1.2.3. Кодування звукових даних

Використання звукових сигналів в обчислювальній техніці впроваджене значно пізніше на відміну від числових, текстових і графічних даних. У природі звукові сигнали мають неперервний спектр, тобто є аналоговими. Для розкладання їх в гармонійні ряди і подання у вигляді дискретних цифрових сигналів (дискретизації) використовуються спеціальні пристрої – аналогово-цифрові перетворювачі (АЦП). Зворотне перетворення для відтворення звуку, закодованого числовим кодом, виконують цифроаналогові перетворювачі (ЦАП). Процес перетворення звукового сигналу в цифрову форму називається

оцифровуванням. У визначений момент часу збереження миттєвого значення

звукового сигналу в цифровій формі називається вибіркою. Чим частіше беруться вибірки, тим точніше цифрова копія звуку відповідає оригіналу. Частота вибірок залежить від розрядності звуку. Розрядність звуку характеризує кількість бітів, які використовуються для цифрового подання кожної вибірки. Перший стандарт МРС передбачав восьмирозрядний звук (256

дискретних рівнів). Якщо використати 16-бітний код подання звуку, то кількість дискретних рівнів досягне 65536, при цьому якість звуку значно покращиться. Для запису і відтворення мови достатньо 8-розрядного подання, а

для музики потрібно 16 розрядів.

Архівація файлів. Програми архіватори.

Одні з найбільш корисних сервісних програм — це програми-архіватори.

Архіватор — це програма, яка забезпечує стиснення інформації. Стиснення — це таке подання інформації, при якому вона займає менший обсяг в байтах. Процес стиснення називається архівацією, а стиснена інформація — архівною інформацією або просто архівом. Зворотний щодо стиснення процес називається роз-архівацією або розкриттям.

Необхідність в архівації інформації виникає при нестачі вільного місця на дисковому нагромаджувачі. Сучасні програми-архіватори дозволяють зменшити обсяг пам'яті, який займає інформація, в середньому у два рази для програм, у чотири рази — для текстових документів, у десять разів — для графічних зображень.

В основі стиснення інформації завжди лежить принцип ліквідації надлишкової інформації, для чого кожна програма-архіватор звичайно використовує свій патентований метод.

Звичайно програми-архіватори не є складовою частиною операційних систем, їх треба придбати і встановити на комп'ютер окремо.

У наш час найбільшої популярності набрали архіватори arj, WinZip, WinRar. Вони мають різний інтерфейс та методи архівації, але виконують однакові функції:

• додавання файлів до архіву;• здобування файлів з архіву (розкриття архіву);

• тестування архіву на предмет пошкоджень;• вилучення файлів з архіву;

• перегляд вмісту архіву, перегляд вмісту файлів архіву;• створення багатотомних архівів (тобто розбиття архіву на файли заданого розміру, які, наприклад, зручно переносити на дискетах);

• створення SFX-архівів (SFX — скорочення від англ. SelF Extracting — сам себе розархівує), тобто архівів, для розархівації яких непотрібна програма-архіватор; такі архіви виконуються у вигляді exe-файла, після запуску якого архів розкривається;

• установлення пароля на архів у такий спосіб, щоб розпакувати його та продивитися його вміст міг тільки той, хто знає пароль;

• додаткові можливості.

Звичайно програми-архіватори не можуть опрацьовувати архіви, створені іншими архіваторами.

Архівація даних – це злиття кількох файлів чи каталогів до єдиного файла – архіву.

13. Операційні системи. Призначення і основні функції операційних систем. Основні етапи еволюції операційних систем. Основні компоненти операційних систем. Процеси, ресурси, віртуалізація, переривання. Забезпечення інтерфейсу користувача. Організація файлової системи. Обслуговування файлової структури. Конфігурування системи. Класифікація операційних систем персонального комп’ютера.

Призначення і основні функції операційних систем

Операційна система - це сукупність програм, які призначені для керування ресурсами комп'ютера й обчислювальними процесами, а також для організації взаємодії користувача з апаратурою.

