Операционная система: назначение и состав
Общие сведения
На IBM-совместимых персональных компьютерах используются операционные системы корпорации Microsoft Widows, а также свободно распространяемая операционная система Liux.
На персональных компьютерах фирмы Apple используются различные версии операционной системы Mac OS.
На рабочих станциях и серверах наибольшее распространение получили операционные системы Widows T/2000/XP и UIX.
Назначение операционной системы
Операционные системы разные, но их назначение и функции одинаковые. Операционная система является базовой и необходимой составляющей программного обеспечения компьютера, без нее компьютер не может работать в принципе.
Операционная система обеспечивает совместное функционирование всех устройств компьютера и предоставляет пользователю доступ к его ресурсам.
Состав операционной системы
Современные операционные системы имеют сложную структуру, каждый элемент которой выполняет определенные функции по управлению компьютером.
1. Управление файловой системой. Процесс работы компьютера сводится к обмену файлами между устройствами. В операционной системе имеются программные модули, управляющие файловой системой.
2. Командный процессор. Специальная программа, которая запрашивает у пользователя команды и выполняет их.
3. Драйверы устройств. Специальные программы, которые обеспечивают управление работой устройств и согласование информационного обмена с другими устройствами, а также позволяют производить настройку некоторых параметров устройств. Технология «Plug ad Play» (подключай и играй) позволяет автоматизировать подключение к компьютеру новых устройств и обеспечивает их конфигурирование.
4. Графический интерфейс. Используется для упрощения работы пользователя.
5. Сервисные программы или утилиты. Программы, позволяющие обслуживать диски (проверять, сжимать, дефрагментировать и т.д.), выполнять операции с файлами (архивировать и т.д.), работать в компьютерных сетях и т.д.
6. Справочная система. Позволяет оперативно получить информацию как о функционировании операционной системы в целом, так и о работе ее отдельных модулей.
Загрузка операционной системы
После включения компьютера происходит загрузка операционной системы с системного диска в оперативную память. Загрузка должна выполнятся в соответствии с программой загрузки. Однако для того, чтобы компьютер выполнял какую-нибудь программу, эта программа должна уже находится в оперативной памяти. Разрешение этого противоречия состоит в последовательной, поэтапной загрузке операционной системы.
Самотестирование компьютера
В состав компьютера входит энергонезависимое постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), содержащее программы тестирования компьютера и первого этапа загрузки операционной системы – это BIOS(Basic Iput/Output System – базовая система вввода/вывода).
После включения питания или нажатия кнопки RESET на системном блоке компьютера или одновременного нажатия комбинации клавиш
В процессе тестирования сначала могут выдаваться диагностические сообщения в виде различных последовательностей коротких и длинных звуковых сигналов.
После успешной инициализации видеокарты краткие диагностические сообщения выводятся на экран монитора.
Загрузка операционной системы
После проведения самотестирования специальная программа, содержащаяся в BIOS, начинает поиск загрузчика операционной системы. Происходит поочередное обращение к имеющимся в компьютере дискам и поиск в определенном месте наличия специальной программы Master Boot(программы загрузчика операционной системы).
Если системный диск и программа-загрузчик оказываются на месте, то она загружается в оперативную память и ей передается управление работой компьютера.
Если системные диски в компьютере отсутствуют, на экране монитора появляется сообщение «osystem disk» и компьютер остается неработоспособным.
Процесс загрузки операционной системы
После окончания загрузки операционной системы управление передается командному процессору.
Состав ОС Windows
Часть II. Пользовательский интерфейс
Операционной системы Windows.
Характеристика ОС Windows.
Операционные системы Windows можно разделить на две группы:
1) Пользовательские системы Windows
2) Сетевые системы Windows
В группу пользовательских систем Windows входят: Windows 3.Х, Windows 95, Windows 98, Windows МЕ. В основу этих систем входит отказоустойчивость в ущерб безопасности.
В группу сетевых систем Windows входят: Windows NT, Windows2000, Windows XP. В основу этих систем входит безопасность.
