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.

Для каждой операционной системы существует набор базовых понятий, например процессы, память и файлы, которые являются самыми важными для понимания общей идеи. Рассмотрим некоторые основные понятия, иллюстрируя их в основном на примере ОС UNIX.

1. Процессы и потоки

Ключевое понятие операционной системы - процесс . Содержательно процесс - это программа в момент её выполнения. Отличие процесса от программы, записанной, но не исполняющейся в данный момент, заключается в следующем. С каждым процессом связывается некий набор регистров, в том числе счетчик команд, указатель стека и другие аппаратные регистры, а также вся остальная информация, необходимая для запуска процесса.

Большинство современных систем может выполнять несколько процессов одновременно. Например, пользователь может запустить программу проигрыватель музыки и включить свою рабочую программу, чтобы выполнять необходимые ему работы под музыку. Кроме того, во время работы пользователя происходит работа множества сервисных программ: антивирусы, программы резервного копирования, планировщики и т.п.

Следует понимать, что один исполнитель (процессор) одновременно может выполнять лишь одно действие. То есть, одновременно исполнение программ - это иллюзия. Выполнение программ на одном процессоре с иллюзией одновременного выполнения также называют псевдопараллельным . Эффект одновременности возможен благодаря тому, что процессор может выполнять большое количество операций в единицу времени 9 . Таким образом, если каждому процессу предоставлять какой-то небольшой интервал времени (часть секунды, к примеру), то за это время процесс успеет выполнить достаточную свою часть. Поскольку такие интервалы времени, на которые делится процессорное время (их ещё называютквантами ) очень малы - пользователь не успевает заметить поочерёдность выполнения, у него складывается впечатление одновременного выполнения нескольких программ.

Процесс - в общем случае, это программа, находящаяся в памяти и получившая управление, выполняющаяся программа. Более точное определениепроцесса можно дать лишь для конкретной операционной системы.

Адресное пространство процесса - это список адресов памяти от некоторого минимума (обычно нуля) до некоторого максимума, которые процесс может прочесть и в которые он может записать информацию. Область памяти, определяемая адресным пространством процесса, содержит код, данные и стек программы.

Контекст процесса (летучая среда процесса) - это связанный с процессом набор значений регистров, счетчика команд, набор указателей на дескрипторы открытых файлов, информация о незавершенных операциях ввода-вывода, коды ошибок выполняемых данным процессом системных вызовов и прочие технические сведения о состоянии процесса в момент времени. Контекст процесса есть вектор-функция времени.

В процессе работы ОС осуществляет запуск, диспетчеризацию и завершение процессов. К диспетчеризации относится, в том числе, переключение процессов. Переключение процессов подразумевает приостановку одного процесса и передачу управления другому. Если процесс был приостановлен подобным образом, позже он должен быть запущен заново из того же состояния, в каком его остановили. Подобного рода возобновление возможно засчет сохранения в некоторой области памяти летучей среды процесса (контекста процесса), при его остановке.

Пример 3.2. Юлий Цезарь Пусть Цезарь выполняет одновременно два процесса. Чтобы процессы выполнялись параллельно, Цезарь делает по небольшой части каждого из них, попеременно переключаясь. Т.е. сделав небольшую часть первого, переходит ко второму, сделав небольшую часть второго - вновь к первому и т.д. Процесс A- игра в шахматы. ПроцессB- чтение трактата Платона. Чтобы вернуться к выполнению процесса Aс того же места, на котором он был прерван, Цезарю необходимо знать шахматную позицию на доске и очерёдность хода. Чтобы вернуться к выполнению процесса B, необходимо помечать место, на котором Цезарь остановился при чтении, и возвращаясь, продолжать чтение с помеченного места. В данном примере контекст процесса A- позиции фигур на шахматной доске и очерёдность хода, контекст процессаB- пометка места на котором остановлено чтение (абзац, строка, предложение). Аккуратно сохраняя контекст каждого из процессов, Цезарь сможет выполнять оба процесса параллельно

Во многих операционных системах вся информация о каждом процессе (естественно кроме содержимого адресного пространства процесса) хранится в таблице, организованной операционной системой. Такая таблица называется таблицей процессов и представляет собой массив (или связный список) структур, по одной на каждый существующий в данный момент времени процесс.

Таким образом, архитектурно, приостановленный процесс состоит из собственного адресного пространства, обычно называемого образом памяти (coreimage– «сердечник»), и компонентов таблицы процессов, содержащей, помимо других величин, его регистры.

Процесс может создавать несколько других процессов (они называются дочерними процессами , а породивший их процесс по отношению к ним называетсяматеринским ), а те в свою очередь могут создавать свои дочерние процессы. Таким образом, образуетсядерево процессов . Как правило, дочерние процессы создаются материнскими для осуществления некоторой задачи, а значит процессам необходимо взаимодействовать. Такая связь называетсямежпроцессорным взаимодействием (IPC–interprocesscommunication) и состоит в передаче данных от одного процесса к другому, контроле деятельности процессов, синхронизации действий. При этом контроль деятельности процессов обеспечивает распределение ресурсов и управление доступом, а синхронизация подразумевает совмещение процессов во времени особым образом, и устранение возможных негативных эффектов, напримерэффекта гонок .

Синхронизация (от греч. synchronos – одновременный) - приведение двух или нескольких процессов к такому их протеканию, когда одинаковые или соответствующие элементы процессов совершаются с неизменным сдвигом во времени либо одновременно.

Эффект гонок - эффект десинхронизации, проявляющийся в том, что процесс в своём выполнении доходит до этапа, требующего данных, получаемых от другого процесса, в то время как второй процесс ещё не выполнился до момента передачи данных. К примеру: интерфейсный процесс А готов вывести на печать результат работы вычислительного процесса В, а процесс В ещё не завершил вычисления.

С момента запуска процесс последовательно переживает определённый набор состояний (в той или иной очередности):

Выполнение - состояние когда процесс непосредственно исполняется на процессоре

Готовность - процесс временно приостановлен, чтобы позволить выполняться другим процессам (при это других объективных причин для невыполнения данного процесса может не существовать).

Блокировка - процесс не может выполняться до тех пор, пока не произойдёт некоторое внешнее относительно этого процесса событие (например, пока не освободится устройство ввода-вывода или пока от другого процесса не будут получены необходимые для выполнения данные).

