Функции операционных систем персональных компьютеров

Содержание:

Введение

Операционная система — это программа, которая загружается при включении компьютера. Это комплекс взаимосвязанных программ, предназначенных для управления ресурсами компьютера и организации взаимодействия с пользователем.^[1] Таким образом, операционная система – это набор программ, контролирующих работу прикладных программ и системных приложений и исполняющих роль интерфейса между пользователями, программистами, прикладными программами, системными приложениями и аппаратным обеспечением компьютера.

Операционные системы персональных компьютеров поддерживают многозадачный режим. При этом довольно часто уже в процессе загрузки на одновременное выполнение запускаются десятки программ. Задачей операционных систем персональных компьютеров является качественная поддержка работы отдельного пользователя. Они широко используются для обработки текстов, создания электронных таблиц и доступа к Интернету.^[2]

В программном обеспечении персонального компьютера операционная система занимает основное положение, поскольку осуществляет планирование и контроль всего вычислительного процесса. Любая из компонент программного обеспечения обязательно работает под управлением операционной системы. В этом и заключается актуальность курсовой работы.

Цель курсовой работы состоит в изучении теоретических аспектов операционных систем и их функций, а также в определении основных направлений работы операционных систем.

В соответствии с данной целью в исследовании были поставлены следующие задачи:

1. Понять, что такое операционные системы, для чего они нужны и какие выполняют задачи.
2. Определить и изучить функции операционных систем.
3. Рассмотреть виды операционных систем.

1. Сущность и задачи операционных систем

1.1 Понятие операционных систем

Как известно, компьютер в современном виде появился далеко не сразу. Первые компьютеры были очень громоздкими и дорогостоящими. Управлять ими могли исключительно профессионалы, четко понимающие все тонкости их устройства и работы.

С тех пор многое изменилось. Эволюцию прошли как сами компьютеры (аппаратная их часть), так и программы для них. Сегодня ребенок младшего школьного возраста способен за несколько минут научиться решать на компьютере задачи, которые раньше отняли бы кучу времени даже у профессионалов. Взаимодействие человека и компьютера стало настолько простым, что работать с ним могут все. Используя манипулятор мышь (или проще говоря, мышку), мы можем буквально пальцем указывать компьютеру, что и куда нужно скопировать, переместить, вырезать, заменить, переименовать, открыть, закрыть и т.д. Компьютер понимает все наши жесты, переводя их на понятный для себя язык, самостоятельно выполняя расчеты, сохраняя результаты на жестком диске, правильно используя при этом ресурсы процессора, оперативной памяти и других устройств, входящих в состав системы, и не задает никаких лишних вопросов.

Никто из нас уже даже и не задумывается над тем, что еще совсем недавно для того, чтобы заставить компьютер выполнить даже элементарную задачу, нужно было составлять специальные алгоритмы действий. Это в свою очередь требовало особых знаний, дополнительных затрат времени и не доставляло никакого удовольствия.

Сегодня же человек взаимодействует с компьютерным железом не непосредственно, а через специальную программную прослойку, берущую на себя автоматическое решение всех задач по обеспечению слаженной работы устройств компьютера (процессора, оперативной памяти, запоминающего устройства и др.), а также позволяющую человеку управлять ими удобным для себя способом.

Этой программной прослойкой и является операционная система. 

Наличие у компьютера операционной системы позволяет пользователю комфортно общаться с компьютером. Ему (пользователю) не приходится иметь дело непосредственно с процессором, оперативной памятью или другим частям организма и упрашивать эти железки что-то сделать. Человек обращается к разуму компьютера, к его операционной системе, которая понимает собеседника "с полуслова" и с легкость заставляет подчиненную ей аппаратную часть компьютера выполнять все просьбы пользователя.^[3]

Операционная система является комплексом программ, который загружается при включении персонального компьютера и осуществляет управление компьютером, его ресурсами, скрывает от пользователя сложные операции очень низкого уровня и предоставляет ему удобный интерфейс, осуществляет загрузку в оперативную память всех программ, передает им управление в начале работы и освобождает оперативную память в конце их работы. Другими словами, она 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.^[4]

Программы, из которых состоит операционная система, делятся на следующие три категории.

