10. Понятие и назначение операционной системы. Разновидности ос. Организация файловой системы.

Операционная система (ОС) – главная программа, благодаря которой становится возможным общение между компьютером и человеком.

ОС делятся на одно- и много-задачные, на однопользовательские (для одного клиента система MS DOS) и многопользовательские – работа с несколькими клиентами одновременно. В качестве примера многопользовательских ОС можно привести операционные системы UNIX, OS/2, Microsoft Windows 95, Microsoft Windows 98, Microsoft Windows 2000, Microsoft Windows Me, Microsoft Windows XP.

OS/2 — эта операционная система, разработанная фирмой IBM, отличается большой надежностью, имеет достаточное число бизнес-приложений, с ней совместимы DOS-приложения и по своей идеологии она имеет сходство с операционной системой Windows.

Операционная система Unix —одна из альтернатив семейства операционных систем Windows. Это многозадачная, многопользовательская операционная система, которая позволяет нескольким пользователям разделять вычислительные ресурсы одного компьютера. Система обладает простым пользовательским интерфейсом, ее легко понимать, изменять, переносить на другие аппаратные платформы. Файловая система представлена в иерархической форме, а потому является легкой в сопровождении и эффективной в работе. Файловая система Unix обеспечивает единый интерфейс доступа к данным и периферийным устройствам.

В последнее время все более популярными становятся реализации операционной системы для персональных компьютеров. Одной из таких реализаций является операционная система Linux.

Linux — является полной многозадачной и многопользовательской операционной системой, поддерживающей национальные и стандартные клавиатуры, разные типы файловых систем для хранения данных, обеспечивающая полный набор протоколов TCP|IP для работы в сети. Система компактна, отличается высоким уровнем надежности.

Сетевые ОС связаны с появлением локальных и глобальных сетей и предназначены для обеспечения доступа ко всем ресурсам вычислительной сети, например операционные системы Novell Net, Microsoft Windows NT, UNIX, IBM LAN.

Каждая ОС состоит из 3-х обязательных частей:

• - ядро, командный интерпретатор- переводит с программного языка на язык машинных кодов (еще его называют Процессор командного языка.);

• -драйверы – специальные программки для управления различными устройствами, входящими в состав ПК (так называемые Драйверы внешних устройств. );

• -интерфейс– оболочку, с которой общается пользователь и внутреннюю организацию файлов на диске (или Файловую систему).

Организация файловой системы.

Данные о местоположении файлов хранятся в табличной структуре, пользователю они представляются в виде иерархической структуры – людям так удобнее, а все необходимые преобразования берет на себя ОС. К функции обслуживания файловой системы относятся следующие операции, происходящие под управлением ОС:

- создание файлов и присвоение им имен;

- создание каталогов (папок) и присвоение им имен;

- копирование (перемещение) файлов между дисками компьютера и между каталогами одного диска;

- переименование файлов и каталогов;

- удаление файлов и каталогов;

- навигация по файловой структуре с целью доступа к заданному файлу или каталогу;

- управление атрибутами файла.

Все о чем мы сейчас писали и узнали, в общем – это программы, записанные определенным образом, имеющие имена и расположенные на магнитном носителе компьютера. Программы, которые осуществляют запуск компьютера, по определенной очереди активизируют те или иные сервисные программы; программы, которые просто несут какую-то информацию, все они оформляются в виде файлов, т.е. информации с именем и на определенном месте на жестком диске компьютера. Все файлы преобразовываются специальными программами к виду, который ПК может обработать, чтобы выполнить ту или иную программу, и занимают определенный участок памяти, измеряемый в единицах количества информации – битах, байтах.

Как же хранятся эти биты и байты на жестком диске?

Во–первых, отметим, что один жесткий диск может быть поделен на несколько «логических дисков» (как одна книга может содержать несколько романов) и каждый будет восприниматься системой как новый, отдельный диск и будет обозначаться своей особой буквой. Может быть и наоборот – несколько «физических» жестких дисков могут быть объединены в один «логический». Физические и логические диски для компьютера равноправны. Все пространство физического диска разделено на секторы емкостью 512 байт. Однако диск логический, который создается во время первоначальной разметки диска (эта операция называется форматированием диска), разбивается уже не на сектора, а на кластеры. Величина кластера варьируется в зависимости от размеров жесткого диска и используемого способа размещения файлов на диске (т.е. от файловой системы). В жестких дисках большого объема величина кластера значительно возрастает, что приводит к потере дискового пространства, т.к. в кластер частично занятый каким-либо файлом нельзя дописать ничего и кусок памяти для вас пропадает. Необходимо использовать т.н. файловую систему, например, FAT32, встроенную в операционную систему Windows 98.

