Виды операционных систем и их краткая характеристика. Основные объекты и приемы управления WINDOWS Основные понятия операционных систем

1. Понятие операционной системы (ОС).

Основные задачи.

Операционная система - это программа, которая загружается при включении компьютера. Она производит диалог с пользователем, осуществляет управление компьютером, его ресурсами (оперативной памятью, местом.на дисках и т.д.), запускает другие (прикладные) программы на выполнение. Операционная система обеспечивает поль­зователю и прикладным программам удобный способ общения (интер­фейс) с устройствами компьютера.

Основная причина необходимости операционной системы состоит в том, что элементарные операции для работы с устройствами компь­ютера и управления ресурсами компьютера - это операции очень низкого уровня, поэтому действия, которые необходимы пользовате­лю и прикладным программам, состоят из нескольких сотен или ты­сяч таких элементарных операций.

Например, накопитель на магнитных дисках “понимает” только такие элементарные операции, как включить/выключить двигатель дисковода, установить читающие головки на определенный цилиндр, выбрать определенную читающую головку, прочесть информацию с дорожки диска в компьютер и т.д. И даже для выполнения такого не­сложного действия, как копирование файла с одной дискеты на дру­гую (файл - это поименованный набор информации на диске или другом машинном носителе), необходимо выполнить тысячи операций по запуску команд дисководов, проверке их выполнения, поиску и обработке информации в таблицах размещения файлов на дисках и т.д. Задача еще усложняется следующим:

Имеется около десятка форматов дискет, и операционная систе­ма должна уметь работать со всеми этими форматами. Для пользователя работа с дискетами различного формата должна осуществляться абсолютно одинаково;

Файл на дискетах занимает определенные участки, причем пользователь не должен ничего знать о том, какие именно.Всефункции по обслуживанию таблиц размещения файлов, поиску информации в них, выделению места для файлов на дискетах выполняются операционной системой, и пользователь может ничего не знать о них;

Во время работы программы копирования может возникать не­сколько десятков различных особых ситуаций, например сбой при чтении или записи информации, неготовность дисководов к чтению или записи, отсутствие места на дискете для копируе­мого файла и т.д. Для всех этих ситуаций необходимо предус­мотреть соответствующие сообщения и корректирующие дейст­вия.

Операционная система скрывает от пользователя эти сложные и ненужные подробности и предоставляет ему удобный интерфейс для работы. Она выполняет также различные вспомогательные действия, например копирование или печать файлов. Операционная система осуществляет загрузку в оперативную память всех программ, переда­ет им управление в начале их работы, выполняет различные действия по запросу выполняемых программ и освобождает занимаемую про­граммами оперативную память при их завершении.

Существует несколько видов операционных систем: DOS, Windows, UNIX разных версий и др. Наиболее распространенной является операционная система Windows. Существует несколько версий Windows: Windows-3.1, Windows-95, Windows-98, Windows-2000, Windows NT. Все они близки между собой по содержанию, поэтому в дальнейшем рассмотрим операционные системы DOS и Windows-9х

Операционная система DOS состоит из следующих частей:

Базовая система ввода-вывода (ВIOS), находящаяся в постоянной памяти (постоянном запоминающем устройстве, ПЗУ) компьютера. Эта часть операционной системы является «встроенной» в компьютер. Ее назначение состоит в выполнении наиболее простых и универсальных услуг операционной системы, связанных с осуществлением ввода-вывода. Базовая система ввода-вывода содержит также тест функционирования компьютера, проверяющий работу памяти и устройств компьютера при включении его электропитания. Кроме того, базовая система ввода-вывода содержит программу вызова загрузчика операционной системы.

Загрузчик операционной системы - это очень короткая программа, находящаяся в первом секторе каждой дискеты с операционной системой DOS. Функция этой программы заключается в считывании в память еще двух модулей операционной системы, которые и завершают процесс загрузки DOS.

Командный процессор DOS обрабатывает команды, вводимые пользователем. Командный процессор находится в дисковом файле! COMMAND.COM на диске, с которого загружается операционная система. Некоторые команды пользователя, например Туре, Dir или Сор) командный процессор выполняет сам. Такие команды называются внутренними. Для выполнения остальных (внешних) команд пользователя командный процессор ищет на дисках программу с соответствующим именем и если находит ее, то загружает в память и передает ей управление. По окончании работы программы командный процессор удаляет программу из памяти и выводит сообщение о готовности к выполнению команд (приглашение DOS).

Внешние команды DOS - это программы, поставляемые вместе с операционной системой в виде отдельных файлов. Эти программы выполняют действия обслуживающего характера, например форматирование дискет, проверку дисков и т.д. Драйверы устройств - это специальные программы, которые дополняют систему ввода-вывода DOS и обеспечивают обслуживание новых или нестандартное использование имеющихся

Операционная оболочка Windows - это разработанная фирмой Microsoft надстройка над операционной системой DOS, обеспечивающая большое количество удобств для программистов и пользователей. Большинство пользователей компьютеров используют Windows и разнообразные прикладные программы под Windows в своей работе. Широчайшее распространение Microsoft Windows сделало ее фактическим стандартом для IBM.

В ОС Windows гораздо лучше, по сравнению с другими ОС, налажено взаимодействие между пользователем и компьютером. Большинство повседневных задач выполняется с меньшими, чем когда-либо затратами времени. Решено также большинство проблем с распределением памяти. Встроенная сетевая поддержка делает тривиальной задачей надежный обмен информацией по сети. В Windows предусмотрена возможность давать файлам длинные имена, что значительно облегчает работу пользователя. Поддержка в Windows стандарта "plug-and-play" упрощает модернизацию оборудования. Ярлыки помогают быстро обращаться к часто используемым файлам, программам и папкам. Большая часть всего этого достигнута без ущерба для производительности. А многие процессы, например печать, идут теперь гораздо быстрее благодаря 32-битному режиму и другим усовершенствованиям.

