Что такое операционная система и ее виды. Виды операционных систем

Виды операционных систем. Все мы постоянно слышим такое словосочетание, как «операционная система» и «Windows», но мало кто понимает, о чем вообще идет речь. Когда меня просят помочь в каком-то вопросе, и я спрашиваю человека, какая у него операционная система на компьютере мне отвечают, что либо не понимают о чем речь, либо честно говорят, что не знают. Знать, какая операционная система установлена на вашем компьютере, надо обязательно, т.к. они все разные и настройки у них разные. И если вы хотите чему-то научится по компьютерной тематике, то должны это понимать и уметь определять свою операционную систему. Этот вопрос мы тоже рассмотрим в нашем уроке.

Для начала нам необходимо понять, что такое операционная система и для чего она предназначена.

Операцио́нная систе́ма , сокр. ОС (англ. operating system, OS) - комплекс взаимосвязанных программ, предназначенных для управления ресурсами компьютера и организации взаимодействия с пользователем. (Википедия)

Без операционной системы (сокращенно ОС) ни один компьютер, и даже работать не будет. Именно операционная система управляет всеми программами, процессами, памятью и всем оборудованием вашего компьютера.

Как только вы включаете компьютер, так запускается процесс загрузки операционной системы, во время которой происходит:

• Проверка всего оборудования.
• Наличие драйверов к ним. Драйвер – это программа для работы каждого оборудования в отдельности. Для каждой операционной системы пишется свой драйвер.
• После завершения первых двух проверок происходит запуск операционной системы.

Виды операционных систем

Чаще всего, при покупке компьютера, операционная система уже установлена. Большинство из вас даже не задувается о том какая она. А знать свою систему очень важно, хотя бы потому, что разные ОС по-разному работают, настраиваются, и даже рабочий стол у них разный.

Существуют три основные и самые популярные операционные системы:

1. Microsoft Windows (Microsoft – это фирма, выпускающая эту систему, а Windows (виндовс), в переводе с английского, означает – окна):

2. Apple Mac Os X (сокращенно ее называют Mac, а Apple – это фирма (в переводе с английского, означает — яблоко);

Каждая операционная система имеет свой вид, так называемый графический интерфейс (от англ. – лицо).

Первые ОС, под названием MS-DOS, не имели графического интерфейса. Работа в них была только через командную строку при помощи клавиатуры. Никаких мышек тогда не было, да и не нужны они были. Необходимо было знать и запоминать много команд на английском языке. А на мониторе были только цифры и буквы, в лучшем случае графики. Простому пользователю все это было не понятно и не интересно.

В середине 1980-х годов компания Microsoft создала операционную систему Windows, и началась новая эра, благодаря которой, мы с вами теперь на компьютере писать письма, книги, работать с фотографиями, картинками, создавать свои фильмы, сайты, «гулять» по интернету и учиться новым наукам и ремеслам.

Вот список ОС Windows:

1. Windows 1.0 (1985)
2. Windows 2.0 (1987)
3. Windows 3.0 (1990)
4. Windows 3.1 (1992)
5. Windows for Workgroups 1/3.11

Семейство Windows 9x, в которых уже могли работать такие, как мы с вами:

1. Windows 95 (1995)
2. Windows 98 (1998)
3. Windows ME (2000)

Семейство Windows NT

1. Windows NT 3.1 (1993)
2. Windows NT 3.5 (1994)
3. Windows NT 3.51 (1995)
4. Windows NT 4.0 (1996)
5. Windows 2000 - Windows NT 5.0 (2000)
6. Windows XP - Windows NT 5.1 (2001)
7. Windows XP 64-bit Edition - Windows NT 5.2 (2003)
8. Windows Server 2003 - Windows NT 5.2 (2003)
9. Windows XP Professional x64 Edition - Windows NT 5.2 (2005)
10. Windows Vista - Windows NT 6.0 (2006)
11. Windows Home Server - Windows NT 5.2 (2007)
12. Windows Server 2008 - Windows NT 6.0 (2008)
13. Windows Small Business Server - Windows NT 6.0 (2008)
14. Windows 7 - Windows NT 6.1 (2009)
15. Windows Server 2008 R2 - Windows NT 6.1 (2009)
16. Windows Home Server 2011 - Windows NT 6.1 (2011)
17. Windows 8 - Windows NT 6.2 (2012)
18. Windows Server 2012 - Windows NT 6.2 (2012)
19. Windows 8.1 - Windows NT 6.3 (2013)
20. Windows Server 2012 R2 - Windows NT 6.3 (2013)
21. Windows 10 - Windows NT 10.0 (2015)

Семейство ОС для смартфонов.

Введение

windows internet операционный

XXI век характеризуется ярко выраженным явлением глобализации и переходом от индустриального общества и обществу информационному. Под воздействием научно-технического прогресса повсеместно внедряются новые информационные технологии (далее ИТ), которые предоставляют уникальные возможности для быстрого и эффективного развития человечества в целом. На данный момент весьма важным аспектом для большинства людей стало умение пользоваться промышленными информационными технологиями. Компьютеры проникли во все сферы человеческой жизни. Культура общения с компьютером стала общей культурой человека. Ознакомление с персональным компьютером (далее ПК) необходимо начинать с ознакомления операционной системы, т.к. без нее работа на ПК немыслима для большинства пользователей. Актуальностью данной темы является то, что операционная система (далее ОС) Windows фирмы Microsoft на сегодняшний момент считается самой распространенной системой на ПК. При включении компьютера ОС загружается в память раньше остальных программ и затем служит платформой и средой для их работы. Без ОС невозможно представить работу с компьютером. Знание ОС необходимо для успешного пользования современными компьютерами.

Объектом исследования является рассмотрение операционных систем.

Предмет исследования - изучение основных особенностей ОС Windows.

Цель работы - исследовать понятие операционной системы Windows.

Данная цель обуславливает следующие задачи:

Рассмотрение основного понятия операционной системы.

Рассмотрение основных видов операционных систем и их характеристик.

Рассмотрение истории создания операционной системы Windows/

Изучение особенностей Windows XP, ее достоинств, недостатков и сетевых возможностей.

1. Понятие операционная система

Операционная система - это комплекс взаимосвязанных системных программ, функциями которого является контроль использования и распределения ресурсов вычислительной системы и организация взаимодействия пользователя с компьютером.

Система загружается при включении компьютера. Она производит диалог с пользователем, осуществляет управление компьютером, его ресурсами (оперативной памятью, местом на дисках и т.д.), запускает другие (прикладные) программы на выполнение. Операционная система обеспечивает пользователю и прикладным программам удобный способ общения (интерфейс) с устройствами компьютера.

Основная причина необходимости операционной системы состоит в том, что элементарные операции для работы с устройствами компьютера и управления ресурсами компьютера - это операции очень низкого уровня, поэтому действия, которые необходимы пользователю и прикладным программам, состоят из нескольких сотен или тысяч таких элементарных операций.

Например, накопитель на магнитных дисках «понимает» только такие элементарные операции, как включить / выключить двигатель дисковода, установить читающие головки на определенный цилиндр, выбрать определенную читающую головку, прочесть информацию с дорожки диска в компьютер и т.д. И даже для выполнения такого несложного действия, как копирование файла с одной дискеты на другую (файл - это поименованный набор информации на диске или другом машинном носителе), необходимо выполнить тысячи операций по запуску команд дисководов, проверке их выполнения, поиску и обработке информации в таблицах размещения файлов на дисках и т.д. Задача еще усложняется следующим: имеется около десятка форматов дискет, и операционная система должна уметь работать со всеми этими форматами. Для пользователя работа с дискетами различного формата должна осуществляться абсолютно одинаково.

Файл на дискетах занимает определенные участки, причем пользователь не должен ничего знать о том, какие именно.Всефункции по обслуживанию таблиц размещения файлов, поиску информации в них, выделению места для файлов на дискетах выполняются операционной системой, и пользователь может ничего не знать о них.

Во время работы программы копирования может возникать несколько десятков различных особых ситуаций, например сбой при чтении или записи информации, неготовность дисководов к чтению или записи, отсутствие места на дискете для копируемого файла и т.д. Для всех этих ситуаций необходимо предусмотреть соответствующие сообщения и корректирующие действия.

Операционная система скрывает от пользователя эти сложные и ненужные подробности и предоставляет ему удобный интерфейс для работы. Она выполняет также различные вспомогательные действия, например копирование или печать файлов. Операционная система осуществляет загрузку в оперативную память всех программ, передает им управление в начале их работы, выполняет различные действия по запросу выполняемых программ и освобождает занимаемую программами оперативную память при их завершении.

2. Виды операционных систем и их краткая характеристика

Существует несколько видов операционных систем: DOS, Windows, UNIX, Macintosh OS, Linux. У других современных ОС, например Linux, UNIX, OS/2, имеют свои преимущества и недостатки. Linux предоставляет наиболее совершенную защиту, чем Windows, и имеет более продуманный интерфейс; UNIX применяется там, где требуется высокая надежность систем. Большим недостатком OS/2 и UNIX является довольно скудный выбор программных средств, и здесь Windows выигрывает у остальных операционных систем.

