Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Операционные системы. Учебно-методическое пособие
.pdf
ВОЛГОГРАДСКИЙ ИНСТИТУТ БИЗНЕСА
М. В. Филиппов
Д. В. Завьялов
ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
Учебно-методическое пособие
Направление подготовки
09.03.03 Прикладная информатика
Волгоград
2014
2
ББК 32.973
Ф 53
Филиппов М. В.
Операционные системы : учебно-методическое пособие / М. В. Филиппов, Д. В. Завьялов. – Волгоград : НОУ
ВПО ВИБ, 2014. – 164 с. (Направление подготовки 09.03.03
Прикладная информатика)
Ф 53
Направление подготовки 09.03.03 Прикладная информатика
Утверждено на заседании кафедры информатики и математики
НОУ ВПО «Волгоградский институт бизнеса»
Протокол № 2 от 23.10.2014 г.
Авторы:
к.т.н., доцент, доцент кафедры информатики и математики
НОУ ВПО «Волгоградский институт бизнеса»
М. В. Филиппов
д.ф.-м.н., доцент кафедры информатики и математики
НОУ ВПО «Волгоградский институт бизнеса»
Д. В. Завьялов
Рецензенты:
к.э.н., доцент кафедры «Информационные системы и технологии»
ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный
аграрный университет» А. Ю. Руденко
к.ф.-м.н., начальник УИКТ ФГБОУ ВПО «Волгоградский
государственный аграрный университет» Матвеев А.С.
к.т.н., доцент кафедры информатики и математики
НОУ ВПО «Волгоградский институт бизнеса»
О. И. Стрельников
В учебном пособии рассмотрены широко известные операционные
системы: MS-DOS, Windows XP, Windows 7, Unix, Linux, Novel NetWare и
др. В издании подробно разобраны следующие вопросы: состав операционных систем, их особенности, характеристики, возможности, принципы
функционирования и т.д. Приведены лабораторные работы, позволяющие
изучить принципы функционирования указанных операционных систем.
© Филиппов М.В., Завьялов Д.В., 2014
© НОУ ВПО «Волгоградский институт бизнеса», 2014
ББК 32.973
3
Содержание
Введение ................................................................................................... 5
1. Операционная система MS-DOS ...................................................... 6
1.1. Характерные особенности MS-DOS ......................................... 6
1.2. Основные части системы MS-DOS ........................................... 6
1.3. Загрузка и работа MS-DOS ........................................................ 8
1.4. Файловая система MS-DOS ....................................................... 9
Лабораторная работа № 1 ............................................................. 12
Лабораторная работа № 2 ............................................................. 17
Лабораторная работа № 3 ............................................................. 21
1.5. Операционные оболочки .......................................................... 27
Лабораторная работа № 4 ............................................................. 29
2. Операционные системы Windows NT/2000/XP ............................ 33
2.1. Характерные особенности Windows NT/2000 ......................... 33
2.2. Состав операционной системы ................................................. 36
2.3. Функционирование Windows 2000 .......................................... 37
2.4. Системный реестр Windows ..................................................... 41
Лабораторная работа № 5 ............................................................. 42
Лабораторная работа № 6 ............................................................. 47
Лабораторная работа № 7 ............................................................. 52
2.5. Файловые системы FAT16 и FAT32 ......................................... 57
2.6. Файловая система NTFS ............................................................ 58
2.7. Зона MFT ..................................................................................... 59
2.8. Файлы и потоки в файловой системе NTFS ............................ 61
2.9. Каталоги в файловой системе NTFS ........................................ 61
2.10. Журналирование в системе Windows 2000/XP ...................... 62
2.11. Дополнительные возможности NTFS..................................... 63
2.12. Поддержка технологии RAID в системе Windows 2000/XP. 64
2.13. Безопасность данных в Windows 2000/XP ............................. 65
2.14. Шифрующая файловая система EFS ...................................... 68
2.15. Служба каталогов Active Directory ......................................... 69
2.16. Архитектура и работа Active Directory .................................. 72
2.17. Особенности Windows XP ....................................................... 73
Лабораторная работа № 8 ............................................................. 75
2.18. Операционная система Windows 7 ......................................... 79
Лабораторная работа № 9 ............................................................. 83
Лабораторная работа № 10 ........................................................... 88
