§ 9. Системное программное обеспечение

Определения и обозначения

Системное программное обеспечение — программы, обеспечивающие работу компьютера и создающие условия для выполнения прикладных программ. К нему относят ОС, драйверы, утилиты и загрузчик. Оно нужно, чтобы приложения могли пользоваться компьютером, не обращаясь напрямую к каждому аппаратному компоненту.

Операционная система — комплекс системных программ, который управляет ресурсами компьютера, файлами, устройствами и запуском приложений. ОС выступает посредником между пользователем, программами и аппаратурой. Благодаря ей приложения могут работать в общей среде и получать необходимые ресурсы.

Драйвер устройства — программа, которая позволяет операционной системе взаимодействовать с конкретным устройством. Например, драйвер принтера помогает ОС передать ему данные для печати. Он нужен потому, что устройства могут различаться командами и способом обмена данными.

Утилита — вспомогательная системная программа для обслуживания компьютера, настройки или защиты данных. К утилитам относятся, например, средства проверки диска и диагностики оборудования. Они помогают поддерживать систему в рабочем состоянии, но не заменяют ОС и драйверы.

Как это устроено

Аппаратные компоненты компьютера выполняют разные задачи и обмениваются данными по своим правилам. Если бы каждое приложение само управляло каждым устройством, его пришлось бы отдельно приспосабливать к разным моделям оборудования. Системное программное обеспечение берёт эту сложность на себя: оно координирует компоненты и предоставляет программам более понятные способы работы с ними. Поэтому пользователь может выполнять привычные действия, не задавая аппаратуре низкоуровневые команды.

После включения компьютера ОС ещё не работает, поэтому нужен начальный механизм запуска. Сначала выполняются проверки оборудования, затем система находит загрузчик — программу, которая передаёт управление операционной системе. Загрузчик нужен как промежуточное звено: он помогает найти ОС на носителе и начать её запуск. После этого ОС загружает необходимые части и подготавливает компьютер к работе.

Во время работы несколько программ могут одновременно просить процессорное время и память. ОС распределяет эти ресурсы, чтобы приложения могли выполняться по очереди или параллельно, не мешая друг другу без необходимости. Она также организует ввод и вывод данных: например, передаёт сведения на экран или принимает их от клавиатуры. Такое управление позволяет запускать несколько приложений и переключаться между ними, не управляя вручную каждым аппаратным действием.

На носителе могут храниться тысячи файлов, поэтому нужен общий способ их размещать и находить. Файловая система задаёт правила хранения, именования и поиска файлов и папок, а ОС предоставляет приложениям доступ к ним. Благодаря этому программа может попросить открыть файл по имени, не выясняя самостоятельно, где именно на диске записаны его данные. ОС также помогает организовать операции с файлами в понятном для пользователя виде.

ОС должна понимать, как обмениваться командами и данными с разными моделями устройств. Для этого используются драйверы: они обеспечивают связь между ОС и конкретным устройством, например принтером или видеокартой. Утилиты решают другую задачу: помогают проверить состояние компьютера, изменить настройки или обслужить систему. Такое разделение позволяет ОС использовать множество устройств, а пользователю — выполнять диагностику и настройку подходящими средствами.

Основные виды системного программного обеспечения

В таблице сопоставлены виды системных программ, их назначение и примеры. Чтобы определить тип программы, сначала спросите себя, какую задачу она выполняет, а затем сравните ответ с функциями в таблице. Одна программа может включать разные компоненты, поэтому классифицировать лучше конкретную функцию или компонент.

Разбор задач

Задача 1. Определите, к какому виду системного программного обеспечения относится программа, которая позволяет ОС печатать документ на подключённом принтере. Нужно выяснить не то, что программа связана с печатью вообще, а какую роль она выполняет между ОС и устройством. Действуйте по назначению программы.

1. Определяем, с чем взаимодействует программа: с операционной системой и подключённым принтером. Это показывает, что она не просто создаёт документ, а помогает ОС обратиться к устройству.
2. Сопоставляем назначение с определением: программа, обеспечивающая обмен командами и данными между ОС и конкретным устройством, называется драйвером. Принтер — именно такое устройство.
3. Не выбираем утилиту: она могла бы проверять принтер или менять его настройки, но в условии сказано, что программа обеспечивает печать через ОС. Это ключевой признак драйвера.

Ответ: это драйвер принтера, то есть драйвер устройства.