Перша функція ОС - керування ресурсами комп'ютера та їх розподіл. Ресурси - це логічні й фізичні компоненти комп'ютера: оперативна пам'ять, місце на диску, периферійні пристрої, процесорний час тощо.

Інша функція ОС - керування обчислювальними процесами. Обчислювальним процесом (або завданням) називається послідовність дій, яка задається програмою. У принципі, функції керування процесами можна було б передати кожній прикладній про­грамі, але тоді програми були б набагато більшими та складнішими. Тому зруч­ніше мати на комп'ютері одну керуючу програму - операційну систему, по­слугами якої користуватимуться всі інші програми.

Для виконання третьої функції ОС - забезпечення взаємодії користувача з апаратурою - служить інтерфейс користувача ОС. До складу інтерфейсу користувача входить також набір сервісних програм - утиліт.

Утиліта - це невелика програма, що виконує конкретну сервісну функцію. Утиліти звільняють користувача від виконання рутинних і часом досить складних операцій.

Сучасні ОС надають користувачеві широкий спектр сервісних послуг. Чим досконалішою є ОС, тим зручніше у ній працювати користувачу.

1. Операційна система служить для керування ресурсами комп'ютера і забезпечення взаємодії всіх програм на комп'ютері з людиною. Компоненти операційної системи поділяються на два класи: системні та прикладні. До прикладних компонентів відносяться текстові редактори, компілятори, інтегровані системи програмування, пакети графічного виведення, комунікаційні програми і т.

До системних компонентів відносяться ядро системи, що забезпечує взаємодію всіх компонентів, завантажувач програм, підсистеми, що забезпечують діалог з людиною, — віконна система та інтерпретатор команд і, насамкінець, файлова система. Саме системні компоненти ОС визначають основні властивості операційної системи.

Для ІВМ-сумісних ПК створено багато ОС, серед яких найпопулярнішими є DOS, Windows, ОS/2, UNIX та інші. Для роботи на ПК найчастіше ви­користовуються

системи класу Windows і МS-DОS. Операційні системи зручно

Основні етапи еволюції операційних систем.

Перший період (1945 -1955) комп'ютер був винайдений англійським математиком ЧарльзомБебіджем наприкінці вісімнадцятого століття. цей комп'ютер не мав операційної системи. У середині 40-х були створені перші лампові обчислювальні пристрої. Програмування здійснювалося винятково машинною мовою. Про операційні системи не було і мови, усі задачі організації обчислювального процесу вирішувалися вручну кожним програмістом з пульта керування.

Другий період (1955 - 1965) Із середини 50-х років почався новий період у розвитку обчислювальної техніки, зв'язаний з появою нової технічної бази - напівпровідникових елементів (транзисторів). Комп'ютери другого покоління стали більш надійними, тепер вони змогли безупинно працювати настільки довго, щоб на них можна було покласти виконання дійсне практично важливих задач. В ці роки з'явилися перші алгоритмічні мови, а отже і перші системні програми - компілятори.

Третій період (1965 - 1980) У цей час у технічній базі відбувся перехід від окремих напівпровідникових елементів типу транзисторів до інтегральних мікросхем, що дало набагато більші можливості новому, третьому поколінню комп'ютерів. Для цього періоду характерно також створення сімейств програмно-сумісних машин. Першим сімейством програмно-сумісних машин, побудованих на інтегральних мікросхемах, стала серія машин IBM/360. Побудоване на початку 60-х років це сімейство значно перевершувало машини другого покоління за критерієм іна/продуктивність. Незабаром ідея програмно-сумісних машин стала загальновизнаною. Однак, незважаючи на великі розміри і безліч проблем, OS/360 і інші їй подібні операційні системи машин третього покоління дійсно задовольнялибільшості вимог споживачів. У 1973 р. Кен Томпсон і Денніс Рітчі створили ОС UNIX. У 1975 р. Пол Алені Билл Гейтс реализовали для комп’ютера Альтаір мову Бейсик, пізніше створили фірму Майкрософт (Microsoft), і ОС MS-DOS. У 1976 р. студенти Стів Возняк і Стів Джобс, влаштувавши майстерю у гаражі, реалізували комп’ютер Apple—1, поклавши початок начало корпорацї Apple, яка згодом випустила комп’ютер Macintosh з ОС MacOS.

