Windows XP

КАФЕДРА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ КИБЕРНЕТИКИ И ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению лабораторной работы № 2 «Основные элементы операционной системы Windows XP»

по курсу «Информатика и компьютерная техника» (для студентов всех специальностей и студентов-иностранцев

подготовительного отделения I курса всех форм обучения)

Рекомендовано на заседании кафедры ЭКиИТ

Протокол № 5 от 10.02.2009

Утверждено на заседании методсовета ДонГТУ

Протокол № 5 от 13.03.2009

Алчевск

ДонГТУ

2009

ББК У.в6 Методические указания к выполнению лабораторной работы

№2 «Основные элементы операционной системы Windows XP» по курсу «Информатика и компьютерная техника» (для студ. всех спец. и студентов-иностранцев подготовительного отделения I курса всех форм обуч.) /Сост.: О.А. Голда. – Алчевск: ДонГТУ, 2009. – 38с.

Рассмотрены вопросы организации ОС, интерфейса, приёмы размещения, сохранения и использования файлов. Приведены индивидуальные задачи и требования, а так же сформулирован ряд вопросов для самопроверки.

ББК У.в6 Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи №2 «Ос-

новні елементи операційної системи Windows XP» за курсом «Інформатика й комп'ютерна техніка» (для студ. всіх спец. й студентівіноземців підготовчого відділення I курсу всіх форм навч.)/ Укл.: О.А. Голда. – Алчевськ: ДонДТУ, 2009. – 38с.

Розглянуто питання організації ОС, інтерфейсу, прийоми розміщення, збереження та використання файлів. Наведено індивідуальні завдання і вимоги до звіту, а також сформульований ряд питань для самоперевірки.

3

Цель работы: ознакомление с основами работы в среде Windows XP и приобретение практических навыков работы с некоторыми компонентами Windows XP (диалоговыми окнами, главным меню и панелью задач, проводником, приложением Блокнот).

1 ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА

1.1 Краткие теоретические сведения

Операционная система ОС (англ. operating system) – базовый комплекс компьютерных программ, обеспечивающий интерфейс с пользователем, управление аппаратными средствами компьютера, работу с файлами, ввод и вывод данных, а также выполнение прикладных программ и утилит.

ОС позволяет абстрагироваться от деталей реализации аппаратного обеспечения, предоставляя разработчикам программного обеспечения минимально необходимый набор функций. С точки зрения обывателей, обычных пользователей компьютерной техники, ОС включает в себя и программы пользовательского интерфейса.

Основные функции (простейшие ОС):

−загрузка приложений в оперативную память и их выполнение;

−стандартизованный доступ к периферийным устройствам (устройства ввода-вывода);

−управление оперативной памятью (распределение между процессами, виртуальная память);

−управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как жёсткий диск, компакт-диск и т. д.), как правило, с помощью файловой системы;

−пользовательский интерфейс;

−сетевые операции, поддержка стека протоколов

−дополнительные функции:

1)параллельное или псевдопараллельное выполнение задач (многозадачность);

2)взаимодействие между процессами: обмен данными, вза-

4

имная синхронизация;

3)защита самой системы, а также пользовательских данных и программ от злонамеренных действий пользователей или приложений;

4)разграничение прав доступа и многопользовательский режим работы (аутентификация, авторизация).

Существуют две группы определений ОС: «совокупность программ, управляющих оборудованием» и «совокупность программ, управляющих другими программами». Обе они имеют свой точный технический смысл, который, однако, становится ясен только при более детальном рассмотрении вопроса о том, зачем вообще нужны операционные системы.

Есть приложения вычислительной техники, для которых ОС излишни. Например, встроенные микрокомпьютеры содержатся сегодня во многих бытовых приборах, автомобилях (иногда по десятку в каждом), сотовых телефонах и т. п. Зачастую такой компьютер постоянно исполняет лишь одну программу, запускающуюся по включении. И простые игровые приставки – также представляющие собой специализированные микрокомпьютеры – могут обходиться без ОС, запуская при включении программу, записанную на вставленном в устройство «картридже» или компакт-диске. Тем не менее, некоторые микрокомпьютеры и игровые приставки всё же работают под управлением особых собственных ОС. В большинстве случаев, это UNIX-подобные системы (последнее особенно верно в отношении программируемого коммутационного оборудования: фаерволов, маршрутизаторов).

