Тема 1.4 Взаємодія з апаратним забезпечення та додаткові функції операційних систем

Мета: ознайомитись зі способами взаємодії операційної системи з апаратними засобами та додатковими функціями операційних систем.

Література:

1. „Персональний комп’ютер” - Глушков С.В., Сурядний А.С., Х.: Фоліо, 2004.(стор. 68-73)

2. „Основи інформатики та комп’ютерної техніки: Навчальний посібник” – Іванов В.Г., К.:Хрінком Інтер, 2004.(стор. 102-105)

3. „Інформатика та комп’ютерна техніка. Навчально-методичний посібник” – Редько М.М. , Вінниця: Нова книга, 2007.(стор. 91-95)

4. „Інформатика та комп’ютерна техніка: програмне забезпечення ЕОМ” – Щербаков П., Ульянченко О., Мартьянова Н., Бутенко Т., Х.: ХДАУ, 2001(стор. 131-133)

5. „Інформатика та комп’ютерна техніка. Навчальний посібник” –Ярмуш О.В., Редько М.М. , К.: Вища освіта, 2006 (84-86)

Завдання: законспектувати тему до зошита з самостійної роботи у вигляді відповідей на контрольні запитання, приведені в кінці теми та виконати практичні завдання приведені в темі, записати результат виконання.

Зміст теми:

Засоби апаратного забезпечення обчислювальної техніки вiдрiзняються великим рiзноманiттям. Iснують сотнi рiзних моделей вiдеоадаптерiв, звукових карт моніторів, принтерів, сканерів та іншого устаткування. Жоден розробник програмного забезпечення не в змозі передбачити всі варіанти взаємодії своєї програми, наприклад, з друкуючим пристроєм.

Гнучкість апаратних i програмних конфiгурацiй обчислювальних систем підтримується за рахунок того, що кожен розробник обладнання прикладає до нього спецiальнi програмні засоби управління — драйвери. Драйвери мають точки входу для взаємодії з прикладними програмами, а диспетчеризація звернення прикладних програм до драйверів пристроїв — це одна з функцій операційної системи. Строго кажучи, випускаючи пристрій, наприклад, модем, його розробник прикладає до нього декілька драйверів, призначених для основних операційних систем: MS-DOS, Windows XP, Linux та iн.

У операційних системах сімейства Windows операційна система бере на себе всі функції по установці драйверів пристроїв i передачі управління від додатків. У багатьох випадках операційна система навіть не потребує драйверів, що одержуються від розробника пристрою, а використовує драйвери з власної бази даних.

При деяких способах підключення пристрою до материнської плати (на приклад, через шину РСІ) є технічна можливість організувати між ним i материнською платою зворотний зв’язок. Це дозволяє операційній системі аналізувати вимоги пристроїв про виділення їм ресурсів i гнучко реагувати на них, включаючи захоплення одних і тих же ресурсів різними пристроями. Такий принцип динамічного розподілу ресурсів операційною системою одержав назву plug-and-play, а пристрої, що відповідають цьому принципу, називаються тими, що само встановлюються.

Обслуговування комп’ютера. Засоби перевірки дисків

Надання основних засобів обслуговування комп’ютера — одна з функцій ОС. Звичайно вона розв’язується зовнішнім чином — включенням в базовий склад ОС першочергових службових додатків.

Надійність роботи дисків (особливо жорсткого диска) визначає не тільки надійність роботи комп’ютера в цілому, але i безпеку зберігання даних, цінність яких може набагато перевищують вартість самого комп’ютера. Тому наявність засобів для перевірки дисків є обов’язковою в до будь-якої операційної системи.

Засоби перевірки прийнято розглядати в двох категоріях: засоби логічної перевірки, тобто перевірки цілісності файлової структури, засобу фізичної діагностики поверхні. Логічні помилки, як правило, усуваються засобами самої операційної системи, а фізичні дефекти поверхні тільки локалізуються - операційна система бере до уваги факт пошкодження магнітного шару в певних секторах i виключає їх з активної роботи.

Можливість виникнення логічних помилок залежить від типу файлової системи. Наприклад, схема організації роботи в системі NTFS взагалі виключає виникнення внутрішніх невідповідностей в логічній структурі, якщо не брати до уваги можливість фізичного збою в процесі запису.

У системі на основі FAT логічні помилки файлової структури мають два характерні прояви: це втрачені кластери або загальні кластери. Втрачені кластери утворюються в результаті неправильного (або аварійного) завершення роботи з комп’ютером. Так, наприклад, ні в одній операційній системі не можна вимикати комп’ютер, якщо на ньому запущені додатки, що здійснюють обмін інформацією з дисками. Крім того, в операційних системах Windows також не можна вимикати комп‘ютер, якщо не виконана спецiальна процедура завершения роботи з операційною системою. Помилка, пов’язана з втраченими кластерами, легко усуваються засобами операційної системи.

Помилка, що виявляється як загальні кластери характеризується тим, що згідно з даними FAT -таблиці два або більше файлів претендують на те, що їх дані знаходяться в одному i тому ж місці диска. При нормальній роботі такої ситуації бути не може i це свідчить про помилку в FAT - таблицях. Причиною появи загальних кластерів може стати самовільна зміна даних в FAT таблицях або некоректне відновлення раніше видалених даних за допомогою позасистемних засобів. Помилка, пов’язана із загальними кластерами, усувається повторним записом обох конфліктуючих файлів. Один з них обов’язково зіпсований і підлягає подальшому видаленню, але велика вірогідність того, що зіпсовані обидва файли.