3. Операционные системы Unix ........................................................... 93
4
3.1. Характерные особенности систем Unix ................................... 93
3.2. Состав и работа Unix ................................................................. 94
3.3. Файловая система в Unix ........................................................... 95
3.4. Дополнительные возможности ................................................. 98
4. Операционная система Linux ......................................................... 99
4.1. Характерные особенности Linux .............................................. 99
4.2. Файловая система Linux .......................................................... 101
4.3. Обеспечение графического интерфейса ................................ 103
Лабораторная работа № 11 ......................................................... 104
Лабораторная работа № 12 ......................................................... 116
Лабораторная работа № 13 ......................................................... 128
Лабораторная работа № 14 ......................................................... 139
5. Операционная система Novell NetWare ....................................... 149
5.1. Характерные особенности Novell NetWare ............................ 149
5.2. Состав OC Novell NetWare ...................................................... 150
5.3. Файловая система Novell NetWare.......................................... 151
5.4. Обеспечение надежности в NetWare ...................................... 153
5.5. Дополнительные возможности Novell NetWare .................... 154
6. Операционные системы миниатюрных компьютеров ............... 155
Заключение ........................................................................................... 158
Вопросы для самоконтроля ................................................................ 159
Литература ........................................................................................... 160
5
В данной книге рассмотрены широко распространенные операционные системы, среды и оболочки, которые используются на
практике в организациях, фирмах, банках, в домашних условиях и
т.д. Операционная система (ОС) во многом определяет функциональные возможности вычислительной машины. Поэтому современный специалист в области информационных технологий должен
разбираться в существующих операционных системах, должен знать
их достоинства и недостатки, плюсы и минусы, уметь их настраивать и администрировать. Также IT-специалист обязан уметь выбрать наиболее оптимальную ОС по стоимости, возможностям, характеристикам и параметрам в каждом конкретном случае.
В учебно-методическом пособии подробно рассмотрены следующие операционные системы и оболочки: MS-DOS, Norton Com-
mander, Windows XP, Windows 7, Unix, Linux, Novel NetWare,
Windows CE. Проанализирован их состав, параметры, технические
характеристики, отличительные возможности и т.д. Рассмотрены
основные файловые системы: FAT16, FAT32, NTFS и др. Изучены
основные меры, обеспечивающие безопасность и надежность хранения данных средствами операционных систем.
Учебно-методическое пособие рассчитано на студентов всех
форм обучения направления подготовки 09.03.03 Прикладная информатика. Также данное издание рекомендуется студентам других
направлений подготовки, изучающим такие предметы, как «Информатика», «Информационные системы в экономике», «Сетевое администрирование». Кроме того, книга может быть полезна системным
инженерам, сетевым администраторам, специалистам по коммуникационному оборудованию.
В издании систематически и последовательно излагается
учебный материал, который апробирован при проведении занятий со
студентами в НОУ ВПО «Волгоградский институт бизнеса».
Введение
6
1. Операционная система MS-DOS
1.1. Характерные особенности MS-DOS
Операционная система MS-DOS (Microsoft Corporation Disk
Operating System – дисковая операционная система корпорации
Microsoft) является однозадачной и ориентирована на применение в
отдельных персональных компьютерах, т.к. не поддерживает сетевых функций. MS-DOS создана на основе монолитного ядра, которое работает в привилегированном режиме и все время находится в
памяти ЭВМ.
MS-DOS использует символьный интерфейс, т.е. все действия
на компьютере и операции с программами пользователь выполняет с
помощью команд, вводимых с клавиатуры.
1.2. Основные части системы MS-DOS
MS-DOS включает в себя следующие основные части:
блок начальной загрузки,
модуль взаимодействия с BIOS (файл Io.sys),
модуль обработки прерываний (файл Msdos.sys),
командный процессор (Command.cоm),
внешние команды (программы) MS-DOS,
драйверы устройств,
файл конфигурации системы Config.sys,
файл Autoexec.bat.
Блок начальной загрузки вместе с модулями Io.sys и
Msdos.sys образуют ядро операционной системы MS-DOS. Рассмот-
рим по отдельности модули MS-DOS.