Операционные системы, в свою очередь, нужны, если:

−вычислительная система используется для различных задач, причём программы, исполняющие эти задачи, нуждаются в сохранении данных и обмене ими. Из этого следует необходимость универсального механизма сохранения данных; в подавляющем большинстве случаев ОС отвечает на неё реализацией файловой системы. Современные ОС, кроме того, предоставляют возможность непосредственно «связать» вывод одной программы с вводом другой, минуя относительно медленные дисковые операции;

−различные программы нуждаются в выполнении одних и тех

5

же действий. Например, простой ввод символа с клавиатуры и отображение его на экране может потребовать исполнения сотен машинных команд, а дисковая операция – тысяч. Чтобы не программировать их каждый раз заново, ОС предоставляют системные библиотеки часто используемых подпрограмм (функций);

−между программами и пользователями системы необходимо распределять полномочия, чтобы пользователи могли защищать свои данные от чужого взора, а возможная ошибка в программе не вызывала тотальных неприятностей;

−необходима возможность имитации «одновременного» исполнения нескольких программ на одном компьютере (даже содержащем лишь один процессор), осуществляемой с помощью приёма, известного как «разделение времени». При этом специальный компонент, называемый планировщиком, «нарезает» процессорное время на короткие отрезки и предоставляет их поочередно различным исполняющимся программам (процессам);

−наконец, оператор должен иметь возможность, так или иначе, управлять процессами выполнения отдельных программ. Для этого служат операционные среды, одна из которых – оболочка и набор стандартных утилит – является частью ОС (прочие, такие, как графическая операционная среда, образуют независимые от ОС прикладные платформы). Таким образом, современные универсальные ОС можно охарактеризовать прежде всего как использующие файловые системы (с универсальным механизмом доступа к данным); многопользовательские (с разделением полномочий); многозадачные (с разделением времени).

Многозадачность и распределение полномочий требуют определённой иерархии привилегий компонентов самой ОС. В составе ОС различают три группы компонентов: ядро, содержащее планировщик; драйверы устройств, непосредственно управляющие оборудованием; сетевую подсистему, файловую систему; системные библиотеки и оболочку с утилитами.

Утилита (англ. utility или tool) – программный продукт, предназначенный не для решения какой-либо прикладной задачи, а для реше-

6

ния вспомогательных задач.

Большинство программ, как системных (входящих в ОС), так и прикладных, исполняются в непривилегированном («пользовательском») режиме работы процессора и получают доступ к оборудованию только посредством системных вызовов. Ядро исполняется в привилегированном режиме: именно в этом смысле говорят, что ОС (точнее, её ядро) управляет оборудованием.

В определении состава ОС значение имеет критерий операциональной целостности (замкнутости): система должна позволять полноценно использовать (включая модификацию) свои компоненты. Поэтому в полный состав ОС включают и набор инструментальных средств (от текстовых редакторов до компиляторов, отладчиков и компоновщиков).

1.2 Пакетный режим

Необходимость оптимального использования дорогостоящих вычислительных ресурсов привела к появлению концепции «пакетного режима» исполнения программ. Пакетный режим предполагает наличие очереди программ на исполнение, причём ОС может обеспечивать загрузку программы с внешних носителей данных в оперативную память, не дожидаясь завершения исполнения предыдущей программы, что позволяет избежать простоя процессора.

1.3 Разделение времени и многозадачность

Уже пакетный режим в своём развитом варианте требует разделения процессорного времени между выполнением нескольких программ.

Необходимость в разделении времени (многозадачности, мультипрограммировании) проявилась ещё сильнее при распространении в качестве устройств ввода-вывода телетайпов (а позднее, терминалов с электронно-лучевыми дисплеями) (1960-е годы). Поскольку скорость клавиатурного ввода (и даже чтения с экрана) данных оператором много ниже, чем скорость обработки этих данных компьютером, ис-

7

пользование компьютера в «монопольном» режиме (с одним оператором) могло привести к простою дорогостоящих вычислительных ресурсов.

Разделение времени позволило создать «многопользовательские» системы, в которых один (как правило) центральный процессор и блок оперативной памяти соединялся с многочисленными терминалами. При этом часть задач (таких, как ввод или редактирование данных оператором) могла исполняться в режиме диалога, а другие задачи (такие, как массивные вычисления) – в пакетном режиме.