Наиболее распространенной является операционная система Windows. Существует несколько версий Windows: Windows-3.1, Windows-95, Windows-98, Windows-2000, Windows NT. Все они близки между собой по содержанию. По-этому рассмотрим такие ОС как DOS и Windows-95.DOS - одна из первых операционных систем и одна из самых известных. Пик популярности этой операционной системы приходится на 90-е годы, сейчас эта операционная система используется редко. Наибольшей популярностью в мире на данный момент пользуются операционные системы фирмы Microsoft. Их доля составляет около 90% среди всех операционных систем. Наиболее устойчивые системы этой фирмы основаны на технологии NT.

Операционная система DOS

Операционная система DOS состоит из следующих частей:

) Базовая система ввода-вывода (ВIOS), находящаяся в постоянной памяти (постоянном запоминающем устройстве, ПЗУ) компьютера. Эта часть операционной системы является «встроенной» в компьютер. Ее назначение состоит в выполнении наиболее простых и универсальных услуг операционной системы, связанных с осуществлением ввода-вывода. Базовая система ввода-вывода содержит также тест функционирования компьютера, проверяющий работу памяти и устройств компьютера при включении его электропитания. Кроме того, базовая система ввода-вывода содержит программу вызова загрузчика операционной системы.

) Загрузчик операционной системы - это очень короткая программа, находящаяся в первом секторе каждой дискеты с операционной системой DOS. Функция этой программы заключается в считывании в память еще двух модулей операционной системы, которые и завершают процесс загрузки DOS.

) Командный процессор DOS обрабатывает команды, вводимые пользователем. Командный процессор находится в дисковом файле! COMMAND.COM на диске, с которого загружается операционная система. Некоторые команды пользователя, например Туре, Dir или Сор) командный процессор выполняет сам. Такие команды называются внутренними. Для выполнения остальных (внешних) команд пользователя командный процессор ищет на дисках программу с соответствующим именем и если находит ее, то загружает в память и передает ей управление. По окончании работы программы командный процессор удаляет программу из памяти и выводит сообщение о готовности к выполнению команд (приглашение DOS).

Внешние команды DOS - это программы, поставляемые вместе с операционной системой в виде отдельных файлов. Эти программы выполняют действия обслуживающего характера, например форматирование дискет, проверку дисков и т.д.

Драйверы устройств - это специальные программы, которые дополняют систему ввода-вывода DOS и обеспечивают обслуживание новых или нестандартное использование имеющихся устройств. Например, с помощью драйверов возможна работа с «электронным диском» т.е. частью памяти компьютера, с которой можно работать так же, как с диском. Драйверы загружаются в память компьютера при загрузке операционной системы, их имена указываются в специальном файл CONFIG.SYS. Такая схема облегчает добавление новых устройств позволяет делать это, не затрагивая системные файлы DOS.

Window-95

Window-95 превратились из графической надстройки для DOS в полноценную операционную систему. По крайней мере, так заявляли ее разработчики. На самом же деле все было сложнее: в качестве основы в Windows-95 по-прежнему использовалась добрая старая DOS. Чуть модернизированная, конечно, и не заявленная в качестве отдельного продукта. Впрочем, большинство потребителей такой вариант устраивал. Ведь у них оставалась возможность работать в привычном DOS-режиме, не загружая графическую оболочку Windows, и, следовательно, не расставаться с привычными DOS-программами.

Так же операционная система Window-95 сталf 32-разрядной. Все предыдущие версии DOS и Windows были 16-разрядными и, стало быть, не могли в полной мере использовать возможности даже процессоров семейства 386 и уж тем более новых процессоров Pentium. Конечно, в этом достоинстве крылись и некоторые неудобства. Специально под Windows пользователям пришлось заменять все свои Windows-программы на новые 32-разрядные версии. Однако на практике переход оказался сравнительно легким. Уже в течение года были выпущены новые версии всех популярных программных продуктов. Но и старые 16-разрядные версии могли работать с новой ОС без всяких проблем.

3. История Windows

История Windows берет свое начало в 1986 году, когда появилась первая версия системы. Она представляла собой набор программ, расширяющих возможности существующих операционных систем для большего удобства в работе. Через несколько лет вышла вторая версия, но особой популярности система Windows не завоевала. Однако в 1990 году вышла новая версия - Windows 3.0, которая стала использоваться на многих персональных компьютерах. Популярность новой версии Windows объяснялась несколькими причинами. Графический интерфейс позволяет работать с объектами вашего компьютера не с помощью команд, а с помощью наглядных и понятных действий над значками, обозначающими эти объекты. Возможность одновременной работы с несколькими программами значительно повысила удобство и эффективность работы. Кроме того, удобство и легкость написания программ для Windows привели к появлению все больше разнообразных программ, работающих под управлением Windows. Наконец, лучше была организована работа с разнообразным компьютерным оборудованием, что также определило популярность системы. Последующие версии Windows были направлены на повышение надежности, а также поддержку средств мультимедиа (версия 3.1) и работу в компьютерных сетях (версия 3.11).

Параллельно с разработкой Windows компания Microsoft в 1988 году начала работу над новой операционной системой, названной Windows NT. Перед новой системой были поставлены задачи существенного повышения надежности и эффективной поддержки сетевой работы. При этом интерфейс системы не должен был отличаться от интерфейса Windows 3.0. Интересно, что самой распространенной версией Windows NT также стала третья версия. В 1992 году появилась версия Windows NT 3.0, а в 1994 году - Windows NT 3.5.

Процесс развития операционных систем не стоит на месте, и в 1995 появилась система Windows 95, ставшая новым этапом в истории Windows. По сравнению с Windows 3.1 значительно изменился интерфейс, выросла скорость работы программ. Одной из новых возможностей Windows 95 была возможность автоматической настройки дополнительного оборудования компьютера для работы без конфликтов друг с другом. Другой важной особенностью системы стала возможность работы с Интернетом без использования дополнительных программ.

Интерфейс Windows 95 стал основным для всего семейства Windows, и в 1996 появляется переработанная версия Windows NT 4.0, имеющая такой же интерфейс, как и Windows 95. Продолжением развития Windows 95 стала операционная система, появившаяся в 1998 году. При сохранившемся интерфейсе внутренняя структура была значительно переработана. Много внимания было уделено работе с Интернетом, а также поддержке современных протоколов передачи информации - стандартов, обеспечивающих обмен информацией между различными устройствами. Кроме того, особенностью Windows 98 является возможность работы с несколькими мониторами.

Следующим этапом в развитии Windows стало появление Windows 2000 и Windows Me (Millennium Edition - редакция тысячелетия). Система Windows 2000 разработана на основе Windows NT и унаследовала от нее высокую надежность и защищенность информации от постороннего вмешательства. Операционная система Windows Me стала наследницей Windows 98, но приобрела многие новые возможности. Прежде всего, это улучшенная работа со средствами мультимедиа, возможность записывать не только аудио, но и видеоинформацию, мощные средства восстановления информации после сбоев и многое другое. Постепенно разница между разными системами Windows стирается, и операционная система Windows XP предназначена для замены как Windows 2000, так и Windows Me.

В 2007, после Windows ХР появляется новая операционная система. На этот раз операционной системой от Microsoft становится Windows Vista. Эта система была создана на основе Windows ХР. Исправлены недостатки, улучшен дизайн, появился новый трехмерный интерфейс Aero Glass, который требует видео карту с поддержкой DirectX 9.0. Windows. Vista стала более требовательной в отличии от Windows ХР.

Через некоторое время появляется Windows Seven. Всем известная, как Windows 7. Эта операционная система была создана на основе Windows Vista. Имелись переработки в структуре. Исправлены недостатки, расширили сетевые возможности. В новой системе, разработчики явно уделили много внимания для работы с Интернетом. Так же Windows7 менее уязвима, чем ранние выпуски.

октября 2012 года корпорацией Microsoft была пущена в продажу операционная система Windows 8. Windows 8 в отличие от своих предшественников - Windows 7 и Windows XP - использует новый интерфейс под названием Modern (ранее - Metro). Этот интерфейс появляется первым после запуска системы; он схож по функциональности с рабочим столом - стартовый экран имеет плитки приложений (сродни ярлыкам), по нажатию на которые запускается приложение, открывается сайт или папка (в зависимости от того, к какому элементу или приложению привязана плитка). На сегодняшний день Windows 8 является самой новой операционной системой.8 имеет значительные недостатки и получает негативные отзывы со стороны пользователей, обладающих компьютером без поддержки сенсорного дисплея, из-за превалирования гаджетов интерфейса Metro. Пользователи критикуют изменённый интерфейс, заставляющий тратить дополнительное время на обучение работе с новой операционной системой. Хотя большинство новшеств описано в справочной системе, которая вызывается нажатием клавиши F1 при открытом рабочем столе.