Блок начальной загрузки (БНЗ) размещается в 1-ом секторе 0-
дорожки 0-стороны системной дискеты или в 1-ом секторе жесткого
диска. При запуске компьютера БНЗ просматривает корневой каталог системного диска и проверяет, являются ли первые два файла в
каталоге - файлами Io.sys и Msdos.sys. Если да, то БНЗ загружает их
в ОЗУ и передает управление MS-DOS. Если нет, то на экране появляется сообщение об ошибке и ПК переходит в ожидания нажатия
какой-либо клавиши пользователем.
Модуль взаимодействия с BIОS Io.sys является резидентным
модулем. Он расширяет возможности BIOS или изменяет ее свойства (где это необходимо) с помощью дополнительных драйверов.
7
Модуль обработки прерываний Msdos.sys – обеспечивает ин-
терфейс высокого уровня для прикладных программ, содержит программные средства для управления файлами, устройствами вводавывода, обработка исключительных ситуаций (ошибок) и т.д.
Прикладная программа вызывает функции этого модуля через
механизм прерываний (программные прерывания), передавая (принимая) информацию от MS-DOS через регистры микропроцессора и
область памяти ОЗУ.
Командный процессор Command.com – это отдельный модуль
MS-DOS, который предназначен для:
приема команд с клавиатуры или из bat-файлов и их выполнение;
выполнение команд файла Autoexec.bat при загрузке MS DOS;
загрузки в ОЗУ и запуска на выполнение прикладных программ в
среде MS-DOS.
Командный процессор состоит из 3-х частей:
резидентная (размещается в ОЗУ сразу после модуля Msdos.sys)
включает процедуры обслуживания прерываний, процедуры обработки стандартных ошибок, процедуру загрузки транзитной
части командного процессора;
инициализирующая (в ОЗУ следует сразу за резидентной ча-
стью). Во время загрузки MS-DOS ей передается управление, и
она выполняет файл Autoexec.bat и некоторые другие действия.
Эта часть командного процессора стирается из ОЗУ первой же
загруженной программой;
транзитная (загружается в старшие адреса ОЗУ) обрабатывает
все внутренние команды, команды с клавиатуры и из bat-файлов,
выдает системную подсказку MS-DOS; загружает в ОЗУ программы и передает им управление.
Внешние команды (программы) – это вспомогательные программы, входящие в состав MS-DOS и выполняющие дополнительные функции (например, Format.exe – программа форматирования
дисков; Fdisk.exe – программа разбиения винчестера; Scandisk.exe –
программа сканирования диска на наличия ошибок).
Драйверы устройств – это специальные резидентные программы, которые управляют внешними устройствами. Одна из основных функций операционной системы – это поддержка работоспособных драйверов, доступных системным и прикладным программам. Если работающей программе необходим контакт с пери-
8
ферийным устройством, то она сообщает операционной системе,
какое из устройств ей необходимо, и MS-DOS предоставляет ей соответствующий драйвер.
Драйверы загружаются в ОЗУ в том порядке, как они указаны
в файле Config.sys. Подключаемые драйверы представляют собой
обычные дисковые файлы. Они загружаются в память в соответствии с командами текстового файла Config.sys. Каждый из драйверов загружается в память как дополнение к системным файлам MSDOS. Драйверы представляют собой программы, как правило, написанные на языке Ассемблер.
Файл конфигурации системы Config.sys – это специальный
текстовый файл, в котором содержится информация о загружаемых
драйверах и дополнительная информация, касающаяся непосредственно работы MS-DOS (например, максимальное количество одновременно открытых файлов, количество буферов для ускорения
работы с дисками и т.д.).
Операционная система (ОС) выполняет этот файл автоматиче-
ски, сразу после загрузки модуля Command.com.
Файл Autoexec.bat – это специальный текстовый файл, в кото-
ром содержится дополнительная настроечная информация. MS-DOS
выполняет этот файл автоматически, сразу после выполнения
Config.sys.
1.3. Загрузка и работа MS-DOS
При включении персонального компьютера вначале выполня-
ются программы BIOS. После тестирования устройств, программа
POST (из системы BIOS) осуществляет поиск и загрузку блока
начальной загрузки с носителя, который первым указан в BIOS
компьютера.
Блок начальной загрузки производит поиск в корневом ката-
логе системного диска файлов Io.sys и Msdos.sys. БНЗ производит
загрузку файла Io.sys и передает ему управление.