У операційній системі Windows XP перевiрка дискiв, що мiстятъ системну або службову інформацiю, розглядається як потенцiйно небезпечна операцiя, здатна поставити подальшу роботу комп’ютера під загрозу. В цьому випадку перевірка не виконується негайно, а призначається на час чергового перезавантаження системи. Така ж перевірка системних дисків звичайно і у разі аварійного відключення або аварійного пере завантаження комп’ютера.

Засоби управління віртуальною пам’яттю

Сучасні операційні системи не тільки забезпечують безпосередній доступ до всього поля оперативної пам’яті, встановленої в комп’ютері, але і дозволяють її розширити за рахунок створення так званої віртуальної пам’яті на жорсткому диску. Віртуальна пам’ять реалізується у вигляді так званого файлу підкачки. У разі недостатності оперативної пам’яті для роботи додатку частина пам’яті тимчасово спорожнюється із зберіганням образу на жорсткому диску. У процесі роботи додатків відбувається багатократний обмін між основною встановленою оперативною пам’яттю i файлом підкачки. Оскільки електронні операції в оперативній пам’яті відбуваються набагато швидше, ніж механічні операції взаємодії з диском, збільшення розміру оперативної пам’яті комп’ютера завжди сприятливо позначається на прискоренні операцій i підвищення продуктивності всієї обчислювальної системи.

Операційна система не тільки бере на себе весь необхідний обмін даними між ОЗП i диском, але i дозволяє певною мірою управляти розміром файлу підкачки вручну.

Засоби кешування дисків

Оскільки, як вже було відзначено, взаємодія процесора з дисками комп’ютера відбувається набагато повільніше за операції обміну з оперативною пам’яттю, операційна система вживає спеціальних заходів по зберіганню частини прочитаних з диска даних в оперативній пам’яті. У випадку, якщо по ходу роботи процесору знову буде потрiбно звернутися до раніше прочитаних даних або програмного коду, він може знайти їх у спеціальній ділянці ОЗП, що називається дисковим кешем. В сучасних операційних системах цю функцію включають в ядро системи i вона працює автоматично, без участі користувача, хоча певна можливість настройки розміру кешу за ним зберігається.

Засоби резервного копіювання даних

Якщо на комп’ютері виконується практична робота, об’єм цінних (а часто i унікальних) даних збільшується з кожним днем. Цінність даних, розміщених на комп’ютері, прийнято виморювати сукупністю витрат, які може понести власник у разі їх втрати. Важливим засобом захисту даних є регулярне резервне копіювання на зовнішній носій. У зв’язку з особливою важливістю цього завдання операційні системи звичайно містить базові засоби для виконання резервного копіювання.

Додаткові функції операційних систем

Окрiм основних (базових) функцiй операційні системи можуть надавати рiзнi додаткові функції. Вибір операційної системи визначається сукупністю функцій, що нею надаються, i конкретними вимогами до робочого місця.

Додаткові функції операційних систем можуть включати наступні:

• можливість підтримування функціонування локальної комп’ютерної мережі без спеціального програмного забезпечення;

• забезпечення доступу до основних служб Інтернету засобами, інтегрованими до складу операційної системи;

• можливість створення системними засобами серверу Інтернету, його обслуговування i управління, у тому числі дистанційне за допомогою віддаленого з’єднання;

• наявність засобів захисту даних від несанкціонованого доступу, перегляду i внесення змін;

• можливість забезпечення комфортної почергової роботи різних користувачів на одному персональному комп’ютері із зберіганням персональних настройок робочого середовища кожного з них i обмеженням доступу до конфіденційної інформації;

• можливість автоматичного виконання операцій по обслуговуванню комп’ютера i операційної системи відповідно до заданого розкладу;

• можливість роботи з комп’ютером для осіб, що мають фізичні вади, пов’язані з органами зору, слуху та іншими.

Крім всього вище переліченого, сучасні операційні системи можуть включати мінімальний набір прикладного програмного забезпечення, яке можна використовувати для виконання найпростіших практичних задач:

• читання, редагування i друк текстових документів;

• створення i редагування найпростіших малюнків;

• виконання арифметичних і математичних розрахунків;

• ведення щоденників і службових блокнотів;

• створення, передача і прийом повідомлень електронної пошти;

• створення і редагування повідомлень факсиміле;

• відтворення і редагування звукозапису;

• відтворення відеозапису;

• розробка i відтворення комплексних електронних документів, що включають текст, графіку, звукозапис i відеозапис.

Цим можливості операційних систем не вичерпуються. З розвитком апаратних засобів техніки i засобів зв’язку функцій операційних систем безперервно розширяються, а засоби їх виконання удосконалюються.

Контрольні запитання:

1. Для чого призначені драйвери?

2. Як застосовуються драйвери?

3. Що входить до поняття plug-and-play?

4. Що входить до засобів перевірки дисків?

5. Які засоби застосовуються для керування пам’яттю?

6. Для чого застосовують засоби кешування дисків?

7. Для чого призначене резервне копіювання?

8. Які функції операційних систем відносять до додаткових?