Лекции_операционные системы (Информатики)

Фрагмент учебника «Операционные системы, сети и интернеттехнологии» С.А.Жданов, Н.Ю.Иванова, В.Г.Маняхина, С.Н.Мягков.

1.2.Многозадачность в Windows

Диспетчеризация в системах семейства Windows NT

организована почти одинаково. Все эти операционные системы реализуют вытесняющую многозадачность и поддерживают многозадачность на уровне потоков. Следует учитывать тот факт,

что в 16-разрядных приложениях Windows (для Windows 3.1) была кооперативная многозадачность.

Исполняемыми элементами процесса являются потоки. Каждый процесс порождает, по крайней мере, один поток. Поток получает базовый приоритет от своего процесса, а фактическое значение приоритета присваивается потоку операционной системой.

Процессорное время разделяется между выполняющимися потоками. При этом диспетчер задач (планировщик потоков)

работает с несколькими очередями. Всего существует 32 уровня приоритетов — от 0 до 31. В зависимости от приоритета, поток получает определенное количество квантов процессорного времени,

после чего вытесняется и управление передается другому потоку.

По умолчанию все потоки запускаются с нормальным (среднего уровня) приоритетом. Те потоки, которые выполняются на переднем плане (foreground), получают приращение приоритета относительно

141

Фрагмент учебника «Операционные системы, сети и интернеттехнологии» С.А.Жданов, Н.Ю.Иванова, В.Г.Маняхина, С.Н.Мягков.

базового. У потоков, выполняемых в фоновом режиме (background),

приоритет уменьшается.

1.3.Файловые системы

Файловая система FAT 32

FAT32 представляет собой усовершенствованную версию файловой системы FAT, которая обеспечивает следующие преимущества по сравнению с прежними реализациями файловой системы FAT:

Обеспечивается поддержка дисков размером до 2 терабайт.

Более эффективно используется дисковое пространство. За счет того, что FAT32 использует более мелкие кластеры, что позволяет повысить эффективность использования дискового пространства на 10–15 % по сравнению с FAT16, а также снизить требования к ресурсам, необходимым для работы компьютера.

Обеспечивается большая надежность.

Более быстрая загрузка программ.

Допускается использование имен файлов до 255 символов,

но суммарная длина полного пути к файлу не может превышать 260

символов.

Корневая папка диска в отличие от остальных имеет ограниченный размер – 512 элементов.

Файловая система ехFАТ

ExFAT ( Extended FAT — «расширенная FAT») – специально была разработана, чтобы оптимизировать FAT32 для работы со съемными носителями (флешки, SSD-диски, смарткарты), для которых NTFS не может быть использована. На жестких дисках

ExFAT не применяется. Все последние версии Windows начиная с

Vista поддерживают эту файловую систему.

142

Фрагмент учебника «Операционные системы, сети и интернеттехнологии» С.А.Жданов, Н.Ю.Иванова, В.Г.Маняхина, С.Н.Мягков.

ExFAT также часто называют FAT64, что подразумевает

возможность работы с накопителями и файлами большего размера.

Преимущества ExFAT:

уменьшение количества перезаписей одного и того же сектора, что важно для флеш-накопителей, у которых ячейки памяти необратимо изнашиваются после определѐнного количества операций записи;

максимальный размер файла 264 байт (16 Еб);

максимальный размер кластера увеличен до 32 Mб;

улучшение распределения свободного места за счѐт введения бит-карты свободного места, что уменьшает фрагментацию диска;

введена поддержка списка прав доступа;

возможна поддержка транзакций (если поддерживается устройством).

Файловая система NTFS

Эту файловую систему используют операционные системы,

начиная с Windows NT 3.1 и выше.

Преимущества файловой системой NTFS.

NTFS – журналируемая файловая система и имеет средства восстановления данных, даже в случае краха системы NTFS имеет возможность автоматически восстановить непротиворечивость файловой системы.

NTFS позволяет осуществлять сжатие отдельных папок и файлов, можно читать сжатые файлы и писать в них без необходимости вызова программы, производящей декомпрессию.

143

Фрагмент учебника «Операционные системы, сети и интернеттехнологии» С.А.Жданов, Н.Ю.Иванова, В.Г.Маняхина, С.Н.Мягков.

NTFS обеспечивает широкий диапазон разрешений, что позволяет указать, какие пользователи и группы имеют доступ к файлу или папке и указать тип доступа.

NTFS обладает механизмами защиты данных,

необходимыми на файловых серверах и высокопроизводительных компьютерах в корпоративных средах.

В NTFS используется шифрование данных. Даже если систему переустановить по новой, зашифрованные файлы без соответствующей санкции прочитать нельзя.

