Операционная система При включении компьютера операционная система загружается в память раньше остальных программ и затем служит платформой и средой для. - презентация

1 Операционная система При включении компьютера операционная система загружается в память раньше остальных программ и затем служит платформой и средой для их работы. Помимо вышеуказанных функций ОС может осуществлять и другие, например, предоставление пользовательского интерфейса, сетевое взаимодействие и т. п. С 1990-х наиболее распространёнными операционными системами являются ОС семейства Microsoft Windows и системы класса UNIX (особенно Linux). Операционная система (ОС) (англ. operating system) – 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 способ общения (интерфейс) с устройствами компьютера.

2 Классификация ОС Операционные системы могут различаться особенностями реализации внутренних алгоритмов управления основными ресурсами компьютера (процессорами, памятью, устройствами), особенностями использованных методов проектирования, типами аппаратных платформ, областями использования и многими другими свойствами. 1. Особенности алгоритмов управления ресурсами От эффективности алгоритмов управления локальными ресурсами компьютера во многом зависит эффективность всей сетевой ОС в целом. Поэтому, характеризуя сетевую ОС, часто приводят важнейшие особенности реализации функций ОС по управлению процессорами, памятью, внешними устройствами автономного компьютера. Так, например, в зависимости от особенностей использованного алгоритма управления процессором, операционные системы делят на многозадачные и однозадачные, многопользовательские и однопользовательские, на системы, поддерживающие многонитевую обработку и не поддерживающие ее, на многопроцессорные и однопроцессорные системы.

3 Классификация ОС 2. Поддержка многозадачности. По числу одновременно выполняемых задач операционные системы могут быть разделены на два класса: однозадачные (например,MS-DOS,MSX) и многозадачные (OC EC, OS/2, UNIX, Windows). Однозадачные ОС в основном выполняют функцию предоставления пользователю виртуальной машины, делая более простым и удобным процесс взаимодействия пользователя с компьютером. Однозадачные ОС включают средства управления периферийными устройствами, средства управления файлами, средства общения с пользователем. Многозадачные ОС, кроме вышеперечисленных функций, управляют разделением совместно используемых ресурсов, таких как процессор, оперативная память, файлы и внешние устройства. 3. Поддержка многопользовательского режима. По числу одновременно работающих пользователей ОС делятся на: однопользовательские (MS-DOS, Windows 3.x, ранние версии OS/2); многопользовательские (UNIX, Windows NT). Главным отличием многопользовательских систем от однопользовательских является наличие средств защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей. Следует заметить, что не всякая многозадачная система является многопользовательской, и не всякая однопользовательская ОС является однозадачной.

4 Классификация ОС 4. Вытесняющая и невытесняющая многозадачность. Важнейшим разделяемым ресурсом является процессорное время. Способ распределения процессорного времени между несколькими одновременно существующими в системе процессами (или нитями) во многом определяет специфику ОС. Среди множества существующих вариантов реализации многозадачности можно выделить две группы алгоритмов: невытесняющая многозадачность (NetWare, Windows 3.x); вытесняющая многозадачность (Windows NT, OS/2, UNIX). Основным различием между вытесняющим и невытесняющим вариантами многозадачности является степень централизации механизма планирования процессов. В первом случае механизм планирования процессов целиком сосредоточен в операционной системе, а во втором - распределен между системой и прикладными программами. При невытесняющей многозадачности активный процесс выполняется до тех пор, пока он сам, по собственной инициативе, не отдаст управление операционной системе для того, чтобы та выбрала из очереди другой готовый к выполнению процесс. При вытесняющей многозадачности решение о переключении процессора с одного процесса на другой принимается операционной системой, а не самим активным процессом. 5. Поддержка многонитевости. Важным свойством операционных систем является возможность распараллеливания вычислений в рамках одной задачи. Многонитевая ОС разделяет процессорное время не между задачами, а между их отдельными ветвями (нитями).