4. Windows XP

Рассмотрев историю развития Windows, проанализировав основные моменты ее совершенствования, а также учитывая отзывы пользователей данным продуктом, можно прийти к выводу, что Windows XP была и остается самой востребованной версией. Поэтому рассмотрим особенности именно этой операционной системы.

Особенности Microsoft Windows XP

Операционная система Microsoft Windows XP, создана на основе технологии NT и является прямой наследницей системы Windows 2000. Вместе с тем, все лучшие нововведения, включенные в Windows Me, можно обнаружить и в Windows XP. При сохранении высоких показателей надежности, безопасности и быстродействия, система стала более простой в освоении, в ней появилось множество средств, предназначенных для индивидуальных домашних пользователей.

Система поставляется в нескольких вариантах, ориентированных на разные особенности применения. Версия Microsoft Windows XP Home Edition предназначена для индивидуальных пользователей, чаще всего работающих на домашнем компьютере. В этой версии особый упор сделан на работу с рисунками, аудио и видео. Версия Microsoft Windows XP Professional предназначена, как ясно из названия, для профессионалов. Эта версия наиболее часто используется в организациях. Если же вы дома выполняете сложные работы по созданию и редактированию изображений, моделированию и конструированию, или любые другие сложные работы, то эта версия подойдет и для вашего домашнего компьютера. Версия Microsoft Windows XP Server предназначена для установки на сервере - мощном компьютере, обеспечивающем работу множества пользователей в компьютерной сети. Работа в локальных сетях выходит за рамки данной книги, так что версия для сервера рассматриваться нами не будет. В книге описана основная версия операционной системы - Windows XP Professional. Практически не отличается от нее версия Windows XP Home Edition. Об имеющихся незначительных отличиях будет особо указано.

Следует отметить, что для эффективной работы с операционной системой Windows XP требуется достаточно мощный современный компьютер. Прежде всего, в компьютере должно быть установлено не менее 128 мегабайт памяти. Лучше установить 256 мегабайт, чтобы система работала быстрее. Процессор может использоваться любой, но не слишком старый. Если тактовая частота процессора не менее 300 мегагерц, то он подойдет. Хотя лучше, конечно, использовать процессор с частотой более одного гигагерца. Жесткий диск должен вмещать не только файлы операционной системы и временные файлы, но и иметь достаточно свободного места, например, для создания образа компакт-диска перед его записью. Реально требуется диск размером не менее двух-трех гигабайт. А если учесть, что на диске надо установить другие программы и оставить место для разных документов, то диск объемом 10 гигабайт нельзя назвать слишком большим.

В версии Windows XP сильно изменился внешний вид системы. Кнопки, значки, панели теперь выглядят немного иначе. Даже главное меню Windows изменилось. Изменения интерфейса самые значительные после перехода с Windows 3.1 на Windows 95. Вместе с тем имеется возможность использовать и старый интерфейс, если вы к нему привыкли. Особо следует отметить работу программ в режиме совместимости с предыдущими версиями Windows. Вы можете работать с программой, которая написана для Windows 95, и не работает в Windows 2000. Все версии Windows XP имеют множество нововведений. Поддерживается значительно больше разнообразных устройств. Система позволяет легко и удобно обрабатывать видеофильмы, фотографии, рисунки, музыку и песни. Теперь с помощью Windows XP любой сможет построить домашнюю сеть на основе двух-трех компьютеров, обеспечив совместное использование файлов, папок, принтера, факса и доступа в Интернет.

При работе с Windows XP для записи информации на записываемые и перезаписываемые компакт-диски вам не потребуется устанавливать дополнительные программы. Записать компакт-диск можно прямо из проводника Windows. Кстати, проводник сильно изменился. Кроме поддержки сжатых папок, особых папок для хранения рисунков, музыки и видео, добавлена панель с командами, состав которых меняется в зависимости от выполняемых вами действий.

Полезным компонентом системы является редактор видеофильмов. Теперь вы сможете выполнить профессиональный нелинейный монтаж своих любительских фильмов. Существенно легче стало работать с цифровыми фотокамерами и сканерами. Вам не потребуется никакой дополнительной программы, чтобы ввести фотографию в компьютер, незначительно преобразовать ее и распечатать на принтере. Универсальный проигрыватель аудио и видео теперь поддерживает больше форматов и позволяет сменить свой внешний вид. Вы можете сами создавать звуковые файлы в популярном формате МРЗ. Универсальный проигрыватель поддерживает также воспроизведение цифровых видеодисков (DVD-дисков), что позволит вам насладиться высочайшим качеством изображения и звука при просмотре современных фильмов. Для развлечений в Windows XP включено несколько новых игр, часть из которых позволяют вам играть в Интернете.

Существенно улучшена и защита системы. Теперь при случайном удалении важных системных файлов, они будут автоматически восстановлены. Имеется возможность восстановления системы к более раннему состоянию, после установки новых программ и оборудования. Улучшенная поддержка технологии Plug & Play позволяет подключить к компьютеру многие современные бытовые приборы.

Дальнейшее развитие получили и средства для работы с Интернетом. Существенно переработана справочная система, улучшена система безопасности. Многочисленные изменения коснулись средств администрирования и управления работой множества пользователей в локальной вычислительной сети.

В системе имеется и множество других нововведений, о которых вы узнаете по мере прочтения книги и знакомства с Windows XP. Однако перед началом работы с системой мы рекомендуем вам познакомиться с основными понятиями, используемыми в Windows XP. Если вы знакомы с предыдущими версиями Windows, большинство понятий для вас окажутся знакомыми.

Достоинства и недостатки Microsoft Windows XP

Система стала сложнее - но зато она гораздо реже дает сбои, практически не «зависает» и почти не выводит загадочных сообщений об ошибках. Все это обеспечивается следующими нововведениями:

а) новое ядро Windows. Разработчики Windows XP убрали последние остатки совместимого с MS-DOS кода, использовавшегося в Windows 95/98 (и несмотря на попытки скрыть это, в Windows Me). Внутри обеих версий Windows XP - устойчивое и надежное ядро, впервые появившееся в Windows 2000. С полностью защищенной моделью памяти, интегрированной системой защиты и уровнем абстрагирования от оборудования (Hardware Abstraction Layer - HAL), защищающего ключевые компоненты системы от плохих программ, Windows XP имеет гораздо меньше шансов на сбой в процессе повседневной работы. А если сбой все-таки случится, вы сможете воспользоваться набором утилит восстановления, значительно превосходящим по своим возможностям имевшиеся в предыдущих версиях Windows приложения.

б) устойчивые средства защиты системы. Типичным источником проблем в предыдущих версиях Windows было замещение жизненно важных системных файлов их устаревшими или некорректными версиями. Windows XP контролирует эти подмены, сохраняя правильную с точки зрения системы версию файла и одновременно позволяя приложению использовать нужные ему версии библиотек динамической компоновки. Дополнительная защита обеспечивается за счет средств восстановления, которые следят за системой и благодаря сохраненному «моментальному снимку» системных файлов и настроек позволяют выполнить «откат» к предшествующей конфигурации, если новое приложение или драйвер устройства вызывает проблемы.

в) откат драйверов устройств. Опытные пользователи Windows знают, что драйверы устройств, содержащие ошибки, могут полностью разрушить даже тщательно настроенную систему. Windows XP защищает от неприятностей, связанных с драйверами, предупреждая при попытке установления драйвера без цифровой подписи, которая удостоверяет его совместимость с Windows XP. Система также позволяет удалить драйвер и восстановить предыдущую версию, и даже в безопасном режиме, если это необходимо.

г) совместимость оборудования. Любой пользователь отчетливо понимает, как важно иметь хорошую поддержку операционной системой того или иного оборудования. В этом взаимопонимании ОС с оборудованием далеко не последнюю роль играют драйверы устройств. Они и предназначены для совместимости конкретного оборудования с конкретной ОС. Без преувеличения отмечу, что Windows - единственная в своем роде операционная система, которая способна «правильно» работать с подавляющим большинством современного оборудования, предназначенного для работы с компьютером. Видели ли вы сегодня, скажем, принтер или сканер, сопроводительные драйверы которого написаны только под Linux или Мас ОS? Конечно же, нет! В силу своей массовой распространенности современная Windows сегодня просто обязана поддерживать любое компьютерное оборудование и периферию. Поэтому на сегодняшний день в мире самое большое количество драйверов и их версий написано именно для Windows. Установочные драйверы сегодня обычно поставляются вместе с самим оборудованием на сопроводительном диске или дискете. Больше того: для большого количества оборудования в базе самой Windows сегодня присутствуют штатные драйверы, установленные в операционную систему ее разработчиками. Так, к примеру, для видеокарты SIS 6326 или принтера Epson LX сегодня совсем не обязательно искать установочный диск с драйверами. Windows сама обнаружит новое установленное оборудование и корректно установит для него драйвер из своей базы. Однако здесь следует сделать оговорку: драйверы в базе Windows присутствуют далеко не для всего оборудования, особенно нового. Чаще всего там можно найти драйвер к оборудованию, морально устаревшему на сегодняшний день. В целом же современная ОС поддерживает все современные типы устройств, предназначенные для работы с компьютером: сканеры, принтеры, устройства оцифровки информации, модемы, тюнеры, инфракрасные датчики, сетевые карты, диски и т.д.