Потоки

В некоторых операционных системах каждому процессу соответствует адресное пространство и один поток команд (собственно программа), называемый управляющим потоком . По сути это и есть процесс. На деле, часто удобно иметь несколько параллельных (псевдопараллельных) управляющих потоков в одном и том же адресном пространстве.

Рассмотренное понятие процесса базируется на двух независимых концепциях: группировании ресурсов, необходимых программе (память, устройства и т.п.), и выполнении самой программы. Иногда полезно разделять эти концепции. В результате приходим к понятию потока .

Потоком (или управляющим потоком) будем называть последовательность команд, со связанным с нею указателем команд.

Детально рассмотрим отличие понятий потока и процесса. Процесс подразумевает группировку ресурсов (при запуске процесса, он требует от системы какие-то ресурсы). Когда необходимые ресурсы (в том числе процессорное время) выделены процессу, запускается управляющий поток (то есть процесс непосредственно исполняется). Поток подразумевает лишь исполнение управляющего потока. При этом, по сути в рамках одного процесса могут выполняться несколько потоков. Объединение в процессе нескольких потоков обеспечивает всем потокам одни и те же ресурсы и совместную работу с ними.

Такой подход оказывается очень удобным. Например, рассмотрим текстовый редактор. Запущен один процесс - текстовый редактор. В рамках этого процесса запущено три потока: первый из них обеспечивает запоминание вводимого пользователем текста, второй поток обеспечивает отображение вводимых данных на экране так, как этот текст будет размещён на листе, третий поток проверяет орфографию во введённом тексте. Все потоки, запущенные в рамках процесса текстового редактора используют одни и те же ресурсы - введённые пользователем текст, при этом каждый по-своему обрабатывает этот текст. Такой подход очень удобен и на стадии проектирования. Однажды определив, каким образом потоки будут взаимодействовать между собой, можно проектировать соответствующие потоки независимо друг от друга, соблюдая лишь договорённости о взаимодействии.

При запуске многопоточного процесса в системе с одним процессором потоки работают поочередно. Пример работы процессов в многозадачном режиме был показана на рис. Рисунок 2Error: Reference source not found. Иллюзия параллельной работы нескольких различных последовательных процессов создается путем постоянного переключения системы между процессами. Многопоточность реализуется примерно так же. Процессор переключается между потоками, создавая впечатление параллельной работы потоков.

Часто потоки используются обработки возникающих в системе и пользовательском приложении событий. Такие процессы называются всплывающими . После запуска в приложении выполняется лишь один поток. В момент возникновения какого-либо события "всплывает" поток, основной задачей которого является обработка произошедшего события.

Пример 3.3. Длительная обработка события Допустим, программа (написанная, скажем, на Delphi) должна по нажатию кнопки "Копировать" на форме приложения, программа должна произвести резервное копирование большого количества файлов, при этом отображая ход этого резервного копирования на визуальной шкале (progressbar). Когда программа запущена, и пользователь нажал кнопку "Копировать", происходит обработка события "Нажатие на кнопку". Пока это событие не обработано до конца, приложение не будет реагировать ни на одно другое внешнее событие. Соответственно, если копирование происходит длительное время (больше нескольких секунд), операционная система сочтёт приложение зависшим. В частности, не будет осуществляться перерисовка окна приложения (а там ведь должна отображаться визуальная шкала). Чтобы избежать такой ситуации, необходимо поступить следующим образом. При нажатии на кнопку "Копировать", приложение создаст новый управляющий поток, который должен будет осуществлять резервное копирование. При этом обработка события "Нажатие на кнопку" будет завершена, как только поток создан. После этого приложение готово реагировать на любые другие события. Созданный поток осуществляет резервное копирование. Поскольку оба потока работают в одном адресном пространстве, поток копирования может обращаться к элементу формы "визуальная шкала" и менять на ней значение. При этом приложение будет верно функционировать.

Межпроцессное взаимодествие

Процессам (и потокам) необходимо взаимодействовать друг с другом. При этом возникает ряд ситуаций, требующих дополнительного регулирования. Например, если несколько процессов используют один и тот же ресурс, необходимо контролировать последовательность получения доступа, чтобы процессы работали корректно. Рассмотрим способы организации межпроцессорных взаимодействий.

Пример 3.4. Спулер (spooler) Пусть процессу необходимо вывести страницу (или несколько страниц) на печать, он помещает данные для печати в спулер (в зависимости от операционной системы это может быть каталог, файл или область памяти). Другой процесс, отвечающий за печать, по очереди берёт переданные задания и выводит их на принтер. Тем самым снимается конкуренция за использование принтера различными процессами. Кроме того, процесс печати может решать по каким-либо определённым правилам в какой очерёдности следует пускать задания на печать. Заметим, что спулер в данном примере реализует межпроцессное взаимодействие, в котором множество процессов желающих вывести данные на принтер взаимодействуют через общий ресурс (спулер) с печатающим процессом. При этом ресурс "принтер" по сути монопольно занят один единственным печатающим процессом.

В случае взаимодействия двух произвольных процессов, не всегда возможно организовать в операционной системе специальный процесс для регулирования этих взаимодействий. Чтобы решить задачи взаимодействий на совместно используемых ресурсах вводят некоторые специальные понятия.

Критическая секция (или критическая область) - это часть программы, в которой происходит обращение к совместно используемым ресурсам.

Критерий отсутствия состязательности. Два и более процессов, использующих один и тот же общий ресурс не состязаются за этот ресурс тогда и только когда, когда в критической секции, связанной с этим ресурсом одновременно находится не более чем один из этих процессов.

В самом деле, часть времени процесс занимается внутренними расчётами и не использует общий ресурс. Как только этот процесс входит в критическую секцию, т.е. происходит работа с общим ресурсом, об этом особым образом становится известно. Если в это время (пока первый процесс не вышел из критической секции) какой-либо другой процесс попробует войти в критическую секцию (т.е. начать работать с общим ресурсом), ему будет в этом отказано. Точнее, второй процесс будет приостановлен до тех пор, пока первый не выйдет из критической секции. Это можно проиллюстрировать на рисунке.

Теоретическая концепция критических областей имеет несколько стандартных реализаций, применяемых в различных операционных системах. Подробно рассмотрим лишь некоторые из них.