5 Классификация ОС 6. Многопроцессорная обработка. Другим важным свойством ОС является отсутствие или наличие в ней средств поддержки многопроцессорной обработки - мультипроцессирование. Мультипроцессирование приводит к усложнению всех алгоритмов управления ресурсами. В наши дни становится общепринятым введение в ОС функций поддержки многопроцессорной обработки данных. Такие функции имеются в операционных системах Solaris 2.x фирмы Sun, Open Server 3.x компании Santa Crus Operations, OS/2 фирмы IBM, Windows NT фирмы Microsoft и NetWare 4.1 фирмы Novell. Многопроцессорные ОС могут классифицироваться по способу организации вычислительного процесса в системе с многопроцессорной архитектурой: асимметричные ОС и симметричные ОС. Асимметричная ОС целиком выполняется только на одном из процессоров системы, распределяя прикладные задачи по остальным процессорам. Симметричная ОС полностью децентрализована и использует весь пул процессоров, разделяя их между системными и прикладными задачами. 7. Особенности аппаратных платформ На свойства операционной системы непосредственное влияние оказывают аппаратные средства, на которые она ориентирована. По типу аппаратуры различают операционные системы персональных компьютеров, мини-компьютеров, мейнфреймов, кластеров и сетей ЭВМ. Среди перечисленных типов компьютеров могут встречаться как однопроцессорные варианты, так и многопроцессорные. В любом случае специфика аппаратных средств, как правило, отражается на специфике операционных систем.

6 Классификация ОС 8. Особенности областей использования Многозадачные ОС подразделяются на три типа в соответствии с использованными при их разработке критериями эффективности: - системы пакетной обработки (например, OC EC), - системы разделения времени (UNIX, VMS), - системы реального времени (QNX, RT/11).

7 Функции ОС По современным представлениям, ОС должна уметь делать следующее: - Обеспечивать загрузку пользовательских программ в оперативную память и их исполнение. - Обеспечивать работу с устройствами долговременной памяти, такими как магнитные диски, ленты, оптические диски и т.д. Как правило, ОС управляет свободным пространством на этих носителях и структурирует пользовательские данные. - Предоставлять более или менее стандартный доступ к различным устройствам ввода/вывода, таким как терминалы, модемы, печатающие устройства. - Предоставлять некоторый пользовательский интерфейс. Слово некоторый здесь сказано не случайно - часть систем ограничивается командной строкой, в то время как другие на 90% состоят из средств интерфейса пользователя. Более развитые ОС предоставляют также следующие возможности: - Параллельное (точнее, псевдопараллельное, если машина имеет только один процессор) исполнение нескольких задач. - Распределение ресурсов компьютера между задачами. - Организация взаимодействия задач друг с другом. - Взаимодействие пользовательских программ с нестандартными внешними устройствами. - Организация межмашинного взаимодействия и разделения ресурсов. - Защита системных ресурсов, данных и программ пользователя, исполняющихся процессов и самой себя от ошибочных и зловредных действий пользователей и их программ Существуют ОС, функции которых этим и исчерпываются. Одна из хорошо известных систем такого типа - дисковая операционная система MS DOS.

8 Состав ОС Структуру ОС составляют следующие модули: - базовый (ядро ОС) управляет файловой системой, обеспечивает до­ ступ к ней и обмен файлами между периферийными устройствами; - командный процессор расшифровывает и исполняет команды пользователя, поступающие, прежде всего, через клавиатуру; - драйверы периферийных устройств программно обеспечивают согласованность работы этих устройств с процессором (каждое пе­ риферийное устройство обрабатывает информацию по-разному); - дополнительные сервисные программы (утилиты) делают удобным и многосторонним процесс общения пользователя с компьютером. Файлы, составляющие ОС, хранятся на диске (отсюда название систе­мы дисковая операционная система ДОС). Для работы на IBM-совместимых компьютерах в настоящее время чаще всего используются следующие операционные системы: - ОС MS DOS фирмы Microsoft и совместимые с ней; - ОС Windows NT, Windows95/98/2000/ХР фирмы Microsoft; - ОС OS/2 фирмы IBM; - ОС UNIX фирмы AT&T.

9 Понятие файла В основе любой операционной системы лежат правила организации хранения информации на внешних устройствах. Несмотря на то, что внешняя память может быть технически реализована на разных носителях информации (например, в виде гибкого магнитного диска или магнитной ленты, жесткого диска или CD–ROMа), их объединяет принятый в операционной системе принцип организации хранения логически связанных наборов информации в виде так называемых файлов. Файл – логически связанная совокупность информации, для размещения которой во внешней памяти выделяется именованная область. Файл служит учетной единицей информации в операционной системе. Любые действия с информацией в операционной системе осуществляются над файлами: запись на диск, вывод на экран, ввод с клавиатуры, печать и пр. На диске файл не требует для своего размещения непрерывного пространства, обычно он занимает свободные кластеры, на которые разбивается диск при форматировании, в разных его частях. Кластер является минимальной единицей пространства диска, которое может быть отведено файлу и занимает группу смежных секторов (1 сектор = 512 байт). Сведения о номерах кластеров, которые занимает файл, хранятся в специальной FAT-таблице. FAT-таблица предназначена для размещения и поиска файлов на диске. Она хранится на диске в определенном месте – в самом начале диска. Учитывая ее крайне важную роль в организации файловой системы, предусмотрено хранение и ее дубля, т.е. на диске хранятся две одинаковые таблицы – основная и дублирующая. При повреждении основной таблицы можно восстановить информацию о размещении файлов с помощью дублирующей.