При работе с компьютером нам интересно другое деление информации – логическое, содержательное. Единицей такой информации является файл. В переводе с английского языка это некая совокупность информации, документ, лист. Существует множество типов файлов:

- Исполняемые файлы (программы).

- Файлы конфигурации, содержащие параметры, необходимые для работы программы.

- Файлы-библиотеки, и.т.д.

Каждый файл имеет свое индивидуальное имя, состоящее из двух частей, собственно имя и идентификатор, определяющий его тип, называемый расширением. Имя может быть выбрано произвольно, а расширение, наоборот, жестко привязано к типу файла и изменять его противопоказано. Обычно расширение состоит из 3 – 2 букв и отделяется от имен точкой. Существует бесчисленное множество расширений и запоминать их бессмысленно, но основных , которых надо знать, не так уж и много :

- exe - «исполняемый» файл,

- com - «командный» файл,

- bat - «пакетный» файл,

- cfg - файл конфигурации,

- txt, doc - текстовые файлы,

- arj, rar, zip - «архивы» и т.д.

У файлов есть еще один признак – атрибут: скрытый, только для чтения, системный, архивный (этот атрибут устанавливается ОС во время изменения файла. По окончании работы атрибут снимается).

Какие виды операций можно выполнять с файлами:

Создание файла. Запуск файлов. Просмотр файлов. Редактирование файла. Переименование . Перенос файла. Копирование файла, Удаление файла.

****************Единицы компьютерной информации. Биты и байты.

БИТ – наименьшая единица компьютерной информации, логические 0 или 1. Машинное слово – комбинация из 8 бит – это БАЙТ. Один байт уже может нести в себе информацию об одной букве, цифре, печатном знаке и.т.д. Число комбинаций бит в байте 256 (2 в степени 8). От нуля (в двоичной системе это 00000000) до 255 (11111111). А этого хватит для отображения и цифр и букв сразу нескольких алфавитов.

Для перевода значений отдельных байтов в понятные человеку знаки (буквы и цифры) компьютер использует специальные «кодовые таблицы», в которых каждому знаку сопоставлен байт с определенным значением. В компьютерном мире оперируют следующими величинами:

- килобайт (кбайт) – 2 в степени10 байт = 1024 байт.

- Мегабайт (Мбайт) – 2 в степени 20 байт = 1 048 576 байт = 1024 кбайт.

- Гигабайт (Гбайт) – 2 в степени 30 байт = 1 073 741 824 байт = 1 048 567 кбайт = 1024 Мбайт.

Биты используются реже, например, в скорости передачи данных.

-килобит (кбит) – 2 в степени 10 бит = 1024 бит = 128 байт.

-Мегабит (Мбит) - 2 в степени 20 бит = 1 048 576 бит =1024 кбит = 128 кбайт.

-Гигабит (Гбит) - 2 в степени 30 бит =1 073 741 824 бит = 1 048 567 кбит = 1024 Мбит = 128 Мбайт.

********************

Перейдем к подробному знакомству ОС MS DOS.

ОС MS DOS.

Как раньше упоминалось – это однозадачная дисковая операционная система с текстовым интерфейсом.

ОС MS DOS состоит из следующих частей.

Базовая система ввода – вывода (BIOS) , находящаяся в постоянной памяти (ПЗУ) компьютера. Эта часть ОС является «встроенной» в компьютер. Ее назначение состоит в выполнении наиболее простых и универсальных услуг ОС, связанных с осуществлением ввода-вывода. Она содержит также тест функционирования компьютера, проверяющий работу памяти и устройств компьютера при включении его электропитания. Кроме того, в BIOS содержится программа вызова загрузчика ОС.

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

Дисковые файлы IO.SYS и MSDOS.SYS - они загружаются в память загрузчиком и остаются там постоянно. Файл IO.SYS представляет собой дополнение к BIOS в ПЗУ, а файл MSDOS.SYS реализует основные высокоуровневые услуги ДОС.

Командный процессор обрабатывает команды, вводимые пользователем. Командный процессор находится в дисковом файле COMMAND.COM на диске, с которого загружается ОС. Внешние команды ДОС – это программы, поставляемые вместе с ОС 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 и обеспечивают обслуживание новых или нестандартное использование имеющихся устройств, например, с помощью драйверов возможна работа с «электронным диском», т.е.части памяти компьютера. Драйверы загружаются при загрузке ОС, их имена указываются в специальном файле CONFIG.SYS. Такая схема облегчает добавление новых устройств и позволяет делать это, не затрагивая системные файлы ДОС.

