Редакторы трехмерной графики используют для создания объемных композиций. Имеют две особенности: разрешают руководить свойствами поверхности в зависимости от свойств освещения, а также разрешают создавать объемную анимацию.
Системы управления базами данных (СУБД).
Базой данных называют большие массивы данных, организованные в табличные структуры. Основные функции СУБД:
-создание пустой структуры базы данных;
-наличие средств ее заполнения или импорта данных из таблиц другой базы;
-возможность доступа к данных, наличие средств поиска и фильтрации.
Всвязи с распространением сетевых технологий, от современных СУБД требуется возможность работы с отдаленными и распределенными ресурсами, которые находятся на серверах Интернета.
Электронные таблицы (табличные процессоры).
Предоставляют комплексные средства для хранения разных типов данных и их обработки. Основной акцент смещен на преобразование данных, предоставлен широкий спектр методов для работы с числовыми данными. Основная особенность электронных таблиц состоит в автоматическом изменении -со держимого всех ячеек при изменении отношений, заданных математическими или логическими формулами.
Широкое применение находят в бухгалтерском учете, анализе финансовых и торговых рынков, средствах обработки результатов экспериментов, то есть в автоматизации регулярно повторяемых вычислений больших объемов числовых данных.
Системы автоматизированного проектирования (CAD-системы).
Предназначены для автоматизации проектно-конструкторских работ. Применяются в машиностроении, приборостроении, архитектуре. Кроме графических работ, разрешают проводить простые расчеты и выбор готовых конструктивных элементов из существующей базы данных.
Особенность CAD-систем состоит в автоматическом обеспечении на всех этапах проектирования технических условий, норм и правил. САПР являются необходимым компонентом для гибких производственных систем (ГВС) и автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП).
Специальное ППО
-Интегрированные системы делопроизводства. Средства для автоматизации рабочего места руководителя. В частности, это функции создания, редактирования и форматирования документов, централизация функций электронной почты, факсимильной и телефонной связи, диспетчеризация и мониторинг документооборота предприятия, координация работы подразделов, оптимизация административно-хозяйственной деятельности и поставка оперативной и справочной информации.
-Бухгалтерские системы. Имеют функции текстовых, табличных редакторов и СУБД. Предназначены для автоматизации подготовки начальных бухгалтерских документов предприятия и их учета, регулярных отчетов по итогам производственной, хозяйственной и финансовой деятельности в форме, приемлемой для налоговых органов, внебюджетных фондов и органов статистического учета.
-Финансовые аналитические системы. Используют в банковских и биржевых структурах. Разрешают контролировать и прогнозировать ситуацию на финансовых, торговых рынках и рынках сырья, выполнять анализ текущих событий, готовить отчеты.
-Экспертные системы. Предназначены для анализа данных, содержащихся в базах знаний и выдачи результатов, при запросе пользователя. Такие системы используются, когда для принятия решения нужны широкие специальные знания. Используются в медицине, фармакологии, химии, юриспруденции. С использованием экспертных систем связана область науки, которая носит название инженерии знаний.
Инженеры знаний - это специалисты, являющиеся промежуточным звеном между разработчиками экспертных систем (программистами) и ведущими специалистами в конкретных областях науки и техники (экспертами).
Пакеты прикладных программ (ППП)
Пакеты прикладных программ(ППП) – специальным образом организованные программные комплексы, рассчитанные на общее применение в определенной проблемной области и дополненные соответствующей технической документацией.
Взависимости от характера решаемых задач различают следующие разновидности ППП:
-пакеты для решения типовых инженерных, планово-экономических, общенаучных задач;
-пакеты системных программ;
-пакеты для обеспечения систем автоматизированного проектирования и систем автоматизации научных исследований;
-пакеты педагогических программных средств и другие.
22
Чтобы пользователь мог применить ППП для решения конкретной задачи, пакет должен обладать средствами настройки (иногда путём введения некоторых дополнений).
Каждый ППП обладает обычно рядом возможностей по методам обработки данных и формам их представления, полноте диагностики, что дает возможность пользователю выбрать подходящий для конкретных условий вариант.
ППП обеспечивают значительное снижение требований к уровню профессиональной подготовки пользователей в области программирования, вплоть до возможности эксплуатации пакета без программиста. Часто пакеты прикладных программ располагают базами данных для хранения данных и передачи их прикладным программам.