10 Понятие файла В файлах могут храниться разнообразные виды и формы представления информации: тексты, рисунки, чертежи, числа, программы, таблицы и т.п. Текстовая информация хранится в файле в символах ASCII, в так называемом текстовом формате. Содержимое текстовых файлов можно просмотреть на экране дисплея с помощью разных программных средств (просмотрщиков текста или текстовых редакторов). Такие файлы называются текстовыми. Любой другой файл с нетекстовой информацией просмотреть теми же средствами, что и текстовый файл, не удается. При просмотре на экран будут выводиться абсолютно непонятные символы – коды. Такие файлы называются двоичными или бинарными. Для характеристики файла используются следующие параметры: полное имя файла; объем (размер) файла в байтах; дата создания файла; время создания файла; специальные атрибуты файла: R (Read only) – только для чтения, Н (Hidden) – скрытый файл, S (System) – системный файл, A (Archive) – архивированный файл.

11 Понятие файла Расширение имени файла (англ. filename extension, часто говорят просто расширение файла) последовательность символов, добавляемых к имени файла и предназначенных для идентификации типа (формата) файла. Это один из распространённых способов, с помощью которых пользователь или программное обеспечение компьютера может определить тип данных, хранящихся в файле. Расширение обычно отделяется от основной части имени файла точкой. В ранних операционных системах длина расширения была ограничена тремя символами, в современных операционных системах это ограничение отсутствует. Иногда могут использоваться несколько расширений, следующих друг за другом, например, «.tar.gz». Операционная система или менеджер файлов могут устанавливать соответствия между расширениями файлов и приложениями. Когда пользователь открывает файл с зарегистрированным расширением, автоматически запускается соответствующая этому расширению программа. Некоторые расширения показывают, что файл сам является программой. К файлу можно обращаться с помощью его имени. Имя файла всегда уникально и служит для отличия одного файла от другого. Имя файла состоит из собственно имени файла (уникальная часть) и расширения, разделенных точкой. Образуется имя файла не более чем из восьми символов, причем для этого используются цифры, буквы латинского алфавита и ряд специальных символов, таких как $ # ! % ( – ) { _ } ' ^. Расширение файла является не обязательным элементом имени файла, но служит для характеристики хранящейся в файле информации. Именно по расширению операционная система определяет тип файла и программу, с помощью которой этот файл может быть обработан. Образуется расширение не более чем из трех символов по тем же правилам, что и имя файла.

12 Понятие файла Именами файлов не могут служить имена стандартных устройств компьютера: PRN – принтер; LPT1, LPT2, LPT3 – уст-ва, подключаемые к параллельным портам (обычно это принтеры); AUX – дополнительное устройство, присоединяемое к асинхронному последовательному порту 1; СОМ1, COM2, COM3 – уст-ва, присоединяемые к асинхронным последовательным портам; CON – консоль (при вводе – клавиатура, при выводе – экран); NUL – "пустое" уст-во; все операции ввода-вывода для этого уст-ва игнорируются. Как правило, все прикладные программы автоматически присваивают расширения обрабатываемым файлам, поэтому от пользователя требуется вводить только первую часть имени файла, без указания типа. При работе на персональном компьютере установлен ряд стандартных расширений: BAS – программа на языке Бейсик; ВАТ – пакетный командный файл, исполняемый файл; СОМ – командный системный файл, исполняемый файл; DOC – файл текстового документа, например Microsoft Word; EXE – исполняемый файл; HLP – файл для справочной информации; RAR – архивный файл; SYS – файлы, расширяющие возможности операционной системы, например драйверы; TMP – временный файл; ТXT – текстовый файл; ZIP – архивный файл и др.

13 Понятие файла При назначении имен файлов рекомендуется образовывать их так, чтобы они отражали смысловое содержание файла. Символ * служит для замены любой последовательности символов. В шаблоне может быть использовано в поле имени и типа по одному символу *. Например, задав имя *.ТХТ, вы обратитесь ко всем файлам с расширением TXT. Задав имя AZ*.*, вы обратитесь ко всем файлам, имя которых начинается на AZ. Символ ? служит для замены одного символа. В шаблоне может 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 символа обязательно RT, третий и четвертый – любые.