Запрет прерываний.

Если прерывания запрещены, то невозможно и переключение на другой процесс, который может состязаться за какие-либо ресурсы. Однако такой подход весьма неразумен, поскольку заранее не известно время, которое процесс будет находиться в критической области. Таким образом, пока пользовательский процесс в критической секции, не сможет произойти ни одна обработка, в том числе системных и неотложных событий.

Переменные блокировки

Если процессы используют один и тот же ресурс, разумно использовать некоторую общую переменную - переменную блокировки - которую изначально положить равной 0, а когда процесс будет входить в критическую область, он будет менять значение этой переменной на 1. Таким образом, если некоторый процесс хочет войти в критическую секцию, а переменная блокировки равна 1, процесс будет ожидать до тех пор, пока переменная блокировки не обратится в 0, что будет означать в критической секции не находится ни одного процесса.

Кроме рассмотренных можно назвать распространённые реализации: строгое чередование, алгоритм Петерсона, флаги готовности, алгоритм булочной (Bakeryalgorithm).

В простейших случаях концепция критических секций отлично срабатывает. Но существует ряд ситуаций, когда критических секций не достаточно. Рассмотрим на примере.

Проблема производителя и потребителя. Пусть два процесса совместно используют буфер ограниченного размера. Один из процессов помещает в буфер информацию (назовём этот процесс производителем), а другой читает информацию из буфера (назовём этот процесс потребителем). Трудность возникнет в тот момент, когда производитель заполнит буфер целиком. Решение очевидно, производитель должен ожидать пока потребитель прочтёт частично или полностью информацию из буфера. Аналогичная трудность возникнет, когда потребитель обратится к буферу для чтения и обнаружит, что буфер пуст. В этом случае потребитель должен ждать, пока производитель не поместит информацию в буфер.

Решение кажется достаточно простым, но приводит к состязательному состоянию двух процессов, даже при использовании критических секций в реализации производителя и потребителя. Дело в том, что для учёта заполненности буфера необходимо использовать какую-то общую для производителя и потребителя переменную. И как раз за эту переменную процессы будут состязаться. Можно ввести вспомогательный механизм, решающий задачу, например, установить бит активации, указывающий можно ли получать доступ к счётчику заполненности буфера. Однако можно смоделировать ситуацию с несколькими процессами, когда это решение не будет работать. Требуется сформулировать более общий подход.

В 1965г. Дейкстра (E.W. Dijkstra) предложил использовать специальную переменную целого типа, получившую название -семафор . Семафор связывается с совместно используемым ресурсом. Каждое обращение к ресурсу абстрактно будем называтьсигналом активизации .

Семафор - это неотрицательная целочисленная переменная, связанная с совместно используемым ресурсом, которая может быть нулём (в случае отсутствия сохранённых сигналов активизации) или некоторым положительным числом, соответствующим количеству отложенных сигналов активизации.

Над семафорами определены две операции:

down(sem) - сравнивает значение семафора с нулём, если значение больше нуля, то уменьшает его на 1 (то есть расходует один из сохраненных сигналов активизации) и возвращает управление. Если значение семафора равно нулю, процедураdown() не возвращает управление процессу, а процесс переводится в состояние ожидания.

up(sem) - увеличивает значение семафора на 1. При этом если с этим семафором связаны один или более ожидающих процессов, которые не могут завершить более раннюю операциюdown(), а это означает что значение семафора равно 0, один из ожидающих процессов будет выбран системой и ему будет разрешено завершитьdown().

Мьютекс -это семафор, находящийся в одном из двух возможных состояний: 0 - блокирован, либо 1 - не блокирован. Если процесс должен войти в критическую секцию, и мьютекс не заблокирован, процесс входит в критическую секцию, при этом заблокировав мьютекс. Если мьютекс заблокирован, вызывающий процесс блокируется до тех пор, пока процесс, работающий в критической области, не выйдет из неё.

Пример 3.5. Решение проблемы производителя и потребителя с помощью семафоров #define N 100; /* Определяем размер буфера(в ячейки) */ typedef int semaphore; /* Задаём тип "семафор" как целый */ semaphore mutex = 1; /* Контроль входа в критическую область */ semaphore empty = N; /* Число свободных ячеек буфера */ semaphore full = 0; /* Число занятых ячеек буфера */ void producer(){ /* Переменная "элемент", в неё будем класть вновь созданный элемент, для дальнейшей отправки в буфер */ /* Бесконечный цикл */ /* Создать элемент */ item=produce_item(); /* Уменьшить empty */ /* Увеличить full */ void consumer(){ /* Переменная "элемент", в неё будем класть взятый из буфера для обработки элемент */ /* Бесконечный цикл */ /* Уменьшить full */ /* Войти в критическую область*/ /* Поместить в буфер созданный элемент */ item=get_item(); /* Выход из критической области */ /* Увеличить empty */ /* Обработка элемента */ consum_item(item);

В представленном в примере решении используются три семафора: один для подсчета заполненных сегментов буфера (full), другой для подсчета пустых сегментов (empty), а третий предназначен для исключения одновременного доступа к буферу произ­водителя и потребителя (mutex). Значение счетчика fullисходно равно нулю, счетчик empty равен числу сегментов в буфере, a mutex равен 1. Рассмотрим действия обоих процессов пошагово.

Процесс производитель (producer) создаёт новый элемент, чтобы потом поместить его в буфер. Следующим шагом семафор, указывающий количество свободных элементов буфера уменьшается. При этом если уменьшить этот семафор нельзя (в случае, когда он равен нулю), производитель будет ожидать, пока не появится хоть один свободный элемент. Если же уменьшение прошло удачно, производитель сообщает о том, что он входит в критическую секцию (вход будет произведён лишь в том случае, если потребитель не находится в критической секции). Исполняя критическую секцию, производитель помещает созданный элемент в буфер, после чего сообщает о выходе из критической секции и увеличивает семафор, отражающий число заполненных элементов буфера.