Интегрированные пакеты
Интегрированные пакеты представляют собой набор нескольких программных продуктов, объединенных в единый удобный инструмент. Наиболее развитые из них включают в себя текстовый редактор, органайзер, электронную таблицу, СУБД, средства поддержки электронной почты, программу создания презентационной графики.
Результаты, полученные отдельными подпрограммами, могут быть объединены в окончательный документ, содержащий табличный, графический и текстовый материал.
Интегрированные пакеты, как правило, содержат некоторое ядро, обеспечивающее возможность тесного взаимодействия между составляющими.
Пример: интегрированный пакет для написания книг, содержащих иллюстрации. Он содержит:
-текстовый редактор;
-орфографический корректор на 80000 слов (программу обнаружения орфографических ошибок);
-программу слияния текстов;
-программу формирования оглавлений и составления указателей;
-автоматический поиск и замену слов и фраз;
-средства телекоммуникации;
-электронную таблицу;
-систему управления базами данных;
-модули графического оформления;
-графический редактор;
-возможность печати сотнями разных шрифтов и т.д.
Наиболее известные интегрированные пакеты:
Microsoft Office. В этот мощный профессиональный пакет вошли такие необходимые программы, как текстовый редактор Word , электронная таблица Excel, программа создания презентацийPowerPoint, СУБД Access, средство поддержки электронной почты Mail. Более того, все части этого пакета составляют единое целое, и даже внешне все программы выглядят единообразно, что облегчает как их освоение, так и ежедневное использование.
Microsoft Works — это очень простой и удобный пакет, объединяющий в себе текстовый редактор, электронные таблицы и базы данных, а также телекоммуникационные средства для соединения с другими компьютерами по телефонным линиям. Пакет ориентирован на людей, не имеющих времени осваивать сложные продукты, на начинающих пользователей, а также на домашних пользователей.
9.Инструментальное программное обеспечение.
Инструментальное ПО – это совокупность языков и систем программирования, инструментальных сред пользователя, а также различных программных компонент для отладки и поддержки создания программ.
Язык программирования – формализованный язык для описания алгоритма решения задач на компьютере.
Языки программирования можно разделить на:
-машинные – воспринимаемые аппаратной частью компьютера (машинные коды);
-машинно-ориентированные, отражающие структуру конкретного типа компьютера(ассемблер);
-процедурно-ориентированные, имеют возможность описания программы как совокупности процедур, или подпрограмм;
-проблемно-ориентированные, предназначенные для решения задач определенного класса.
Языки программирования делятся на языки низкого уровня(близкие к машинному языку) и языки высокого уровня (близкие к человеческим языкам). К языкам низкого уровня принадлежат ассемблеры, а высокого - Pascal, Basic, C/C++, языки баз данных и т.д.
Транслятор (англ. translator — переводчик) — это программа-переводчик. Она преобразует программу, написанную на одном из языков высокого уровня, в программу, состоящую из машинных команд. Трансляторы реализуются в видекомпиляторов или интерпретаторов. С точки зрения выполнения работы компилятор и интерпретатор существенно различаются.
23
Компилятор (англ. compiler — составитель, собиратель) читает всю программу целиком, делает ее перевод и создает законченный вариант программы на машинном языке, который затем и выполняется. Интерпретатор (англ. interpreter — истолкователь, устный переводчик) переводит и выполняет программу строка за строкой.
После того, как программа откомпилирована, ни сама исходная программа, ни компилятор более не нужны. В то же время программа, обрабатываемая интерпретатором, должна заново переводиться на машинный язык при каждом очередном запуске программы.
Откомпилированные программы работают быстрее, но интерпретируемые проще исправлять и изменять.
Каждый конкретный язык ориентирован либо на компиляцию, либо на интерпретацию — в зависимости от того, для каких целей он создавался. Например, Паскаль обычно используется для решения довольно сложных задач, в которых важна скорость работы программ. Поэтому данный язык обычно реализуется с помощью компилятора.
С другой стороны, Бейсик создавался как язык для начинающих программистов, для которых построчное выполнение программы имеет неоспоримые преимущества.
Иногда для одного языка имеется и компилятор, и интерпретатор. В этом случае для разработки и тестирования программы можно воспользоваться интерпретатором, а затем откомпилировать отлаженную программу, чтобы повысить скорость ее выполнения.
Система программирования — это система для разработки новых программ на конкретном языке программирования.