В отличие от оболочек типа Norton Commander, Windows не только обеспечивает удобный и наглядный интерфейс для операций с файлами, дисками и т.д., но и предоставляет новые возможности для запускаемых в "родной" среде программ. Одна из основных целей разработчиков Windows – создание документированного интерфейса, резкое снижение требований к подготовке пользователя, упрощение работы. Следует также признать, что интерфейс Windows обладает массой достоинств. Предусмотрено все или почти все для удобной и безопасной работы, почти любую операцию можно выполнить множеством способов, а продуманная система подсказок, сообщений и предупреждений поддерживает пользователя в течение всего сеанса работы.

Тема урока : Основные объекты операционной системы и действия над ними. Типы окон и правила работы с ними.

Цели урока:

• Создать условия для формирования понятия «окно», выработки навыков работы с объектами операционной системе.
• Создать условия для развития интереса к предмету.
• Создать условия для воспитания умственных и волевых усилий, концентрации внимания, логичности и развитого воображения.

Структура урока

1. Организационный момент (1 мин.)
2. Актуализация опорных знаний (5 мин.)
3. Изучение нового материала (20 мин.)
4. Закрепление нового материала (16 мин.)
5. Домашнее задание (1 мин.)
6. Подведение итогов урока (2 мин.)

Ход урока

I. Приветственное слово учителя. Обеспечение нормальной обстановки для работы на уроке и психологическая подготовка учащихся к общению и предстоящему занятию.

Определение отсутствующих; проверка готовности учащихся к уроку; организация внимания.

1. Каково назначение операционной системы?

2. Что подразумевается под ресурсами компьютера?

3. В чем отличие между однозадачными и многозадачными ОС?

4. Что такое утилита? Назовите примеры утилиты.

III. В мире современных технологий не возможно оставаться в стороне от научного прогресса. Если перефразировать известную фразу, можно сказать: «Не каждый может быть программистом, но пользователем быть обязан».

IV.

@ Благодаря этому пользователь может работать со всеми старыми программами, находясь в современном интерфейсе Windows . Эта особенность ОСназывается аппаратной и программной совместимостью.

@ Программа, которая работает под управлением операционной системой Windows , называется Windows -приложением .

Основные термины и объекты Windows

Начнем изучение системыWindows с основных терминов, характеризующих ее интерфейс. Особенность интерфейса отражена в самом названии: «Windows » в переводе означает «окно»

@ Окнами называются прямоугольные области на экране, которые предназначены для ввода информации от пользователя и ввода информации, полученной программой

Окна – это другими словами, графические изображения программ (то есть Windows - приложений), которые пользователь видит на экране. Некоторые окна могут закрывать собою всю область светящегося экрана монитора, в этом случае говорят, что окно «распахнуто» во весь экран. Вместе с тем, существуют окна, занимающие только часть экрана.

@ Диалоговое окно (диалог) - это небольшое окно, предназначенное для взаимодействия пользователя с программой.

Для хранения информации на внешних носителях система Windows организует информацию в виде файлов. Отдельные файлы складываются в папки, причем каждая папка может включать в себя как файлы, так и вложенные папки. Папки – это аналог MS-DOS каталогов.

@ Папка вWindows – это хранилище различных объектов: файлов, других папок, образов дисков, принтеров и т.д.

Папки обозначаются желтым прямоугольником с выступом в левом верхнем углу. Среди всех папок, записанных на диски компьютера, существуют папки, которые необходимы для работы самой системы Windows. Эти папки называются системными .

Объектом обозначается любой элемент пользовательского интерфейса: значок, кнопка, меню, список, граница окно, окно и т.д.

Первый экран Windows – рабочий стол .

Как найти Рабочий стол? - спрашивают многие начинающие пользователи. Никак. В том смысле, что Рабочий стол не найти просто невозможно. Ибо все, что вы видите на своем экране после запуска Windows - это он и есть.

Название «Рабочий стол» выбрано крайне удачно. На своем обычном рабочем столе люди держат все необходимые им инструменты, документы и так далее. На виртуальном Рабочем столе Windows также собраны самые необходимые вам программы и инструменты, представленные в виде значков.

На нашем Рабочем столе пока что лежат лишь несколько небольших значков. Какие-то из них выглядят как прямоугольные папки желтого цвета, какие-то обозначены другими картинками. У одних в левом нижнем углу красуется значок в виде стрелочки, у других нет... Нетрудно запутаться.

Кроме значков, на Рабочем столе могут располагаться окна, контекстное меню и многое другое:

• С одного края рабочего стола размещена полоска с кнопкой ПУСК – панель задач .
• Панель задач может быть настроена пользователем. Обычно в правом углу панели задач отображается: часы, языковая панель.

@ Значки на рабочем столе называются пиктограммами . Они символизируют различные папки, документы, программы.

Панель задач

Пиктограммы без стрелки – это пиктограммы системных папок, а пиктограммы со стрелкой – это ярлыки.

@ Ярлык – это небольшой файл, содержащий картинку-пиктограмму и ссылку на какой-либо объект (программу, документ, папку, принтер и т.д.)

Над объектами ОС Windows возможно совершать следующие действия – выделять, перемещать, переименовывать. С помощью правой кнопки мыши можно обращаться к контекстному меню объекта (или кратко – меню объекта)

@ Контекстное меню вызывается правой кнопкой мыши, содержит список возможных действий, которые пользователь может совершить с данным объектом.

Работа с окнами

При работе в Windows каждому загружаемому приложению отводится окно, причем все окна имеют определенные типовые компоненты. Окна приложений называются также окнами папок. Следует отличать окна приложений от других похожих объектов Windows – окно документа (с ними мы будем знакомиться при работе программах различных редакторов и электронных таблиц) и диалоговых окон (о них мы будем говорить на этом уроке).

Рассмотрим структуру окон Windows-приложения на примере окна Блокнот. Это приложение – своего рода файловый менеджер, обеспечивающий работу пользователя с файлами, папками, дискам.