1. Ядро операционной системы, выполняющее основные функции операционной системы (в основном загрузку ее компонентов и поддержку выполнения компьютерных программ, в том числе и этих компонентов).

2. Программу управления файлами и директориями, служащую для классификации и просмотра информации, с которой имеет дело пользователь на компьютере.

3. Драйверы, которые позволяют операционной системе работать с аппаратурой: периферийными устройствами (монитор, клавиатура, мышь, принтеры и т. д.) и устройствами, входящими в состав системного блока (видеокарта, жесткий диск и т. д.). Без драйверов невозможно функционирование никаких компьютерных устройств.

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.

Как основополагающий элемент операционной системы, ядро представляет собой наиболее низкий уровень абстракции для доступа приложений к ресурсам вычислительной системы, необходимым для их работы. Как правило, ядро предоставляет такой доступ исполняемым процессам соответствующих приложений за счёт использования механизмов межпроцессного взаимодействия и обращения приложений к системным вызовам ОС.

Программы управления файлами – это небольшие программы, выполняющие отдельные функции и позволяющие расширять возможности операционной системы. В их число входят различные программы для создания, копирования, перемещения и выполнения прочих действий с файлами, выполнения действий по оптимизации реестра операционной системы и прочие вспомогательные задачи.^[5]

Драйвер – это программа, которая играет роль связующего звена, между подключенным к компьютеру устройством и операционной системой. Для того чтобы компьютер мог корректно работать с новыми устройствами необходимо устанавливать драйверы.^[6]

1.2 Основные задачи операционных систем

Следует выделить пять важнейших задач операционной системы:

1. Обеспечивает аппаратно-программное «сцепление»;
2. Заставляет одно и то же приложение работать на разном компьютере;
3. Поиск необходимого приложению файла;
4. Эффективное распределение доступной оперативной памяти;
5. Акцентирует внимание процессора на той или иной задаче.

Остановимся на каждой из них поподробнее.

Обеспечивает аппаратно-программное «сцепление».

Операционная система служит своего рода «переводчиком» между аппаратной частью компьютера и его программным обеспечением. Если открыть корпус компьютера, то можно увидеть различные платы, чипы, кабели и другие компоненты. Это та физическая база, которая делает возможным выполнение программы. Но программа не может просто взять и использовать аппаратные ресурсы компьютера. Она делает это посредством операционной системы.

В последнее время операционные системы стали все чаще называть «платформами». И это название очень точно отражает суть. ОС является той платформой, на которой располагаются программы. Или, как сейчас, принято говорить, приложения к операционной системе. Именно операционная система позволяет программному обеспечению «общаться» с аппаратным. Это касается также устройств ввода и вывода. Самым простым примером устройства ввода является клавиатура, а вывода — монитор.

Это очень важная работа. Теоретически, к одному компьютеру могут быть подключены сотни различных устройств ввода и вывода. Возьмем обычную мышь. Но «мышь» понятие общее. Существуют десятки различных моделей этого манипулятора. Было бы непосильной задачей обеспечить отдельную программную поддержку каждого типа мыши так, чтобы она напрямую «общалась» с ресурсами компьютера. Но выходом является содержащаяся в операционной системе база драйверов. Для пользователя это выглядит так, как будто бы он просто подключил любую мышь к своему компьютеру и она сразу взяла и заработала.

Заставляет одно и то же приложение работать на разном «железе».

Именно операционная система позволяет программному обеспечению работать на различных компьютерах, а не только на одной определенной конфигурации. Когда-то программы писали для конкретной модели компьютера. Язык программирования фактически и выступал в роли операционной системы предшественников современных ПК, микрокомпьютеров конца семидесятых годов века минувшего.

Но в наши дни ОС взяла на себя роль своего рода «переходника» между программами и компьютерным «железом». Если взять любые две модели компьютеров, то наборы компонентов, из которых они собраны, будут различаться. Это касается даже известных своим подобием друг другу «Макинтошей», не говоря уже о всем том огромном многообразии, которое можно найти на современном рынке ПК.