Современные системы программирования обычно предоставляют пользователям мощные и удобные средства разработки программ. В них входят:
-компилятор или интерпретатор;
-интегрированная среда разработки;
-средства создания и редактирования текстов программ;
-обширные библиотеки стандартных программ и функций;
-отладочные программы, т.е. программы, помогающие находить и устранять ошибки в программе;
-"дружественная" к пользователю диалоговая среда;
-многооконный режим работы;
-мощные графические библиотеки; утилиты для работы с библиотеками
-встроенный ассемблер;
-встроенная справочная служба;
-другие специфические особенности.
Популярные системы программирования — Turbo Basic, Quick Basic, Turbo Pascal, Turbo C.
Впоследнее время получили распространение системы программирования, ориентированные на создание Windows-приложений:
-пакет Borland Delphi (Дельфи) — блестящий наследник семейства компиляторов Borland Pascal, предоставляющий качественные и очень удобные средства визуальной разработки. Его исключительно быстрый компилятор позволяет эффективно и быстро решать практически любые задачи прикладного программирования.
-пакет Microsoft Visual Basic — удобный и популярный инструмент для созданияWindowsпрограмм с использованием визуальных средств. Содержит инструментарий для создания диаграмм и презентаций.
-пакет Borland C++ — одно из самых распространённых средств для разработкиDOS и Windows приложений.
Впоследнее время получили распространение также редакторы HTML (Web-редакторы). Особый класс редакторов, объединяющих в себе возможности текстовых и графических редакторов. Предназначены для создания и редактирования Web-страниц Интернета. Программы этого класса можно использовать при подготовке электронных документов и мультимедийних изданий.
Браузеры (средства просмотра Web-документов). Программные средства предназначены для просмотра электронных документов, созданных в формате HTML. Воспроизводят, кроме текста и графики, музыку, человеческий язык, радиопередачи, видеоконференции и разрешают работать с электронной почтой. Инструментальные программные средства — это программы, которые используются в ходе разработки, корректировки или развития других прикладных или системных программ.
По своему назначению они близки системам программирования. К инструментальным программам, например, относятся:
-редакторы;
-средства компоновки программ;
-отладочные программы, т.е. программы, помогающие находить и устранять ошибки в программе;
24
-вспомогательные программы, реализующие часто используемые системные действия;
-графические пакеты программ и т.п.
Инструментальные программные средства могут оказать помощь на всех стадиях разработки ПО.
10.Операционные системы: классификация, функции, характеристики.
Операционная система — это комплекс взаимосвязанных системных программ, назначение которого
— организовать взаимодействие пользователя с компьютером и выполнение всех других программ. Операционная система это связующее звено между аппаратурой компьютера, с одной стороны, и выполняемыми программами и пользователями, с другой стороны.
Операционную систему это программное продолжение устройства управления компьютера. Операционная система скрывает от пользователя сложные подробности взаимодействия с аппаратурой, образуя прослойку между ними. В результате этого пользователи освобождаются от трудоёмкой работы по организации взаимодействия с аппаратурой компьютера.
Операционная система хранится во внешней памяти компьютера — на диске. При включении компьютера она считывается с диска и размещается в оперативной памяти. Этот процесс называется загрузкой операционной системы.
Определение операционной системы. (дополнение)
Операционная система в наибольшей степени определяет облик всей вычислительной системы в- це лом. Несмотря на это, пользователи, активно использующие вычислительную технику, зачастую испытывают затруднения при попытке дать определение операционной системе. Частично это связано
стем, что ОС выполняет две по существу мало связанные функции:
–обеспечение пользователю-программисту удобств посредством предоставления для него расширенной машины;
–повышение эффективности использования компьютера путем рационального управления его ресурсами.
ОС как расширенная (виртуальная) машина
Использование большинства компьютеров на уровне машинного языка затруднительно, особенно это касается ввода-вывода. Например, для организации чтения блока данных с гибкого диска программист может использовать 16 различных команд, каждая из которых требует13 параметров, таких как номер блока на диске, номер сектора на дорожке и т. п. Когда выполнение операции с диском завершается, контроллер возвращает 23 значения, отражающих наличие и типы ошибок, которые, очевидно, надо анализировать. Даже если не входить в курс реальных проблем программирования ввода-вывода, ясно, что среди программистов нашлось бы не много желающих непосредственно заниматься -про граммированием этих операций. При работе с диском программисту-пользователю достаточно представлять его в виде некоторого набора файлов, каждый из которых имеет имя. Работа с файлом заключается в его открытии, выполнении чтения или записи, а затем в закрытии файла. Вопросы подобные таким, как следует ли при записи использовать усовершенствованную частотную модуляцию или в каком состоянии сейчас находится двигатель механизма перемещения считывающих головок, не должны волновать пользователя. Программа, которая скрывает от программиста все реалии аппаратуры и предоставляет возможность простого, удобного просмотра указанных файлов, чтения или записи - это, конечно, операционная система. Точно также, как ОС ограждает программистов от аппаратуры дискового накопителя и предоставляет ему простой файловый интерфейс, операционная система берет на себя все малоприятные дела, связанные с обработкой прерываний, управлением таймерами и оперативной памятью, а также другие низкоуровневые проблемы. В каждом случае та абстрактная, воображаемая машина, с которой, благодаря операционной системе, теперь может иметь дело пользователь, гораздо проще и удобнее в обращении, чем реальная аппаратура, лежащая в основе этой абстрактной машины.
