Budowa systemu komputerowego

System komputerowy (ang. computer system)

układ współdziałających ze sobą dwóch składowych: sprzętu komputerowego (hardware) oraz oprogramowania (software).

Struktura systemu komputerowego

Strukturę systemu komputerowego podzielono na warstwy, z których każda realizuje odmienne zadania.

Warstwy systemu komputerowego zaprezentowane na diagramie stosowym Venna.
Warstwy systemu komputerowego.

Warstwa sprzętowa jest najbardziej podstawową warstwą systemu komputerowego, zbierającą w sobie wszystkie urządzenia składowe:

  • urządzenia wejścia, np. klawiaturę, mysz, mikrofon,
  • urządzenia wyjścia, np. drukarkę czy monitor,
  • urządzenia wejścia-wyjścia, np. kartę sieciową, ekran dotykowy, nośniki USB,
  • elementy jednostki centralnej, np. płytę główną, procesor, kartę graficzną, dyski twarde/półprzewodnikowe.

 

System operacyjny stanowi kolejną warstwę systemu komputerowego.

System operacyjny (ang. operating system, OS)

program lub zbiór wielu programów umożliwiający komunikację między warstwą sprzętową a użytkownikiem. Wykorzystuje zasoby sprzętowe, aby udostępniać swoim użytkownikom zbiór usług.

Z punktu widzenia codziennego używania komputera przez użytkownika, najważniejszym zadaniem systemu operacyjnego jest prezentacja stanu komputera za pomocą interfejsu użytkownika. Ten sposób komunikacji można podzielić ze względu na tryb pracy na:

  • interfejs tekstowy, który pozwala na komunikację z komputerem za pomocą poleceń; np. MS-DOS czy systemy Linux (w trybie tekstowym),
  • interfejs graficzny, który prezentuje graficzne okna i symbole; np. Microsoft Windows, systemy Linux (np. Ubuntu — ze środ. graf.), Android, iOS.

Użytkownika na ogół nie obchodzą szczegóły sprzętu komputerowego – rozumie go jako zbiór aplikacji. Z punktu widzenia twórców programów każdy system komputerowy jest jednak inny, przez co, gdyby musieli stworzyć program działający na każdym możliwym sprzęcie, byłoby to przedsięwzięcie ponad wszelką miarę. Aby ułatwić to zadanie, stworzono następną warstwę.

 

Oprogramowanie narzędziowe (ang. utilities) stanowi kolejną warstwę systemu komputerowego. Wspomaga zarządzanie zasobami sprzętowymi przez dogodne interfejsy użytkowe oraz usprawnia i modyfikuje oprogramowanie systemowe.

Zbiór programów narzędziowych możemy nazywać także programami systemowymi. Realizują one najczęściej używane funkcje pomagające w budowaniu programów, zarządzaniu plikami czy sterowaniu urządzeniami zainstalowanymi w komputerze. Programista może ich użyć, a stworzony przez niego program poprosi program systemowy o wykonanie pewnej operacji, oczekując jedynie rezultatu wykonania. System operacyjny ukrywa w ten sposób szczegóły sprzętowe, dostarczając dogodnych interfejsów dla twórców programów i dla użytkowników.

 

Oprogramowanie użytkowe (ang. applications), jako czwarta już warstwa, określa sposób, w jaki zostaną użyte zasoby systemowe do rozwiązywania problemów zadanych przez użytkownika, np. kompilacja programu, renderowanie realistycznych scen w grach 3D czy przeliczanie ogromnych arkuszy kalkulacyjnych. Wszystkie te zadania, z punktu widzenia komputera (dokładniej: procesora), są kolejnymi problemami obliczeniowymi do wykonania według ściśle określonej sekwencji poleceń — algorytmu programu, który ją realizuje.

 

Ostatnią warstwę systemu komputerowego stanowią użytkownicy — ludzie, urządzenia czy inne komputery mające bezpośredni kontakt z oprogramowaniem użytkowym. Użytkownicy realizują różne zadania za pomocą programów użytkowych (patrz: akapit wcześniej) na sprzęcie komputerowym (patrz: cztery akapity wcześniej) pod nadzorem systemu operacyjnego (patrz: trzy akapity wcześniej).

Elementy zestawu komputerowego

Najczęstszy podział zestawu komputerowego to podział ze względu na przeznaczenie jego urządzeń składowych – podobnie jak miało to miejsce w warstwie sprzętowej systemu komputerowego.

  • urządzenia wejścia,
  • jednostka centralna,
  • urządzenia wyjścia.

 

Podsumowanie, źródła

Ten wpis realizuje następujące punkty podstawy programowej:

  • podstawa programowa 2017:
    • EE.08.1.1 stosuje podstawowe pojęcia z zakresu informatyki i elektroniki,
    • PKZ.EE.b.2 dobiera elementy i konfiguracje systemu komputerowego;
  • podstawa programowa 2019:
    • INF.02.2(2) definiuje elementy architektury systemów komputerowych,
      • INF.02.2(2)2 wymienia zależności między pamięcią operacyjną, procesorem i pozostałymi elementami systemu komputerowego (realizacja częściowa)
    • INF.02.3(3)2 rozróżnia urządzenia wejściowe systemu komputerowego,
    • INF.02.3(3)3 rozróżnia urządzenia wyjściowe systemu komputerowego.

Źródła:

  • William Stallings. Systemy operacyjne. Architektura, funkcjonowanie i projektowanie. Wyd. IX, Helion S.A., 2018. ISBN: 978-83-283-3760-2;
  • Sylwia Osetek, Krzysztof Pytel. INF.02. Administracja i eksploatacja systemów komputerowych, urządzeń peryferyjnych i lokalnych sieci komputerowych. Wyd. I, WSiP, 2019. ISBN: 978-83-02-18863-3;
  • opracowania własne.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.