Элементы окна

1. рабочая область : внутренняя часть окна, содержит вложенные папки или окна документов;
2. границы : рамка, ограничивающая окно с четырех сторон. Размеры окна можно изменять, перемещая границу мышью;
3. заголовок : строка непосредственно под верхней границей окна, содержащая название окна;
4. значок системного меню: кнопка слева в строке заголовка открывает меню перемещения и изменения размеров окна;
5. строка меню: располагается непосредственно под заголовком, содержит пункты меню, обеспечивает доступ к командам;
6. панель инструментов: располагается под строкой меню, представляет собой набор кнопок, обеспечивает быстрый доступ к некоторым командам;
7. кнопки Свернуть, Развернуть/Восстановить, Закрыть расположены в верхней правой части окна.
8. полосы прокрутки. Если текст или картинка полностью не помещается в окне программы, то для ее просмотра снизу или справа появляются полосы прокрутки, которые можно двигать, открывая участки, не помещающиеся на экране.

Операции с окнами

@ Активизация окна осуществляется простым щелчком мыши по полю внутри окна.

@ Перемещение окна. Чтобы передвинуть окно, поместите курсор мыши в строку заголовка, нажмите кнопку мыши и понятии контур окна в нужную сторону. Отпустите кнопку мыши, и окно займет новое положение.

@ Изменение размеров окна . Распахнуть окно на весь экран, восстановить его до прежних размеров, свернуть на панель задач – все эти операции выполняются с помощью кнопок управления окном.

@ Закрытие окна производится щелчком по кнопке управления с крестиком, или комбинацией клавиш Alt+F4.

Диалоговые окна

Благодаря диалогам пользователь при работе в Windows избавлен от необходимости набора команд в строке. Необходимые команды вводятся путем манипуляции с элементами диалогов: щелчков по кнопкам, нажатием на стрелки, ввода значений в текстовые поля и т.д. Элементы диалогов называют еще элементами управления , эти элементы могут быть разбиты по следующим категориям.

@ Кнопки. Эти элементы указывают пользователю, какие действия он может выполнить.

@ Текстовые поля. Это буквенно-цифровые поля, которые применяются для ввода данных или получения информации от пользователя.

@ Списки. В полях списков, которые могут иметь полосы прокрутки, приводится перечень объектов или вариантов для выбора.

@ Надписи. С помощью этих элементов пользователю сообщается справочная информация.

@ Вкладки. Диалог может состоять из нескольких страниц. Каждая страница обозначается вкладкой.

@ Флажки. Эти элементы имеют вид маленьких квадратиков в диалоговых окнах.

@ Переключатели. Имеют не менее двух положений, позволяют выбрать только одно.

@ Ползунки. Применяются для увеличения или уменьшения значения некоторой переменной (интенсивности цвета, громкости звука и т.д.)

@ Счетчики. С помощью счетчиков, представляющие собой цифровые поля, вводятся числовые данные.

1. I. Закрепление нового материала. Вопросы:

Что такое графический интерфейс пользователя?

С помощью чего происходит управление в Windows?

Какие действия можно произвести с помощью мыши?

Перечислите элементы графического интерфейса Windows.

Что такое рабочий стол?

В чем отличие между значками и ярлыками?

Как получить доступ ко всем программам установленным на компьютере и ко всем настройкам Windows?

Где находятся цифровые часы?

Как переключить язык ввода с помощью мыши?

Как узнать текущую дату?

Перечислите основные элементы окна

2) Практикум.

1. Запустить приложение Мой компьютер , щелкнув два раза по пиктограмме Мой компьютер.

2. Распахнуть во весь экран окно

3. Свернуть окно на панель задач

4. Восстановить размер окна до первоначального размера

1. Переместить окно в правый нижний угол рабочего стола
2. закрыть окно приложения.

1. II. Домашнее задание.
2. III. Подведение итогов урока.

Файловая система компьютера

Фа́йловая систе́ма (англ. file system) - регламент, определяющий способ организации, хранения и именования данных на носителях информации. Она определяет формат физического хранения информации, которую принято группировать в виде файлов. Конкретная файловая система определяет размер имени файла (папки), максимальный возможный размер файла и раздела, набор атрибутов файла. Некоторые файловые системы предоставляют сервисные возможности, например, разграничение доступа или шифрование файлов.

Файловая система связывает носитель информации с одной стороны и API для доступа к файлам - с другой. Когда прикладная программа обращается к файлу, она не имеет никакого представления о том, каким образом расположена информация в конкретном файле, так же, как и на каком физическом типе носителя (CD, жёстком диске, магнитной ленте или блоке флеш-памяти) он записан. Всё, что знает программа - это имя файла, его размер и атрибуты. Эти данные она получает от драйвера файловой системы. Именно файловая система устанавливает, где и как будет записан файл на физическом носителе (например, жёстком диске).

С точки зрения операционной системы, весь диск представляет собой набор кластеров размером от 512 байт и выше. Драйверы файловой системы организуют кластеры в файлы и каталоги (реально являющиеся файлами, содержащими список файлов в этом каталоге). Эти же драйверы отслеживают, какие из кластеров в настоящее время используются, какие свободны, какие помечены как неисправные.

Однако файловая система не обязательно напрямую связана с физическим носителем информации. Существуют виртуальные файловые системы, а также сетевые файловые системы, которые являются лишь способом доступа к файлам, находящимся на удалённом компьютере.

Существуют две группы определений ОС: «набор программ, управляющих оборудованием» и «набор программ, управляющих другими программами». Обе они имеют свой точный технический смысл, который, однако, становится ясен только при более детальном рассмотрении вопроса о том, зачем вообще нужны ОС.

Есть приложения вычислительной техники, для которых ОС излишни. Например, встроенные микрокомпьютеры содержатся сегодня во многих бытовых приборах, автомобилях (иногда по десятку в каждом), сотовых телефонах и т. п. Зачастую такой компьютер постоянно исполняет лишь одну программу, запускающуюся по включении. И простые игровые приставки - также представляющие собой специализированные микрокомпьютеры - могут обходиться без ОС, запуская при включении программу, записанную на вставленном в устройство «картридже» или компакт-диск. Тем не менее, некоторые микрокомпьютеры и игровые приставки всё же работают под управлением особых собственных ОС. В большинстве случаев это UNIX-подобные системы (последнее особенно верно в отношении программируемого коммутационного оборудования: межсетевых экранов, маршрутизаторов).