Начальная загрузка MS DOS выполняется автоматически в трех случаях:

- при включении электропитания компьютера;

- при нажатии клавиши RESET на системном блоке;

- при одновременном нажатии трех клавиш <CTRL><ALT><DEL>.

При этом необходимо, чтобы или была вставлена в дисковод дискета с ОС или на винчестере была бы ОС записана.

В начале загрузки работают программы проверки (тестирования) оборудования, находящиеся в постоянной памяти машины. После окончания работы программ тестирования оборудования программа начальной загрузки пытается прочесть с дискеты, установленной в дисководе А:, программу-загрузчик ОС. Если в дисководе нет дискеты, то загрузка ОС будет производиться с жесткого диска. После того, как с диска прочитана программа-загрузчик ОС, эта программа считывает в память модули IO.SYS и MSDOS.SYS и передает им управление. Далее с того же диска читается файл конфигурации CONFIG.SYS и в соответствии с указаниями, содержащимися в нем, загружаются драйверы устройств и устанавливаются параметры ОС. Если файл CONFIG.SYS отсутствует, все параметры устанавливаются по умолчанию.

После этого с диска, с которого загружается ОС, читается командный процессор и ему передается управление. Он выполняет командный файл AUTOEXEC.BAT. В этом файле указываются команды и программы, выполняемые при каждом запуске компьютера. Например, там можно указать запуск программы, обеспечивающей ввод русских букв с клавиатуры. Если файл AUTOEXEC.BAT не найден, то запрашивается текущая дата и время. После выполнения файла AUTOEXEC.BAT загрузка ОС заканчивается.

Когда загрузка закончена, на экране появится приглашение ОС (командная строка) в виде:

С:\> , где символы означают С: - работа с жестким диском С, \ - вы находитесь в главном (корневом ) каталоге, > - значок приглашения к вводу команды.

Прежде чем писать команды, разберемся с некоторыми общими терминами и понятиями.

ИМЕНА ДИСКОВ. Обычно в компьютере несколько дисководов. Для ДОС накопители на магнитных дисках именуются А:, В:, С: и т.д. Для CD ROM присваивается буква, следующая за последним именем диска.

ТЕКУЩИЙ ДИСКОВОД – это тот дисковод, с которым вы работаете в настоящее время. Чтобы сменить текущий дисковод на другой, в командной строке надо набрать его имя, двоеточие и нажать клавишу ENTER. Например, командная строка: А:\ > С: <ENTER>

В результате на командной строке будет приглашение из другого текущего дисковода С:\ >.

Файлы объединены в особые структуры – папки ( или директории, каталоги). Имя папки не имеет расширения. ИМЕНА КАТАЛОГОВ должны состоять из символов латинского алфавита (не более 8).

КАТАЛОГИ (ДИРЕКТОРИИ) – специальное место на диске, в котором хранятся имена файлов, сведения о размере файла, времени его последнего обновления, атрибуты (свойства) файлов и т.д. Если в каталоге хранится имя какого – либо файла, то говорят, что файл находится в таком-то каталоге(хотя в каталогах файлы только регистрируются), а физическая информация может быть записана в разных местах на винчестере. Каталог, в котором ничего нет, называют ПУСТЫМ.

КОРНЕВОЙ КАТАЛОГ (совпадает с именем диска, на котором он находится) – каталог 1-го уровня, в котором могут быть зарегистрированы каталоги 2-го уровня, а в них в свою очередь каталоги 3-го уровня и т.д. Получается иерархическая структура каталогов на магнитном диске.

Каталог 2-го уровня является ПОДКАТАЛОГОМ каталога 1-го уровня и НАДКАТАЛОГОМ каталога 3-го уровня.

В ОС обозначается особыми значками – открывающимися папками, в отношении папок нельзя применять операцию редактирования, Чтобы найти файл, надо знать его адрес. Первый элемент локального адреса – имя диска. Состоит из одной буквы, двоеточия и обратной наклонной черты, называемой «бэк-слэш». А:\ , С:\ , …Е:\ и.т.д. А – дисковод, С: - главный жесткий диск.

Следующий элемент адреса – имя папки и подпапки, а третий элемент – имя самого файла.