<<
>>

Операционная система

Из схемы (см. рис. 3.17) видно, что операционная система (ОС) занимает центральное место в системе программного обес- печения, выполняя связующую функцию между аппаратными средствами компьютера и прикладным или инструментальным ПО.

Компьютер выполняет действия в соответствии с предписани- ями программы, созданной на одном из языков программирова- ния. При работе пользователя на компьютере часто возникает не- обходимость выполнить операции с прикладной программой в целом, организовать работу внешних устройств, проверить работу различных блоков, скопировать информацию и т. п. Наиболее ча- сто выполняемыми функциями являются:

• запуск программы на выполнение;

• организация записи программы на диск и считывание ее с диска;

• печать текста и результатов решения;

• копирование программы на другой диск;

• удаление программы с диска;

• просмотр содержимого диска и другие операции.

Эти операции используются для работы с любой программой, воспринимаемой как единое целое. Поэтому целесообразно из всего многообразия операций, выполняемых компьютером, выделить типовые и реализовать их с помощью специализированных про- грамм.

Программы, организующие работу устройств и не связанные со спецификой решаемой задачи, вошли в состав комплекса про- грамм, названного операционной системой.

Операционная система — совокупность программных средств, обес- печивающая управление аппаратной частью компьютера, приклад- ными программами, а также их взаимодействие между собой и пользо- вателем.

Операционная система образует автономную среду, не связан- ную ни с одним из языков программирования. Любая прикладная программа связана с операционной системой и может эксплуати- роваться только на тех компьютерах, на которых имеется анало- гичная системная среда. Прикладные программные средства, раз- работанные в среде одной ОС, часто не могут быть использованы для работы в среде другой ОС, если нет специального комплекса программ (конвертера), позволяющего это сделать.

В таком случае говорят о программной несовместимости компьютеров.

Программа, созданная в среде одной ОС, не функционирует в среде другой ОС, если в ней не обеспечена возможность конвер- тации (преобразования) программ.

Классифицируют ОС по числу обрабатываемых задач, числу пользователей и типу интерфейса.

По числу обрабатываемых задач ОС подразделяют на однозадачные и многозадачные.

Задачей называется программа, размещенная в оперативной па- мяти и обрабатываемая процессором в текущий момент времени.

Физически один процессор может выполнять только одну за- дачу. Многозадачность обеспечивается за счет разделения времени работы процессора на небольшие временные отрезки (кванты), предоставляемые последовательно каждой задаче. За счет высокой скорости работы процессора переключение между задачами бы- вает практически незаметным для пользователя, однако если за- пускать много задач или мощность процессора будет недостаточ- ной, то может проявиться эффект торможения. Реальную много- задачность могут обеспечить многопроцессорные системы, кото- рые в настоящее время широко применяются в качестве серверов.

По числу пользователей ОС подразделяют на одно- пользовательские и многопользовательские, или сетевые.

Многопользовательские, или сетевые, ОС включают в себя на- бор управляющих и обслуживающих программ, обеспечивающих обмен информацией между программами на различных ПК, дос- туп к общему сетевому ресурсу (например, принтеру), передачу текстовых сообщений (электронная почта) и т.д, (см. подраад. 5.5).

По типу интерфейса ОС бывают с интерфейсом команд- ной строки и графическим интерфейсом.

Современные ОС поддерживают командный и WIMP-интер- фейсы. Командный интерфейс означает выдачу на экран систем- ного приглашения для ввода команды. Например, в MS DOS это приглашение выглядит как С:\>, в Unix — $.

WIMP-интерфейс (от англ. Windows — окна, Image — образ, Menu — меню, Pointer — указатель) является графическим, т.е. на экране высвечивается окно, содержащее образы программ и меню действий.

Для выбора одного из них используется указа- тель.

В настоящее время идут разработки речевого интерфейса SILK (от англ. Speech — речь, Image — образ, Language — язык, Knowledge —• знание), т. е. на экране по речевой команде происхо- дит перемещение от одних поисковых образов к другим. Предпо- лагается, что при использовании SILK-интерфейса не нужно бу- дет разбираться в меню.

Экранные образы достаточно точно укажут дальнейший путь перемещения от одних поисковых образов к другим по смысло- вым семантическим связям.