ОС нужны, если:

· вычислительная система используется для различных задач, причём программы, исполняющие эти задачи, нуждаются в сохранении данных и обмене ими. Из этого следует необходимость универсального механизма сохранения данных; в подавляющем большинстве случаев ОС отвечает на неё реализацией файловой системы. Современные ОС, кроме того, предоставляют возможность непосредственно «связать» вывод одной программы со вводом другой, минуя относительно медленные дисковые операции;

· различные программы нуждаются в выполнении одних и тех же рутинных действий. Например, простой ввод символа с клавиатуры и отображение его на экране может потребовать исполнения сотен машинных команд, а дисковая операция - тысяч. Чтобы не программировать их каждый раз заново, ОС предоставляют системные библиотеки часто используемых подпрограмм (функций);

· между программами и пользователями системы необходимо распределять полномочия, чтобы пользователи могли защищать свои данные от несанкционированного доступа, а возможная ошибка в программе не вызывала тотальных неприятностей;

· необходима возможность имитации «одновременного» исполнения нескольких программ на одном компьютере (даже содержащем лишь один процессор), осуществляемой с помощью приёма, известного как «разделение времени». При этом специальный компонент, называемый планировщиком, делит процессорное время на короткие отрезки и предоставляет их поочерёдно различным исполняющимся программам (процессам);

· наконец, оператор должен иметь возможность так или иначе управлять процессами выполнения отдельных программ. Для этого служат операционные среды, одна из которых - оболочка и набор стандартных утилит - является частью ОС (прочие, такие, как графическая операционная среда, образуют независимые от ОС прикладные платформы).

Таким образом, современные универсальные ОС можно охарактеризовать, прежде всего, как

· использующие файловые системы (с универсальным механизмом доступа к данным),

· многопользовательские (с разделением полномочий),

· многозадачные (с разделением времени).

Многозадачность и распределение полномочий требуют определённой иерархии привилегий компонентов самой ОС. В составе ОС различают три группы компонентов:

· системные библиотеки;

· оболочка с утилитами.

Большинство программ, как системных (входящих в ОС), так и прикладных, исполняются в непривилегированном («пользовательском») режиме работы процессора и получают доступ к оборудованию (и, при необходимости, к другим ресурсам ядра, а также ресурсам иных программ) только посредством системных вызовов. Ядро исполняется в привилегированном режиме: именно в этом смысле говорят, что ОС (точнее, её ядро) управляет оборудованием.

В определении состава ОС значение имеет критерий операциональной целостности (замкнутости): система должна позволять полноценно использовать (включая модификацию) свои компоненты. Поэтому в полный состав ОС включают и набор инструментальных средств (от текстовых редакторов до компиляторов, отладчиков и компоновщиков).

ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ, ИХ НАЗНАЧЕНИЕ И РАЗНОВИДНОСТИ

Операционная система (ОС) представляет собой совокупность программ, выполняющих две основные функции: предоставление пользователю удобств виртуальной машины и повышение эффективности использования компьютера при рациональном управлении его ресурсами.

Виртуальная машина - это функциональный эквивалент воображаемого компьютера с заданной конфигурацией, моделируемый программно-аппаратными средствами реального компьютера. ОС скрывает от пользователя особенности физического расположения информации на дисках и осуществляет обработку прерываний (прекращение вычислительного процесса, вызванное требованиями на обслуживание других устройств), управление таймерами и оперативной памятью. В результате пользователю предоставляется виртуальная машина, реализующая работу на логическом уровне.

К современным операционным системам предъявляются следующие требования:

• совместимость - ОС должна включать средства для выполнения приложений, подготовленных для других ОС;
• переносимость - обеспечение возможности переноса ОС с одной аппаратной платформы на другую;
• надежность и отказоустойчивость - предполагает защиту ОС от внутренних и внешних ошибок, сбоев и отказов;
• безопасность - ОС должна содержать средства защиты ресурсов одних пользователей от других;
• расширяемость - ОС должна обеспечивать удобство внесения последующих изменений и дополнений;
• производительность - система должна обладать достаточным быстродействием.

По числу одновременно выполняемых задач выделяют ОС однозадачные (MS DOS, ранние версии PC DOS) и многозадачные (OS/2, UNIX, Windows).

Однозадачные ОС предоставляют пользователю виртуальную машину и включают средства управления файлами, периферийными устройствами и средства общения с пользователем. Многозадачные ОС дополнительно управляют разделением между задачами совместно используемых ресурсов. Многозадачность бывает невытесняющая (NetWare, Windows3/95/98) и вытесняющая (Windows NT, OS/2, UNIX). В первом случае активный процесс по окончании сам передает управление ОС для выбора из очереди другого процесса. Во втором - решение о переключении процессора с одного процесса на другой принимает ОС.

По числу одновременно работающих пользователей ОС делятся на однопользовательские (MS DOS, Windows Зх, ранние версии OS/2) и многопользовательские (UNIX, WINDOWS NT). В многопользовательских системах присутствуют средства защиты информации пользователей от несанкционированного доступа.

В сетевой ОС присутствуют средства передачи данных между компьютерами по линиям связи и реализация протоколов передачи данных.

Кроме ОС, ориентированных на определенный тип аппаратной платформы, существуют мобильные ОС, легко переносимые на разные типы компьютеров (UNIX). В таких ОС аппаратно-зависимые места локализованы и при переносе системы переписываются. Аппаратно-независимая часть реализуется на языке программирования высокого уровня, как правило, на языке Си, и перекомпилируется при. переходе на другую платформу.

В настоящий момент около 90% компьютеров используют ОС Windows. Более широкий класс ОС ориентирован для использования на серверах. К этому классу ОС относятся семейство UNIX, разработки фирмы Microsoft (MS DOS и Windows), сетевые продукты Novell и корпорации IBM.

