Программные средства. 
Архитектура ЭВМ и систем

Основные виды программных средств

Для нормального функционирования компьютера (выполнения приложений, или прикладных программ) требуются программные средства, или программное обеспечение. Следует выделить три вида программных средств.

Базовая система ввода-вывода (Basic Input-Output System — BIOS)

Назначение BIOS — сопряжение аппаратных средств с операционной системой и прикладными программами. Различают системную BIOS и BIOS адаптеров отдельных устройств, или индивидуальные BIOS.

Код BIOS хранится в микросхемах энергонезависимой постоянной памяти ROM или Flash BIOS. По этой причине BIOS часто относят к программно-аппаратным средствам (Firmware).

Для выявления той роли, которую играет BIOS, представим компьютерную систему в виде четырех слоев [10]: аппаратные средства, система BIOS, операционная система (ОС) и приложения. На рис. 3.1 показаны два компьютера, в которых установлены разные аппаратные средства (процессоры, жесткие диски, мониторы и др.). Однако благодаря использованию уникальных систем BIOS в качестве интерфейса (связи) между аппаратным обеспечением и ОС на этих компьютерах можно запускать одинаковое программное обеспечение. Связь аппаратных средств с ОС осуществляется с помощью драйверов устройств, при этом:

• • каждый тип устройства (например, принтер) имеет собственный драйвер — программу, управляющую этим устройством;
• • в каждой операционной системе (DOS, Windows 9х, ХР, NT или другой) для одного и того же типа устройства используется свой драйвер.

Следовательно, система BIOS играет роль настройщика ОС под аппаратные средства компьютера, информируя ОС об особенностях установленного оборудования. Подстраиваясь под установленное оборудование, BIOS обеспечивает стандартный интерфейс для ОС.

Поскольку приложения не зависят от установленных в компьютере устройств, операционная система взаимодействует с ними с помощью стандартного интерфейса прикладных программ API (Application Programming Interface). Этот интерфейс определяет порядок выполне;

Рис. 3.1. Сопряжение аппаратных средств с операционной системой и прикладными программами.

ния различных операций и функций (записи данных на диск и считывания с него, печати и др.).

Системная BIOS. Назначение системной BIOS — обеспечение запуска компьютера, тестирования и нормального функционирования его основных аппаратных средств (клавиатуры, дисковода жесткого диска, последовательного и параллельных портов и др.). Системная BIOS представляет собой комплект программ, хранящихся в одной или нескольких микросхемах. Данные системной конфигурации хранятся в CMOS-памяти, которая питается от батарейки.

Индивидуальные BIOS. Имеются устройства (сканеры, принтеры, звуковые адаптеры, платы памяти и др.), острая необходимость в которых при запуске компьютера отсутствует. Драйверы этих устройств хранятся на диске и при необходимости загружаются с него во время запуска операционной системы.

Однако некоторые устройства требуются при запуске компьютера. В первую очередь это касается видеоадаптера, который необходимо активизировать для отображения информации на экране монитора. Однако из-за огромного количества видеоадаптеров невозможно поместить все их драйверы в системную BIOS. Поэтому необходимые драйверы помещаются в микросхему BIOS на плате видеоадаптера. Системная BIOS при загрузке ищет BIOS видеоадаптера и загружает ее до запуска операционной системы. Расположение индивидуальной BIOS на отдельной плате предотвращает необходимость постоянной модернизации системной BIOS. Это касается прежде всего новых моделей устройств, используемых при начальной загрузке компьютера. Индивидуальные BIOS, как правило, устанавливаются на платах видеоадаптеров, сетевых адаптеров, адаптеров накопителей на жестких дисках и в некоторых других устройствах.

Система BIOS является самым нижним уровнем программного обеспечения, который осуществляет изоляцию вышестоящих уровней от подробностей реализации аппаратных средств компьютера.