Задача 2. На компьютере установлены ОС, текстовый редактор и программа проверки диска. Укажите, какие из них относятся к системному программному обеспечению, и объясните почему. Здесь важно классифицировать программы по назначению, а не по тому, что все они установлены на одном компьютере. Для каждой программы зададим вопрос: управляет ли она системой, обслуживает её или выполняет пользовательскую задачу?

1. ОС управляет ресурсами компьютера, файлами и устройствами, а также создаёт среду для работы приложений. Следовательно, это системное программное обеспечение.
2. Текстовый редактор нужен для создания и изменения документов. Он решает пользовательскую задачу и относится к прикладным программам, хотя использует ресурсы ОС.
3. Программа проверки диска диагностирует и обслуживает компьютер. По этой функции она является утилитой, поэтому тоже относится к системному программному обеспечению.

Ответ: системные программы — ОС и утилита проверки диска; текстовый редактор — прикладная программа.

Задача 3. После подключения нового устройства ОС его не распознаёт. Опишите, какие действия и компоненты системного программного обеспечения могут помочь, и объясните последовательность. Нужно сначала выяснить, обнаружено ли устройство, а затем обеспечить ОС средствами взаимодействия с ним. Не следует сразу считать, что неисправна сама ОС или что любое обслуживание выполнит драйвер.

1. Сначала используют средства диагностики или настройки, часто представленные утилитой ОС. Проверяют подключение и выясняют, видит ли система новое устройство; это помогает отличить проблему соединения от отсутствия подходящего программного обеспечения.
2. Если устройство подключено, но ОС не может с ним работать, устанавливают подходящий драйвер. Драйвер обеспечивает обмен командами и данными именно между этой ОС и данным устройством.
3. После установки ОС может распознать устройство и предоставить его приложениям. Если проблема сохраняется, утилитой повторно проверяют состояние и настройки, а также проверяют совместимость драйвера.

Ответ: проверить подключение и состояние устройства с помощью средств диагностики, затем установить подходящий драйвер и повторно проверить работу. Утилита помогает диагностировать проблему, а драйвер обеспечивает взаимодействие устройства с ОС.

Типичные ошибки

Ошибочно считать системным программным обеспечением любую программу, установленную на компьютере. Так думают потому, что системные и прикладные программы могут находиться рядом в одном списке приложений. Проверьте себя вопросом о назначении: управление компьютером и обслуживание системы указывают на системное ПО, выполнение пользовательской задачи — на прикладное.

Не следует путать ОС с прикладной программой: редактор или браузер не управляет всеми ресурсами компьютера, даже если использует их. Путаница возникает из-за того, что ОС и приложения работают одновременно и пользователь взаимодействует с ними через экран. Проверьте себя: если программа создаёт документы или решает другую конкретную задачу, она прикладная; управление ресурсами и запуск приложений — функции ОС.

Неверно считать, что драйвер сам, независимо от ОС, управляет устройством. Ошибка появляется, если воспринимать драйвер как отдельный прибор или программу, которая полностью заменяет операционную систему. Проверьте себя по связке: драйвер помогает ОС обмениваться командами и данными с устройством, а не подменяет ОС.

Утилиту можно перепутать с драйвером, потому что оба вида программ связаны с обслуживанием компьютера. Но утилита выполняет вспомогательную задачу, например диагностику, а драйвер обеспечивает обмен данными с конкретным устройством. Для проверки определите, что именно делает программа: проверяет или настраивает систему — это признак утилиты; связывает ОС с устройством — признак драйвера.

Связь с другими темами

Для понимания системного программного обеспечения нужно знать основные аппаратные компоненты компьютера и представлять, как программы используют процессор, память и устройства ввода-вывода. Тогда становится понятнее, какие ресурсы распределяет ОС и зачем устройствам требуются драйверы. Эти знания связывают изучение аппаратуры с тем, как компьютер выполняет программы.

Тема пригодится при изучении файловых систем, компьютерных сетей, защиты информации и принципов работы приложений. Например, файловая система помогает понять, как ОС хранит и находит данные, а изучение сетей и защиты опирается на знание роли системных программ. Понимание взаимодействия ОС с приложениями также помогает разбираться в их возможностях и ограничениях.

Что запомнить

• Системное программное обеспечение обеспечивает работу компьютера и запуск прикладных программ.
• Операционная система управляет ресурсами компьютера и взаимодействием пользователя с ним.
• Драйвер связывает операционную систему с конкретным устройством.
• Утилиты помогают диагностировать, настраивать и обслуживать компьютер.
• Загрузчик участвует в запуске операционной системы.
• Файловая система определяет, как организованы хранение и поиск файлов.