С этой точки зрения функцией ОС является предоставление пользователю некоторой расширенной или виртуальной машины, которую легче программировать и с которой легче работать, чем непосредственно с аппаратурой, составляющей реальную машину.
ОС как система управления ресурсами
Идея о том, что ОС прежде всего система, обеспечивающая удобный интерфейс пользователям, соответствует рассмотрению сверху вниз. Другой взгляд, снизу вверх, дает представление об ОС как о некотором механизме, управляющем всеми частями сложной системы. Современные вычислительные системы состоят из процессоров, памяти, таймеров, дисков, накопителей на магнитных лентах, сетевых коммуникационной аппаратуры, принтеров и других устройств. В соответствии со вторым подходом функцией ОС является распределение процессоров, памяти, устройств и данных между процессами, конкурирующими за эти ресурсы. ОС должна управлять всеми ресурсами вычислительной машины таким образом, чтобы обеспечить максимальную эффективность ее функционирования. Критерием эффективности может быть, например, пропускная способность или реактивность системы. Управление ресурсами включает решение двух общих, не зависящих от типа ресурса задач:
–планирование ресурса - то есть определение, кому, когда, а для делимых ресурсов и в каком количестве, необходимо выделить данный ресурс;
25
–отслеживание состояния ресурса - то есть поддержание оперативной информации о том, занят или не занят ресурс, а для делимых ресурсов - какое количество ресурса уже распределено, а
какое свободно.
Для решения этих общих задач управления ресурсами разные ОС используют различные алгоритмы, что, в конечном счете, и определяет их облик в целом, включая характеристики производительности, область применения и даже пользовательский интерфейс. Так, например, алгоритм управления процессором в значительной степени определяет, является ли ОС системой разделения времени, системой пакетной обработки или системой реального времени.
Функции ОС.
Вфункции операционной системы входит:
–осуществление диалога с пользователем;
–ввод-вывод и управление данными;
–планирование и организация процессов обработки программ;
–распределение ресурсов (оперативной памяти и кэша, процессора, внешних устройств);
–запуск программ на выполнение;
–всевозможные вспомогательные операции обслуживания;
–обмен информацией между внутренними устройствами;
–программная поддержка работы периферийных устройств (дисплея, клавиатуры, дисковых накопителей, принтера и др.).
Характеристики ОС.
Различные операционные системы располагают различными возможностями обслуживания компонентов компьютера и организации диалога с пользователем. К числу основных характеристик относятся: разрядность, поддержка многозадачности, многопроцессорности, многопользовательского режима и некоторые другие.
Разрядность операционной системы показывает, какую разрядность внутренней шины данных центрального процессора способна поддерживать операционная система. Разрядность ОС определяет, с какими программами она будет работать. Современные ОС поддерживают 32-разрядный интерфейс прикладных программ.
Поддержка многозадачности. По числу одновременно выполняемых задач операционные системы могут быть разделены на два класса:
–однозадачные (например, MS-DOS, MSX) и
–многозадачные (OC EC, OS/2, UNIX, Windows 95 и т.д.).
Однозадачные ОС в основном выполняют функцию предоставления пользователю виртуальной машины, делая более простым и удобным процесс взаимодействия пользователя с компьютером. Однозадачные ОС включают средства управления периферийными устройствами, средства управления файлами, средства общения с пользователем.
Многозадачные ОС, кроме вышеперечисленных функций, управляют разделением совместно используемых ресурсов, таких как процессор, оперативная память, файлы и внешние устройства.
Вытесняющая и невытесняющая многозадачность. Важнейшим разделяемым ресурсом является процессорное время. Способ распределения процессорного времени между несколькими одновременно существующими в системе процессами во многом определяет специфику ОС. Среди множества существующих вариантов реализации многозадачности можно выделить две группы алгоритмов:
–невытесняющая многозадачность (NetWare, Windows 3.x);
–вытесняющая многозадачность (Windows NT, OS/2, UNIX).