д) стабильность ОС. В общем и целом стабильность работы современной Windows можно назвать приемлемой. Однако слово «приемлемой» здесь должно сопровождаться массой оговорок:

приемлемой стабильность работы ОС становится только после ее качественной и грамотной настройки;

стабильность современной Windows также в большой степени зависит от версии продукта и наличия установленных дополнений. Без их присутствия, к сожалению, в работе ОС происходят частые сбои;

стабильность Windows ХР также зависит и от самих приложений, установленных на ОС пользователем: чем они стабильнее в работе и чем более совместимы с самой программной оболочкой Windows, тем меньше сбоев мы сможем наблюдать в работе основной ОС;

на стабильность работы современной Windows большое влияние оказывает и само оборудование, которое используется совместно с работающей ОС. Зачастую несовместимость или некорректную работу того или иного оборудования некоторые пользователи запросто списывают на нестабильность Windows;

также на стабильную работу современной Windows XP далеко не последнее влияние оказывают драйверы устройств. Сегодняшние проблемы возникают у массы пользователей. Многое в работе того или иного устройства решает именно версия того или иного драйвера. Если же рассматривать драйверы, написанные к видеоадаптерам, то дело в том, что сегодня выход очередных видеодрайверов чаще всего бывает приурочен к выходу какой-либо видеоигры. Многие видеодрайверы пишутся именно под конкретный экземпляр игры и под конкретный экземпляр видеокарты. Цель такого «фокуса» только одна - максимально увеличить быстродействие работы видеоадаптера. Такие драйверы обычно идут в качестве сопровождения к самим играм на тех же установочных дисках игр. По большому счету, выход новых драйверов - это всегда устранение ошибок в старых плюс «заточка» под самые современные компьютерные игры для тестирования производительности видеоадаптеров. Поэтому «кривизна» установленных на ОС драйверов играет далеко не самую последнюю роль в нормальном функционировании современной Windows ХР;

пользование Интернетом и количество распространенных вирусов, проживающих на просторах Всемирной сети, также напрямую влияет на стабильность работы ОС. Эти виртуальные вирусы способны затруднить работу на любом компьютере. Внезапные и частые перезагрузки, самопроизвольное выключение компьютера, самовольный выход компьютера в сеть Интернет и прочие случаи виртуальной жизни являются верным признаком заражения ПК вирусами. В целом Windows ХР способна проработать достаточно продолжительное время (больше года) без возникновения особых проблем и необходимости переустановки ОС (разумеется, при соблюдении всех описанных выше предосторожностей).

е) новый дизайн интерфейса. Впервые со времен появления Windows 95 пользовательский интерфейс был настолько капитально пересмотрен лишь в Windows XP. Если вы выберете новый интерфейс Windows XP, некоторые отличия вы заметите сразу же:

яркие цвета. Цветовая схема устанавливается по умолчанию в Windows XP. Новая операционная система использует все возможности графического оборудования, допускающего использование 24- и 32-разрядного цвета;

объемные окна и кнопки. При выборе стиля Windows XP окна и кнопки становятся объемными со скругленными углами и сглаженными тенями. Также можно заметить, что все объекты слегка меняют свои цвета, когда проводится над ними курсором мыши - кнопки, вкладки и другие элементы интерфейса подсвечиваются, как ссылки на веб-страницах;

отчетливые значки. Дизайн всех системных значков был продуман заново. Новые значки ярче, набор цветов богаче, потому что они рассчитаны на разрешение до 24 бит (true color);

встроенные темы. Впервые темы для Рабочего стола появились в пакете Microsoft Plus к Windows 95. В Windows XP поддержка тем интегрирована в утилиту «Экран», причем поддерживается также изменение свойств элементов управления, границ окон и меню;

проблемы с совместимостью. Многие программы, изначально написанные для Windows 95, Windows 98 и Windows Me, не смогут работать правильно под Windows XP. Более того, некоторые устройства требуют использования драйверов, несовместимых с Windows XP.

Сетевые возможности

В версии ОС Windows XP используются возможности увеличения производительности сети, обеспечения повышенной надежности и эффективности.

В операционной системе Windows XP предусматривается использование возможности быстрого переключения пользователей.

Это позволяет организовать работу нескольких пользователей на одном компьютере. Каждый пользователь компьютера может создать отдельную защищенную паролем учетную запись с личной настройкой и частными файлами. На одном компьютере могут быть активны сразу несколько учетных записей, переключение между ними осуществляется просто и быстро.

Соединение компьютеров в сеть значительно увеличивает их возможности. Мощные и простые в эксплуатации сети Windows XP позволяют сэкономить время и деньги.На подключенных к сети компьютерах можно совместно использовать общее подключение Интернета, общий принтер и другое оборудование, а также общие файлы. Можно даже играть по сети с другими участниками в сетевые компьютерные игры.

Кроме того, установка сети с помощью MS Windows XP осуществляется проще, чем с помощью любой предыдущей операционной системы. Чтобы настроить сеть дома или в небольшом офисе, не обязательно быть экспертом в области организации сетей, мастер сделает все необходимые для этого шаги. Остается только ответить на несколько вопросов о компьютерах, которые требуется соединить, а мастер выполнит остальную работу.

После ввода сети в эксплуатацию операционная система Windows XP помогает обслуживать ее, автоматически отслеживая изменения и корректируя параметры, чтобы обеспечить максимальную производительность при минимуме усилий со стороны пользователя.

В Windows XP появились новые мощные средства, разработанные для поддержки работоспособности сети при любых обстоятельствах. Сложное программное обеспечение защищает операционную систему каждого компьютера, а также создает защитный барьер, или брандмауэр, предотвращающий проникновение в сеть неавторизованных лиц и вирусов из Интернета.

Таким образом, операционная система Windows - является самой распространенной системой. Сети Windows ХР имеют множество преимуществ, среди которых можно отметить мощность и простоту использования. Среди достоинств системы выделяется и надежность. Программное обеспечение ОС защищает компьютер от вирусов и несанкционированного использования информации другими лицами.

Создание локальных сетей в ОС MS Windows

Локальная сеть обычно предназначается для сбора, передачи, рассредоточенной и распределенной обработки информации в пределах одной лаборатории, отдела, офиса или фирмы, часто специализируются на выполнении определенных функций в соответствии с профилем деятельности фирмы и отдельных ее подразделений. Во многих случаях ЛВС, обслуживающая свою локальную информационную систему, связана с другими вычислительными сетями, внутренними или внешними, вплоть до региональных или глобальных сетей.

При создании домашней или малой офисной сети компьютеры под управлением Windows XP Professional или Windows XP Home Edition подключены к локальной сети (LAN). При установке Windows XP обнаруживается сетевой адаптер и создается подключение по локальной сети. По умолчанию подключение по локальной сети всегда активно. Только подключения этого типа создаются и активизируются автоматически. Если разорвать подключение по локальной сети, оно больше не будет автоматически активизироваться. Сведения об этом сохраняются в профиле оборудования, поэтому профиль позволяет учитывать потребности мобильных пользователей, меняющих свое местоположение.

Создав домашнюю сеть или сеть небольшой организации, можно эффективно задействовать все ресурсы своего компьютера, используя его и для работы, и для развлечений.

При наличии нескольких компьютеров или другого оборудования, например принтеров, сканеров или камер, можно использовать сеть для общего доступа к файлам, папкам и подключениям Интернета. Например, когда компьютер подключен к сети, пользователь другого компьютера также может получить доступ к Интернету в это время. При наличии нескольких компьютеров и одного или нескольких периферийных устройств (принтеров, сканеров или камер) доступ к этим устройствам может осуществляться со всех компьютеров.

Существует несколько способов объединения компьютеров в сеть. Для домашней и малой офисной сети наиболее простой моделью является одноранговая сеть.

Одноранговая сеть, также называемая рабочей группой, позволяет компьютерам взаимодействовать друг с другом напрямую и не требует наличия сервера для управления сетевыми ресурсами. Она наиболее подходит при размещении на общей площади менее десяти компьютеров. Компьютеры в рабочей группе рассматриваются как узлы, поскольку они равны и пользуются общими ресурсами. Каждый пользователь решает сам, какие данные локального компьютера можно предоставить для общего доступа в сети. Общий доступ к ресурсам позволит пользователям печатать на одном принтере, получить доступ к данным в общих папках и работать с одним файлом, не передавая его на гибком диске.

Домашняя или малая офисная сеть похожа на телефонную систему. Находясь в сети, каждый компьютер обеспечен сетевым адаптером, который выполняет функцию, схожую с функцией телефонной трубки: как телефонная трубка, используемая для приема и передачи разговора, сетевое устройство компьютера посылает и принимает сведения других компьютеров сети.