Модуль Io.sys загружает и настраивает файл Msdos.sys, опре-
деляет состояние подключенных устройств, инициализирует подключенные устройства, загружает необходимые драйверы
устройств, а затем передает управление Msdos.sys.
Далее модуль Msdos.sys инициализирует свои внутренние ра-
бочие таблицы, загружает драйверы, указанные в файле Config.sys.
9
Если Config.sys файл отсутствует, все параметры устанавливаются
по умолчанию. Затем модуль Msdos.sys загружает командный процессор – файл Command.com.
Командный процессор Command.com выполняет команды,
указанные в файле Autoexec.bat. Если файл Autoexec.bat не найден в
корневом каталоге диска, с которого загружается операционная система, то MS-DOS запрашивает у пользователя текущую дату и время. После выполнения команд файла Autoexec.bat процесс загрузки
операционной системы заканчивается. Операционная система выдает приглашение, показывающее, что она готова к приему команд.
В стандартном приглашении MS-DOS указывается имя текущего диска и символ-разделитель «>». Например, C>. Диалог пользователя с системой сводится к вводу команд в командной строке и
получению сообщений на экране монитора.
Во время диалога с MS-DOS пользователь вводит имя команды или прикладной программы, которую необходимо запустить, а
через пробел вводит необходимые параметры программы, после чего нажимает клавишу Enter и ожидает, пока закончится выполнение
команды или загрузка прикладной программы. Обычно параметры
отделяются от команды не только пробелом, но знаком обратный
слеш «/».
1.4. Файловая система MS-DOS
Файловая система последней версии MS-DOS носит название
FAT16 и включает следующие элементы:
загрузочный сектор;
таблица размещения дисков;
две (или одну) таблицы размещения файлов;
корневой каталог;
каталоги;
файлы.
Загрузочный сектор (Boot Record) занимает по определению
только один сектор и хранится в логическом секторе с номером 0. В
нем содержится небольшая программа IPL2 (Initial Program
Loading 2), с помощью которой компьютер определяет возможность
загрузить операционную систему с данного диска. Помимо программы IPL2 в загрузочном секторе присутствует блок параметров
BIOS, который содержит информацию о типе носителя, количестве
10
используемых байт на один сектор, количестве секторов в кластере,
количестве копий таблицы размещения файлов (см. ниже) и т.д.
Особенностью винчестера в системе MS-DOS является наличие помимо загрузочного сектора еще одной области – главного за-
грузочного сектора (Master Boot Record). Для главного загрузочного
сектора на жестком диске всегда выделяется физический сектор с
номером 1. Этот сектор содержит программу IPL1 (Initial Program
Loading 1), которая при своем выполнении сканирует содержимое
таблицы размещения дисков (Partition Table) и определяет загрузочный диск.
Дело в том, что единый жесткий диск с точки зрения операционной системы может быть разбит на несколько логических дисков,
с которыми она может работать как с отдельными устройствами. Эта
информация и хранится в таблице размещения дисков.
Винчестер может быть разделен на четыре раздела, но только
два из них могут принадлежать операционной системе MS-DOS –
первичный (Primary) и расширенный (Extended), два оставшихся резервируются для других операционных систем. Расширенный раздел
может содержать несколько логических дисков, общим количеством
до 23 (от D до Z). Таким образом, один винчестер может быть разбит на 24 логических диска, с которыми пользователь может работать как с отдельными независимыми дисками.
Таблица размещения файлов FAT (File Allocation Table) располагается непосредственно после загрузочного сектора. FAT используется для хранения сведений о размещении файлов на диске. В
самом начале каждой таблицы FAT хранится так называемый дескриптор, определяющий тип носителя (например, для винчестера
дескриптор равен F8H). Для жестких магнитных дисков обычно используются две копии FAT, которые следует одна за другой, и содержимое их полностью совпадает. Это делается на тот случай, если
на диске произошли какие-либо сбои, то диск всегда можно «отремонтировать», используя вторую копию FAT. Если будут испорчены
обе копии FAT, то вся информация на диске будет потеряна.
Физически FAT – это массив элементов, адресующих кластеры диска, в которых содержаться данные. Каждому кластеру области данных соответствует один элемент FAT. При этом элементы
FAT образуют цепочку ссылок на кластеры файла в области данных.
Корневой каталог (Root Directory) хранит сведения обо всех
папках и файлах, хранящихся на диске.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]