UNIX - многопользовательская, многозадачная ОС, включает достаточно мощные средства защиты программ и файлов различных пользователей. ОС UNIX является машинонезависимой, что обеспечивает высокую мобильность ОС и легкую переносимость прикладных программ на компьютеры различной архитектуры. Важной особенностью ОС семейства UNIX являются ее модульность и обширный набор сервисных программ, которые позволяют создать благоприятную операционную обстановку для пользователей-программистов (т. е. система особенно эффективна для специалистов - прикладных программистов).

Независимо от версии общими для UNIX чертами являются многопользовательский режим со средствами защиты данных от несанкционированного доступа; реализация многозадачной обработки в режиме разделения времени; переносимость системы путем написания основной части на языке Си.

Недостаток UNIX - большая ресурсоемкость, и для небольших однопользовательских систем на базе персональных компьютеров она чаще всего является избыточной.

В целом ОС семейства UNIX ориентированы прежде всего на большие локальные (корпоративные) и глобальные сети, объединяющие работу тысяч пользователей. Большое распространение UNIX и ее версия LINUX получили в сети Интернет, где важнейшее значение имеет машинонезависимость ОС.

ОС MS DOS широко использовалась для персональных компьютеров, построенных на базе процессоров Intel 8088-80486.

В настоящее время MS DOS для управления персональными компьютерами практически не применяется. Однако ее не следует считать полностью исчерпавшей свои возможности и потерявшей актуальность. Низкие требования к аппаратным ресурсам оставляют DOS перспективной для практического использования. Так, в 1997 г. компания СаШега начала работы по адаптации DR DOS (аналог MS DOS) к рынку встроенных ОС мелких высокоточных устройств, присоединяемых к Интернету и интранет-сетям. К этим устройствам относятся кассовые аппараты, факсы, персональные цифровые ассистенты, электронные записные книжки и др.

Операционные системы Windows - это семейство операционных систем, включающих: Windows 3.1, Windows for Workgroups 3.11, Windows 9X, Windows NT, Windows 2000, Windows ME (первые две обычно называют операционными оболочками, поскольку ОС DOS для них устанавливалась отдельно). Windows 95 характеризуется простотой инсталляции, невысокими уровнями защиты данных и устойчивости к сбоям приложений. Windows 95 обладает интуитивно понятным интерфейсом, поддерживает, технологию plug-and-play, содержит встроенные средства для сетевой работы.

Windows 98 является развитием Windows 95. Эта версия тесно интегрирована с Web-броузером Internet Explorer и содержит большое количество драйверов к старым и новым устройствам. Пользователи отмечают упрощенный процесс инсталляции ОС, пониженные по сравнению с NT требования к мощности процессора, объему памяти и дисковому пространству. Одной из разновидностей Windows является ОС Windows СЕ. Эта линия ОС предназначена для использования на портативных компьютерах. Windows СЕ представляет собой 32-разрядную объектно-ориентированную многозадачную ОС, имеет встроенные функции энергосбережения. Версия Windows СЕ 3.0 (2000) приближается по своим возможностям к системам реального времени. Основная часть этой компактной ОС записана в перепрограммируемое ПЗУ портативных компьютеров. Windows NT 5.0 или Windows 2000 - полностью 32-разрядная ОС с приоритетной многозадачностью, улучшенной реализацией работы с памятью и изначально проектировалась со средствами обеспечения надежности, защиты и управления. Windows 2000 выпускается в четырех вариантах: Windows 2000 Professional, Windows 2000 Server, Windows 2000 Advanced Server и Windows 2000 DataCenter Server. Эти версии отличаются количеством входящих в поставку служб и программ, степенью поддержки аппаратного обеспечения.

Операционная система OS/2 (Operating system/2) является однопользовательской многозадачной ОС, односторонне (MS DOS -> OS/2) программно совместимой с MS DOS и предназначенной для работы с МП 80386 и выше (ПК IBM PC и PS/2). OS/2 может одновременно выполнять до 16 программ (каждая из них в своем сегменте памяти), но среди них только одну, подготовленную для MS DOS.

Важными особенностями OS/2 является наличие многооконного интерфейса пользователя; программных интерфейсов для работы с системой баз данных; эффективных программных интерфейсов для работы в локальных вычислительных сетях. К недостаткам OS/2 относится в первую очередь сравнительно небольшой объем программных приложений, наработанных к настоящему времени.

Главная > Документ

Понятие «Операционная система», классификация и основные функции. (полезный сайт /docs/courses/osstud/01/cH2.htm) Операционная система, сокр. ОС (англ. operating system) - комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между устройствами вычислительной системы и прикладными программами, а с другой - предназначены для управления устройствами, управления вычислительными процессами, эффективного распределения вычислительных ресурсов между вычислительными процессами и организации надёжных вычислений. Это определение применимо к большинству современных ОС общего назначения. В логической структуре типичной вычислительной системы ОС занимает положение между устройствами с их микроархитектурой, машинным языком и, возможно, собственными (встроенными) микропрограммами - с одной стороны - и прикладными программами с другой. Разработчикам программного обеспечения ОС позволяет абстрагироваться от деталей реализации и функционирования устройств, предоставляя минимально необходимый набор функций (см. интерфейс программирования приложений). В большинстве вычислительных систем ОС являются основной, наиболее важной (а иногда единственной) частью системного ПО. Понятие операционной системы Существуют две группы определений ОС: «набор программ, управляющих оборудованием» и «набор программ, управляющих другими программами». Обе они имеют свой точный технический смысл, который, однако, становится ясен только при более детальном рассмотрении вопроса о том, зачем вообще нужны ОС. Есть приложения вычислительной техники, для которых ОС излишни. Например, встроенные микрокомпьютеры содержатся сегодня во многих бытовых приборах, автомобилях (иногда по десятку в каждом), сотовых телефонах и т. п. Зачастую такой компьютер постоянно исполняет лишь одну программу, запускающуюся по включении. И простые игровые приставки - также представляющие собой специализированные микрокомпьютеры - могут обходиться без ОС, запуская при включении программу, записанную на вставленном в устройство «картридже» или компакт-диске. Тем не менее, некоторые микрокомпьютеры и игровые приставки всё же работают под управлением особых собственных ОС. В большинстве случаев это UNIX-подобные системы (последнее особенно верно в отношении программируемого коммутационного оборудования: межсетевых экранов, маршрутизаторов). ОС нужны, если:

