Назначение и функции операционной системы microsoft windows

ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА WINDOWS

В результате изучения главы студент должен:

• • назначение и возможности современных операционных систем;
• • принципы организации хранения данных, структурные единицы хранения информации на компьютере;
• • единицы измерения информации, хранящейся в памяти компьютера;
• • основные методы, способы и средства хранения и управления компьютерной информацией;

• • организовать хранение личных данных на компьютере,
• • осуществлять операции но обслуживанию данных;
• • применять современные информационные технологии для защиты компьютерной информации;

• • средствами управления хранения и информацией в операционной системе Windows;
• • технологиями защиты информации в соответствующих сферах профессиональной деятельности.

Операционные системы: назначение и функции

Реализация любой информационной технологии определяется выбранной платформой — совокупностью взаимодействующих между собой аппаратных средств и операционной системы, под управлением которой функционируют прикладные программы и средства для их разработки.

Операционные системы образуют самый нижний уровень программной оболочки аппаратных средств персонального компьютера. Они обеспечивают управление всеми аппаратными компонентами и позволяют отделить остальные классы программ от непосредственного взаимодействия с аппаратурой.

Операционная система выполняет две главные функции:

• 1) поддержка работы всех прикладных и системных программ;
• 2) предоставление пользователю возможности осуществлять общее управление компьютером.

Одна из основных задач операционной системы состоит в обеспечении взаимодействия программ с внешними устройствами н друге другом, в распределении оперативной памяти, в выявлении различных событий, возникающих во время работы, и соответствующем реагировании на них.

Для общего управления компьютером пользователю предоставляются средства, реализованные в виде неграфического или графического интерфейса, с помощью которых он может выполнять такие операции, как форматирование диска, копирование файлов, вывод каталога на экран монитора, запуск (вызов) любых программ, установка монитора и внешних устройств и т.д.

Число операционных систем невелико — не более нескольких десятков, но их роль чрезвычайно важна, поскольку они обеспечивают работу всех остальных программ. В настоящее время наиболее распространенной операционной системой для персональных компьютеров, функционально подобных IBM PC, является система Windows (версии 95, 98, 2000, РХ, 2003, Vista, 7, 8) фирмы Microsoft. Она приобрела статус фактического стандарта для персональных компьютеров.

Наряду с операционными системами семейства Windows все большее распространение получает операционная система Linux семейства Unix. Операционные системы семейства Unix создавались для профессионалов и предназначались для промышленных компьютеров. Операционная система Linux, официально выпущенная в свет в 1994 г., отличается от других операционных систем, прежде всего, открытой архитектурой: ее ядро открыто для изменения. Операционная система Linux свободно распространяется, а открытость ее архитектуры позволяет участвовать в ее поддержке, развитии и дополнении тысячам пользователей-программистов. Уже в 2002 г. корпорация Microsoft признала Linux конкурентом Windows. Однако в ближайшее время вряд ли можно ожидать полного вытеснения Windows, и, прежде всего, потому, что до сих пор не создано полноценной замены часто используемым прикладным программам, например, офисному комплекту Microsoft.

Структура файловой системы. Одна из важнейших функций операционной системы — организация файловой системы.

Под файлом понимают поименованную область на внешнем носителе информации, где могут долговременно храниться программы, обрабатываемая информация (тексты документов, закодированные изображения идр.) 1 . Реализуются файлы как участки памяти на внешних носителях — гибких и жестких дисках. Каждый файл имеет имя, зарегистрированное в папке (каталоге) файлов [1] [2] . Имя файла состоит из собственно имени и расширения (типа), которые отделяются друг от друга точкой. Тип файла определяет, какого рода информация хранится в файле, какой программой этот файл создан, какова его внутренняя организация и как этот файл может быть использован. Так, программные файлы, содержащие программы или процедуры решения задач, имеют тип сот или ехе, пакетные командные файлы — расширение bat. Полное имя файла:

Папка — файл, содержащий сведения о файлах: имя, адрес, объем, время создания и т.д. Папка доступна пользователю: ее можно просматривать и производить манипуляции с файлами, зарегистрированными в ней. Папка сама представляет собой файл, ее можно «хранить» в другой папке; так образуются иерархические файловые структуры (рис. 3.1). К файловой си-

Рис. 3.1. Структура файловой системы

стеме имеет доступ и любая прикладная программа. Понятие файла можно обобщить на любой источник и потребитель информации в персональном компьютере: коммуникационный канал, принтер, монитор, клавиатуру и др. Такая трактовка, принятая и в Windows, создает удобства для организации взаимодействия программ и обмена информацией с внешними устройствами.

