Развитие системного программирования

Системное программирование — создание системного программного обеспечения; системный программист — разработчик системного программного обеспечения.

В отличие от прикладного программного обеспечения, системное не решает конкретные практические задачи, а лишь обеспечивает работу других программ, предоставляя им сервисные функции, абстрагирующие детали аппаратной и микропрограммной реализации вычислительной системы, управляет аппаратными ресурсами вычислительной системы.

Отнесение того или иного программного обеспечения к системному условно и зависит от соглашений, используемых в конкретном контексте. Как правило, к системному программному обеспечению относятся операционные системы, утилиты, системы программирования, системы управления базами данных, широкий класс связующего программного обеспечения.

Системное программирование требует высокой степени осведомленности об аппаратном обеспечении. Его цель — добиться эффективного использования имеющихся ресурсов, либо потому, что само программное обеспечение имеет решающее значение для производительности, либо потому, что даже небольшие улучшения эффективности напрямую приводят к значительной экономии времени или денег.

Системное программирование характеризуется следующими признаками:

• 
  Программист может делать предположения об аппаратном обеспечении и других свойствах системы, на которой выполняется программа, и часто использует эти свойства, например, используя алгоритм, который эффективен при использовании с конкретным оборудованием.
  
• 
  Обычно используется низкоуровневый язык программирования или диалект языка программирования, чтобы:
  
  • 
    Программы могут работать в средах с ограниченными ресурсами
    
  • 
    Программы могут быть эффективными с небольшими затратами времени выполнения, возможно, с небольшой библиотекой времени выполнения или вообще без нее
    
  • 
    Программы могут использовать прямое и "сырое" управление доступом к памяти и потоком управления
    
  • 
    Программист может писать части программы непосредственно на языке ассемблера
    
• 
  Часто системные программы не могут быть запущены в отладчике — компьютерная программа, используемая для тестирования программ. Иногда для решения этой проблемы можно использовать запуск программы в моделируемой среде.
  

---

Системное программирование настолько отличается от прикладного программирования, что программисты, как правило, специализируются только на одном из.

В системном программировании часто доступны ограниченные возможности программирования. Автоматическая сборка мусора используется нечасто, и отладка иногда затруднительна. Библиотека времени выполнения, если она вообще доступна, обычно гораздо менее мощная и выполняет меньше проверок на ошибки. Из-за этих ограничений часто используются мониторинг и ведение журнала; операционные системы могут иметь чрезвычайно сложные подсистемы ведения журнала.

Реализация определенных частей в операционных системах и сетях требует системного программирования, например, реализации подкачки (виртуальной памяти) или драйвера устройства для операционной системы.

Изначально системные программисты неизменно писали на языке ассемблера. Эксперименты с аппаратной поддержкой языков высокого уровня в конце 1960-х годов привели к появлению таких языков, как PL/S, BLISS, BCPL и расширенный АЛГОЛ для больших систем Burroughs. Forth также имеет приложения в качестве системного языка. В 1970-х годах C получил широкое распространение, чему способствовал рост Unix. Совсем недавно подмножество C ++, называемое Embedded C ++, получило некоторое применение, например, оно используется в драйверах набора ввода-вывода macOS.

Операционная система — комплекс системных программ, расширяющий возможности вычислительной системы, а также обеспечивающий управление её ресурсами, загрузку и выполнение прикладных программ, взаимодействие с пользователями. В большинстве вычислительных систем операционные системы являются основной, наиболее важной (а иногда единственной) частью системного программного обеспечения.

Основные функции (простейшие операционные системы):

• 
  Загрузка приложений в оперативную память и их выполнение.
  
• 
  Стандартизованный доступ к периферийным устройствам (устройства ввода-вывода).
  
• 
  Управление оперативной памятью (распределение между процессами, виртуальная память).
  
• 
  Управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как жёсткий диск, компакт-диск и т. д.), организованным в той или иной файловой системе.
  
• 
  Пользовательский интерфейс.
  
• 
  Сетевые операции, поддержка стека протоколов.
  

Предшественником операционных систем следует считать служебные программы (загрузчики и мониторы), а также библиотеки часто используемых подпрограмм, начавшие разрабатываться с появлением универсальных компьютеров 1-го поколения (конец 1940-х годов). Служебные программы минимизировали физические манипуляции оператора с оборудованием, а библиотеки позволяли избежать многократного программирования одних и тех же действий (осуществления операций ввода-вывода, вычисления математических функций и т. п.).