Для IBM-совместимых персональных компьютеров разработа- но несколько различных семейств операционных систем: MS DOS, Windows, OS/2, Unix и некоторые другие. Наиболее простой опе- рационной системой считается однопользовательская и одноза- дачная операционная система MS DOS. Системы Windows, OS/2 и Unix более сложны из-за их многозадачности, а также из-за вклю- ченных в них сетевых возможностей. Первая версия операционной системы MS DOS была разработана в 1981 — 1982-х гг. Как было отмечено ранее, за годы существования MS DOS разработано боль- шое число версий и модификаций этой системы. Последней вер- сией была MS DOS 6.22, Затем была разработана значительно бо- лее мощная и удобная в использовании операционная система Windows, для которой были выпущены версии Windows 95, Windows 98 и Windows Me. Для указанных версий операционных систем часто используют одно общее обозначение Windows 9.x. Название Windows имеют и сетевые операционные системы Windows NT и Windows 2000, Windows ХР. Заметим, что MS DOS оказалась как бы поглощенной, включенной в состав операцион- ных систем Windows 9.x.

Операционная система выполняет следующие функции:

• управление работой каждого блока персонального компьюте- ра и их взаимодействием;

• управление выполнением программ;

• организация хранения информации во внешней памяти;

• взаимодействие пользователя с компьютером, т.е. поддержка интерфейса пользователя.

Обычно операционная система хранится на жестком диске или CD-диске.

При включении компьютера операционная система автоматически загружается с диска в оперативную память и зани- мает в ней определенное место. Этот процесс называется загруз- кой операционной системы.

Рассмотрим более подробно функции операционной системы.

Управление работой периферийных устройств компьютера. Осу- ществляется специальными программами — драйверами.

Драйвер устройства — программа операционной системы для уп- равления периферийными устройствами: дисководами, дисплеем, кла- виатурой, принтером, манипулятором «мышь» и др.

Драйвер устройства должен учитывать специфику работы внеш- него устройства, все тонкости его функционирования, поэтому каждому устройству должен соответствовать свой драйвер. Напри- мер, после нажатия клавиши на клавиатуре соответствующий драй- вер выполняет обработку сигнала, проверяет, нажималась ли уп- равляющая клавиша или производилась ли смена регистров кла- виатуры. Подобные операции являются стандартными для любой программы и никакого отношения к решаемой задаче не имеют. Драйверы выполняют только стандартные функции управления вводом-выводом. Драйверы могут быть либо стандартными, либо загружаемыми.

Стандартные (внутренние) драйверы — это программы, кото- рые находятся внутри ВЮБ или его модуля расширения и служат для управления внешними устройствами, входящими в стандарт- ный комплект поставки персонального компьютера. Эти драйве- ры подключаются к системе автоматически после перехода ком- пьютера в нормальное рабочее состояние. Напомним, что ВЮБ — это базовая система ввода-вывода, которая хранится в ПЗУ ком- пьютера.

Загружаемые (внешние, устанавливаемые) драйверы — это про- граммы, хранящиеся на диске и предназначенные для управле- ния внешними устройствами, которые отличаются от стандарт- ных либо техническими параметрами, либо режимами эксплуата- ции. Возможность использования загружаемых драйверов облегча- ет адаптацию операционной системы к новым внешним устрой- ствам.

Управление выполнением программ.

Базируется на механизме прерываний.

Прерывания — это процедуры (небольшие программы), кото- рые компьютер вызывает для выполнения определенной задачи.

Существуют аппаратные, логические и программные прерыва- ния.

Аппаратные прерывания инициируются аппаратурой, напри- мер сигналом от принтера, нажатием клавиши на клавиатуре, сигналом от таймера, и другими причинами. Логические преры- вания возникают при нестандартных ситуациях в работе микро- процессора (например, деление на нуль, переполнение регистров и др.). Программные прерывания инициируются программами, т. е. появляются, когда одна программа хочет получить сервис со сто- роны другой программы (например, доступ к определенным ап- паратным средствам).

Каждое прерывание имеет уникальный номер, и с ним связа- на определенная подпрограмма. Когда вызывается прерывание, процессор приостанавливает свою работу и выполняет прерыва- ние: загружается адрес программы обработки прерывания и ей передается управление; после окончания ее работы управление передается основной программе, которая была прервана. Аппа- ратные прерывания относятся к прерываниям низшего уровня, им присвоены младшие номера, обслуживает их базовая система ввода-вывода. Логические и программные прерывания относят к верхнему уровню, они имеют большие номера, и их обслуживает в основном базовый модуль.

Организация хранения информации во внешней памяти. Осуще- ствляется через файловую систему. Несмотря на то что внешняя память может быть технически реализована на разных носителях (например, гибкий магнитный диск или CD-диск), их объеди- няет принятый в операционной системе принцип организации хранения логически связанных наборов информации в виде фай- лов.

Файл — это именованная совокупность данных, размещенная на внешнем запоминающем устройстве, хранимая, пересылаемая и обра- батываемая как единое целое.

Файл может содержать программу, числовые данные, текст, закодированное изображение и др.