Таким образом, локальная сеть Windows XP используются в пределах одной фирмы или предприятия. Самой распространенной локальной сетью является одноранговая сеть, которая позволяет компьютерам взаимодействовать друг с другом напрямую и не требует наличия сервера для управления сетевыми ресурсами. Локальная сеть предоставляет следующие возможности: использовать общий доступ к подключению Интернета, к файлам и папкам, к оргтехнике, а также совместные игры и развлечения.

Глобальная сеть Internet

Глобальными называются компьютерные сети, охватывающие большие географические пространства. Самой распространенной глобальной сетью является Internet. Интернет - глобальная международная компьютерная сеть цифровой связи, объединяющая между собой в единую логическую архитектуру множество серверов, на которых находится огромный объем информации по разнообразным темам. Глобальная сеть всегда состоит из многих соединенных вместе локальных сетей.

При использования Windows XP для настройки нового подключения к Интернету служит мастер сетевого подключения. Мастер подключения создаст соединение с Интернетом и отобразит на экране список поставщиков услуг Интернета вместе со сведениями о предлагаемых ими услугах. Остается выбрать подходящего поставщика в списке, затем предоставляется новая учетная запись.XP содержит самую последнюю версию обозревателя MSN Explorer с полным пакетом служб Microsoft и последнее обновление обозревателя Internet Explorer.

Информационные ресурсы Интернет, сосредоточенные на серверах World Wide Web позволяют пользователям не только просматривать имеющие страницы, переходя от ссылки к ссылке, но и запрашивать необходимую информацию.

Пользователи Интернет могут использовать сеть не только как источник информации, но и как средства общения.XP предлагает следующие пути для обеспечения безопасности и конфиденциальности при работе в Интернете:

использование параметров безопасности и конфиденциальности обозревателя Internet Explorer, чтобы обеспечить конфиденциальность и повысить безопасность компьютера и своих личных данных;

использование зон безопасности, чтобы повысить степень защиты компьютера, задав разные уровни безопасности для различных областей Интернета;

использование средств ограничения доступа (Content Advisor), чтобы избежать отображения на экране предосудительных страниц, используя стандартные рейтинги, которые были определенны независимо комитетом PICS (Platform for Internet Content Selection).

Таким образом, Интернет - это самая распространенная глобальная сеть. MSN Explorer - это новая универсальная программа, позволяющая более полно использовать Интернет. Он позволяет получать доступ к различным ресурсам Интернет (текст, изображения, файлы) по заданному адресу. Для общения в операционной системе Windows XP используются такие программы как E-mail, Outlook Express, Windows Messenger. Windows XP использует мощные средства для обеспечения безопасности и защиты сети.

Заключение

В данной работе «Особенности операционной системы Windows» было изучено само понятие операционной системы Windows, история ее развития и совершенствования, а также особенности этого информационного продукта. На основе вышесказанного, можно сделать вывод: операционная система Windows - наиболее популярная и распространенная операционная система во всем мире, и для большинства пользователей она наиболее подходящая ввиду своей простоты, неплохого интерфейса, приемлемой производительности и огромного количества прикладных программ для нее

Список используемой литературы

1. Гордеев А.В. Операционные системы: учеб. для вузов по напр. «Информатика и вычислительная техника» / А.В. Гордеев, 2-е изд., СПб.: Питер, 2009. - 415 с.

Леонтьев В.П. Осваиваем Windows XP быстро и увлекательно: справочное издание / В.П. Леонтьев, М.: ОЛМА-ПРЕСС, 2010. - 219 с.

Острейковский В.А. Информатика: учебник для вузов / В.А. Острейковский, М.: Высшая школа, 2011. - 511 с.

Свиридова М.Ю. Операционная система Windows XP: учеб. пособие для нач. проф. образования / М.Ю. Свиридова, М.: Академия, 2009. - 189 с.

Степанов А.Н. Информатика: учебное пособие для вузов / А.Н. Степанов, 4-е изд., СПб.: Питер, 2012. - 684 с.

Таненбаум Э. Современные операционные системы / Эндрю Таненбаум, 2-е изд., СПб.: Питер, 2009, 2010. - 1038 с.

. #"justify">. #"justify">. http://www.litenet.ru/content-280.html

Репетиторство

Нужна помощь по изучению какой-либы темы?

Наши специалисты проконсультируют или окажут репетиторские услуги по интересующей вас тематике.
Отправь заявку с указанием темы прямо сейчас, чтобы узнать о возможности получения консультации.

Существует несколько видов операционных систем: DOS, Windows, UNIX, Macintosh OS, Linux. У других современных ОС, например Linux, UNIX, OS/2, имеют свои преимущества и недостатки. Linux предоставляет наиболее совершенную защиту, чем Windows, и имеет более продуманный интерфейс; UNIX применяется там, где требуется высокая надежность систем. Большим недостатком OS/2 и UNIX является довольно скудный выбор программных средств, и здесь Windows выигрывает у остальных операционных систем.

Наиболее распространенной является операционная система Windows. Существует несколько версий Windows: Windows-3.1, Windows-95, Windows-98, Windows-2000, Windows NT. Все они близки между собой по содержанию. По-этому рассмотрим такие ОС как DOS и Windows-95.

MS-DOS - одна из первых операционных систем и одна из самых известных. Пик популярности этой операционной системы приходится на 90-е годы, сейчас эта операционная система используется редко. Наибольшей популярностью в мире на данный момент пользуются операционные системы фирмы Microsoft. Их доля составляет около 90% среди всех операционных систем. Наиболее устойчивые системы этой фирмы основаны на технологии NT.

Операционная система DOS

Операционная система DOS состоит из следующих частей:

1) Базовая система ввода-вывода (ВIOS), находящаяся в постоянной памяти (постоянном запоминающем устройстве, ПЗУ) компьютера. Эта часть операционной системы является «встроенной» в компьютер. Ее назначение состоит в выполнении наиболее простых и универсальных услуг операционной системы, связанных с осуществлением ввода-вывода. Базовая система ввода-вывода содержит также тест функционирования компьютера, проверяющий работу памяти и устройств компьютера при включении его электропитания. Кроме того, базовая система ввода-вывода содержит программу вызова загрузчика операционной системы.

2) Загрузчик операционной системы - это очень короткая программа, находящаяся в первом секторе каждой дискеты с операционной системой DOS. Функция этой программы заключается в считывании в память еще двух модулей операционной системы, которые и завершают процесс загрузки DOS.

3) Командный процессор DOS обрабатывает команды, вводимые пользователем. Командный процессор находится в дисковом файле! COMMAND.COM на диске, с которого загружается операционная система. Некоторые команды пользователя, например Туре, Dir или Сор) командный процессор выполняет сам. Такие команды называются внутренними. Для выполнения остальных (внешних) команд пользователя командный процессор ищет на дисках программу с соответствующим именем и если находит ее, то загружает в память и передает ей управление. По окончании работы программы командный процессор удаляет программу из памяти и выводит сообщение о готовности к выполнению команд (приглашение DOS).

Внешние команды DOS - это программы, поставляемые вместе с операционной системой в виде отдельных файлов. Эти программы выполняют действия обслуживающего характера, например форматирование дискет, проверку дисков и т.д.

Драйверы устройств - это специальные программы, которые дополняют систему ввода-вывода DOS и обеспечивают обслуживание новых или нестандартное использование имеющихся устройств. Например, с помощью драйверов возможна работа с «электронным диском» т.е. частью памяти компьютера, с которой можно работать так же, как с диском. Драйверы загружаются в память компьютера при загрузке операционной системы, их имена указываются в специальном файл CONFIG.SYS. Такая схема облегчает добавление новых устройств позволяет делать это, не затрагивая системные файлы DOS.

Window-95 превратились из графической надстройки для DOS в полноценную операционную систему. По крайней мере, так заявляли ее разработчики. На самом же деле все было сложнее: в качестве основы в Windows-95 по-прежнему использовалась добрая старая DOS. Чуть модернизированная, конечно, и не заявленная в качестве отдельного продукта. Впрочем, большинство потребителей такой вариант устраивал. Ведь у них оставалась возможность работать в привычном DOS-режиме, не загружая графическую оболочку Windows, и, следовательно, не расставаться с привычными DOS-программами.

Так же операционная система Window-95 сталf 32-разрядной. Все предыдущие версии DOS и Windows были 16-разрядными и, стало быть, не могли в полной мере использовать возможности даже процессоров семейства 386 и уж тем более новых процессоров Pentium. Конечно, в этом достоинстве крылись и некоторые неудобства. Специально под Windows пользователям пришлось заменять все свои Windows-программы на новые 32-разрядные версии. Однако на практике переход оказался сравнительно легким. Уже в течение года были выпущены новые версии всех популярных программных продуктов. Но и старые 16-разрядные версии могли работать с новой ОС без всяких проблем.

История развития ОС насчитывает уже много лет. Операционные системы появились и развивались в процессе совершенствования аппаратного обеспечения компьютеров, поэтому эти события исторически тесно связаны. Развитие компьютеров привело к появлению огромного количества различных ОС, из которых далеко не все широко известны.