Процесс потребитель (consumer) уменьшает значение семафора, указывающее количество занятых элементов буфера. При этом, если семафор нельзя уменьшить (он равен нулю), потребитель будет ожидать, пока в буфере не появится хоть один заполненный элемент. Если уменьшение прошло успешно, потребитель уменьшает мьютекс, тем самым сообщая о входе в критическую секцию. Вход в критическую секцию произойдёт только если производитель не находится в критической секции, в противном случае потребитель будет ожидать, пока производитель не выйдет из критической секции. Исполняя критическую секцию, потребитель забирает из буфера элемент, после чего сообщает о выходе из критической секции и увеличивает семафор, отражающий число свободных элементов буфера. Завершающим этапом, потребитель обрабатывает полученный из буфера элемент.

В примере семафоры использовались двумя различными способами. Это различие достаточно значимо, чтобы сказать о нем особо. Семафор mutex используется для реализации взаимного исключения, то есть для исключения одновременного обращения к буферу и связанным переменным двух процессов.

1. Понятие операционной системы (ОС).

Основные задачи.

Операционная система - это программа, которая 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.

Существует несколько видов операционных систем: DOS, Windows, UNIX разных версий и др. 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, поэтому в дальнейшем рассмотрим операционные системы DOS и Windows-9х

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

Операционная оболочка Windows - это разработанная фирмой Microsoft надстройка над операционной системой DOS, обеспечивающая большое количество удобств для программистов и пользователей. Большинство пользователей компьютеров используют Windows и разнообразные прикладные программы под Windows в своей работе. Широчайшее распространение Microsoft Windows сделало ее фактическим стандартом для IBM.

В ОС Windows гораздо лучше, по сравнению с другими ОС, налажено взаимодействие между пользователем и компьютером. Большинство повседневных задач выполняется с меньшими, чем когда-либо затратами времени. Решено также большинство проблем с распределением памяти. Встроенная сетевая поддержка делает тривиальной задачей надежный обмен информацией по сети. В Windows предусмотрена возможность давать файлам длинные имена, что значительно облегчает работу пользователя. Поддержка в Windows стандарта "plug-and-play" упрощает модернизацию оборудования. Ярлыки помогают быстро обращаться к часто используемым файлам, программам и папкам. Большая часть всего этого достигнута без ущерба для производительности. А многие процессы, например печать, идут теперь гораздо быстрее благодаря 32-битному режиму и другим усовершенствованиям.

В отличие от оболочек типа Norton Commander, Windows не только обеспечивает удобный и наглядный интерфейс для операций с файлами, дисками и т.д., но и предоставляет новые возможности для запускаемых в "родной" среде программ. Одна из основных целей разработчиков Windows – создание документированного интерфейса, резкое снижение требований к подготовке пользователя, упрощение работы. Следует также признать, что интерфейс Windows обладает массой достоинств. Предусмотрено все или почти все для удобной и безопасной работы, почти любую операцию можно выполнить множеством способов, а продуманная система подсказок, сообщений и предупреждений поддерживает пользователя в течение всего сеанса работы.

Тема урока : Основные объекты операционной системы и действия над ними. Типы окон и правила работы с ними.

Цели урока:

• Создать условия для формирования понятия «окно», выработки навыков работы с объектами операционной системе.
• Создать условия для развития интереса к предмету.
• Создать условия для воспитания умственных и волевых усилий, концентрации внимания, логичности и развитого воображения.

Структура урока

1. Организационный момент (1 мин.)
2. Актуализация опорных знаний (5 мин.)
3. Изучение нового материала (20 мин.)
4. Закрепление нового материала (16 мин.)
5. Домашнее задание (1 мин.)
6. Подведение итогов урока (2 мин.)

Ход урока

I. Приветственное слово учителя. Обеспечение нормальной обстановки для работы на уроке и психологическая подготовка учащихся к общению и предстоящему занятию.

Определение отсутствующих; проверка готовности учащихся к уроку; организация внимания.

1. Каково назначение операционной системы?

2. Что подразумевается под ресурсами компьютера?

3. В чем отличие между однозадачными и многозадачными ОС?

4. Что такое утилита? Назовите примеры утилиты.

III. В мире современных технологий не возможно оставаться в стороне от научного прогресса. Если перефразировать известную фразу, можно сказать: «Не каждый может быть программистом, но пользователем быть обязан».

IV.

@ Благодаря этому пользователь может работать со всеми старыми программами, находясь в современном интерфейсе Windows . Эта особенность ОСназывается аппаратной и программной совместимостью.

@ Программа, которая работает под управлением операционной системой Windows , называется Windows -приложением .

Основные термины и объекты Windows

Начнем изучение системыWindows с основных терминов, характеризующих ее интерфейс. Особенность интерфейса отражена в самом названии: «Windows » в переводе означает «окно»

@ Окнами называются прямоугольные области на экране, которые предназначены для ввода информации от пользователя и ввода информации, полученной программой

Окна – это другими словами, графические изображения программ (то есть Windows - приложений), которые пользователь видит на экране. Некоторые окна могут закрывать собою всю область светящегося экрана монитора, в этом случае говорят, что окно «распахнуто» во весь экран. Вместе с тем, существуют окна, занимающие только часть экрана.

@ Диалоговое окно (диалог) - это небольшое окно, предназначенное для взаимодействия пользователя с программой.

Для хранения информации на внешних носителях система Windows организует информацию в виде файлов. Отдельные файлы складываются в папки, причем каждая папка может включать в себя как файлы, так и вложенные папки. Папки – это аналог MS-DOS каталогов.

@ Папка вWindows – это хранилище различных объектов: файлов, других папок, образов дисков, принтеров и т.д.

Папки обозначаются желтым прямоугольником с выступом в левом верхнем углу. Среди всех папок, записанных на диски компьютера, существуют папки, которые необходимы для работы самой системы Windows. Эти папки называются системными .

Объектом обозначается любой элемент пользовательского интерфейса: значок, кнопка, меню, список, граница окно, окно и т.д.

Первый экран Windows – рабочий стол .

Как найти Рабочий стол? - спрашивают многие начинающие пользователи. Никак. В том смысле, что Рабочий стол не найти просто невозможно. Ибо все, что вы видите на своем экране после запуска Windows - это он и есть.

Название «Рабочий стол» выбрано крайне удачно. На своем обычном рабочем столе люди держат все необходимые им инструменты, документы и так далее. На виртуальном Рабочем столе Windows также собраны самые необходимые вам программы и инструменты, представленные в виде значков.