вычислительная система используется для различных задач, причём программы, исполняющие эти задачи, нуждаются в сохранении данных и обмене ими. Из этого следует необходимость универсального механизма сохранения данных; в подавляющем большинстве случаев ОС отвечает на неё реализацией файловой системы. Современные ОС, кроме того, предоставляют возможность непосредственно «связать» вывод одной программы со вводом другой, минуя относительно медленные дисковые операции; различные программы нуждаются в выполнении одних и тех же рутинных действий. Например, простой ввод символа с клавиатуры и отображение его на экране может потребовать исполнения сотен машинных команд, а дисковая операция - тысяч. Чтобы не программировать их каждый раз заново, ОС предоставляют системные библиотеки часто используемых подпрограмм (функций); между программами и пользователями системы необходимо распределять полномочия, чтобы пользователи могли защищать свои данные от несанкционированного доступа, а возможная ошибка в программе не вызывала тотальных неприятностей; необходима возможность имитации «одновременного» исполнения нескольких программ на одном компьютере (даже содержащем лишь один процессор), осуществляемой с помощью приёма, известного как «разделение времени». При этом специальный компонент, называемый планировщиком, делит процессорное время на короткие отрезки и предоставляет их поочерёдно различным исполняющимся программам (процессам); наконец, оператор должен иметь возможность так или иначе управлять процессами выполнения отдельных программ. Для этого служат операционные среды, одна из которых - оболочка и набор стандартных утилит - является частью ОС (прочие, такие, как графическая операционная среда, образуют независимые от ОС прикладные платформы).

Таким образом, современные универсальные ОС можно охарактеризовать, прежде всего, как

использующие файловые системы (с универсальным механизмом доступа к данным), многопользовательские (с разделением полномочий), многозадачные (с разделением времени).

Многозадачность и распределение полномочий требуют определённой иерархии привилегий компонентов самой ОС. В составе ОС различают три группы компонентов:

ядро, содержащее планировщик; драйверы устройств, непосредственно управляющие оборудованием; сетевая подсистема, файловая система; системные библиотеки; оболочка с утилитами.

Большинство программ, как системных (входящих в ОС), так и прикладных, исполняются в непривилегированном («пользовательском») режиме работы процессора и получают доступ к оборудованию (и, при необходимости, к другим ресурсам ядра, а также ресурсам иных программ) только посредством системных вызовов. Ядро исполняется в привилегированном режиме: именно в этом смысле говорят, что ОС (точнее, её ядро) управляет оборудованием. В определении состава ОС значение имеет критерий операциональной целостности (замкнутости): система должна позволять полноценно использовать (включая модификацию) свои компоненты. Поэтому в полный состав ОС включают и набор инструментальных средств (от текстовых редакторов до компиляторов, отладчиков и компоновщиков). Ядро - центральная часть операционной системы, управляющая выполнением процессов, ресурсами вычислительной системы и предоставляющая процессам координированный доступ к этим ресурсам. Основными ресурсами являются процессорное время, память и устройства ввода-вывода. Доступ к файловой системе и сетевое взаимодействие также могут быть реализованы на уровне ядра. Классификация ОС Существует несколько схем классификации операционных систем. Ниже приведена классификация по некоторым признакам с точки зрения пользователя. Реализация многозадачности По числу одновременно выполняемых задач операционные системы могут быть разделены на два класса: многозадачные (Unix, OS/2, Windows). однозадачные (например, MS-DOS) и Многозадачная ОС, решая проблемы распределения ресурсов и конкуренции, полностью реализует мультипрограммный режим в соответствии с требованиями раздела 1.3. Приблизительность классификации очевидна из приведенных примеров. Так в ОС MS-DOS можно организовать запуск дочерней задачи и одновременное сосуществование в памяти двух и более задач. Однако эта ОС традиционно считается однозадачной, главным образом из-за отсутствия защитных механизмов и коммуникационных возможностей. Поддержка многопользовательского режима. По числу одновременно работающих пользователей ОС можно разделить на: однопользовательские (MS-DOS, Windows 3.x); многопользовательские (Windows NT, Unix). Наиболее существенно отличие заключается в наличии у многопользовательских систем механизмов защиты персональных данных каждого пользователя. Многопроцессорная обработка Многопроцессорные системы состоят из двух или более центральных процессоров, осуществляющих параллельное выполнение команд. Поддержка мультипроцессирования является важным свойством ОС и приводит к усложнению всех алгоритмов управления ресурсами. Многопроцессорная обработка реализована в таких ОС, как Linux, Solaris, Windows NT и в ряде других. Многопроцессорные ОС разделяют на симметричные и асимметричные. В симметричных ОС на каждом процессоре функционирует одно и то же ядро и задача может быть выполнена на любом процессоре, то есть обработка полностью децентрализована. В асимметричных ОС процессоры неравноправны. Обычно существует главный процессор (master) и подчиненные (slave), загрузку и характер работы которых определяет главный процессор. Системы реального времени. В разряд многозадачных ОС, наряду с пакетными системами и системами разделения времени, включаются также системы реального времени, не упоминавшиеся до сих пор. Они используются для управления различными техническими объектами или технологическими процессами. Такие системы характеризуются предельно допустимым временем реакции на внешнее событие, в течение которого должна быть выполнена программа, управляющая объектом. Система должна обрабатывать поступающие данные быстрее, чем те могут поступать, причем от нескольких источников одновременно. Столь жесткие ограничения сказываются на архитектуре систем реального времени, например, в них может отсутствовать виртуальная память, поддержка которой дает непредсказуемые задержки в выполнении программ. (См. также разделы, связанные с планированием процессов и реализацией виртуальной памяти). Функции операционных систем Основные функции: Выполнение по запросу программ тех достаточно элементарных (низкоуровневых) действий, которые являются общими для большинства программ и часто встречаются почти во всех программах (ввод и вывод данных, запуск и остановка других программ, выделение и освобождение дополнительной памяти и др.). Загрузка программ в оперативную память и их выполнение. Стандартизованный доступ к периферийным устройствам (устройства ввода-вывода). Управление оперативной памятью (распределение между процессами, организация виртуальной памяти). Управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как жёсткий диск, оптические диски и др.), организованным в той или иной файловой системе. Обеспечение пользовательского интерфейса. Сетевые операции, поддержка стека сетевых протоколов. Дополнительные функции: Параллельное или псевдопараллельное выполнение задач (многозадачность). Эффективное распределение ресурсов вычислительной системы между процессами. Разграничение доступа различных процессов к ресурсам. Организация надёжных вычислений (невозможности одного вычислительного процесса намеренно или по ошибке повлиять на вычисления в другом процессе), основана на разграничении доступа к ресурсам. Взаимодействие между процессами: обмен данными, взаимная синхронизация. Защита самой системы, а также пользовательских данных и программ от действий пользователей (злонамеренных или по незнанию) или приложений. Многопользовательский режим работы и разграничение прав доступа (см. аутентификация, авторизация).