На самом верхнем уровне находятся ОС для мэйнфреймов . Эти огромные машины еще можно встретить в больших организациях. Мэйнфреймы отличаются от персональных компьютеров по своим возможностям ввода/вывода. Довольно часто встречаются Мэйнфреймы с тысячью дисков и терабайтами данных. Мэйнфреймы выступают в виде мощных web -серверов и серверов крупных предприятий и корпораций. Операционные системы для мэйнфреймов в основном ориентированы на обработку множества одновременных заданий, большинству из которых требуется огромное количество операций ввода-вывода. Обычно они выполняют три вида операций: пакетную обработку, обработку транзакций (групповые операции) и разделение времени. При пакетной обработке выполняются стандартные задания пользователей, работающих в интерактивном режиме.

Системы обработки транзакций управляют очень большим количеством запросов, например бронирование авиабилетов. Системы, работающие в режиме разделения времени, позволяют множеству удаленных пользователей одновременно выполнять свои задания на одной машине, например,работать с большой базой данных. Все эти функции тесно связаны между собой, и операционная система мэйнфрейма выполняет их все. Примером операционной системы для мэйнфрейма является OS /390.

Уровнем ниже находятся серверные ОС. Серверы представляют собой или многопроцессорные компьютеры. Эти ОС одновременно обслуживают множество пользователей и позволяют им делить между собой программно-аппаратные ресурсы. Серверы также предоставляют возможность работы с печатающими устройствами, файлами или Internet . У Internet -провайдеров обычно работают несколько серверов для того, чтобы поддерживать одновременный доступ к сети множества клиентов. На серверах хранятся страницы web -сайтов и обрабатываются входящие запросы. UNIX и Windows 2000 являются типичными серверными ОС.

Следующую категорию составляют ОС для персональных компьютеров . Их работа заключается в предоставлении удобного интерфейса для одного пользователя. Такие системы широко используются в повседневной работе. Основными ОС в этой категории являются операционные системы платформы Windows, Linux и операционная система компьютера Macintosh .

Самые маленькие операционные системы работают на смарт-картах, представляющих собой устройство размером с кредитную карту и содержащих центральный процессор. На такие операционные системы накладываются очень жесткие ограничения по мощности процессора и памяти. Некоторые из них могут управлять только одной операцией, например электронным платежом, но другие ОС выполняют более сложные функции.

23. Базовые понятия операционных систем. Процессы и потоки. Управление памятью.

Процессы

Все современные компьютеры могут выполнять одновременно несколько операций. Так, одновременно с запущенной пользователем программой может выполняться чтение с диска и вывод текста на экран монитора или на принтер. В многозадачной системе процессор переключается между программами, предоставляя каждой от десятков до сотен миллисекунд.

Операционной системе нужен способ создания и прерывания процессов по мере необходимости. Обычно при загрузке ОС создаются несколько процессов. Некоторые из них обеспечивают взаимодействие с пользователем и выполняют заданную работу. Остальные процессы являются фоновыми. Они не связаны с конкретными пользователями, но выполняют особые функции. Например, один фоновый процесс может обеспечивать вывод на печать, другой может обрабатывать запросы к web -страницам.

Процессы могут создаваться не только в момент загрузки системы. Так, текущий процесс может создать один или несколько новых процессов, при этом текущий процесс выполняет системный запрос на создание нового процесса. Создание новых процессов особенно полезно в тех случаях, когда выполняемую задачу проще всего сформировать как набор связанных, но независимо взаимодействующих процессов. Если необходимо организовать выборку большого количества данных из сети для дальнейшей обработки, удобно создать один процесс для выборки данных и размещения их в буфере, другой - для считывания и обработки данных из буфера. Такая схема

даже ускорит обработку данных, если каждый процесс запустить на отдельном процессоре в случае многопроцессорной системы.

Как правило, процессы завершаются по мере выполнения своей работы.. В текстовых редакторах, браузерах и других программах такого типа есть кнопка или пункт меню, с помощью которых можно завершить процесс.

Процесс является независимым объектом со своим счетчиком команд и внутренним состоянием, однако существует необходимость взаимодействия с другими процессами. Например, выходные данные одного процесса могут служить входными данными для другого процесса.

Модель процессов упрощает представление о внутреннем поведении системы. Некоторые процессы запускают программы, выполняющие команды, введенные с клавиатуры пользователем. Другие

процессы являются частью системы и обрабатывают такие задачи, как выполнение запросов файловой службы, управление запуском диска или магнитного накопителя.

Нижний уровень ОС - это планировщик - небольшая программа. На верхних уровнях расположены процессы. Обработка прерываний и процедуры, связанные с остановкой и запуском процессов, выполняются планировщиком. Вся остальная часть ОС структурирована в виде набора процессов.

Реализация модели процессов базируется на таблице процессов с одним элементом для каждого процесса. Элемент таблицы содержит информацию о состоянии процесса, счетчике команд, распределении памяти, состоянии открытых файлов, об указателе стека, использовании и распределении ресурсов, а также всю остальную информацию, которую необходимо сохранять при переключении в состояние готовности или блокировки для последующего запуска процесса, как если бы он не останавливался.

Потоки

В обычных ОС процесс определяется соответствующим адресным пространством и одиночным управляющим потоком. Но часто встречаются ситуации, когда в одном адресном пространстве предпочтительно иметь несколько квазипараллельных управляющих процессов.

Модель процесса базируется на двух независимых концепциях: группировании ресурсов и выполнении программы. Когда их разделяют, появляется понятие потока.

С одной стороны, процесс можно рассматривать как способ объединения родственных ресурсов в одну группу. У процесса есть адресное пространство, содержащее программу, данные и другие ресурсы. Ресурсами являются открытые файлы, дочерние процессы, аварийные необработанные сообщения, обработчики сигналов, учетная информация и многое другое. Гораздо проще управлять ресурсами, объединив их в форме процесса.

С другой стороны, процесс можно рассматривать как поток исполняемых команд. У потока есть счетчик команд, отслеживающий порядок выполнения действий. У него есть регистры, в которых хранятся текущие переменные. У него есть стек, содержащий протокол выполнения процесса, где на каждую вызванную процедуру отведена отдельная структура. Хотя поток протекает внутри процесса, следует различать концепции потока и процесса. Процессы используются для группирования ресурсов, а потоки являются объектами, поочередно исполняющимися на ЦП.

Концепция потоков добавляет к модели процесса возможность одновременного выполнения в одной и той же среде процесса нескольких достаточно независимых программ. Несколько потоков,

работающих параллельно в одном процессе, аналогичны нескольким процессам, идущим параллельно на одном компьютере. В первом случае потоки разделяют адресное пространство, открытые файлы и другие ресурсы. Во втором - процессы совместно пользуются физической памятью, дисками, принтерами и другими ресурсами. Потоки обладают некоторыми свойствами процессов, поэтому их иногда называют упрощенными процессами. Термин многопоточность также используется для описания использования нескольких потоков в одном процессе.

При запуске многопоточного процесса в системе с одним процессором потоки работают поочередно. Процессор быстро переключается между потоками, создавая впечатление параллельной работы потоков, даже не на очень быстром процессоре. Например, в случае трех потоков в одном процессе все потоки будут работать параллельно. Каждому потоку будет соответствовать виртуальный процессор с быстродействием, равным одной трети быстродействия реального процессора.

Почему же потоки так необходимы? Основной причиной является выполнение большинством приложений большого количества действий, некоторые из них могут время от времени блокироваться.Схему программы можно существенно упростить, если разбить приложение на несколько последовательных потоков, запущенных в квазипараллельном режиме.

При использовании потоков имеется также возможность совместного применения параллельными объектами одного адресного пространства и всех содержащихся в нем данных. Для некоторых приложений эта возможность является существенной. В таких случаях схема параллельных процессов с разными адресными пространствами не подходит.

В пользу потоков работает еще один аргумент - легкость их создания и уничтожения, так как с потоком не связаны никакие ресурсы. В большинстве систем на создание потока уходит примерно

в 100 раз меньше времени, чем на создание процесса. Это свойство особенно полезно при необходимости динамического и быстрого изменения числа потоков.

Третьим аргументом является производительность. Концепция потоков не дает увеличения производительности, если они ограничены возможностями процессора. Но когда имеется одновременная потребность в выполнении большого объема вычислений и операций ввода-вывода, наличие потоков позволяет совмещать эти процедуры во времени, увеличивая, тем самым, общую скорость работы приложения.

Концепция потоков полезна также в системах с несколькими процессорами, где возможен настоящий параллелизм.

Управление памятью

Память представляет собой важный ресурс, требующий тщательного управления, поскольку программы увеличиваются в размерах быстрее, чем память.

Память в компьютере имеет иерархическую структуру. Небольшая ее часть представляет собой очень быструю энергозависимую (теряющую информацию при выключении питания) кэш-память.