На нашем Рабочем столе пока что лежат лишь несколько небольших значков. Какие-то из них выглядят как прямоугольные папки желтого цвета, какие-то обозначены другими картинками. У одних в левом нижнем углу красуется значок в виде стрелочки, у других нет... Нетрудно запутаться.

Кроме значков, на Рабочем столе могут располагаться окна, контекстное меню и многое другое:

• С одного края рабочего стола размещена полоска с кнопкой ПУСК – панель задач .
• Панель задач может быть настроена пользователем. Обычно в правом углу панели задач отображается: часы, языковая панель.

@ Значки на рабочем столе называются пиктограммами . Они символизируют различные папки, документы, программы.

Панель задач

Пиктограммы без стрелки – это пиктограммы системных папок, а пиктограммы со стрелкой – это ярлыки.

@ Ярлык – это небольшой файл, содержащий картинку-пиктограмму и ссылку на какой-либо объект (программу, документ, папку, принтер и т.д.)

Над объектами ОС Windows возможно совершать следующие действия – выделять, перемещать, переименовывать. С помощью правой кнопки мыши можно обращаться к контекстному меню объекта (или кратко – меню объекта)

@ Контекстное меню вызывается правой кнопкой мыши, содержит список возможных действий, которые пользователь может совершить с данным объектом.

Работа с окнами

При работе в Windows каждому загружаемому приложению отводится окно, причем все окна имеют определенные типовые компоненты. Окна приложений называются также окнами папок. Следует отличать окна приложений от других похожих объектов Windows – окно документа (с ними мы будем знакомиться при работе программах различных редакторов и электронных таблиц) и диалоговых окон (о них мы будем говорить на этом уроке).

Рассмотрим структуру окон Windows-приложения на примере окна Блокнот. Это приложение – своего рода файловый менеджер, обеспечивающий работу пользователя с файлами, папками, дискам.

Элементы окна

1. рабочая область : внутренняя часть окна, содержит вложенные папки или окна документов;
2. границы : рамка, ограничивающая окно с четырех сторон. Размеры окна можно изменять, перемещая границу мышью;
3. заголовок : строка непосредственно под верхней границей окна, содержащая название окна;
4. значок системного меню: кнопка слева в строке заголовка открывает меню перемещения и изменения размеров окна;
5. строка меню: располагается непосредственно под заголовком, содержит пункты меню, обеспечивает доступ к командам;
6. панель инструментов: располагается под строкой меню, представляет собой набор кнопок, обеспечивает быстрый доступ к некоторым командам;
7. кнопки Свернуть, Развернуть/Восстановить, Закрыть расположены в верхней правой части окна.
8. полосы прокрутки. Если текст или картинка полностью не помещается в окне программы, то для ее просмотра снизу или справа появляются полосы прокрутки, которые можно двигать, открывая участки, не помещающиеся на экране.

Операции с окнами

@ Активизация окна осуществляется простым щелчком мыши по полю внутри окна.

@ Перемещение окна. Чтобы передвинуть окно, поместите курсор мыши в строку заголовка, нажмите кнопку мыши и понятии контур окна в нужную сторону. Отпустите кнопку мыши, и окно займет новое положение.

@ Изменение размеров окна . Распахнуть окно на весь экран, восстановить его до прежних размеров, свернуть на панель задач – все эти операции выполняются с помощью кнопок управления окном.

@ Закрытие окна производится щелчком по кнопке управления с крестиком, или комбинацией клавиш Alt+F4.

Диалоговые окна

Благодаря диалогам пользователь при работе в Windows избавлен от необходимости набора команд в строке. Необходимые команды вводятся путем манипуляции с элементами диалогов: щелчков по кнопкам, нажатием на стрелки, ввода значений в текстовые поля и т.д. Элементы диалогов называют еще элементами управления , эти элементы могут быть разбиты по следующим категориям.

@ Кнопки. Эти элементы указывают пользователю, какие действия он может выполнить.

@ Текстовые поля. Это буквенно-цифровые поля, которые применяются для ввода данных или получения информации от пользователя.

@ Списки. В полях списков, которые могут иметь полосы прокрутки, приводится перечень объектов или вариантов для выбора.

@ Надписи. С помощью этих элементов пользователю сообщается справочная информация.

@ Вкладки. Диалог может состоять из нескольких страниц. Каждая страница обозначается вкладкой.

@ Флажки. Эти элементы имеют вид маленьких квадратиков в диалоговых окнах.

@ Переключатели. Имеют не менее двух положений, позволяют выбрать только одно.

@ Ползунки. Применяются для увеличения или уменьшения значения некоторой переменной (интенсивности цвета, громкости звука и т.д.)

@ Счетчики. С помощью счетчиков, представляющие собой цифровые поля, вводятся числовые данные.

1. I. Закрепление нового материала. Вопросы:

Что такое графический интерфейс пользователя?

С помощью чего происходит управление в Windows?

Какие действия можно произвести с помощью мыши?

Перечислите элементы графического интерфейса Windows.

Что такое рабочий стол?

В чем отличие между значками и ярлыками?

Как получить доступ ко всем программам установленным на компьютере и ко всем настройкам Windows?

Где находятся цифровые часы?

Как переключить язык ввода с помощью мыши?

Как узнать текущую дату?

Перечислите основные элементы окна

2) Практикум.

1. Запустить приложение Мой компьютер , щелкнув два раза по пиктограмме Мой компьютер.

2. Распахнуть во весь экран окно

3. Свернуть окно на панель задач

4. Восстановить размер окна до первоначального размера

1. Переместить окно в правый нижний угол рабочего стола
2. закрыть окно приложения.

