3.3. Операционные системы.

Центральное место в структуре ПО занимает операционная система. Она представляет собой «систему программ, предназначенную для обеспечения определенного уровня эффективности цифровой вычислительной системы за счет автоматизированного управления ее работой и предоставляемого пользователям набора услуг (ГОСТ 15971-84).

Операционные системы классифицируются по:

• количеству одновременно работающих пользователей на однопользовательские и многопользовательские ОС;

• числу задач, одновременно выполняемых под управлением ОС, на однозадачные и многозадачные;

• количеству используемых процессоров на многопроцессорные и однопроцессорные;

• разрядности – 8,16,32,64 разрядные;

• типу пользовательского интерфейса на командные и объектно-ориентированные;

• способу использования общих аппаратных и программных ресурсов на сетевые и локальные.

Программные компоненты ОС обеспечивают управление вычислениями и реализуют такие функции, как планирование и распределение ресурсов, управление вводом-выводом информации, управление данными. Объем ОС и число составляющих ее программ в значительной степени определяются типом используемых ЭВМ, сложностью режимов работы ЭВМ и ВС, составом технических средств и т.д. Применение ОС позволяет осуществить:

• увеличение пропускной способности ЭВМ, т.е. увеличение общего объема работы, выполняемой ЭВМ в единицу времени;

• уменьшение времени реакции системы, т.е. сокращение интервала времени между моментами поступления заданий в ЭВМ и моментами времени получения результатов;

• контроль работоспособности технических и программных средств;

• помощь пользователям и операторам при использовании ими технических и программных средств, обеспечения их работы;

• управление программами и данными в ходе вычислений;

• обеспечение адаптации ЭВМ, ее структурной гибкости, заключающейся в способности изменяться, пополняться новыми техническими и программными средствами.

Основу любой ОС составляет управляющая программа, основными функциями которой являются: управление заданиями, управление задачами, т.е. управление ходом выполнения отдельных программ, и управление данными.

Задание – это требование пользователя на выполнение некоторого объема вычислительных работ. Процедуры управления заданиями обеспечивают предварительное планирование работы ЭВМ и оперативную связь пользователя и оператора с машиной во время работы. Планирование работы включает: ввод пакетов или одиночных заданий, формирование очередей заданий в соответствии с их приоритетами, активизацию (запуск) и завершение заданий.

Каждое задание реализуется как определенная последовательность отдельных программ-задач. Задачи образуют отдельные программы вместе с обрабатываемыми ими данными. Например, типовое задание пользователя включает этапы трансляции, редактирования и собственно выполнения сформулированной машиной программы. На каждом из этих этапов выполняется некоторая программа (задача), обрабатывающая определенные данные. Комплекс программ управления задачами обеспечивает автоматическое выполнение последовательности программ каждого задания пользователя.

Управление задачами требует распределения и назначения ресурсов (управления временем работы процессора, распределения оперативной памяти для программ пользователей и программ ПО, синхронизации выполнения задач и организации связей между ними, управления задачами, внешними устройствами, защиты задач от взаимных помех). Часто используемые модули образуют ядро ОС, которое постоянно находится в оперативной памяти и быстро реагирует на изменения в процессе функционирования. Примером такой программы может служить командный процессор (command. com.) для ПЭВМ типа IBM PC. Остальные программы ОС вызываются из ВЗУ в оперативную память ЭВМ по мере их надобности в вычислительном процессе.

Набор программ управления данными обеспечивает процессы организации, идентификации, размещения в ОП и ВЗУ, хранения, построения библиотек и выборки всех данных, которые могут обрабатываться в ЭВМ.

В ПЭВМ программы управления заданиями представлены достаточно слабо, так как они изначально создавались как однопользовательские и однозначные ЭВМ. С появлением ОС типа Windows, ориентированных на многозадачные и многопользовательские режимы, появились и эти процедуры. Программы же управления задачами и данными представлены достаточно полно. Так, ядро MS DOS включает следующие системы: файловую, управление памятью, управление программами, связи с драйверами устройств для управления внешними устройствами, обработки ошибок - предоставляют для пользователя своеобразную иерархию программных компонентов, используемую им при решении своих задач.

Структура ОС IBM PC состоит из следующих элементов, представленных на рис.3.3. Кроме программных компонентов, указанных на рис.3.3., к ДОС относят еще вспомогательные файлы autoexec. bat и config. sys. Они предназначаются для настройки на конкретные режимы работы.

Рис. 3.3. Структура ДОС ПЭВМ

Программа начальной загрузки (Boot Reсоrd) находится в первом секторе на нулевой дорожке системного диска. Она занимает объем 512 байт. После включения компьютера и его проверки постоянный модуль ВIOS формирует вызов данной программы и ее запуск. На­значением программы начальной загрузки является вызов модуля расширения io.sys и базового модуля DОС МSDOS.sys.

Базовая система ввода-вывода (ВIOS) является надстройкой аппа­ратуры компьютера. Постоянный модуль ВIOS отвечает за тестиро­вание компьютера после его включения, за вызов программы началь­ной загрузки. Он обрабатывает прерывания вычислительного процесса нижнего уровня и обслуживает стандартную периферию: дисплей, клавиатуру, принтер и дисководы.