В NTFS размер кластера по умолчанию зависит от размера тома (от 512 b до 64 Кb). При установке NTFS, диск разделяется на две неравные части: первая отводиться под MFT (Master File Table –

общая таблица файлов), называется MFT - зоной и занимает порядка

12% от общего размера диска, вторую часть занимают собственно данные. Каждая запись в MFT соответствует какому-либо файлу и занимает около 1 Kb, фактически, это индексные узлы (i-node)

записанных на диске файлов. Первые 16 файлов в MFT - зоне являются служебными и называются метафайлами. Они имеют фиксированное положение и недоступны даже операционной системе: $MFT – сам MFT файл, $LogFile – файл журналирования, $Bitmap – карта свободного места раздела и др. Существует копия этих метафайлов $MFTmirr, которая лежит точно посередине диска и служит для восстановления метафайлов в случае утери информации.

Каталог в NTFS – это тоже метафайл с обозначением $. Он содержит записи, в каждой из которых хранится имя файла, его атрибуты и ссылка на мета–файл (индексный узел), в котором содержится вся остальная информация.

144

Фрагмент учебника «Операционные системы, сети и интернеттехнологии» С.А.Жданов, Н.Ю.Иванова, В.Г.Маняхина, С.Н.Мягков.

Файловая система UDF

Как и любая другая современная ОС, Windows поддерживает файловую систему UDF (Universal Disk Format), которая используется для обмена данными с накопителями CD-ROM и DVD.

1.4.Конфигурирование системы. Реестр Windows.

Реестр Windows – это большая база данных, физически состоящая из нескольких файлов, хранящихся на жестком диске.

Windows постоянно работает с реестром.

В процессе загрузки ОС ядро Windows 2000 извлекает из реестра необходимые данные, например перечень загружаемых драйверов и порядок загрузки.

Драйверы устройств заносят в реестр и извлекают из него параметры собственного запуска и настройки обслуживаемого оборудования. Драйвер устройства сообщает об использовании тех или иных системных ресурсов, например прерываний и каналов прямого доступа к памяти, после чего эти сведения записываются в системный реестр.

Программы и драйверы устройств используют данные реестра для автоматизации установки и настройки программ.

Повреждение реестра вызывает большие проблемы в работе

Windows. В таких случаях реестр приходится восстанавливать из

145

Фрагмент учебника «Операционные системы, сети и интернеттехнологии» С.А.Жданов, Н.Ю.Иванова, В.Г.Маняхина, С.Н.Мягков.

резервных копий, созданных либо Windows в процессе работы, либо вручную при резервном копировании. Если резервная копия реестра слишком стара, то восстановление такой копии приведет к неработоспособности многих программ, которые устанавливались после создания копии реестра, притом, что файлы самой программы будут присутствовать на жестком диске. Как правило,

восстановление реестра при серьезном сбое даже из старой архивной копии сэкономит гораздо больше времени, чем переустановка

Windows и всех программ при отсутствии резервной копии реестра вообще.

Реестр Windows имеет критическое значение для работы операционной системы. Неосторожные действия при правке реестра могут вызвать проблемы в работе Windows. Перед правкой реестра и, особенно, если правка будет глобальной (много значений будет изменено за один раз), необходимо создать резервную копию реестра. Для редактирования реестра в операционной системе есть специальная программа regedit.

Реестр имеет иерархическую структуру. Есть несколько корневых разделов (папок) реестра, которые, в свою очередь,

содержат вложенные разделы, подразделы и параметры, каждый их которых состоит из имени, типа данных и значения.

Корневые разделы реестра и их назначение

HKEY_LOCAL_MACHINE (HKLM) хранит все настройки,

относящиеся к локальному компьютеру (для всех пользователей).

Например, в подразделе HARDWARE хранятся записи операционной системы и драйверов и совместно используемая

(разделяемая) информация о физических устройствах,

обнаруживаемых операционной системой во время загрузки (как и

146

Фрагмент учебника «Операционные системы, сети и интернеттехнологии» С.А.Жданов, Н.Ю.Иванова, В.Г.Маняхина, С.Н.Мягков.

остальных устройств Plug-and-Play, которые могут быть добавлены после загрузки операционной системы).

HKEY_USERS (HKU) содержит записи для каждого из пользователей (профили пользователей). Владельцем каждой из этих записей является соответствующая пользовательская учетная запись,

там содержатся настройки профиля этого пользователя.

HKEY_CURRENT_CONFIG (HKCC) хранит информацию о текущей конфигурации компьютера. В частности, здесь хранится информация о текущем наборе системных служб и об устройствах,

имевшихся во время загрузки.