Операционная среда создает для программы так называемое абстрактное окружение. Это можно представить в виде диалога между ОС и программой. В ходе этой непонятной человеку «беседы» программа «рассказывает» платформе о своих нуждах, а уже операционной системе предстоит «подумать» над тем, как их рационально удовлетворить. Дело в том, что думать надо очень быстро. Современный геймер не готов подождать часок-другой, пока загрузится его любимая игра.

Итак, программа «сообщает» операционной системе, что именно ей необходимо для того, чтобы работать корректно. Ведь с ресурсами компьютера приложение напрямую незнакомо. А ОС, в свою очередь, распределяет возложенные на нее программой задачи между ресурсами цифрового устройства. И тип аппаратного обеспечения не имеет для программы значения. Обо всем позаботится платформа! Операционная система умеет «говорить» если не со всеми, то с очень многими устройствами и аппаратными модулями.

Если бы не это ценное умение операционной системы, программистам пришлось бы переписывать свои программы для каждой конкретной конфигурации компьютера, для каждого набора компонентов. И, если бы не операционная система, программа могла бы и вовсе не работать на компьютере, характеристики которого отличаются от предусмотренных программистом при создании программы.

Сегодня разработчики создают свои приложения для платформ, а не для некоей известной заранее аппаратной конфигурации. Проще говоря, не для конкретного компьютера, а для определенной операционной системы. Так, разумеется, намного проще. Под управлением одной и той же ОС могут работать миллионы устройств. Поэтому стали возможны десятки и даже сотни тысяч приложений, доступных современному пользователю каждой из популярных платформ.

Поиск необходимого приложению файла.

Одних только физических ресурсов компьютера программам было бы недостаточно для того, чтобы корректно справляться со своими задачами. Вся информация хранится в файлах и этим файлам следует подчиняться определенным правилам. Эти правила касаются того, как именовать и хранить файлы. Мы называем этот общий набор правил «системой управления файлами» или просто «файловым менеджером».

В разных операционных системах реализованы различные подходы к управлению файлами. Кроме того, пользователь может установить дополнительное программное обеспечение, позволяющее ему более эффективно управлять файлами. Именно операционная система «помнит» файлы, которые хранятся на компьютере. Когда приложение захочет обратиться к тому или иному файлу, ОС покажет к нему дорогу программе.

Без системы управления файлами, цифровая информация на компьютере является просто бессмысленным набором данных. Хаосом, в котором ничего невозможно найти. А тем более найти за кратчайшие доли секунды.

Операционная система невидимо для нас следует своим правилам, поэтому вам и не приходится вручную обращаться к тем ячейкам памяти, где физически хранится нужный вам файл. Но, самое важное, пользователю современной операционной системы совсем не обязательно знать эти правила для того, чтобы работать за компьютером.

Эффективное распределение доступной оперативной памяти.

Раз уж речь зашла о памяти, то имеет смысл вспомнить о памяти оперативной (ОЗУ, RAM). О том самом хранилище, которое всегда находится «под рукой» у процессора.

Необходимо подчеркнуть, что управление этим важнейшим ресурсом компьютера тоже осуществляет операционная система. Оперативная память — сильно недооцененный многими пользователями ресурс. Как заставить ваш компьютер работать быстрее? Многие полагают, что им срочно необходим более мощный процессор. Но на практике, зачастую бывает достаточно просто-напросто увеличить объем оперативной памяти, чтобы почувствовать значительный прирост производительности компьютера.

В оперативной памяти компьютер размещает ту информацию, которая может потребоваться осуществляющему вычисления процессору. Рассматривайте этот тип памяти просто в качестве временного накопителя той информации, которая должна быть «поближе к процессору».

Когда мы работаем с компьютером, у нас порой запущено несколько программ одновременно. Операционная система выделяет каждой задаче определенный объем памяти. Если процессор нуждается в такой информации, которую он не находит в оперативной памяти, ему придется искать ее в других местах. В частности, на жестком диске компьютера. Это займет больше времени, чем извлечение данных из оперативной памяти. Для пользователя такая ситуация будет выглядеть, как временное «зависание» приложения. В таких случаях принято говорить, что «компьютер думает».