Файл всегда имеет имя, которое состоит из двух частей, разде- ленных точкой: собственно имя файла и расширение, определя- ющее его тип (программа, числовые или текстовые данные и т.д.) (табл.

3.1). Имя файлу дает пользователь, а тип файла обычно зада- ется программой автоматически при его создании. В различных операционных системах существуют различные форматы имен файлов. В операционной системе MS-DOS собственно имя файла должно содержать не более восьми букв латинского алфавита и цифр, а расширение состоит из трех латинских букв, например: proba.txt. В операционной системе Windows имя файла может иметь до 255 символов, причем можно использовать русский алфавит, например: Единицы измерения информации.doc.

На каждом носителе информации может храниться большое число файлов. Порядок хранения файлов на диске определяется используемой файловой системой, которая кроме самих файлов

Таблица 3.1

Тшы файлов и расширения

Типы файлов Расширения
Программы .ехе,.сот
Текстовые файлы . txt,.doc
Графические файлы .bmp,.gif,.jpg
Звуковые файлы .wav,.mid,.mp3
видеофайлы .avi,.mov
Программы на языках программирования .bas, .pas

включает в себя корневой каталог, систему подкаталогов, таб- лицу размещения файлов и называется логической структурой диска.

Часто возникает ситуация, когда надо работать не с одним файлом, а с группой файлов, например:

• копирование группы файлов с одного диска на другой;

• удаление группы файлов;

• перемещение группы файлов на другой диск;

• поиск группы файлов заданного типа и т. п.

Эти операции достаточно легко выполнить, пользуясь при формировании имен и типов файлов шаблоном. Шаблон имени файла — специальная форма, в которой в полях имени и типа файла используются символы «*» или «?».

Символ «*» служит для замены любой последовательности сим- волов, В шаблоне может быть использовано в поле имении типа по одному символу «*». Например, задав имя *.ТХТ, вы обратитесь ко всем текстовым файлам, а задав имя SD*.8, вы обратитесь ко всем файлам, имя которых начинается на SD,

Символ «?» служит для замены одного символа. В шаблоне мо- жет быть использовано несколько таких символов. Например, имя RT??.BAS позволит обратиться ко всем файлам типа BAS, имя которых состоит из четырех символов, причем первые два симво- ла обязательно RT, третий и четвертый — любые.

Взаимодействие пользователя с ПК. Оно обеспечивается специ- альными программными модулями, поддерживающими тот или иной тип интерфейса, и командным процессором, который зап- рашивает у пользователя команды и выполняет их.

В операционных системах с графическим интерфейсом пользо- ватель может вводить команды с помощью мыши, тогда как в режиме командной строки необходимо вводить команды с помо- щью клавиатуры.

При организации хранения данных на дисках важно обеспе- чить быстрый доступ к данным.

3.3.1.

<< | >>
Источник: Калмыкова Е. А.. Информатика. 2012

Еще по теме Операционная система:

  1. Э. ТАНЕНБАУМ, А. ВУДХАЛЛ. ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ Разработка и реализация 3-е издание, 2007
  2. В.Е. Карпов К.А. Коньков. Основы операционных систем, 2005
  3. Э. ТАНЕНБАУМ Х. БОС. СОВРЕМЕННЫЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМ Ы 4-е ИЗДАНИЕ, 2015
  4. § 39 Классификация договоров в отдельных видах. – Римская классификация. – Система прусского закона, французского и австрийского кодекса. – Система русского свода. – Система настоящего изложения.
  5. Тема 15 Правова система і система права. Система законодавства та систематизація нормативно-правових актів
  6. Глава 4. Система права и система законодательства
  7. §5. Система военных судов в РФ как часть системы судов общей юрисдикции
  8. Единство и взаимосвязь правовой системы и системы правового общества
  9. § 1.3. Система трудового права і система трудового законодавства
  10. § 33 Общее правило о переходе наследства к детям. – Отличие отделенных от неотделенных. – Право представления. – Право родительское. – Право боковых родственников. – Римская система определения прав по классам и степеням. – Германская система определения прав по линиям и коленам.
  11. § 14 Отношения супругов по имуществу. – Германское начало общения имуществ в браке и римская система приданого. – Особое имущество жены. – Разнообразные системы западных законодательств. – Раздел имуществ по прекращении брака. – Ограничения брачных договоров и сделок между супругами. – Английский закон об отношениях супругов по имуществу.
  12. § 34 Смешанные системы в новейших законодательствах. – Происходящее от различия сих систем различие в порядке раздела и в допущении права представления. – Ограничение наследственного права пределами родства. – Ограничение женщин. – Разделение наследства между родами. – Возвращение подаренного родителями. – Наследование супругов и незаконных детей и родителей. – Закон наследования в Англии.