---

В 1950—1960-х годах сформировались и были реализованы основные идеи, определяющие функциональные возможности операционных систем: пакетный режим, разделение времени и многозадачность, разделение полномочий, реальный масштаб времени, файловые структуры файловые системы.

Утилиты (англ. utility или tool) — программы, предназначенные для решения узкого круга вспомогательных задач. Иногда утилиты относят к классу сервисного программного обеспечения.

Утилиты используются для мониторинга показателей датчиков и производительности оборудования (например, мониторинга температур процессора или видеоадаптера), управления параметрами оборудования (ограничение максимальной скорости вращения CD-привода; изменение скорости вращения вентиляторов), контроля показателей (проверка ссылочной целостности; правильности записи данных), расширения возможностей (форматирование или переразметка диска с сохранением данных, удаление без возможности восстановления).

Типы утилит:

• 
  Дисковые утилиты:
  
  • 
    Дефрагментаторы;
    
  • 
    Проверка диска — поиск неправильно записанных либо повреждённых различным путём файлов и участков диска и их последующее удаление для эффективного использования дискового пространства.
    
  • 
    Очистка диска — удаление временных файлов, ненужных файлов, чистка «корзины».
    
  • 
    Разметка диска — деление диска на логические диски, которые могут иметь различные файловые системы и восприниматься операционной системой как несколько различных дисков.
    
  • 
    Резервное копирование — создание резервных копий целых дисков и отдельных файлов, а также восстановление из этих копий.
    
  • 
    Сжатие дисков — сжатие информации на дисках для увеличения вместимости жёстких дисков.
    
• 
  Утилиты работы с реестром
  
• 
  Утилиты мониторинга оборудования
  
• 
  Тесты оборудования
  

Проблемное программирование (проблемно-ориентированная разработка) — это формирующаяся парадигма вычислительной техники, в которой проблемы (в отличие от требований) являются основным предметом пристального внимания разработчиков программного обеспечения. Таким образом, проблемно-ориентированная разработка связана с:

• 
  Исследованием структуры организационных проблем, решаемых программной инженерией;
  
• 
  Предоставлением формализмов для моделирования и представления проблем;
  
• 
  Предоставлением рекомендаций и рамок для анализа и декомпозиции проблем;
  
• 
  Определением методов формального обоснования решений (например, путем сопоставления компонентов проблемы с компонентами решения);
  
• 
  Поддержка повторного использования знаний при анализе проблем (например, с помощью шаблонов проблем).
  

---

Конкретные подходы:

• 
  Проблемно-ориентированная разработка программного обеспечения обеспечивает формальное определение проблем и структуру для сопоставления проблем с решениями с помощью формальных, логических аргументов;
  
• 
  Проблемные фреймы обеспечивают основу для определения эмпирических моделей проблем разработки программного обеспечения, которые основаны на физическом мире. Подход с использованием фреймов проблем также предоставляет набор элементарных шаблонов проблем;
  
• 
  Теория предметной области выдвигает гипотезу о наборе когнитивных «глубинных структур», соответствующих компонентам знаний предметной области, и использует их для обеспечения основы для моделирования проблем с программным обеспечением.
  

Исследование влияния проблемно-ориентированного развития.

Инженерия знаний — это область компьютерных наук, которая предлагает значительный объем работ по методам решения проблем. Методы решения проблем — это шаблоны рассуждений, которые применяются для решения конкретных проблем. Поэтому работа над абстракциями проблем в рамках разработки знаний может стать основой для исследований в области разработки программного обеспечения.

Когнитивная наука, которую можно определить как изучение природы интеллекта, предлагает основу для изучения когнитивных структур, которые эксперты предметной области разрабатывают для решения проблем, а также для лучшего понимания человеческих подходов к решению проблем. Теория предметной области является одним из примеров влияния когнитивной науки на исследования проблемно-ориентированного развития.

---

Смотрите также файлы

• мж лгісі ыса мерзімді (саба) жоспары.docx

• Большие права маленького человека.docx

• 1. Укажите регион, который Вы выбрали Московская Область.docx

• Спецификация контрольных измерительных материалов для проведения контрольной работы по истории за 1 полугодие учащихся 7 класса.doc

• Нетрадиционные виды оздоровительных систем (цигун, пилатес, кроссфит и т п.).docx