Компьютеры обладают также десятками мегабайт энергозависимой оперативной памяти ОЗУ (RAM , RandomAccessMemory - память с произвольным доступом) и десятками или сотнями гигабайт медленного энергонезависимого пространства на жестком диске. Одной из задач ОС является координация использования всех этих составляющих памяти.

Часть операционной системы, отвечающая за управление памятью, называется модулем управления памятью или менеджером памяти. Менеджер следит за тем, какая часть памяти используется в данный момент, выделяет память процессам и по их завершении освобождает ресурсы, управляет обменом данных между ОЗУ и диском.

Самая простая схема управления памятью - однозадачная система без подкачки на диск - заключается в том, что в каждый момент времени работает только одна программа, и память разделяется между программами и операционной системой. Когда система организована таким образом, в каждый конкретный момент времени может работать только один процесс. Как только пользователь набирает команду, ОС копирует запрашиваемую программу с диска в память

и выполняет ее, а после окончания процесса выводит на экран символ приглашения и ждет новой команды. Получив команду, она загружает новую программу в память, записывая ее поверх предыдущей. Так работают компьютеры с операционной системой MS - DOS .

Большинство современных систем позволяет одновременный запуск нескольких процессов. Наличие нескольких процессов, работающих в один и тот же момент времени, означает, что когда один процесс приостановлен в ожидании завершения операции ввода-вывода, другой может использовать центральный процессор. Таким образом, многозадачность увеличивает загрузку процессора. На сетевых серверах всегда одновременно работают несколько процессов (для разных клиентов), но и большинство клиентских машин в наши дни также имеют эту возможность. Самый простой способ достижения многозадачности состоит в разбиении памяти на несколько, возможно, не

равных, разделов. Когда задание поступает в память, оно располагается во входной очереди к наименьшему разделу, достаточно большому для того, чтобы вместить это задание. Так как размер разделов неизменен, то все неиспользуемое работающим процессом пространство в разделе пропадает. Недостаток этого способа заключается в том, что к большому разделу очереди почти не бывает, а к маленьким разделам выстраивается довольно много задач. Небольшие задания должны ждать своей очереди, чтобы попасть в память, несмотря на то, что свободна основная часть памяти. Усовершенствованный способ заключается в организации одной общей очереди для всех

разделов. Как только раздел освобождается, задачу, находящуюся ближе к началу очереди и подходящую для выполнения в этом разделе, можно загрузить в него и начать ее обработку. С другой стороны, нежелательно тратить большие разделы на маленькие задачи, поэтому существует другая стратегия. Она заключается в том, что каждый раз после освобождения раздела происходит поиск в очереди наибольшего для этого раздела задания, и именно оно выбирается для обработки. Однако этот алгоритм отстраняет от обработки небольшие задачи, хотя необходимо предоставить для мелких задач лучшее обслуживание. Выходом из положения служит создание хотя бы одного маленького раздела, который позволит выполнять мелкие задания без долгого ожидания освобождения больших разделов. Другой подход предусматривает следующий алгоритм: задачу, которая имеет право быть выбранной для обработки, можно пропустить не более к раз. Когда задача пропускается, к счетчику добавляется единица. Если значение счетчика стало равным к, игнорировать задачу больше нельзя.

При использовании многозадачности повышается эффективность загрузки ЦП. Если средний процесс выполняет вычисления только 20 % от времени, которое он находится в памяти, то при обработке

пяти процессов ЦП должен быть загружен полностью. Реальная же ситуация предполагает, что все пять процессов никогда не ожидают завершения операции ввода-вывода одновременно.

Организация памяти в виде фиксированных разделов проста и эффективна для работы с пакетными системами. До тех пор, пока в памяти может храниться достаточное количество задач для обеспечения постоянной занятости ЦП, причин для усложнения алгоритма нет.

Однако совсем другая ситуация складывается с системами разделения времени или компьютерами, ориентированными на работу с графикой. Оперативной памяти иногда оказывается недостаточно для того, чтобы разместить все активные процессы, и тогда избыток процессов приходится хранить на диске, а для обработки переносить их в память.

Существуют два основных способа управления памятью, зависящие частично от доступного аппаратного обеспечения. Самая простая стратегия, называемая свопингом (swapping) или подкачкой, состоит в том, что каждый процесс полностью переносится в память, работает некоторое время и затем целиком возвращается на диск. Другая стратегия, носящая название виртуальной памяти, позволяет программам работать даже тогда, когда они только частично находятся в оперативной памяти.

Работа системы свопинга заключается в следующем. Пусть имеются 4 процесса - А, В, С, D . На начальной стадии в памяти находится только процесс А. Затем с течением времени создаются или загружаются с диска последовательно процессы В и С. В следующий момент процесс А выгружается на диск. Затем появляется процесс D , а процесс В завершается. Наконец, процесс А снова возвращается в память. Распределение памяти изменяется по мере того, как процессы поступают в память и покидают ее. Так как теперь процесс А имеет другое размещение в памяти, его адреса должны быть перенастроены или программно во время загрузки в память, или аппаратно во время выполнения программы.

Основная разница между фиксированными и изменяющимися разделами состоит в том, что во втором случае количество, размещение и размер разделов изменяются динамически по мере поступления и завершения процессов. Здесь нет ограничений, связанных с количеством разделов и их объемом. Это улучшает использование памяти, но значительно усложняет операции размещения процессов, освобождения памяти и отслеживание происходящих изменений.

Основная идея виртуальной памяти заключается в том, что объединенный размер программы, данных и стека может превысить количество доступной физической памяти. ОС хранит части программы, использующиеся в настоящий момент в оперативной памяти, остальные - на диске. Например, программа размером 16 Мбайт сможет работать на машине с 4 Мбайт памяти, если тщательно продумать, какие 4 Мбайт должны храниться в памяти в каждый момент времени. При этом части программы, находящиеся на диске и в памяти, будут меняться местами по мере необходимости.

Виртуальная память может также работать в многозадачной системе при одновременно находящихся в памяти частях многих программ. Когда программа ждет перемещения в память очередной своей

части, она находится в состоянии ввода-вывода и не может работать, поэтому ЦП может быть отдан другому процессу.

24. Ввод-вывод ОС. Драйверы устройств. Схема логического расположения драйверов устройств.

Ввод-Вывод

Одной из важнейших функций ОС является управление устройствами ввода-вывода компьютера. Операционная система дает этим устройствам команды, перехватывает прерывания и обрабатывает ошибки. Она должна обеспечить простой и удобный интерфейс между устройствами и остальной частью системы. Интерфейс должен быть одинаковым для всех устройств с целью достижения независимости от применяемой аппаратуры. Программное обеспечение ввода-вывода составляет существенную часть операционной системы.

Устройства ввода-вывода можно разделить на две категории: блочные устройства и символьные устройства. Блочные устройства хранят информацию в виде блоков фиксированного размера, причем у каждого блока имеется свой адрес. Важное свойство блочного устройства состоит в том, что каждый его блок может быть прочитан независимо от остальных блоков. Наиболее распространенными блочными устройствами являются диски.

Другой тип устройств ввода-вывода - символьные устройства. Символьное устройство принимает или предоставляет поток неструктурированных символов. Оно не является адресуемым и не выполняет операцию поиска. Принтеры, сетевые адаптеры, мыши и большинство других устройств, не похожих на диски, можно считать символьными устройствами.

Устройства ввода-вывода обычно состоят из механической и электронной частей. Механический компонент находится в самом устройстве. Электронный компонент устройства называется контроллером или адаптером. В современных компьютерах контроллеры встраиваются в материнскую плату или располагаются на самом устройстве ввода-вывода.

Контроллер монитора считывает из памяти байты, содержащие символы, которые следует отобразить, и формирует сигналы, используемые для модуляции луча электронной трубки, заставляющие ее выводить изображение на экран. Видеоадаптер формирует сигналы, управляющие горизонтальным и вертикальным возвратом луча. Операционная система только инициализирует контроллер, задавая небольшое количество параметров, таких, как количество пикселов в строке и число строк на экране, а всю работу по управлению передвижениями луча по экрану выполняет контроллер.

Ключевая концепция разработки ПОввода-вывода формулируется как независимость от устройств. Эта концепция означает возможность написания программ, способных получать доступ к любому устройству ввода-вывода без предварительного указания конкретного устройства. Например, программа, читающая данные из входного файла, должна одинаково успешно работать с файлом на дискете, жестком диске или компакт-диске. При этом не должны требоваться какие-либо изменения в программе.

Другим важным аспектом ПО ввода-вывода является обработка ошибок. Ошибки должны обрабатываться как можно ближе к аппаратуре. Если контроллер обнаружил ошибку чтения, он должен по возможности исправить эту ошибку сам. Если он не может это сделать, то ошибку должен обработать драйвер устройства.

Одним из ключевых вопросов является способ переноса данных - синхронный (блокирующий) или асинхронный (управляемый прерываниями). Большинство операций ввода-вывода на физическом уровне являются асинхронными - ЦП запускает перенос данных и переключается на другой процесс, пока не придет прерывание.

