Операционные системы

Операционные
системы
На IBM-совместимых персональных компьютерах используются
операционные системы корпорации Microsoft Windows, свободно
распространяемая операционная система Linux.
На персональных компьютерах фирмы Apple используются
различные версии операционной системы Mac OS.
На рабочих станциях и серверах наибольшее распространение
получили операционные системы Windows NT/2000/XP и UNIX.
Операционные системы разные, но их назначение и функции
одинаковые. Операционная система является базовой и
необходимой составляющей программного обеспечения
компьютера, без нее компьютер не может работать в
принципе.
Операционная система (operating system — ОС) – базовый
комплекс
программ,
обеспечивающий
управление
аппаратными средствами компьютера, работу с файловой
системой, ввод и вывод данных с помощью периферийных
устройств, а также выполнение прикладных программ.
Современные
операционные
системы имеют
сложную структуру,
каждый элемент
которой выполняет
определенные
функции по
управлению
компьютером
.
Схема, иллюстрирующая
место операционной
системы в многоуровневой
структуре компьютера
Функции операционных систем
Выполнение по запросу действий, которые являются
общими для большинства программ
(ввод и вывод
данных, запуск и остановка других программ, выделение и
освобождение дополнительной памяти и др.).

Загрузка программ
выполнение.

в
оперативную
память
и
их

Стандартизованный доступ к устройствам ввода-вывода

Управление оперативной памятью
Управление доступом к данным на энергонезависимых
носителях (жёсткий диск, оптические диски и др.)


Обеспечение пользовательского интерфейса.

