроек при включении компьютера.
3. Передачу управления ОС.

При включении персонального компьютера (ПК) управление передается программе, вшитой в микросхему BIOS. Она выполняет проверку оборудования, установленного на ЭВМ (электронно-вычислительную машину). Каждому компоненту назначается определенное прерывание, по которому и происходит его идентификация в системе.

Программа в микросхеме генерирует импульс для тестового запуска того или иного устройства. Если получен соответствующий двоичный код от тестируемого компонента, значит, последний успешно прошел диагностику. С самого начала тест-сигнал посылается на основные элементы ПК, т. е. микропроцессор (CPU), оперативную память (RAM), видеопроцессор (GPU) и контроллер жесткого диска. Когда одно из основных устройств не прошло тестирование, работа ПК прекращается и выдается соответствующий кодовый сигнал через динамик-пищалку.

При повреждении жесткого диска (винчестера), привода для чтения компакт-дисков и других устройств работа ЭВМ не прекращается, а выдается соответствующее сообщение об ошибке. Следует отметить, что для работы монитор компьютеру вообще не нужен. Он необходим только для пользователя. Поэтому многие начинающие компьютерщики начинают искать проблемы потухшего монитора не в самом устройстве, а в других компонентах ПК. Их действия могут привести к выходу из строя материнской платы, CPU и других элементов.

Следует отметить, что в BIOS можно вносить настройки при помощи функции SETUP, которая доступна во время инициализации оборудования. Вход в нее осуществляется одной из клавиш: delete, F1 или другими кнопками, поскольку все зависит от модели самой системы ввода-вывода.

Одной из полезных настроек является установка очередности загрузки устройств. Функция необходима для установки порядка загрузки и выбора носителя для ее инсталляции. Специалисты рекомендуют устанавливать носитель с установленной ОС на первое место, а другие отключить.

Операционная система

ОС — совокупность ПО, которое управляет железом и ресурсами ЭВМ, а также разворачивает специальную среду для запуска и работы приложений клиентской части. Иными словами, она «оживляет» компьютер, поскольку без нее невозможно играть в игры, слушать музыку, смотреть фильмы, работать с документами. Основные задачи, которые выполняют современные ОС:

1. Управление работой программного обеспечения.
2. Распределение RAM между процессами.
3. Обработка ввода-вывода.
4. Осуществление доступа к файловой системе и таблице разделов.
5. Обработка системных сообщений от устройств (прерываний — IRQ).
6. Управление железом компьютера при помощи драйверов.
7. Разворачивание интерфейса пользователя.
8. Режим многозадачности.
9. Консольные режимы для нескольких пользователей.
10. Режим для нескольких клиентов.
11. Настройку аппаратных и программных средств.
12. Определение конфигурационной особенности для каждого ПК.
13. Возможность установки дополнительного программного обеспечения.
14. Безопасность.

Это основные критерии, которым должна удовлетворять каждая ОС. Для выбора последней нужно ознакомиться с основными видами и характеристиками.

Виды и характеристики

Для работы на персональном компьютере можно использовать несколько видов ОС, основные характеристики которых существенно отличаются между собой. Они условно могут делиться на 3 группы:

1. LINUX.
2. Windows.
3. MAC OS.

Первая платформа является оптимальным решением для любых ПК и портативных устройств, поскольку отличается не только функциональностью, но и высокими требованиями к безопасности. Для нее практически не пишется опасное вредоносное ПО, данные пользователя надежно защищены. Кроме того, освоить ее довольно просто, поскольку существует множество модификаций с понятным интерфейсом. Для входа в систему предусмотрен пароль, который невозможно обойти.

Самыми ненадежными являются Windows-системы. Для этого вида необходимо подбирать соответствующее ПО для защиты персональной информации, а также от вредоносных программ и взлома со стороны киберпреступников. Последние могут легко получить важные данные об электронных кошельках, а затем их взломать.

В ОС существует возможность входа по паролю, однако его довольно легко взломать. Распространенной ошибкой новичков при инсталляции Windows является отсутствие пароля на аккаунте администратора, который просто не указывают. В результате этого злоумышленник может получить доступ ко всем данным пользователя, войдя в админскую учетную запись.

MAC-системы превосходят Linux-платформы по степени надежности и обеспечивают отличную защиту информации пользователя. Однако они обладают существенным недостатком — установить их можно только на устройства компании «APPLE».

Следует отметить, что MAC и LINUX имеют UNIX-ядро, т. е. структуру файловой системы, конфигурацию и модульные процедуры выполнения запросов. Этот подход к архитектуре позволяет существенно увеличить скорость работы, достигнуть высокого уровня безопасности, а также правильно управлять ресурсами при выполнении нескольких процессов.

Драйвера и многозадачность

Драйвер — специальная программа, предназначенная для выполнения взаимосвязи железа с операционной системой. Он необходим для корректной работы последней и инсталлируется при установке. Однако иногда его следует устанавливать вручную, поскольку система не всегда может найти и загрузить подходящее ПО для конкретного устройства. Эта проблема чаще всего происходит в Windows, поскольку UNIX-системы всегда «находят» подходящие драйвера (стабильные и свежие версии).

Следует отметить, что только OC UNIX-платформ обладают многозадачностью. Хотя в некоторых источниках указано, что Windows способна правильно распределять ресурсы при вычислительном процессе. Последнее — ошибочное утверждение, поскольку работа программ выполняется по одному экземпляру с последующим переключением между вычислительными потоками. IT-специалисты называют Windows — ОС с ложной многозадачностью.

Специальные утилиты

Программы-утилиты чаще всего применяются для Windows-платформ, которые не отличаются стабильностью работы и безопасностью. Для правильного их подбора необходимо кратко ознакомиться с функциями, которые они должны выполнять. По функционалу можно перечислить такие группы утилит:

1. Защита от вирусов и другого вредоносного ПО.
2. Оптимизация файловой системы.
3. Чистка и дефрагментация реестра.
4. Удаление ненужных данных.
5. Настройка системы.
6. Шифрование данных.
7. Корректное удаление установленных программ.

К первой группе можно отнести все антивирусы. Для выбора оптимального программного продукта необходимо воспользоваться различными интернет-ресурсами, на которых тестируется соответствующее ПО. Примеры антивирусов, обладающих хорошими характеристиками, являются продукты лаборатории Касперского и Евгения Рошаля (Dr. Web).

Другие типы утилит выбираются по такому же принципу, как и антивирусы. Некоторые программные модули могут включать сразу несколько функций. Например, Advanced System Care состоит из компонентов, отвечающих за безопасность, работу с файловой системой и реестром, а также модуля, отвечающего за корректное удаление программ.

Таким образом, системные программы позволяют не только осуществлять диалог клиента и ЭВМ, а также сохранять важные данные и поддерживать работоспособность вычислительной системы на высоком уровне.