Операционные системы. Понятие «планирования процессов» и «планировщик».

(полезный сайт /os/lec/4.php) Планирование процессов Процесс - это программный модуль, выполняемый в CPU. Операционная система контролирует следующую деятельность, связанную с процессами: 1. создание и удаление процессов 2. планирование процессов 3. синхронизация процессов 4. коммуникация процессов 5. разрешение тупиковых ситуаций Планирование - обеспечение поочередного доступа процессов к одному процессору. Планировщик - отвечающая за это часть операционной системы. Алгоритм планирования - используемый алгоритм для планирования. Ситуации, когда необходимо планирование: 1. Когда создается процесс 2. Когда процесс завершает работу 3. Когда процесс блокируется на операции ввода / вывода, семафоре, и т.д. 4. При прерывании ввода / вывода. Алгоритм планирования без переключений (неприоритетный) - не требует прерывание по аппаратному таймеру, процесс останавливается только когда блокируется или завершает работу. Алгоритм планирования с переключениями (приоритетный) - требует прерывание по аппаратному таймеру, процесс работает только отведенный период времени, после этого он приостанавливается по таймеру, чтобы передать управление планировщику. Необходимость алгоритма планирования зависит от задач, для которых будет использоваться операционная система. Основные три системы: 1. Системы пакетной обработки - могут использовать неприоритетный и приоритетный алгоритм (например: для расчетных программ). 2. Интерактивные системы - могут использовать только приоритетный алгоритм, нельзя допустить чтобы один процесс занял надолго процессор (например: сервер общего доступа или персональный компьютер). 3. Системы реального времени - могут использовать неприоритетный и приоритетный алгоритм (например: система управления автомобилем). Задачи алгоритмов планирования: 1. Для всех систем: · Справедливость - каждому процессу справедливую долю процессорного времени · Контроль над выполнением принятой политики · Баланс - поддержка занятости всех частей системы (например: чтобы были заняты процессор и устройства ввода / вывода) 2. Системы пакетной обработки · Пропускная способность - количество задач в час · Оборотное время - минимизация времени на ожидание обслуживания и обработку задач. · Использование процесса - чтобы процессор всегда был занят. 3. Интерактивные системы · Время отклика - быстрая реакция на запросы · Соразмерность - выполнение ожиданий пользователя (например: пользователь не готов к долгой загрузке системы) 4. Системы реального времени · Окончание работы к сроку - предотвращение потери данных · Предсказуемость - предотвращение деградации качества в мультимедийных системах (например: потерь качества звука должно быть меньше чем видео) Понятие Процесс. Состояния процесса Не следует смешивать понятия процесс и программа. Программа - это план действий, а процесс - это само действие. Понятие процесс включает: 1. программный код 2. данные 3. содержимое стека 4. содержимое адресного и других регистров CPU. Таким образом, для одной программы могут быть созданы несколько процессов, в том случае, если с помощью одной программы в компьютере выполняется несколько несовпадающих последовательностей команд. За время существования процесс многократно изменяет свое состояние. Различают следующие состояния процесса: 1. новый (new, процесс только что создан) 2. выполняемый (running, команды программы выполняются в CPU) 3. ожидающий (waiting, процесс ожидает завершения некоторого события, чаще всего операции ввода - вывода) 4. готовый (ready, процесс ожидает освобождения CPU) 5. завершенный (terminated, процесс завершил свою работу) Каждый процесс представлен в операционной системе набором данных, называемых process control block. В process control block процесс описывается набором значений, параметров, характеризующих его текущее состояние и используемых операционной системой для управления прохождением процесса через компьютер. Планирование процессов. Понятие очереди. Система управления процессами обеспечивает прохождение процесса через компьютер. В зависимости от состояния процесса ему должен быть предоставить тот или иной ресурс. Например, новый процесс необходимо разместить в основной памяти, следовательно, ему необходимо выделить часть адресного пространства. Процессу в состоянии готовый должно быть предоставлено процессорное время. Выполняемый процесс может потребовать оборудование ввода - вывода и доступ к файлу. Распределение процессов между имеющимися ресурсами носит название планирование процессов. Одним из методом планирования процессов, ориентированных на эффективную загрузку ресурсов, является метод очередей ресурсов. Новые процессы находятся во входной очереди, часто называемой очередью работ - заданий (job queue). Входная очередь располагается во внешней памяти, во входной очереди процессы ожидают освобождения ресурса - адресного пространства основной памяти. Готовые к выполнению процессы располагаются в основной памяти и связаны очередью готовых процессов или ready queue. Процессы в этой очереди ожидают освобождения ресурса процессорное время. Процесс в состоянии ожидания завершения операции ввода - вывода находится в одной из очередей к оборудованию ввода - вывода, которая носит название devices queue. При прохождении через компьютер процесс мигрирует между различными очередями под управлением программы, которая называется планировщик. (scheduler) Операционная система, обеспечивающая режим мультипрограммирования, обычно включает два планировщика - долгосрочный (long term scheduler) и краткосрочный (short term scheduler / CPU scheduler). Основное отличие между долгосрочным и краткосрочным планировщиками заключается в частоте запуска, например: краткосрочный планировщик может запускаться каждые 100 мс, долгосрочный - один раз за несколько минут. Долгосрочный планировщик решает, какой из процессов, находящихся во входной очереди, должен быть переведен в очередь готовых процессов в случае освобождения ресурсов памяти. Долгосрочный планировщик выбирает процесс из входной очереди с целью создания неоднородной мультипрограммной смеси. Это означает, что в очереди готовых процессов должны находиться в разной пропорции как процессы, ориентированные на ввод - вывод, так и процессы, ориентированные на преимущественную работу с CPU. Краткосрочный планировщик решает, какой из процессов, находящихся в очереди готовых процессов, должен быть передан на выполнение в CPU. В некоторых операционных системах долгосрочный планировщик может отсутствовать. Например, в системах разделения времени (time sharing system), каждый новый процесс сразу же помещается в основную память. Планирование процессора. Краткосрочный планировщик выбирает процессы из очереди готовых процессов и передает их на выполнение в CPU. Существуют различные алгоритмы или стратегии решения этой задачи, отличающиеся отношением к критериям планирования.