1.4 Разделение полномочий

Распространение многопользовательских систем потребовало решения задачи разделения полномочий, позволяющей избежать возможности модификации исполняемой программы или данных одной программы в памяти компьютера другой (содержащей ошибку или злонамеренно подготовленной) программы, а также модификации самой ОС прикладной программой.

Реализация разделения полномочий в ОС была поддержана разработчиками процессоров, предложивших архитектуры с двумя режимами работы процессора – «реальным» (в котором исполняемой программе доступно всё адресное пространство компьютера) и «защищённым» (в котором доступность адресного пространства ограничена диапазоном, выделенном при запуске программы на исполнение).

1.5 Реальный масштаб времени

Применение универсальных компьютеров для управления производственными процессами потребовало реализации «реального масштаба времени» («реального времени») – синхронизации исполнения программ с внешними физическими процессами.

Включение функции реального масштаба времени в ОС позволило создавать системы, одновременно обслуживающие производственные процессы и решающие другие задачи (в пакетном режиме и

8

(или) в режиме разделения времени). Существующие операционные системы:

−MS-DOS;

−Microsoft Windows;

−Linux;

−Mac OS;

−AmigaOS;

−Minix;

−KolibriOS;

−BSD;

−Solaris;

−AIX;

−GNU Hurd.

2 ОБЗОР WINDOWS XP

По данным компании Net Applications на июль 2008 года ры-

ночная доля Windows в мире составляла 91.02 %, Mac OS – 7.76 %, GNU/Linux – 0.82 %, SunOS – 0.01 %, OpenBSD, OpenVMS, NetBSD, HP-UX, AIX, FreeBSD, SCP, SCO – менее 0.01 %.

Windows XP (кодовое название при разработке – Whistler; внутренняя версия –Windows NT 5.1) – операционная система семейства Windows NT от компании Microsoft. Она была выпущена 25 октября 2001 года и является развитием Windows 2000 Professional. Название XP происходит от англ. experience (опыт). Название вошло в практику использования, как профессиональная версия.

В отличие от предыдущей системы Windows 2000, которая поставлялась как в серверном, так и в клиентском вариантах, Windows XP является исключительно клиентской системой. Её серверным вариантом является выпущенная позже система Windows Server 2003. Windows XP и Windows Server 2003 построены на основе одного и того же ядра операционной системы, в результате их развитие и обновление идет более или менее параллельно.

9

2.1 Виды интерфейсов

Графический интерфейс пользователя (ГИП, англ. graphical user interface, GUI) – система средств для взаимодействия пользователя с компьютером, основанная на представлении всех доступных пользователю системных объектов и функций в виде графических компонентов экрана (окон, значков, меню, кнопок, списков и т.п.). При этом, в отличие от интерфейса командной строки, пользователь имеет произвольный доступ (с помощью клавиатуры или устройства координатного ввода типа «мышь») ко всем видимым экранным объектам.

Оконный интерфейс – способ организации полноэкранного интерфейса программы, в котором каждая интегральная часть располагается в окне – собственном суб-экранном пространстве, находящемся в произвольном месте «над» основным экраном. Несколько окон одновременно располагающихся на экране могут перекрываться, находясь «выше» или «ниже» друг относительно друга.

Хоть наиболее естественным для оконного интерфейса является графический режим, основные его элементы применимы и в текстовом режиме, где он применяется в равной степени.

Процедуры поддержки оконного интерфейса призваны отрисовывать экран с располагающимися «поверх него» окнами и разделять ввод пользователя между ними (при существовании нескольких равноправных окон ввод пользователя осуществляется в то, которое из них в данный момент является активным).

Окно обычно имеет прямоугольную форму, с обрамлением и/или цветом фона, отличным от цвета основного экрана. При необходимости окно имеет заголовок (с пояснением функции) и органы управления. Иногда используются различные эффекты для придания ощущения объемности интерфейса, в том числе:

−«тени» – затемнение под окном со сдвигом (как правило, вправо-вниз, предполагая наличие света слева-сверху). В графическом режиме тени также могут отбрасывать другие элементы интерфейса, например курсор мыши;

−создание иллюзии выпуклых и вдавленных структур – линий,

10