Для персонального компьютера файловая система в определенной степени является сердцевиной системного программного обеспечения. Структура файловой системы и структура хранения данных на внешних носителях определяют удобство работы пользователя, скорость доступа к данным и т.д.

Свойства операционной системы Windows. Операционная система Windows позволяет одновременно исполнять несколько приложений (программ), каждое из которых располагается в своем окне. В конкретный момент времени пользователь может взаимодействовать только с одной программой, которая является для него активной. Все остальные программы в этот момент времени являются для пользователя пассивными 1 . В любой момент времени пользователь может приостановить взаимодействие с активной программой и перейти к работе с одной из пассивных программ (или запустить новую). Windows «запоминает» состояние «приостановленной» программы, что позволяет продолжить взаимодействие с программой с той «точки», в которой ее работа была «приостановлена».

По реализации интерфейса операционная система Windows является типичной графической операционной системой, работа с которой основана на взаимодействии активных (указатель мыши) и пассивных (экранные кнопки, значки, переключатели, флажки, строки меню и т.п.) элементов управления. Пользовательский интерфейс прост, понятен и унифицирован для приложений Windows.

Операционная система Windows (и ее приложения) ориентирована на работу с объектами [3] [4] , каждый из которых характеризуется совокупностью свойств и над которыми можно выполнять определенные действия.

Windows (и ее приложения) позволяет выполнять многие действия над объектами способом перетаскивания (Drag and Drop). Результат перетаскивания зависит от типа объекта, выбранного места и нажатой клавиши.

Система Windows обеспечивает единство принципов применения шрифтов в разных приложениях, предоставляя возможность гибкого управления экранными и принтерными шрифтами. Применение так называемых векторных шрифтов при подготовке документов обеспечивает реализацию принципа соответствия экранного изображения печатному — принципа WYSIWYG.

Windows поддерживает технологию Plug and Play (включи и работай), которая автоматизирует сложный процесс подключения к компьютеру новых периферийных устройств.

Windows поддерживает технологию OLE (связывание и внедрение объектов), используемую при подготовке и редактировании составных документов. OLE-технология предоставляет возможность полноценной работы с каждым объектом составного документа.

Источник

Назначение и основные функции операционных систем. Состав операционной системы

Доброго времени суток уважаемый пользователь. На этой страничке мы поговорим на такие темы, как: Назначение и основные функции операционных систем. Состав операционной системы.

Операционная система (ОС) – это комплекс взаимосвязанных системных программ для организации взаимодействия пользователя с компьютером и выполнения всех других программ. ОС относятся к составу системного программного обеспечения и являются основной его частью. Операционные системы: MS DOS 7.0, Windows Vista Business, Windows 2008 Server, OS/2, UNIX, Linux.

Основные функции ОС:

• управление устройствами компьютера (ресурсами), т.е. согласованная работа всех аппаратных средств ПК: стандартизованный доступ к периферийным устройствам, управление оперативной памятью и др.
• управление процессами, т.е. выполнение программ и их взаимодействие с устройствами компьютера.
• управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как жесткий диск, компакт-диск и т.д.), как правило, с помощью файловой системы.
• ведение файловой структуры.
• пользовательский интерфейс, т.е. диалог с пользователем.

Дополнительные функции:

• параллельное или псевдопараллельное выполнение задач (многозадачность).
• взаимодействие между процессами: обмен данными, взаимная синхронизация.
• защита самой системы, а также пользовательских данных и программ от злонамеренных действий пользователей или приложений.
• разграничение прав доступа и многопользовательский режим работы (аутентификация, авторизация).

Состав операционной системы

В общем случае в состав ОС входят следующие модули:

• Программный модуль, управляющий файловой системой.
• Командный процессор, выполняющий команды пользователя.
• Драйверы устройств.
• Программные модули, обеспечивающие графический пользовательский интерфейс.
• Сервисные программы.
• Справочная система.

Драйвер устройства (device driver) – специальная программа, обеспечивающая управление работой устройств и согласование информационного обмена с другими устройствами.

Командный процессор (command processor) – специальная программа, которая запрашивает у пользователя команды и выполняет их (интерпретатор программ).

Интерпретатор команд отвечает за загрузку приложений и управление информационным потоком между приложениями.

Для упрощения работы пользователя в состав современных ОС входят программные модули, обеспечивающие графический пользовательский интерфейс.
Процесс работы компьютера в определенном смысле сводится к обмену файлами между устройствами. В ОС имеется программный модуль, управляющий файловой системой.