Основным различием между вытесняющим и невытесняющим вариантами многозадачности является степень централизации механизма планирования процессов. В первом случае механизм планирования процессов целиком сосредоточен в операционной системе, а во втором - распределен между системой и прикладными программами.
При невытесняющей многозадачности активный процесс выполняется до тех пор, пока он сам не отдаст управление операционной системе для того, чтобы та выбрала из очереди другой готовый к выполнению процесс. При вытесняющей многозадачности решение о переключении процессора с одного процесса на другой принимается операционной системой, а не самим активным процессом.
Поддержка многопользовательского режима. По числу одновременно работающих пользователей ОС делятся на:
–однопользовательские (MS-DOS, Windows 3.x, ранние версии OS/2);
–многопользовательские (UNIX, Windows NT).
Главным отличием многопользовательских систем от однопользовательских является наличие средств защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей. Следует заметить, что не всякая многозадачная система является многопользовательской, и не всякая однопользовательская ОС является однозадачной.
Поддержка многонитевости. Важным свойством операционных систем является возможность распараллеливания вычислений в рамках одной задачи. Многонитевая ОС разделяет процессорное время не между задачами, а между их отдельными ветвями (нитями).
26
Многопроцессорная обработка. Другим важным свойством ОС является отсутствие или наличие в ней средств поддержки многопроцессорной обработки - мультипроцессирование.
Многопроцессорность – это способность операционной системы, центрального процессора обеспечить одновременную работу нескольких процессоров.
Мультипроцессирование приводит к усложнению всех алгоритмов управления ресурсами.
В наши дни становится общепринятым введение в ОС функций поддержки многопроцессорной обработки данных. Такие функции имеются в операционных системах Solaris 2.x фирмы Sun, Open Server 3.x
компании Santa Crus Operations, OS/2 фирмы IBM, Windows NT фирмы Microsoft и NetWare 4.1 фирмы Novell.
Многопроцессорные ОС могут различаться по способу организации вычислительного процесса в системе с многопроцессорной архитектурой:
–асимметричные ОС
–симметричные ОС.
Асимметричная ОС целиком выполняется только на одном из процессоров системы, распределяя прикладные задачи по остальным процессорам.
Симметричная ОС полностью децентрализована и использует все процессоры, разделяя их между системными и прикладными задачами.
Особенности аппаратных платформ (переносимость)
На свойства операционной системы непосредственное влияние оказывают аппаратные средства, на которые она ориентирована. По типу аппаратуры различают операционные системы персональных компьютеров, мини-компьютеров, мейнфреймов, кластеров и сетей ЭВМ. Среди перечисленных типов компьютеров могут встречаться как однопроцессорные варианты, так и многопроцессорные. В любом случае специфика аппаратных средств, как правило, отражается на специфике операционных систем. Наряду с ОС, ориентированными на совершенно определенный тип аппаратной платформы, существуют операционные системы, специально разработанные таким образом, чтобы они могли быть легко перенесены с компьютера одного типа на компьютер другого типа, так называемые мобильные ОС. Наиболее ярким примером такой ОС является популярная системаUNIX. В этих системах аппаратнозависимые места тщательно локализованы, так что при переносе системы на новую платформу переписываются только они.
Интерфейс пользователя.
Как любое техническое устройство, компьютер обменивается информацией с человеком посредством набора определенных правил, обязательных как для машины, так и для человека. Эти правила в компьютерной литературе называются интерфейсом. Интерфейс может быть понятным и непонятным, дружественным и нет. К нему подходят многие прилагательные. Но в одном он постоянен: он есть, и никуда от него не денешься.
Интерфейс, по определению - это правила взаимодействия операционной системы с пользователями, а также соседних уровней в сети ЭВМ. От интерфейса зависит технология общения человека с компьютером.
Современными видами интерфейсов являются:
Командный интерфейс. Командный интерфейс называется так по тому, что в этом виде интерфейса человек подает "команды" компьютеру, а компьютер их выполняет и выдает результат человеку. Командный интерфейс реализован в виде пакетной технологии и технологии командной строки.
Графический, WIMP - интерфейс (Window - окно, Image - образ, Menu - меню, Pointer - указатель).