Четвертий період 1980 -

Наступний період в еволюції операційних систем зв'язаний з появою великих інтегральних схем (ВІС). На ринку операційних систем домінували дві системи: MS-DOS і UNIX.Однопрограмна однокористувальницька ОС MS-DOS широко використовуваласядля комп'ютерів, побудованих на базі мікропроцесорів Intel. Мультипрограмна багатокористувацька ОС UNIX домінувала всередовищі "не-інтеловських" комп'ютерів, особливо побудованих на базівисокопродуктивних RISC-процесорів.У середині 80-х стали бурхливо розвиватися мережі ерсональних комп'ютерів, що працюють під керуванням мережних або розподілених ОС.

Пятий характеризується використаням штучного інтелекту і природних мов спілкування

Віртуалізація. Зазвичай кожний сервер містить одну прикладну програму що виконується в операційній системі. Середня зайнятість сервера коливається в межах 5-15 відсотків, що означає що переважна більшість обчислювальної потужності взагалі не використовується. Так само не ефективно використовується й дисковий простір, це стосується й масивів сховищ даних. Таке неефективне використання призводить до великих витрат на апаратне забезпечення, нерухомість, високої операційної вартості та вартості експлуатації.

Технології віртуалізації дозволяють консолідувати оточення і використовувати їх на значно меншій кількості фізичних серверів. Кожне оточення, що виконується на одній обчислювальній машині поряд з іншими, є повністю ізольованим та замкненим для забезпечення цілісності та безпеки даних. Це дозволяє спростити управління, ефективніше використовувати наявні ресурси а також неймовірно заощаджувати.

Переривання.

Переривання (hardware interrupt) - це подія, яка генерується зовнішнім (стосовно процесора) пристроєм. За допомогою апаратних переривань апаратури або інформує центральний процесор про те, що відбулася яка-небудь подія, що вимагає негайної реакції (наприклад, користувач нажав клавішу), або повідомляє про завершення асинхронної операції вводу-виводу (наприклад, закінчене читання даних з диска в основну пам'ять). Важливий тип апаратних переривань - переривання таймера, які генеруються періодично через фіксований проміжок часу. Переривання таймера використаються операційною системою при плануванні процесів. Кожен тип апаратних переривань має власний номер, що однозначно визначає джерело переривання. Апаратне переривання - це асинхронна подія, тобто воно виникає поза залежністю від того, який код виконується процесором у цей момент. Обробка апаратного переривання не повинна враховувати, який процес є поточним.

Ресурси.

Ресурси - це логічні й фізичні компоненти комп'ютера: оперативна пам'ять, місце на диску, периферійні пристрої, процесорний час тощо.Керування ресурсами полягає, наприклад, у тому, що ОС: розпізнає й об­робляє команди, що надходять з клавіатури; керує роботою дисків; готує інфор­мацію для виведення на екран монітора або на принтер тощо. При цьому ОС намагається оптимальним способом розподіляти ресурси між різними завдан­нями, що виконуються.

Процес.

Процес (комп.) — послідовність операцій при виконанні програми, що є наборами байтів, які інтерпретуються центральним процесором як машинні інструкції, дані та стекові структури. Процес — це одне з найважливіших понять інформатики. За визначенням це екземпляр виконуваної програми, включаючи змінні та стан програми.

Забезпечення інтерфейсу користувача.