Понятие «Файл»: форматы файлов, атрибуты, способы доступа, операции над файлами.

(/kat_fil.html , /docs/courses/osstud/11/cH21.htm ) Файл (англ. file - папка, скоросшиватель) - концепция в вычислительной технике: сущность, позволяющая получить доступ к какому-либо ресурсу вычислительной системы и обладающая рядом признаков: - фиксированное имя (последовательность символов, число или что-то иное, однозначно характеризующее файл); - определённое логическое представление и соответствующие ему операции чтения/записи. Может быть любой - от последовательности бит до базы данных с произвольной организацией или любым промежуточным вариантом. Первому случаю соответствуют операции чтения/записи потока и/или массива (то есть последовательные или с доступом по индексу), второму - команды СУБД. Промежуточные варианты - чтение и разбор всевозможных форматов файлов. В информатике используется следующее определение: файл - это упорядоченная совокупность данных, хранимая на диске и занимающая поименованную область внешней памяти. Величина файла характеризуется объемом содержащейся в нем информации. Для того чтобы систематизировать порядок хранения файлов на дисках их объединяют в каталоги В отличие от переменной, файл (в частности, его имя) имеет смысл вне конкретной программы. Работа с файлами - по крайней мере, в «простейшем» представлении - реализуется средствами операционных систем, а до их появления реализовывалась их предшественниками - мониторами и библиотеками подпрограмм. Ресурсами, доступными через файлы, в принципе, может быть что угодно, представимое в цифровом виде. Чаще всего в их перечень входят: области данных (необязательно на диске); устройства (как физические, так и виртуальные); потоки данных (в частности, вход или выход процесса); сетевые ресурсы; объекты операционной системы. Файлы первого типа исторически возникли первыми и распространены наиболее широко, поэтому часто «файлом» называют и область данных, соответствующую имени. Текстовые и двоичные файлы. Часто файлы разделяют на две категории - текстовые и двоичные. Текстовые файлы предназначены для чтения человеком. Они состоят из строк символов, причем каждая строка оканчивается двумя специальными символами «возврат каретки» (СR) и «новая строка» (LF). При редактировании и просмотре текстовых файлов эти специальные символы, как правило, не видны, В текстовых файлах хранятся тексты программ, командных файлов и т.д. Файлы, не являющиеся текстовыми, по традиции называются двоичными. Исполнимые файлы. Каждая программа (кроме операционной системы, которая запускается при включении компьютера) содержит в своем составе файл, который запускает эту программу. Такой файл называется исполнимым файлом. Иначе говоря, исполнимый файл -это головной файл программы, запускающий ее на выполнение. Если программа состоит из одного файла, то этот файл и является исполнимым файлом. По традиции исполнимые файлы обычно имеют расширение имени.СОМ или.ЕХЕ. Файлы документов. Кроме файлов программ, на Ваших дисках всегда будут файлы, содержащие данные, с которыми Вы работаете. Чаще всего данные, соответствующие одному документу, с которым Вы работаете, содержатся в одном файле. Такие файлы обычно называют файлами документов. Например, большинство редакторов текстов, электронных таблиц, сохраняют любой обрабатываемый документ (таблиц; рисунок и т.д.) в одном файле. Для работы с такими документами надо запустить соответствующую программу и считать (часто говорят - открыть) документа в этой программе. Имена файлов Чтобы операционная система и другие программы могли обращаться к файлам, файлы должны иметь обозначения. Это обозначения обычно называют именем файла. Имена файлов. В операционной системе DOS, обозначения файлов состоят из двух частей: имени и расширения. Часто имя и расширение вместе также {они}называются именем{файлов}, как правило, это не приводит к путанице. В имени файла может быть от 1 до 8 символов. Расширение начинается с точки, за которой следуют от 1 до 3 символов. Например, имя.расширение Допустимые символы. Имя и расширение могут состоять из прописных и строчных латинских букв, цифр и символов Прописные и строчные буквы. В имени и расширении имени файла прописные и строчные латинские буквы являются эквивалентными, так как DOS переводит все строчные буквы в соответствующие прописные буквы. На диске имя файла хранится в версии, записанной прописными (то есть большими) буквами. Русские буквы. Некоторые «русифицированные» версии DOS позволяют употреблять в именах файлов русские буквы. Однако эту возможность следует использовать с осторожностью: многие программы не «понимают» имен с русскими буквами.