Сервисные программы позволяют обслуживать диски (проверять, сжимать, дефрагментировать и др.), выполнять операции с файлами (копирование, переименование и др.), работать в компьютерных сетях.

Для удобства пользователя в состав ОС входит справочная система, позволяющая оперативно получить необходимую информацию о функционировании как ОС в целом, так и о работе ее отдельных модулей.

Примечание

Состав модулей ОС, а также их количество зависит от семейства и вида ОС. Так, например, в ОС MS DOS отсутствует модуль, обеспечивающий графический пользовательский интерфейс.

Наиболее общим подходом к структуризации операционной системы является разделение всех ее модулей на две группы:

1. Ядро – это модули, выполняющие основные функции ОС.
2. Вспомогательные модули, выполняющие вспомогательные функции ОС. Одним из определяющих свойств ядра является работа в привилегированномрежиме.

Модули ядра выполняют следующие базовые функции ОС: Управление процессами, Управление системой прерываний, Управление памятью, управление устройствами ввода-вывода, Функции, решающие внутрисистемные задачи организации вычислительного процесса: переключение контекстов, загрузка/вы­грузка страниц, обработка прерываний. Эти функции недоступны для приложе­ний. Функции, служащие для поддержки приложений, создавая для них так называемую прикладную программную среду.

Приложения могут обращаться к ядру с запросами – системными вызовами – для выполнения тех или иных действий: для открытия и чтения файла, вывода графической информации на дисплей, получения системного времени и т.д. Функции ядра, которые могут вызываться приложениями, образуют интерфейс прикладного программирования – API (Application programming interface).

Пример.
Базовый код API Win32 содержится в трех библиотеках динамической загрузки (Dynamic Link Library, DLL): USER32, GDI32 и KERNEL32.

Kernel — модуль Windows, который поддерживает низкоуровневые функции по работе с файлами и управлению памятью и процессами. Этот модуль обеспечивает сервис для 16- и 32-разрядных приложений.
GDI (Graphics Device Interface) — модуль Windows, обеспечивающий реализацию графических функций по работе с цветом, шрифтами и графическими примитивами для дисплея и принтеров.
User — модуль Windows, который является диспетчером окон и занимается созданием и управлением отображаемыми на экране окнами, диалоговыми окнами, кнопками и другими элементами пользовательского интерфейса.
Ядро является движущей силой всех вычислительных процессов в компьютерной системе, и крах ядра равносилен краху всей системы, без него ОС является полностью неработоспособной и не сможет выполнить ни одну из своих функций. Поэтому разработчики операционной системы уделяют особое внимание надежности кодов ядра, в результате процесс их отладки может растягиваться на многие месяцы.

Обычно ядро оформляется в виде программного модуля некоторого специального формата, отличающегося от формата пользовательских приложений.
Вспомогательные модули ОС выполняют вспомогательные функции ОС (полезные, но менее обязательные чем функции ядра).

Примеры вспомогательных модулей:

• Программа архивирования данных.
• Программа дефрагментации диска.
• Текстовый редактор.

Вспомогательные модули ОС оформляются либо в виде приложений, либо в виде библиотек процедур. Вспомогательные модули ОС подразделяются на следующие группы:

утилиты – программы, решающие задачи управления и сопровождения компьютерной системы: обслуживание дисков и файлов.

системные обрабатывающие программы – текстовые или графические редакторы, компиляторы, компоновщики, отладчики.

программы предоставления пользователю дополнительных услуг пользовательского интерфейса (калькулятор, игры).

библиотеки процедур различного назначения, упрощающие разработку при­ложений (библиотека математических функций, функций ввода-вывода).

Как и обычные приложения, для выполнения своих задач утилиты, обрабатывающие программы и библиотеки ОС, обращаются к функциям ядра посредством системных вызовов.
Функции, выполняемые модулями ядра, являются наиболее часто используемыми функциями операционной системы, поэтому скорость их выполнения определяет производительность всей системы в целом. Для обеспечения высокой скорости работы ОС все модули ядра или большая их часть постоянно находятся в оперативной памяти, то есть являются резидентными.

Вспомогательные модули обычно загружаются в оперативную память только на время выполнения своих функций, то есть являются транзитными. Такая организация ОС экономит оперативную память компьютера.

Примечание

Разделение операционной системы на ядро и вспомогательные модули обеспечивает легкую расширяемость ОС. Чтобы добавить новую высокоуровневую функцию, достаточно разработать новое приложение, и при этом не требуется модифицировать основные функции, образующие ядро системы.

Источник