Модуль расширения ВIOS обеспечивает подключение к компью­теру дополнительных периферийных устройств, изменение некоторых параметров ДОС, замещение некоторых стандартных функций, заг­рузку командного процессора и его запуск.

Базовый модуль DOC (MSDOS.sys или IBMDOS.соm) отвечает за работу файловой системы, обслуживает прерывания верхнего уров­ня, обеспечивает информационное взаимодействие с внешни­ми устройствами.

Командный процессор (command.соm) предназначен для выполне­ния команд, загружаемых в командную строку DОС. Все команды делятся на внутренние и внешние. Внутренние команды содержатся внут­ри самого файла соmmand.соm. Внешние команды — это требования запуска каких-либо программ, находящихся на дисках. Кроме этого командный процессор выполняет команды файла аutоехес.bаt, если он находится на системном диске.

Файл аutоехес.bаt содержит список команд, выполнение которых позволяет развернуть в оперативной памяти компьютера некоторый набор вспомогательных программ или пакетов для обеспечения последующей работы пользователя.

Файл соnfig.sуs отражает специфические особенности формирова­ния конфигурации компьютера, т.е. состава его технических и программных средств.

В связи с постоянным совершенствованием ПЭВМ все больше уси­ливается роль интегрированных ОС типа MS Windows 98, Windows 2000, Миллениум/XP, Linuх, Net Ware.

Рассмотрим одну из ОС семейства Windows фирмы Microsoft - Windows 98. Она обладает наибольшей универсальностью, имеет широкое распространение и, соответственно, имеет особую поддержку со стороны производителей аппаратного и программного обеспечения. Для компьютера, работающего в этой системе, наиболее просто подобрать прикладные программы и драйверы устройств.

Почти все, что здесь сказано об ОС Windows 98 можно отнести и к ОС Windows 95, а многое справедливо и для Windows NT. В том, что касается приемов и методов работы, они в значительной степени совпадают.

Windows 98 является графической операционной системой для компьютеров платформы IBM PC. Ее основные особенности:

• стандартизация интерфейса пользователя;

• оптимальное управление оперативной памятью в десятки мегабайт;

• возможность подключения новых внешних устройств;

• интеграция функций программ, т.е. возможность использовать в конкретной программе объекты, созданные средствами другой программы;

• многозадачность, т.е. возможность одновременно выполнять несколько приложений и легко переключаться с одной программы на другую;

• переход к преобладающему использованию графического режима, который дает возможность кардинально изменить функциональные возможности ПК (полиграфия, анимация, мультимедиа и др.).

После загрузки Windows 98 на экране появляется “рабочий стол”, на котором размещаются различные графические объекты, т.е. значки, изображающие программы, документы, различные сетевые устройства. В нижней части экрана расположена системная панель задач, обеспечивающая быстрый доступ к общеупотребительным системным функциям и быстрое переключение с одного приложения на другое.

Рабочий стол - это графическая среда, в которой отображаются объекты и элементы управления Windows.

Набор элементов, появляющихся на рабочем столе при запуске Windows, зависит от настройки компьютера. Пользователь может изменить внешний вид и расположение экрана. Ниже описано несколько важных элементов (стандартных пиктограмм).

Мой компьютер - позволяет просмотреть содержимое компьютера.

Сетевое окружение - используется для просмотра имеющихся сетевых ресурсов, если компьютер подключен к сети.

Корзина - предназначена для временного хранения удаленных файлов. Она позволяет восстановить ошибочно удаленные файлы.

Входящие - содержит элементы управления входящими и выходящими документами, получаемыми или отправляемыми электронной почтой или факсом. Значок (пиктограмма) будет на рабочем месте только тогда, когда установлена электронная почта.

Портфель - это база данных, позволяющая сопоставить несколько вариантов документа и выбрать оптимальный для вас.

Кнопка “Пуск”, находящаяся на панели задач, вызывает всплывающее главное меню, которое позволяет запустить программу, открыть документ, изменить настройку системы, получить справочные сведения, найти файл и др.

Способ хранения файлов на дисках компьютера называется файловой системой. Иерархическая структура, в виде которой операционная система отображает файлы и папки диска, называется файловой структурой. Как все дисковые операционные системы Windows 98 предоставляет средства для управления этой структурой. К основным операциям с файловой структурой относятся:

• навигация по файловой структуре,

• запуск программ и открытие документов,

• создание папок,

• копирование файлов и папок,

• перемещение файлов и папок,

• удаление файлов и папок,

• переименование файлов и папок,

• создание ярлыков.

Операционная система Windows 98 обладает широкими возможностями настройки. Цель настройки состоит в создании условий для эффективной работы путем автоматизации операций и создания комфортной рабочей среды. Основные настраиваемые объекты - средства управления и оформления. Средствами настройки являются: специальная папка, Панель управления, Контекстное меню объектов Windows и элементы управления диалоговых окон ОС и ее приложений.

Windows 98 содержит ряд стандартных приложений (программ), обслуживающих различные потребности пользователей. Стандартные программы можно разделить на несколько групп:

• программы общего назначения (калькулятор);

• программы для создания документов и рисунков (графический редактор Paint, текстовый редактор Word Pad, Блокнот);

• служебные программы;

• программы для общения и обмена данными (номероизбиратель, Microsoft FAX, программы связи и подключения к другому компьютеру);

• стандартные средства мультимедиа;

• средства обеспечения совместимости с приложениями MS DOS.