Будь-яку прикладну програму розробляють для широкого кола користувачів і вона повинна мати прості та зручні засоби взаємозв'язку з нею. Ці засоби називають інтерфейсом користувача.Через інтерфейс користувач керує роботою програми, отримує від неї повідомлення, відповідає на запити програми та ін. Нині інтерфейс користувача має деякі стандартні засоби, основними елементами яких є меню та вікно діалогу. В графічній оболонці Windows та її додатках ці елементи доповнені панелями інструментів, смугами прокрутки і т.д. Часто меню має багаторівневу структуру. Меню верхнього (першого) рівня називають головним. Інтерфейс користувача створюють так, щоб забезпечитии вільний ступеневий перехід між пунктами меню зверху вниз і знизу вверх. Це означає, що з головного меню можна перейти в будь-який пункт меню другого рівня, від нього до пунктів меню третього рівня і т.д. З будь-якого пункту меню найнижчого рівня можна поступово перейти в головне меню. Важливим елементом інтерфейса користувача є вікно діалогу. Вікно діалогу видається на екран дисплея за програмою. У ньому або пропонується перелік об'єктів для вибору, наприклад перелік файлів, шрифтів, або його потрібно заповнити самому користувачу. Іноді вікно діалогу вже заповнене

відповіддю, яку пропонує сама система. Користувач має або згодитися з

нею, або може заповнити вікно діалогу іншими повідомленнями.

Основні компоненти операційних систем. базовий (ядро ОС) – керує файловою системою, забезпечує доступ до неї й обмін файлами між периферійними пристроями;

командний процесор – розшифровує та виконує команди користувача, що надходять, насамперед, через клавіатуру;

драйвери периферійних пристроїв – програмно забезпечують узгодженість роботи цих пристроїв із процесором;

додаткові сервісні програми (Утиліти) – роблять зручним і багатостороннім процес спілкування користувача з комп’ютером.

Організація файлової системи

Файл – це поіменована область диска. У файлах можуть зберігатися тексти програм, документи, а також програми, готові для виконання та інші дані.

Файлова система –це набір погоджень (правил), що визначають організацію даних на носіях інформації.Для того, щоб ОС та інші програми могли звертатися до файлів, вони повинні мати свої ідентифікатори. Ідентифікатор складається з двох частин: імені та типу файла. Імена файлів в ОС ПЕОМ (крім ОС Windows) містять до 8-ми літер, цифр і знаків “мінус” та “підкреслення” , а тип – до трьох літер, цифр і деяких інших символів. Тип визначає користувач або програма, яка породжує файл. Ім’я відокремлюється від типу крапкою. Тип файла називають також розширенням імені.

Імена файлів реєструються на дисках в каталогах. Каталоги також називаються директоріями, в ОС Windows – папками.

Каталог – це спеціальне місце на диску, в якому зберігаються імена файлів, відомості про розмір файлів, властивості файлів тощо.

Класифікація операційних систем

Операційні системи можуть бути класифікованими по базовій технології (Юнікс-подібні чи схожі на Windows), типу лицензії (комерційна чи вільна), чи розвивається в даний час (застарілі DOS чи NextStep або сучасні Linux і Windows), для робочих станцій (DOS, Apple), або для серверів (AIX), ОС реального часу і вбудовані ОС (VxWorks,QNX), PDA, чи спеціалізовані (керування виробництвом, навчання тощо). Багатозадачна ОС, вирішуючи проблеми розподілу ресурсів і конкуренції, повністю реалізує мультипрограмний режим відповідно до вимог роздягнула "Основні поняття, концепції ОС".

-ОС одного користувача і ОС багатьох користувачів;

-однозадачні ОС і багатозадачні ОС.

Однозадачні системи (вони, як правило, для одного користувача) допускають тільки послідовне виконання завдань: у кожний момент часу виконується тільки одне завдання. Зрозуміло, що ефективність використання ресурсів комп"ютера при цьому є невисокою. Однозадачний режим був характерний для перших ЕОМ. При роботі в цьому режимі центральний процесор змушений був простою­вати, очікуючи, наприклад, закінчення виведення на зовнішній друкувальний ' пристрій або введення додаткових даних. Практично всі сучасні ОС підтримують багатозадачний режим, при якому можливе паралельне виконання завдань і розподіл ресурсів комп'ютера між завданнями.

Однозадачною ОС є розглянута тут система МS-DOS. До сучасних багато-задачних систем належать усі ОС класу Windows 95 і вище. Типовим прикладом ОС багатьох користувачів є система UNIX, що встановлюється на комп'ютерах у великих офісах, банках, страхових компаніях тощо.