Сетевые операции.
Структура операционной системы
Ядро операционной системы - центральная часть
операционной системы, управляющая выполнением
процессов, ресурсами вычислительной системы и
предоставляющая процессам доступ к этим
ресурсам.
Это часть операционной системы:
- постоянно находящаяся в оперативной памяти;
- управляющая всей операционной системой;
- содержащая: драйверы устройств, подпрограммы
управления памятью, планировщик заданий;
- реализующая системные вызовы и т.п.
Файловая система
Файловая система - часть операционной системы,
обеспечивающая запись и чтение файлов на дисковых
носителях.
Файловая система определяет логическую и физическую
структуру файла, идентификацию и сопутствующие данные
файла, и представляет собой способ организации, хранения и
именования данных на носителях информации.
Разные операционные системы имеют различную файловую
систему.
Минимальным адресуемым элементом носителя информации
(диска) является кластер - единица хранения данных на гибких
и жестких дисках. Это наименьшее место на диске, которое
может быть выделено для хранения файла.
Кластер содержит несколько рядом стоящих секторов.
Структура диска
(A) дорожка
(B) геометрический сектор
(C) сектор дорожки
(D) кластер
Размер
кластера
может
составлять от 512 байтов до
64 Кбайт.
Командный процессор
В состав операционной системы входит специальная программа командный процессор, - которая запрашивает у пользователя
команды и выполняет их.
Командный процессор или командный интерпретатор —
оболочка
операционной
системы,
обеспечивающая
интерфейс командной строки и выполняющая текстовые
команды пользователя.
Пользователь может дать, например, команду выполнения какойлибо
операции
над
файлами
(копирование,
удаление,
переименование), команду вывода документа на печать и т. д.
Командный процессор должен эти команды выполнить.
Драйверы устройств
К магистрали компьютера подключаются различные
устройства (дисководы, монитор, клавиатура, мышь, принтер
и др.). Каждое устройство выполняет определенную
функцию (ввод информации, хранение информации, вывод
информации), при этом техническая реализация устройств
существенно различается.
В состав операционной системы входят драйверы устройств,
позволяющие производить настройку некоторых параметров
устройств, и обеспечивающие их стабильную работу.
Каждому устройству соответствует свой драйвер.
Драйверы – специальные программы, обеспечивающие
управление
работой
устройств
и
информационного обмена между ними.
согласование
Графический интерфейс
Для упрощения работы пользователя в состав современных
операционных систем, и в частности в состав Windows,
входят программные модули, создающие графический
пользовательский интерфейс. В операционных системах с
графическим интерфейсом пользователь может вводить
команды с помощью мыши, тогда как в режиме командной
строки необходимо вводить команды с помощью клавиатуры.
Графический
Graphical
пользовательский
user
interface)
интерфейс
—
(англ.
разновидность
пользовательского интерфейса, в котором элементы
интерфейса (меню, кнопки, значки, списки и т. п.),
представленные пользователю на мониторе, исполнены
в виде графических изображений.
Служебные программы
В состав операционной системы входят также сервисные
программы, или утилиты. Такие программы позволяют
обслуживать диски (проверять, сжимать, дефрагментировать
и так далее), выполнять операции с файлами (архивировать
и так далее), работать в компьютерных сетях и др.
Утилиты
(англ.
предназначенные
utility
для
или
tool)
решения
—
программы,
узкого
круга
вспомогательных задач.
Дисковые утилиты, дефрагментаторы, проверка диска
очистка диска, разметка диска, резервное копирование,
сжатие дисков, утилиты работы с реестром, утилиты
мониторинга оборудования, тесты оборудования
Загрузка операционной системы
1. Запуск компьютера
При поступлении сигнала о запуске процессор обращается
к специально выделенной ячейке памяти. В ОЗУ в этот
момент ничего нет, если бы там была какая-либо программ,
то она начала бы выполнятся.
Для того чтобы компьютер мог начать работу необходимо
наличие специальной микросхемы – ПЗУ. Программы
ПЗУ записываются на заводе и называются BIOS.
После включения компьютера процессор начинает считывать
и выполнять микрокоманды, которые хранятся в микросхеме
BIOS. Прежде всего начинает выполнятся программа
тестирования POST, которая проверяет работоспособность
основных устройств компьютера. В случае неисправности
выдаются определенные звуковые сигналы, а после
инициализации видеоадаптера процесс тестирования
отображается на экране монитора.
Затем
BIOS
начитает
поиск
программы-загрузчика
операционной системы. Программа-загрузчик помещается
в ОЗУ и начинается процесс загрузки файлов операционной
системы.
2. Загрузка операционной системы.
Файлы операционной системы хранятся во внешней,
долговременной памяти (на жестком диске, на CD …). Однако
программы могут выполнятся, только если они находятся в ОЗУ,
поэтому файлы ОС необходимо загрузить в оперативную
память.
Диск, на котором находятся файлы операционной
системы и с которого происходит загрузка, называют
системным.
Если
системные
диски
в
компьютере
отсутствуют, на экране монитора появляется сообщение
"Non
system
disk",
загрузка
операционной
системы
прекращается и компьютер остается неработоспособным.
3. Загрузка графического интерфейса.
После окончания загрузки операционной системы управление
передается командному процессору. В случае использования
интерфейса командной строки на экране появляется приглашение
системы для ввода команд, в противном случае загружается
графический интерфейс операционной системы. В случае
загрузки графического интерфейса операционной системы
команды могут вводиться с помощью мыши.
Общая характеристика операционных систем современных ПВЭМ
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
Здесь я хочу представить наиболее распространенные операционные
системы, которыми мы пользуемся в повседневной работе: Windows 3.Х,
Windows 9Х, Windows NT, Windows 2000 и Windows XP.
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
Windows 3.X
Операционная оболочка Windows 3.1 — это разработанная фирмой
Microsoft надстройка над операционной системой DOS, обеспечивающая
большое количество возможностей и удобств для пользователей и
программистов. Широчайшее распространение Windows сделало 661
фактическим стандартом для IBM PC-совместимых компьютеров:
подавляющее большинство пользователей таких компьютеров работают в
""Windows, поэтому в последнее время практически все новые программы
разрабатываются именно для их эксплуатации в среде Windows. "В
отличие от оболочек типа Norton Commander, Windows не только
обеспечивает удобный и наглядный интерфейс для операции с файлами,
дисками и т.д., но и предоставляет новые возможности для запускаемых в
среде Windows программ. Разумеется, для использования этих
возможностей программы должны быть спроектированы по требованиям
Windows. Такие программы не могут выполняться вне среды Windows,
поэтому мы будем называть их Windows-программами или WincSowsприложенпями. Впрочем, Windows может выполнягь и обычные
программы, разработанные для DOS. по при этом такие программы не
используют никаких преимуществ Windows и работают медленнее, чем при
непосредственном вызове из DOS.
Windows 95
Объектно-ориентированный подход
При создании Windows 95 фирма Microsoft в полной мере реализовала объектноориентированный подход. Поскольку именно он лег в основу новой операционной
системы, вначале скажем несколько слов о том, что такое ориентация на
объекты.
Понятие “объектно-ориентированный” возникло в программировании
сравнительно недавно. Когда вычислительная мощность машин была невысока,
о создании объектно-ориентированных систем не могло быть и речи. Основой
всего был программный код. Программисты записывали последовательности
команд для выполнения тех или иных действий над данными, которые
оформлялись в модули и процедуры. Для работы с каждым объектом
создавалась своя процедура.
Объекты, их свойства и методы
Постепенно с увеличением производительности вычислительных систем
процедурный подход начал заменяться объектным. На первое место выдвинулся
объект, а не код, который его обрабатывает. На уровне пользователя объектный
подход выражается в том, что интерфейс представляет собой подобие реального
мира, а работа с машиной сводится к действиям с привычными объектами. Так,
папки можно открыть, убрать в портфель, документы — просмотреть, исправить,
переложить с одного места на другое, выбросить в корзину, факс или письмо —
отправить адресату и т. д. Понятие объекта оказалось настолько широким, что до
сих пор не получило строгого определения.
Windows NT
На данный момент мировая компьютерная индустрия
развивается очень стремительно. Производительность систем
возрастает, а следовательно возрастают возможности обработки
больших объёмов данных .
Операционные системы класса MS-DOSа уже не справляются с
таким потоком данных и не могут целиком использовать ресурсы
современных компьютеров .Поэтому в последнее время
происходит переход на более мощные и наиболее совершенные
операционные системы класса UNIX , примером которых и
является Windows NT ,выпущенная корпорацией Microsoft .
Задачи, поставленные при создании Windows NT
Система Windows NT не является дальнейшим развитием ранее
существовавших продуктов . Её архитектура создавалась с нуля с
учётом предъявляемых к современной операционной системе
требований .
WindowsXP
Это новая OC от Microsoft, начиная с которой сделана
попытка объединить две, ранее существовавшие
независимо, линейки W9x и NT. Первоначально этот
проект назывался Whisler, но сейчас он разделился на
две линии, WindowsXP, позиционирующуюся на замену
W9x и W2kPro, и Windows.NET, позиционирующуюся на
замену NT Server всех сортов. Вне зависимости от
названия, все они является прямыми наследниками
Windows2000, и продолжателями линейки WindowsNT.
Этот факт и определяет основные особенности
WindowsXP. Это полностью 32 разрядная ОС с
приоритетной многозадачностью. В её основе лежат те же
принципы, на которых базировались все NT.