14 Каталог ИМЕНА ФАЙЛОВ РЕГИСТРИРУЮТСЯ НА ДИСКАХ В КАТАЛОГАХ. КАТАЛОГ – ЭТО СПЕЦИАЛЬНОЕ МЕСТО НА ДИСКЕ, В КОТОРОМ ХРАНЯТСЯ ИМЕНА ФАЙЛОВ, СВЕДЕНИЯ О РАЗМЕРЕ ФАЙЛОВ, ВРЕМЕНИ ИХ ПОСЛЕДНЕГО ОБНОВЛЕНИЯ, АТРИБУТЫ (СВОЙСТВА) ФАЙЛОВ И Т.Д. ЕСЛИ В КАТАЛОГЕ ХРАНИТСЯ ИМЯ ФАЙЛА, ТО ГОВОРЯТ, ЧТО ЭТОТ ФАЙЛ НАХОДИТСЯ В ДАННОМ КАТАЛОГЕ. Термин па́пка был введён для упрощения файловой системы в глазах пользователя путём аналогии с офисными папками. Он был впервые использован в Mac OS, а в системах семейства Windows он появился с выходом Windows 95. Эта метафора на сегодня используется в большом числе операционных систем: Windows, Mac OS, Mac OS X, а также в большом количестве сред рабочего стола для систем семейства UNIX. В этой терминологии, папка, находящаяся в другой папке, называется подпапка или вложенная папка. Все вместе, папки на компьютере представляют иерархическую структуру, представляющую собой дерево. НА КАЖДОМ МАГНИТНОМ ДИСКЕ МОЖЕТ БЫТЬ НЕСКОЛЬКО КАТАЛОГОВ. В КАЖДОМ КАТАЛОГЕ МОЖЕТ БЫТЬ МНОГО ФАЙЛОВ, НО КАЖДЫЙ ФАЙЛ ВСЕГДА РЕГИСТРИРУЕТСЯ ТОЛЬКО В ОДНОМ КАТАЛОГЕ. В ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЕ ПРИНЯТА ИЕРАРХИЧЕСКАЯ (ДРЕВООБРАЗНАЯ) СТРУКТУРА

15 Каталог В ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЕ ПРИНЯТА ИЕРАРХИЧЕСКАЯ (ДРЕВООБРАЗНАЯ) СТРУКТУРА ОРГАНИЗАЦИИ КАТАЛОГОВ. НА КАЖДОМ ДИСКЕ ВСЕГДА ИМЕЕТСЯ ЕДИНСТВЕННЫЙ ГЛАВНЫЙ (КОРНЕВОЙ) КАТАЛОГ. ОН НАХОДИТСЯ НА 0-М УРОВНЕ ИЕРАРХИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ И ОБОЗНАЧАЕТСЯ СИМВОЛОМ " \ ". КОРНЕВОЙ КАТАЛОГ СОЗДАЕТСЯ ПРИ ФОРМАТИРОВАНИИ (ИНИЦИАЛИЗАЦИИ, РАЗМЕТКЕ) ДИСКА, ИМЕЕТ ОГРАНИЧЕННЫЙ РАЗМЕР И НЕ МОЖЕТ БЫТЬ УДАЛЕН СРЕДСТВАМИ ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ. В ГЛАВНЫЙ КАТАЛОГ МОГУТ ВХОДИТЬ ДРУГИЕ КАТАЛОГИ И ФАЙЛЫ, КОТОРЫЕ СОЗДАЮТСЯ КОМАНДАМИ ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ И МОГУТ БЫТЬ УДАЛЕНЫ СООТВЕТСТВУЮЩИМИ КОМАНДАМИ.

16 Каталог Когда Вы используете файл не из текущего каталога, необходимо указать, в каком каталоге этот файл находится. Это делается с помощью указания пути к файлу. Путь – последовательность из имен соподчиненных каталогов или символов "..", которые необходимо пройти по иерархической структуре к каталогу, где зарегистрирован искомый файл. При задании пути имена каталогов записываются в порядке следования и отделяются друг от друга символом " \". При задании пути недопустимо использование пробелов. Если путь начинается с символа " \", то маршрут начинается от корневого каталога диска, иначе – от текущего каталога. Каждое имя каталога в пути соответствует входу в подкаталог с таким именем, символы ".." соответствует входу в родительский каталог. Полное имя файла состоит из пути к каталогу, в котором находится файл, и имени файла, разделенных символом " \", перед которыми может стоять обозначение дисковода. Если дисковод не указан, то подразумевается текущий дисковод. Если путь не указан, то подразумевается текущий каталог. Полное имя файла полностью специфицирует, с каким файлом работает пользователь.