WindowsХР скорее является компромиссной между группой пользовательских и сетевых систем Windows. В Windows ХР используется сетевая платформа, уровень безопасности понижен, но за счет этого расширенно программное пространство. Это дает возможность более широкому использованию различных приложений. На данный момент существует три версии Windows ХР: Windows XP Home Edition, Windows XP Professional, Windows XP Corporation.
Состав ОС Windows.
0) Программы BIOS (используются на начальной стадии загрузки ОС).
1) Программа IPL (Initial Program Loader).
2) Некоторые информационные файлы: BOOT.INI, реестр.
3) Файлы на системном диске, использующиеся для загрузки ОС (NT.EYE)
4) HAL – уровень абстракции оборудования (программы, которые делают оборудование «невидимым» для остальных приложений на более высоких уровнях и низкоуровневые драйверы).
5) Драйверы: универсальные и виртуальные.
Универсальные драйверы для группы однотипных устройств, а виртуальные
драйверы для поддержки работы устройств ввода/вывода, для программ на
6) Драйверы устройств ввода/вывода высокоуровневые (логический уровень)
7) Уровень ядра ОС.
— User – обработка прерываний
— GDI – графический интерфейс устройств вывода.
8) Уровень диспетчеров (низкоуровневое планирование)
— Диспетчер процессов (планирование прохождения процессов)
— Диспетчер планирования памяти (RAM) (распределение памяти между процессами)
— Диспетчер устройств ввода/вывода (инициация и завершение процессов ввода/вывода)
— Диспетчер Plug & Play устройств
— Диспетчер конфигурации (конфигурация оборудования ос, внесение всех изменений в реестр)
— Диспетчер управления сервисами (сервисы – службы ос)
9) Уровень логического программного интерфейса NTDLL, средства API (написания интерфейсов), планировщики (драйвера высокого уровня).
— планировщики сеансов WINLOGON
— планировщик очереди печати (SPOOLER)
— планировщик сервисов (управление сервисами)
— планировщик задач (TASK MANAGER)
10)Подсистемы приложений WIN 32
основные приложения OSIX и OS/2
11) Оснастка Windows. (средства ОС, которые доступны пользователю, после ее загрузки).
12)Приложения (программы, которые находятся в данной ОС).
Схема – модель устройства ОС Windows
Аппаратура – физический интерфейс
 |
HAL – физически независимый интерфейс
 |
 |
ядро режим ядра
 |
диспетчера
 |
подсистемы приложений
Win 32 (OSIX, OS/2) пользовательский уровень
Состав и функции операционных систем.
В состав современных операционных систем обычно входит следующие основные модули:
· Программный модуль, управляющий файловой системой. Процесс работы компьютера в определенном смысле сводится к обмену файлами между устройствами. В операционной системе имеются программные модули, управляющие файловой системой.
· Командный процессор. В состав операционной системы входит специальная программа – командный процессор, которая запрашивает у пользователя команды и выполняет их. Пользователь может дать команду запуска программы выполнения какой-либо операции над файлами (копирование, удаление, переименование), вывода документа на печать и т.д. Операционная система должна эту команду выполнить.
· Драйверы устройств. К магистрали компьютера подключаются различные устройства (дисководы, монитор, клавиатура, мышь, принтер и др.). Каждое устройство выполняет определенную функцию (ввод информации, хранение информации, вывод информации), при этом техническая реализация устройств существенно различается. В состав операционной системы входят драйверы устройств, специальные программы, которые обеспечивают управление работой устройств и согласование информационного обмена с другими устройствами. Каждому устройству соответствует свой драйвер.
· Графический интерфейс. Для упрощения работы пользователя в состав современных операционных систем, и в частности, в состав Windows, входят программные модули, создающие графический пользовательский интерфейс. В операционных системах с графическим интерфейсом пользователь может вводить команды с помощью мыши, тогда как в режиме командной строки необходимо вводить команды с помощью клавиатуры.