Характерной особенностью этого вида интерфейса является то, что диалог с пользователем ведется не с помощью команд, а с помощью графических образов - меню, окон, других элементов. Хотя и в этом интерфейсе подаются команды машине, но это делается "опосредственно", через графические образы. Этот вид интерфейса реализован на двух уровнях технологий: простой графический интерфейс и "чистый" WIMP - интерфейс.
Речевой, SILK - интерфейс (Speech - речь, Image - образ, Language - язык, Knowlege - знание). Этот вид интерфейса наиболее приближен к обычной, человеческой форме общения. В рамках этого интерфейса идет обычный "разговор" человека и компьютера. При этом компьютер находит для себя команды, анализируя человеческую речь и находя в ней ключевые фразы. Результат выполнения команд он также преобразует в понятную человеку форму. Этот вид интерфейса наиболее требователен к аппаратным ресурсам компьютера, и поэтому его применяют в основном для военных целей.
Классификация ОС.
Операционные системы подразделяются на две категории – стандартные и сетевые. Стандартные операционные системы, или операционные системы общего назначения, предназначены для реализации следующих задач:
–управление аппаратными средствами компьютера;
–создание рабочей среды и интерфейса пользователя;
–выполнение команд пользователя и программных инструкций;
–организация ввода-вывода, хранения информации, управления файлами.
27
Сетевые операционные системы выполняют все функции стандартных ОС, а также реализуют задачи связанные с управлением работой с файлами, данными и ресурсами, находящимися на различных узлах сети.
Функции и характеристики сетевых операционных систем (ОС)
Косновным функциям сетевых ОС относят:
–управление каталогами и файлами;
–управление ресурсами;
–коммуникационные функции;
–защиту от несанкционированного доступа;
–обеспечение отказоустойчивости;
–управление сетью.
Управление каталогами и файлами в сетях заключается в обеспечении доступа к данным, физически расположенным в других узлах сети. Управление осуществляется с помощью специальной сетевой файловой системы. Файловая система позволяет обращаться к файлам путем применения привычных для локальной работы языковых средств. При обмене файлами должен быть обеспечен необходимый уровень конфиденциальности обмена (секретности данных).
Управление ресурсами включает обслуживание запросов на предоставление ресурсов, доступных по сети.
Коммуникационные функции обеспечивают адресацию, буферизацию, выбор направления для движения данных в разветвленной сети (маршрутизацию), управление потоками данных и др.
Защита от несанкционированного доступа— важная функция, способствующая поддержанию целостности данных и их конфиденциальности. Средства защиты могут разрешать доступ к определенным данным только с некоторых терминалов, в оговоренное время, определенное число раз и т.п. У каждого пользователя в корпоративной сети могут быть свои права доступа с ограничением совокупности доступных директорий или списка возможных действий, например, может быть запрещено изменение содержимого некоторых файлов.
Отказоустойчивость характеризуется сохранением работоспособности системы при воздействии дестабилизирующих факторов. Отказоустойчивость обеспечивается применением для серверов автономных источников питания, отображением или дублированием информации в дисковых накопителях. Под отображением обычно понимают наличие в системе двух копий данных с их расположением на разных дисках, но подключенных к одному контроллеру. Дублирование отличается тем, что для каждого из дисков с копиями используются разные контроллеры. Очевидно, что дублирование более надежно. Дальнейшее повышение отказоустойчивости связано с дублированием серверов, что однако требует дополнительных затрат на приобретение оборудования.
Управление сетью связано с применением соответствующих протоколов управления. Программное обеспечение управления сетью обычно состоит из менеджеров и агентов. Менеджером называется программа, вырабатывающая сетевые команды. Агенты представляют собой программы, расположенные в различных узлах сети. Они выполняют команды менеджеров, следят за состоянием узлов, собирают информацию о параметрах их функционирования, сигнализируют о происходящих событиях, фиксируют аномалии, следят за трафиком, осуществляют защиту от вирусов. Агенты с достаточной степенью интеллектуальности могут участвовать в восстановлении информации после сбоев, корректировке параметров управления и т.п.
11.Операционная система Windows 2000: ОС семейства Windows; Windows 2000 (функциональные возможности, архитектура, особенности файловой системы).
Операционные системы семейства Windows.
Windows 3.1 являлась одной из первых ОС серииWindows, получивших широкое признание. Является графической оболочкой ОС MS DOS.
В 1993 году Microsoft начала выпуск новых ОС New Technology — Windows NT.