1. II. Домашнее задание.
2. III. Подведение итогов урока.

Главная > Документ

Понятие «Операционная система», классификация и основные функции. (полезный сайт /docs/courses/osstud/01/cH2.htm) Операционная система, сокр. ОС (англ. operating system) - комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между устройствами вычислительной системы и прикладными программами, а с другой - предназначены для управления устройствами, управления вычислительными процессами, эффективного распределения вычислительных ресурсов между вычислительными процессами и организации надёжных вычислений. Это определение применимо к большинству современных ОС общего назначения. В логической структуре типичной вычислительной системы ОС занимает положение между устройствами с их микроархитектурой, машинным языком и, возможно, собственными (встроенными) микропрограммами - с одной стороны - и прикладными программами с другой. Разработчикам программного обеспечения ОС позволяет абстрагироваться от деталей реализации и функционирования устройств, предоставляя минимально необходимый набор функций (см. интерфейс программирования приложений). В большинстве вычислительных систем ОС являются основной, наиболее важной (а иногда единственной) частью системного ПО. Понятие операционной системы Существуют две группы определений ОС: «набор программ, управляющих оборудованием» и «набор программ, управляющих другими программами». Обе они имеют свой точный технический смысл, который, однако, становится ясен только при более детальном рассмотрении вопроса о том, зачем вообще нужны ОС. Есть приложения вычислительной техники, для которых ОС излишни. Например, встроенные микрокомпьютеры содержатся сегодня во многих бытовых приборах, автомобилях (иногда по десятку в каждом), сотовых телефонах и т. п. Зачастую такой компьютер постоянно исполняет лишь одну программу, запускающуюся по включении. И простые игровые приставки - также представляющие собой специализированные микрокомпьютеры - могут обходиться без ОС, запуская при включении программу, записанную на вставленном в устройство «картридже» или компакт-диске. Тем не менее, некоторые микрокомпьютеры и игровые приставки всё же работают под управлением особых собственных ОС. В большинстве случаев это UNIX-подобные системы (последнее особенно верно в отношении программируемого коммутационного оборудования: межсетевых экранов, маршрутизаторов). ОС нужны, если:

вычислительная система используется для различных задач, причём программы, исполняющие эти задачи, нуждаются в сохранении данных и обмене ими. Из этого следует необходимость универсального механизма сохранения данных; в подавляющем большинстве случаев ОС отвечает на неё реализацией файловой системы. Современные ОС, кроме того, предоставляют возможность непосредственно «связать» вывод одной программы со вводом другой, минуя относительно медленные дисковые операции; различные программы нуждаются в выполнении одних и тех же рутинных действий. Например, простой ввод символа с клавиатуры и отображение его на экране может потребовать исполнения сотен машинных команд, а дисковая операция - тысяч. Чтобы не программировать их каждый раз заново, ОС предоставляют системные библиотеки часто используемых подпрограмм (функций); между программами и пользователями системы необходимо распределять полномочия, чтобы пользователи могли защищать свои данные от несанкционированного доступа, а возможная ошибка в программе не вызывала тотальных неприятностей; необходима возможность имитации «одновременного» исполнения нескольких программ на одном компьютере (даже содержащем лишь один процессор), осуществляемой с помощью приёма, известного как «разделение времени». При этом специальный компонент, называемый планировщиком, делит процессорное время на короткие отрезки и предоставляет их поочерёдно различным исполняющимся программам (процессам); наконец, оператор должен иметь возможность так или иначе управлять процессами выполнения отдельных программ. Для этого служат операционные среды, одна из которых - оболочка и набор стандартных утилит - является частью ОС (прочие, такие, как графическая операционная среда, образуют независимые от ОС прикладные платформы).

Таким образом, современные универсальные ОС можно охарактеризовать, прежде всего, как

использующие файловые системы (с универсальным механизмом доступа к данным), многопользовательские (с разделением полномочий), многозадачные (с разделением времени).

Многозадачность и распределение полномочий требуют определённой иерархии привилегий компонентов самой ОС. В составе ОС различают три группы компонентов:

ядро, содержащее планировщик; драйверы устройств, непосредственно управляющие оборудованием; сетевая подсистема, файловая система; системные библиотеки; оболочка с утилитами.

Большинство программ, как системных (входящих в ОС), так и прикладных, исполняются в непривилегированном («пользовательском») режиме работы процессора и получают доступ к оборудованию (и, при необходимости, к другим ресурсам ядра, а также ресурсам иных программ) только посредством системных вызовов. Ядро исполняется в привилегированном режиме: именно в этом смысле говорят, что ОС (точнее, её ядро) управляет оборудованием. В определении состава ОС значение имеет критерий операциональной целостности (замкнутости): система должна позволять полноценно использовать (включая модификацию) свои компоненты. Поэтому в полный состав ОС включают и набор инструментальных средств (от текстовых редакторов до компиляторов, отладчиков и компоновщиков). Ядро - центральная часть операционной системы, управляющая выполнением процессов, ресурсами вычислительной системы и предоставляющая процессам координированный доступ к этим ресурсам. Основными ресурсами являются процессорное время, память и устройства ввода-вывода. Доступ к файловой системе и сетевое взаимодействие также могут быть реализованы на уровне ядра. Классификация ОС Существует несколько схем классификации операционных систем. Ниже приведена классификация по некоторым признакам с точки зрения пользователя. Реализация многозадачности По числу одновременно выполняемых задач операционные системы могут быть разделены на два класса: многозадачные (Unix, OS/2, Windows). однозадачные (например, MS-DOS) и Многозадачная ОС, решая проблемы распределения ресурсов и конкуренции, полностью реализует мультипрограммный режим в соответствии с требованиями раздела 1.3. Приблизительность классификации очевидна из приведенных примеров. Так в ОС MS-DOS можно организовать запуск дочерней задачи и одновременное сосуществование в памяти двух и более задач. Однако эта ОС традиционно считается однозадачной, главным образом из-за отсутствия защитных механизмов и коммуникационных возможностей. Поддержка многопользовательского режима. По числу одновременно работающих пользователей ОС можно разделить на: однопользовательские (MS-DOS, Windows 3.x); многопользовательские (Windows NT, Unix). Наиболее существенно отличие заключается в наличии у многопользовательских систем механизмов защиты персональных данных каждого пользователя. Многопроцессорная обработка Многопроцессорные системы состоят из двух или более центральных процессоров, осуществляющих параллельное выполнение команд. Поддержка мультипроцессирования является важным свойством ОС и приводит к усложнению всех алгоритмов управления ресурсами. Многопроцессорная обработка реализована в таких ОС, как Linux, Solaris, Windows NT и в ряде других. Многопроцессорные ОС разделяют на симметричные и асимметричные. В симметричных ОС на каждом процессоре функционирует одно и то же ядро и задача может быть выполнена на любом процессоре, то есть обработка полностью децентрализована. В асимметричных ОС процессоры неравноправны. Обычно существует главный процессор (master) и подчиненные (slave), загрузку и характер работы которых определяет главный процессор. Системы реального времени. В разряд многозадачных ОС, наряду с пакетными системами и системами разделения времени, включаются также системы реального времени, не упоминавшиеся до сих пор. Они используются для управления различными техническими объектами или технологическими процессами. Такие системы характеризуются предельно допустимым временем реакции на внешнее событие, в течение которого должна быть выполнена программа, управляющая объектом. Система должна обрабатывать поступающие данные быстрее, чем те могут поступать, причем от нескольких источников одновременно. Столь жесткие ограничения сказываются на архитектуре систем реального времени, например, в них может отсутствовать виртуальная память, поддержка которой дает непредсказуемые задержки в выполнении программ. (См. также разделы, связанные с планированием процессов и реализацией виртуальной памяти). Функции операционных систем Основные функции: Выполнение по запросу программ тех достаточно элементарных (низкоуровневых) действий, которые являются общими для большинства программ и часто встречаются почти во всех программах (ввод и вывод данных, запуск и остановка других программ, выделение и освобождение дополнительной памяти и др.). Загрузка программ в оперативную память и их выполнение. Стандартизованный доступ к периферийным устройствам (устройства ввода-вывода). Управление оперативной памятью (распределение между процессами, организация виртуальной памяти). Управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как жёсткий диск, оптические диски и др.), организованным в той или иной файловой системе. Обеспечение пользовательского интерфейса. Сетевые операции, поддержка стека сетевых протоколов. Дополнительные функции: Параллельное или псевдопараллельное выполнение задач (многозадачность). Эффективное распределение ресурсов вычислительной системы между процессами. Разграничение доступа различных процессов к ресурсам. Организация надёжных вычислений (невозможности одного вычислительного процесса намеренно или по ошибке повлиять на вычисления в другом процессе), основана на разграничении доступа к ресурсам. Взаимодействие между процессами: обмен данными, взаимная синхронизация. Защита самой системы, а также пользовательских данных и программ от действий пользователей (злонамеренных или по незнанию) или приложений. Многопользовательский режим работы и разграничение прав доступа (см. аутентификация, авторизация).