· Сервисные программы. В состав операционной системы входят также сервисные программы или утилиты. Такие программы позволяют обслуживать диски (проверять, сжимать, дефрагментировать и т.д.), выполнять операции с файлами (архивировать и т.д.), работать в компьютерных сетях.
· Справочная система. Для удобства пользователя в состав операционной системы обычно входит также справочная система. Справочная система позволяет оперативно получить необходимую информацию о функционировании как операционной системы в целом, так и о работе ее отдельных модулей. Файлы операционной системы хранятся во внешней, долговременной памяти (на жестком, гибком или лазерном диске). Однако программы могут выполняться, только если они находятся в оперативной памяти, поэтому файлы операционной системы необходимо загрузить в оперативную память. Диск (жесткий, гибкий или лазерный), на котором находятся файлы операционной системы и с которого производится ее загрузка, называется системным.
На сегодняшний день можно констатировать, что операционная система (ОС) представляет собой комплекс системных управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между аппаратурой компьютера и пользователем с его задачами, а с другой стороны, предназначены для наиболее эффективного расходования ресурсов вычислительной системы и организации надежных вычислений.
Основные функции операционных систем.
· Прием от пользователя (или от оператора системы) заданий, или команд, сформулированных на соответствующем языке, и их обработка. Задания могут передаваться в виде текстовых директив (команд) оператора или в форме указаний, выполняемых с помощью манипулятора (например, с помощью мыши). Эти команды связаны, прежде всего, с запуском (приостановкой, остановкой) программ, с операциями над файлами (получить перечень файлов в текущем каталоге, создать, переименовать, скопировать, переместить тот или иной файл и др.), хотя имеются и иные команды.
· Загрузка в оперативную память подлежащих исполнению программ.
· Распределение памяти, а в большинстве современных систем и организация виртуальной памяти.
· Запуск программы (передача ей управления, в результате чего процессор исполняет программу).
· Идентификация всех программ и данных.
· Прием и исполнение различных запросов от выполняющихся приложений. Операционная система умеет выполнять очень большое количество системных функций (сервисов), которые могут быть запрошены из выполняющейся программы. Обращение к этим сервисам осуществляется по соответствующим правилам, которые и определяют интерфейс прикладного программирования (Application Program Interface, API) этой операционной системы.
· Обслуживание всех операций ввода-вывода.
· Обеспечение работы систем управлений файлами (СУФ) и/или — систем управления базами данных (СУБД), что позволяет резко увеличить эффективность всего программного обеспечения.
· Обеспечение режима мультипрограммирования, то есть организация параллельного выполнения двух или более программ на одном процессоре, создающая видимость их одновременного исполнения.
· Планирование и диспетчеризация задач в соответствии с заданными стратегией и дисциплинами обслуживания.
· Организация механизмов обмена сообщениями и данными между выполняющимися программами.
· Для сетевых операционных систем характерной является функция обеспечения взаимодействия связанных между собой компьютеров.
· Защита одной программы от влияния другой, обеспечение сохранности данных, защита самой операционной системы от исполняющихся на компьютере приложений.
· Аутентификация и авторизация пользователей (для большинства диалоговых операционных систем). Под аутентификацией понимается процедура проверки имени пользователя и его пароля на соответствие тем значениям, которые хранятся в его учетной записи. Очевидно, что если входное имя (login) пользователя и его пароль совпадают, то, скорее всего, это и будет тот самый пользователь. Термин авторизация означает, что в соответствии с учетной записью пользователя, который прошел аутентификацию, ему (и всем запросам, которые будут идти к операционной системе от его имени) назначаются определенные права (привилегии), определяющие, что он может, а что не может делать на компьютере.
· Удовлетворение жестким ограничениям на время ответа в режиме реального времени (характерно для операционных систем реального времени).
· Обеспечение работы систем программирования, с помощью которых пользователи готовят свои программы.
· Предоставление услуг на случай частичного сбоя системы.
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-05; Нарушение авторского права страницы