ОС Windows NT изначально проектировалась с учетом требований производительности, переносимости, надежности, совместимости и расширяемости. Windows NT представляет собой 32-разрядную ОС. Windows NT использует вытесняющую многозадачность и поддерживает симметричную многопроцессорную обработку. Благодаря особенностям внутренней структуры Windows NT работает на компьюте-
рах с процессорами Intel-x86 и RISC-процессорах: PowerPC, MIPS R4000 и DEC Alpha.
Версия Windows NT 3.5 дополнительно включает ряд функций:
Улучшенное автораспознавание аппаратуры, встроенную совместимость сNetWare, встроенную поддержку протокола TCP/IP, реализацию средств удаленного доступа RAS, поддержку объектов OLE 2.x графические возможности трехмерной графики OpenGL API. OpenGL, доменная организация.
При разработке Windows NT 4.0 были добавлены средства для использования ОС как платформы для
Web-сервера. В поставку включен Internet Information Server (IIS) и сервер DNS/DHCP. Windows NT 4.0
отличает повышенная стабильность и защита информации. Улучшены средства предотвращения программных сбоев и сохранения работоспособности всей системы при сбое.
28
ОС Windows 95 (1995), является развитием Windows 3.1, характеризуется простотой инсталляции, невысокими уровнями защиты данных и устойчивости к сбоям приложений. Windows 95 обладает интуитивно понятным интерфейсом, выполняет 16- и 32-разрядные приложения, поддерживает технологию plug-and-play, содержит встроенные средства для сетевой работы.
Windows 98 является развитием Windows 95. Эта версия тесно интегрирована с Web-броузером Internet Explorer и содержит большое количество драйверов к старым и новым устройствам, том числе и к устройстам USB. Пользователи отмечают упрощенный процесс инсталляции ОС, пониженные по сравнению с NT требования к мощности процессора, объему памяти и дисковому пространству.
Windows NT 5.0, или Windows 2000, — полностью 32-разрядная ОС с приоритетной многозадачностью, улучшенной реализацией работы с памятью и изначально проектировалась со средствами обеспечения надежности, защиты и управления. Эта ОС является развитием Windows NT 4.0 и реализует дос-
тижения Windows 9x.
Windows 2000 выпускается в четырех версиях:
–Windows 2000 Professional (ранее NT Workstation);
–Windows 2000 Server (NT Server);
–Windows 2000 Advanced Server (NT Server Enterprise Edition);
–Windows 2000 DataCenter Server.
Windows 2000 Professional
Windows 2000 Professional — операционная система нового поколения для делового использования на самых разнообразных компьютерах— от портативных до серверов. Эта ОС является наилучшей для ведения коммерческой деятельности в Интернете. Она объединяет: простоту использования Windows 98 и надежность, экономичность и безопасность Windows NT..
ОС для настольных и мобильных компьютеров. Основные цели проектирования ОС заключались в упрощении работы, совмещении достоинств Windows NT и Windows 98, снижении стоимости эксплуатации.
В основу Windows 2000 положены следующие принципы.
Совместимость. ОС имеет привычный интерфейс, поддерживает файловые системы NTFS, FAT16 и FAT32. Обеспечивает реализацию многих приложений MS DOS, Windows 9x и части приложений OS/2. Имеются средства для работы вUnix- и Novell-сетях. Реализована поддержка USB и plug-and-play уст-
ройств, встроен API DirectX 7.0 и OpenGL.
Надежность и отказоустойчивость. ОС реализует раздельное адресное пространство для всех выполняемых задач. Такая архитектура защищает приложения от повреждения. В отличие от Windows 9x программы не имеют возможности вносить изменения в системные файлы.
Многопользовательность и защита данных. ОС позволяет установить для каждого пользователя собственные настройки.
Расширяемость и масштабируемость. Модульное построение ОС упрощает добавление новых компонент. Возможна организация работы до 32 процессоров. ОС содержит встроенные сетевые средства связи с различными типами компьютеров, поддерживающие разнообразные транспортные протоколы и технологию клиент-сервер.
Производительность. Приложения в Windows 2000 по сравнению с Windows 9x и NT работают на 25— -30% быстрее, однако сама ОС требует для работы более 64 Мб памяти.
Операционные системы семейства Windows
Современные операционные системы построены на основе системыWindows-95. При ее создании в систему были заложены следующие основные концепции:
–мультизадачность – ОС и пользователь могут одновременно работать с несколькими приложениями;
–визуальная ориентированность – пользователь не вводит команды, а управляет графическими объектами (концепция GUI – графического интерфейса пользователя);
–объектная ориентированность – пользователь работает с документами и папками, а не с программами или командами;
–универсальный интерфейс – все программы похожи по управлению;
–технология внедрения и связывания объектов – все основные объекты можно комбинировать и вкладывать друг в друга при работе с документами;
–технология обмена данными – практически любая совместимая информация может быть передана из одной программы в другую через специальную область памяти, называемую Буфером Обмена.