Еще одним аспектом ПО ввода-вывода является буферизация. Часто данные, поступающие с устройства, не могут быть сохранены там, куда они направлены. Например, когда пакет приходит по сети, ОС не знает, куда его поместить, пока не будет проанализировано его содержимое. Буферизация предполагает копирование данных в больших количествах, что часто является основным фактором снижения производительности операций ввода-вывода.

И последним понятием, которое связано с вводом-выводом, является понятие выделенных устройств и устройств коллективного использования. С некоторыми устройствами, такими как диски, может одновременно работать большое количество пользователей. При этом не должно возникать проблем при одновременном открытии на одном и том же диске нескольких файлов. Другие устройства, такие как накопители на магнитной ленте, предоставляются в монопольное

пользование. Пока не завершит свою работу один пользователь накопитель не может быть предоставлен другому пользователю. ОС должна уметь управлять как устройствами общего доступа, так и выделенными устройствами.

Существуют три различных способа осуществления операций ввода-вывода. Простейший вид ввода-вывода состоит в том, что всю работу выполняет центральный процессор. Этот метод называется программным вводом-выводом. ЦП вводит или выводит каждый байт или слово, находясь в цикле ожидания готовности устройства ввода-вывода. Второй способ представляет собой управляемый прерываниями ввод-вывод, при котором ЦП начинает передачу ввода-вывода для символа или слова, после чего переключается на другой процесс, пока прерывание от устройства не сообщит ему об окончании операции ввода-вывода. Третий способ заключается в использовании прямого доступа к памяти, при котором отдельная микросхема управляет переносом целого блока данных и инициирует прерывание только после окончания операции переноса блока.

Драйверы Устройств

У контроллера каждого устройства есть набор регистров, используемых для того, чтобы давать управляемому устройству команды и считывать состояние устройства. Число таких регистров и выдаваемые команды зависят от конкретного устройства. Например, программа управления мышью должна получать от мыши информацию о том, насколько далеко она продвинулась по горизонтали и вертикали, а также о нажатых кнопках мыши. Программа управления диском должна знать о секторах, дорожках, цилиндрах, головках, их перемещении и времени установки, двигателях и тому подобных вещах, необходимых для правильной работы диска. Такая программа управления каждым устройством ввода-вывода, подключенным к компьютеру, называется драйвером устройства. Она обычно пишется производителем и распространяется вместе с устройством. Поскольку для каждой ОС требуются специальные драйверы, производители устройств обычно поставляют драйверы для нескольких наиболее популярных операционных систем.

Каждый драйвер устройства поддерживает один тип устройства или, максимум, класс близких устройств. Например, драйвер дисков может поддерживать различные диски, отличающиеся размерами и скоростями. Однако мышь и джойстик отличаются настолько сильно, что обычно требуют использования различных драйверов.

Чтобы получить доступ к аппаратной части устройства, т.е. к регистрам контроллера, драйвер устройства должен быть частью ядра операционной системы.

Так как в ОС будут устанавливаться драйверы, выпускаемые другими производителями, необходима архитектура, допускающая подобную установку. Это означает, что должна быть выработана строго определенная модель функций драйвера и его взаимодействия с остальной операционной системой. Драйверы устройств обычно располагаются под остальной частью ОС.

Операционная система обычно классифицирует драйверы по нескольким категориям в соответствии с типами обслуживаемых ими устройств. К наиболее общим категориям относятся блочные устройства, например, диски, и символьные устройства, такие как клавиатуры и принтеры. В большинстве операционных систем определены два стандартных интерфейса, один из которых должны поддерживать все блочные драйверы, а второй - все символьные драйверы. Эти интерфейсы включают наборы процедур, которые могут вызываться остальной операционной системой для обращения к драйверу. К этим процедурам относятся, например, процедуры чтения блока или записи символьной строки.

Драйвер устройства выполняет несколько функций:

1) обработку абстрактных запросов чтения и записи независимого от устройств и расположенного над ними программного обеспечения;

2) инициализацию устройства;

3) управление энергопотреблением устройства и регистрацией событий;

4) проверку входных параметров. Если они не удовлетворяют определенным критериям, драйвер возвращает ошибку. В противном случае драйвер преобразует абстрактные термины в конкретные. Например, дисковый драйвер может преобразовывать линейный номер блока в номера головки, дорожки и секторы;

5) проверку использования устройства в данный момент. Если устройство занято, запрос может быть поставлен в очередь. Если устройство свободно, проверяется его состояние. Возможно, требуется включить устройство или запустить двигатель, прежде чем начнется перенос данных. Как только устройство готово, может начинаться собственно управление устройством.

Управление устройством подразумевает выдачу ему серии команд. Именно в драйвере и определяется последовательность команд в зависимости от того, что должно быть сделано. Определившись с командами, драйвер начинает записывать их в регистры контроллера устройства. Некоторые контроллеры способны принимать связные списки команд, находящихся в памяти. Они сами считывают и выполняют их без дальнейшей помощи операционной системы.

После того как драйвер передал все команды контроллеру, ситуация может развиваться по двум сценариям. Во многих случаях драйвер устройства должен ждать, пока контроллер не выполнит для него определенную работу, поэтому он блокируется до тех пор, пока прерывание от устройства его не разблокирует. В других случаях операция завершается без задержек и драйверу не нужно блокироваться. Например, для скроллинга экрана в символьном режиме нужно записать лишь несколько байтов в регистры контроллера. Вся операция занимает несколько наносекунд.

По завершении выполнения операции драйвер должен проверить, завершилась ли операция без ошибок. Если все в порядке, драйверу, возможно, придется передать данные (например, прочитанный блок) независимому от устройств программному обеспечению, Затем драйвер возвращает некоторую информацию вызывающей программе о завершении операции. Если в очереди находились другие запросы, один из них теперь может быть выбран и запущен, в противном случае драйвер блокируется в ожидании следующего запроса.

25. Файловые системы ОС.

Всем компьютерным приложениям нужно хранить и получать информацию. Наиболее удобной для доступа к долговременным устройствам хранения информации оказалась система, при которой пользователь назначает для той или иной совокупности данных некоторое имя. Определенный участок диска, занятый информацией, имеющей собственное имя, называется файлом. Часть ОС, работающая с файлами и обеспечивающая хранение данных на дисках и доступ к ним, называется файловой системой (ФС).

С точки зрения пользователя наиболее важным аспектом файловой системы является ее внешнее представление, т.е. именование и защита файлов, операции с файлами и т.д. Компьютеру безразлично, какое имя имеет любая программа или документ, так как он получает от ОС инструкцию подобно такой: «прочитай столько-то байт с такого-то места на диске». При этом пользователь не обязан знать, в каком физическом порядке и где именно находятся его данные. Ему достаточно потребовать от ОС прочитать документ или загрузить необходимую программу.

Одной из важнейших характеристик ОС, помимо управления памятью, ресурсами компьютера и задачами, является поддержка файловой системы - основного хранилища системной и пользовательской информации.

Файлы относятся к абстрактному механизму. Они предоставляют способ сохранить информацию на диске и считывать ее снова по мере необходимости. Пользователю не нужны такие подробности, как способ и место хранения информации, детали работы дисков.

Во многих ОС имя файла может состоять из двух частей, разделенных точкой, например progr . exe . Часть имени файла после точки называется расширением файла и обычно означает тип файла.

Обычно пользователям бывает необходимо логически группировать свои файлы, поэтому требуется некий гибкий способ, позволяющий объединять файлы в группы. Следовательно, нужна некая общая иерархия, т.е. дерево каталогов. При таком подходе каждый пользователь может сам создать себе столько каталогов и подкаталогов, сколько ему нужно, группируя свои файлы естественным образом. В корневом каталоге могут быть также созданы каталоги и подкаталоги, принадлежащие различным пользователям. Возможность создавать произвольное количество подкаталогов является мощным структурирующим инструментом, позволяющим пользователям организовать свою работу. По этой причине почти все современные файловые системы организованы подобным образом.

При организации ФС в виде дерева каталогов требуется некоторый способ указания файла. Для этого обычно используются два различных метода. В первом случае каждому файлу дается абсолютное имя пути, состоящее из имен всех каталогов от корневого до того,в котором содержится файл, и имени самого файла. Например, путь \ user \ abc \ myfile . doc означает, что корневой каталог содержит каталог user , который, в свою очередь, содержит подкаталог abc , где находится файл myfile . doc .

Итак, любая файловая система предназначена для хранения информации о физическом размещении частей файла. В ФС существует минимальная единица информации - кластер, размер которого является нижним пределом размера записываемой на носитель информации в рамках ФС. Не следует путать понятие кластера с понятием сектора, который является минимальной единицей информации со стороны аппаратного обеспечения. От ФС требуется четкое выполнение следующих действий:

Определение физического расположения частей файла;

Определение наличия свободного места и выделение его для вновь создаваемых файлов.

26. Рассмотрение конкретных операционных систем (Windows, UNIX, Linux).