HKEY_CURRENT_USER (HKCU) указывает на профиль текущего пользователя (вошедшего в данный момент в систему) и

является ссылкой на раздел внутри HKU.

HKEY_CLASSES_ROOT (HKCR) содержит информацию о зарегистрированных типах файлов и объектах COM и ActivX.

Система использует эти соответствия для того, чтобы определить,

какие приложения или компоненты нужно использовать при открытии или создании тех или иных типов файлов или объектов данных. Фактически этот раздел является ссылкой на

HKLM\Software\Classes.

Контрольные вопросы:

1.В каком качестве была реализована первая версия Windows и в какой ОС она работала?

2.Какие семейства Windows вы можете назвать?

3.В чем принципиальная новизна подхода к реализации

Windows NT?

4.Перечислите все операционные системы, входящие в семейство Windows NT.

147

Фрагмент учебника «Операционные системы, сети и интернеттехнологии» С.А.Жданов, Н.Ю.Иванова, В.Г.Маняхина, С.Н.Мягков.

5.К какому типу архитектуры относят Windows NT?

6.Какие основные сервисы реализует подсистема ядра Windows?

7.Какую роль играет слой аппаратных абстракций HAL?

8.Какие компоненты Windows исполняются в привилегированном режиме, а какие – в пользовательском?

9.Какие виды системных объектов использует ядро Windows?

10.Какие файловые системы поддерживаются в ОС Windows?

11.Что такое реестр и какого его назначение?

ГЛАВА 11. ОБЗОР ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ СЕМЕЙСТВА MAC OS

Mac OS (Macintosh Operating System) – это семейство операционных систем с графическим интерфейсом,

разрабатываемых корпорацией Apple специально для компьютеров

Apple Macintosh. Она была впервые представлена в 1984 году вместе с оригинальным Macintosh 128K, который управлялся не только вводимыми с клавиатуры командами, но и с помощью нового в те времена устройства – манипулятора мышь, использование которого было необходимо для работы в графическом интерфейсе системы.

Мышь управляла указателем (курсором), который, в свою очередь,

манипулировал графическими объектами на экране монитора

(папками, ярлыками файлов и др.) Работа пользователя в графическом интерфейсе была много удобней и проще, нежели в командном, именно это и определило популярность компьютеров

Apple Macintosh и Mac OS. Популяризация графического интерфейса пользователя в современных ОС часто считается заслугой Mac OS.

148

Фрагмент учебника «Операционные системы, сети и интернеттехнологии» С.А.Жданов, Н.Ю.Иванова, В.Г.Маняхина, С.Н.Мягков.

Рис. 11.1. Apple Macintosh 128K.

В основу графического интерфейса пользователя в Mac OS

были заложены идеи, позаимствованные руководством Apple в

исследовательском центре Xerox PARC, где в течение нескольких лет велись разработки графического пользовательского интерфейса.

Но, конечно, эти идеи были существенно доработаны и расширены.

Спустя несколько лет уже другие компании заимствовали основные подходы к построению графического интерфейса пользователя в

Mac OS для своих операционных систем.

В 2001 году была выпущена, значительно отличающаяся от предыдущих версий, десятая версия системы, которая получила название Mac OS X (X – десять, ten). Отличия продиктованы переходом на новое ядро, которое основывается на ядре Unix-

подобной ОС Darwin с открытым кодом. Благодаря этому Mac OS X

стала более стабильной, чем предыдущие версии Mac OS. В OS X

используется вытесняющая многозадачность и защита памяти,

позволяющие запускать несколько процессов, которые не могут прервать или повредить друг друга. В предыдущих версиях

149

Фрагмент учебника «Операционные системы, сети и интернеттехнологии» С.А.Жданов, Н.Ю.Иванова, В.Г.Маняхина, С.Н.Мягков.

поддерживалась лишь кооперативная (совместная) многозадачность,

при которой задача, получившая доступ к процессору, может занимать его до тех пор, пока освободит его, то есть получает большую часть процессорного времени, в то время как другим его может сильно не доставать.

Mac OS X и визуально очень сильно отличалась от предыдущих версий Mac OS благодаря новому интерфейсу Aqua, в котором использовались прозрачные, мягкие цвета, закругленные углы,

технология сглаживания, тени у окон приложений и тестовых элементов и др.

Рис. 11.2. Mac OS X 10.8 («Горный лев»).

Каждая версия Mac OS X носит дополнительное имя – название какого-то животного из семейства кошачьих (гепард, пума, ягуар и т.д.). Последняя версия Mac OS X 10.8 «Mountain Lion» («Горный лев») вышла в 2012.

Изначально Mac OS не была совместима с процессорами Intel x86, а работала только на процессоре Power PC – совместной

150