Операционные системы. Понятие «планирования процессов» и «планировщик».

(полезный сайт /os/lec/4.php) Планирование процессов Процесс - это программный модуль, выполняемый в CPU. Операционная система контролирует следующую деятельность, связанную с процессами: 1. создание и удаление процессов 2. планирование процессов 3. синхронизация процессов 4. коммуникация процессов 5. разрешение тупиковых ситуаций Планирование - обеспечение поочередного доступа процессов к одному процессору. Планировщик - отвечающая за это часть операционной системы. Алгоритм планирования - используемый алгоритм для планирования. Ситуации, когда необходимо планирование: 1. Когда создается процесс 2. Когда процесс завершает работу 3. Когда процесс блокируется на операции ввода / вывода, семафоре, и т.д. 4. При прерывании ввода / вывода. Алгоритм планирования без переключений (неприоритетный) - не требует прерывание по аппаратному таймеру, процесс останавливается только когда блокируется или завершает работу. Алгоритм планирования с переключениями (приоритетный) - требует прерывание по аппаратному таймеру, процесс работает только отведенный период времени, после этого он приостанавливается по таймеру, чтобы передать управление планировщику. Необходимость алгоритма планирования зависит от задач, для которых будет использоваться операционная система. Основные три системы: 1. Системы пакетной обработки - могут использовать неприоритетный и приоритетный алгоритм (например: для расчетных программ). 2. Интерактивные системы - могут использовать только приоритетный алгоритм, нельзя допустить чтобы один процесс занял надолго процессор (например: сервер общего доступа или персональный компьютер). 3. Системы реального времени - могут использовать неприоритетный и приоритетный алгоритм (например: система управления автомобилем). Задачи алгоритмов планирования: 1. Для всех систем: · Справедливость - каждому процессу справедливую долю процессорного времени · Контроль над выполнением принятой политики · Баланс - поддержка занятости всех частей системы (например: чтобы были заняты процессор и устройства ввода / вывода) 2. Системы пакетной обработки · Пропускная способность - количество задач в час · Оборотное время - минимизация времени на ожидание обслуживания и обработку задач. · Использование процесса - чтобы процессор всегда был занят. 3. Интерактивные системы · Время отклика - быстрая реакция на запросы · Соразмерность - выполнение ожиданий пользователя (например: пользователь не готов к долгой загрузке системы) 4. Системы реального времени · Окончание работы к сроку - предотвращение потери данных · Предсказуемость - предотвращение деградации качества в мультимедийных системах (например: потерь качества звука должно быть меньше чем видео) Понятие Процесс. Состояния процесса Не следует смешивать понятия процесс и программа. Программа - это план действий, а процесс - это само действие. Понятие процесс включает: 1. программный код 2. данные 3. содержимое стека 4. содержимое адресного и других регистров CPU. Таким образом, для одной программы могут быть созданы несколько процессов, в том случае, если с помощью одной программы в компьютере выполняется несколько несовпадающих последовательностей команд. За время существования процесс многократно изменяет свое состояние. Различают следующие состояния процесса: 1. новый (new, процесс только что создан) 2. выполняемый (running, команды программы выполняются в CPU) 3. ожидающий (waiting, процесс ожидает завершения некоторого события, чаще всего операции ввода - вывода) 4. готовый (ready, процесс ожидает освобождения CPU) 5. завершенный (terminated, процесс завершил свою работу) Каждый процесс представлен в операционной системе набором данных, называемых process control block. В process control block процесс описывается набором значений, параметров, характеризующих его текущее состояние и используемых операционной системой для управления прохождением процесса через компьютер. Планирование процессов. Понятие очереди. Система управления процессами обеспечивает прохождение процесса через компьютер. В зависимости от состояния процесса ему должен быть предоставить тот или иной ресурс. Например, новый процесс необходимо разместить в основной памяти, следовательно, ему необходимо выделить часть адресного пространства. Процессу в состоянии готовый должно быть предоставлено процессорное время. Выполняемый процесс может потребовать оборудование ввода - вывода и доступ к файлу. Распределение процессов между имеющимися ресурсами носит название планирование процессов. Одним из методом планирования процессов, ориентированных на эффективную загрузку ресурсов, является метод очередей ресурсов. Новые процессы находятся во входной очереди, часто называемой очередью работ - заданий (job queue). Входная очередь располагается во внешней памяти, во входной очереди процессы ожидают освобождения ресурса - адресного пространства основной памяти. Готовые к выполнению процессы располагаются в основной памяти и связаны очередью готовых процессов или ready queue. Процессы в этой очереди ожидают освобождения ресурса процессорное время. Процесс в состоянии ожидания завершения операции ввода - вывода находится в одной из очередей к оборудованию ввода - вывода, которая носит название devices queue. При прохождении через компьютер процесс мигрирует между различными очередями под управлением программы, которая называется планировщик. (scheduler) Операционная система, обеспечивающая режим мультипрограммирования, обычно включает два планировщика - долгосрочный (long term scheduler) и краткосрочный (short term scheduler / CPU scheduler). Основное отличие между долгосрочным и краткосрочным планировщиками заключается в частоте запуска, например: краткосрочный планировщик может запускаться каждые 100 мс, долгосрочный - один раз за несколько минут. Долгосрочный планировщик решает, какой из процессов, находящихся во входной очереди, должен быть переведен в очередь готовых процессов в случае освобождения ресурсов памяти. Долгосрочный планировщик выбирает процесс из входной очереди с целью создания неоднородной мультипрограммной смеси. Это означает, что в очереди готовых процессов должны находиться в разной пропорции как процессы, ориентированные на ввод - вывод, так и процессы, ориентированные на преимущественную работу с CPU. Краткосрочный планировщик решает, какой из процессов, находящихся в очереди готовых процессов, должен быть передан на выполнение в CPU. В некоторых операционных системах долгосрочный планировщик может отсутствовать. Например, в системах разделения времени (time sharing system), каждый новый процесс сразу же помещается в основную память. Планирование процессора. Краткосрочный планировщик выбирает процессы из очереди готовых процессов и передает их на выполнение в CPU. Существуют различные алгоритмы или стратегии решения этой задачи, отличающиеся отношением к критериям планирования.