Архитектура Windows.
Windows - операционная система, внутренняя структура которой тесно связана с особенностями процессоров, совместимых с Intel-80386. Перечислим и кратко опишем основные режимы их работы. Реальный режим. Точная копия того единственного режима, в котором работали процессоры8086 и 8088, адресуя 1 Мб оперативной памяти;
29
Стандартный режим (режим процессора 80286). Защищенный режим, в который можно было переключать процессор 80286, чтобы он адресовал до16 Мб оперативной памяти и обеспечивал использование программами только выделенных им адресов памяти.
Защищенный режим. «Родной» режим процессора 80386, наиболее полно использующий преимущества его 32-разрядной архитектуры, который отличают передовые методы защитыпрограмм, 32разрядная адресация, возможность подкачки страниц памяти по требованию.
Процессоры 80386 и выше поддерживают четыре уровня(кольца) привилегий, обеспечивающих различные степени защиты для исполняемых программ. В каждый момент времени процессор может работать только на одном уровне привилегий.
При передаче управления с одного уровня привилегий на другой процессор выполняет десятки операций, однако, применение их необходимо, чтобы обеспечить защиту жизненно важных участков кода системы.
Для выполнения кода системного уровняWindows (ядра ОС) использует нулевое кольцо защиты. Программы, выполняемые в нулевом кольце, могут работать с аппаратурой напрямую, и ни одно постороннее приложение не может помешать выполнению кода с нулевым уровнем защиты. Сервисом нулевого уровня пользуются файловая система защищенного режима, диспетчер виртуальных машин и ап- паратно-ориентированные драйверы.
Прикладные программы и многие части операционной системы выполняются только втретьем кольце защиты. Соответственно, они не могут напрямую работать с устройствами компьютера, но обращаются к драйверам устройств, выполняющимся в нулевом кольце. Это обеспечивает относительную безопасность приложений для системы в целом.
Таким образом, в Windows реализована двухуровневая модель защиты, которую обычно называют моделью «ядро-пользователь». Разделение программ на системные с высоким уровнем привилегий и прикладные с низким уровнем обеспечивает достаточно высокую степень защиты без заметного ущерба для общей производительности системы.
Опишем основные компоненты, из которых складывается архитектура Windows.
Драйверы устройств отвечают за операции с аппаратным обеспечением. Они принимают команды от ОС и переводят их в конкретные инструкции устройствам. Благодаря этому прикладные программы для Windows не зависят от типов внешних устройств и пользуются сервисом, который им предоставляет операционная система.
Встроенные функции Windows находятся в файлах *.DLL — динамически загружаемых библиотеках (dynamic-link library). Модули *.DLL — это разделяемые библиотеки готовых процедур, к которым по мере необходимости обращаются исполняемые программы.
Основой кода Windows, выполняемого в третьем кольце защиты процессора, служат модули Kernel, User и GDI. Каждый из них состоит из двух частей — 32-разрядной и 16-разрядной. 16-разрядные модули упразднены. Windows использует 16-разрядный код, когда он необходим для обеспечения совместимости или если 32-разрядное кодирование нецелесообразно, поскольку увеличило бы расход памяти без заметного увеличения производительности. 16-разрядные функции ядра Windows 95 написаны преимущественно на ассемблере.
32-разрядная часть модуля Kernel отвечает за базовые процессы— файловый ввод-вывод, управление памятью, загрузку и выполнение программ, поддержку сетевой и файловой систем. Имя файла 32-
разрядного модуля Kernel — KERNEL32.DLL. 16-разрядная часть модуля Kernel, KRNL386.EXE, задей-
ствуется на момент загрузки Windows и используется для инициализации 32-разрядной части, а также отвечает за поддержку методов Windows 3-их версий.
Модуль GDI управляет графическими операциями Windows (то есть включением и выключением пикселов, прорисовкой линий, закраской областей) и печатью. 32-разрядный модуль GDI32.DLL отвечает за подсистему буферизации входных и выходных потоков, подсистему печати, растеризатор шрифтов TrueType и основные операции рисования— то есть, за все основные операции, для которых важна скорость выполнения или требуется высокая точность вычислений с плавающей запятой. Операции
30