Понятие «Файл»: форматы файлов, атрибуты, способы доступа, операции над файлами.

(/kat_fil.html , /docs/courses/osstud/11/cH21.htm ) Файл (англ. file - папка, скоросшиватель) - концепция в вычислительной технике: сущность, позволяющая получить доступ к какому-либо ресурсу вычислительной системы и обладающая рядом признаков: - фиксированное имя (последовательность символов, число или что-то иное, однозначно характеризующее файл); - определённое логическое представление и соответствующие ему операции чтения/записи. Может быть любой - от последовательности бит до базы данных с произвольной организацией или любым промежуточным вариантом. Первому случаю соответствуют операции чтения/записи потока и/или массива (то есть последовательные или с доступом по индексу), второму - команды СУБД. Промежуточные варианты - чтение и разбор всевозможных форматов файлов. В информатике используется следующее определение: файл - это упорядоченная совокупность данных, хранимая на диске и занимающая поименованную область внешней памяти. Величина файла характеризуется объемом содержащейся в нем информации. Для того чтобы систематизировать порядок хранения файлов на дисках их объединяют в каталоги В отличие от переменной, файл (в частности, его имя) имеет смысл вне конкретной программы. Работа с файлами - по крайней мере, в «простейшем» представлении - реализуется средствами операционных систем, а до их появления реализовывалась их предшественниками - мониторами и библиотеками подпрограмм. Ресурсами, доступными через файлы, в принципе, может быть что угодно, представимое в цифровом виде. Чаще всего в их перечень входят: области данных (необязательно на диске); устройства (как физические, так и виртуальные); потоки данных (в частности, вход или выход процесса); сетевые ресурсы; объекты операционной системы. Файлы первого типа исторически возникли первыми и распространены наиболее широко, поэтому часто «файлом» называют и область данных, соответствующую имени. Текстовые и двоичные файлы. Часто файлы разделяют на две категории - текстовые и двоичные. Текстовые файлы предназначены для чтения человеком. Они состоят из строк символов, причем каждая строка оканчивается двумя специальными символами «возврат каретки» (СR) и «новая строка» (LF). При редактировании и просмотре текстовых файлов эти специальные символы, как правило, не видны, В текстовых файлах хранятся тексты программ, командных файлов и т.д. Файлы, не являющиеся текстовыми, по традиции называются двоичными. Исполнимые файлы. Каждая программа (кроме операционной системы, которая запускается при включении компьютера) содержит в своем составе файл, который запускает эту программу. Такой файл называется исполнимым файлом. Иначе говоря, исполнимый файл -это головной файл программы, запускающий ее на выполнение. Если программа состоит из одного файла, то этот файл и является исполнимым файлом. По традиции исполнимые файлы обычно имеют расширение имени.СОМ или.ЕХЕ. Файлы документов. Кроме файлов программ, на Ваших дисках всегда будут файлы, содержащие данные, с которыми Вы работаете. Чаще всего данные, соответствующие одному документу, с которым Вы работаете, содержатся в одном файле. Такие файлы обычно называют файлами документов. Например, большинство редакторов текстов, электронных таблиц, сохраняют любой обрабатываемый документ (таблиц; рисунок и т.д.) в одном файле. Для работы с такими документами надо запустить соответствующую программу и считать (часто говорят - открыть) документа в этой программе. Имена файлов Чтобы операционная система и другие программы могли обращаться к файлам, файлы должны иметь обозначения. Это обозначения обычно называют именем файла. Имена файлов. В операционной системе DOS, обозначения файлов состоят из двух частей: имени и расширения. Часто имя и расширение вместе также {они}называются именем{файлов}, как правило, это не приводит к путанице. В имени файла может быть от 1 до 8 символов. Расширение начинается с точки, за которой следуют от 1 до 3 символов. Например, имя.расширение Допустимые символы. Имя и расширение могут состоять из прописных и строчных латинских букв, цифр и символов Прописные и строчные буквы. В имени и расширении имени файла прописные и строчные латинские буквы являются эквивалентными, так как DOS переводит все строчные буквы в соответствующие прописные буквы. На диске имя файла хранится в версии, записанной прописными (то есть большими) буквами. Русские буквы. Некоторые «русифицированные» версии DOS позволяют употреблять в именах файлов русские буквы. Однако эту возможность следует использовать с осторожностью: многие программы не «понимают» имен с русскими буквами.