Одной из задач, которую незримо для пользователя берет на себя операционная система, является минимизация времени задержек, то есть того самого неприятного времени, в течение которого компьютер занят своими делами и не реагирует на ваши к нему обращения. Проблема в том, что в каждый момент времени операционная система располагает определенным объемом оперативной памяти, который всегда ограничен. Этот объем зависит в том числе и от того, сколько программ вы одновременно запустили. Операционная система должна каждое мгновение «знать», сколько оперативной памяти у нее осталось в запасе, чтобы вовремя выделить ее процессу, который нуждается в этом важном ресурсе.

Операционная система «оценивает» требования каждого работающего процесса и принимает решение о том, как их разумно удовлетворить. В идеале это нужно сделать так, чтобы пользователь не ощущал вообще никаких задержек. Но на практике ОС старается просто свести такие задержки к минимуму, рационально распределяя те ресурсы, которыми она фактически располагает.

На Земле не существует компьютеров с неограниченным объемом оперативной памяти. Поэтому системе всегда приходится выбирать, какой процесс считать в данный момент приоритетным, а какой второстепенным. Кому срочно выделять память, а кто и обойдется да потерпит до поры до времени. Пользователь может не всегда соглашаться с теми правилами, которыми руководствуется операционная система при распределении памяти. Но самостоятельно выделять процессам свободную оперативную память было бы куда сложнее и дольше, чем поручить это программной платформе.

Акцентирует внимание процессора на той или иной задаче.

Центральный процессор (CPU) является тем физическим модулем, который решает те задачи, которые ставит перед своим компьютером пользователь. Другое дело, что редкий пользователь владеет тем языком, который понимает процессор. Что там, даже не каждый программист близко знаком с машинным кодом. Человек может даже не задумываться над тем, что любая программа является сложным набором математических проблем.

Центральный процессор как раз и осуществляет вычисления, то есть находит решение этих проблем, а вам выдает уже готовые результаты, которые даже близко не напоминают формулы из учебника алгебры. Обычному пользователю вся эта математика попросту неинтересна. Он хочет, чтобы его игровой персонаж в долю секунды перепрыгнул препятствие или желает проверить орфографию только что написанного текста. За этими, казалось бы, далекими от скучных цифр задачами стоит сложнейшая математика.

Каждая работающая программа требует части вычислительной мощности процессора. Чем больше программ вы запускаете одновременно, тем ближе нагрузка процессора к максимальной. Задача операционной системы координировать доставку информации на обработку в процессор так, чтобы все проходило гладко и незаметно для пользователя. ОС может переключить внимание процессора с одной задачи на другую.

Одной из важных ролей операционной системы является роль менеджера ресурсов. Если она хорошо справляется с этой задачей, то мы даже не знаем о том, в какой момент процессор отложил в сторону одну задачу и обратил свое внимание на другую.

Сложнейшая из всех задач операционной системы состоит в том, чтобы вы на нее не обращали внимания и сосредоточились на интересных вам приложениях. И пока все идет хорошо, пользователь вообще не задумывается о платформе. И лишь, когда начинаются программные сбои, пользователь осознает, насколько важна миссия операционной системы.

Те «различия» между операционными системами, которые заметны большинству пользователей чисто косметические. Редкий пользователь разбирается в программировании настолько, чтобы за оболочкой графического интерфейса увидеть то, что на самом деле отличает одну операционную систему от другой. Ни внешний вид рабочего стола, ни дизайн значков приложений не имеет никакого отношения к внутренней сути операционной системы.

Те задачи, о которых написано выше, так или иначе выполняет каждая современная операционная система, управляющая любым персональным компьютером.

Функции операционных систем

Операционная система представляет комплекс системных и служебных программных средств. С одной стороны она опирается на базовое программное обеспечение компьютера, входящее в его систему BIOS (базовая система ввода-вывода), с другой стороны, она сама является опорой для программного обеспечения более высоких уровней - прикладных и большинства служебных приложений.

Рассмотрим основные функции ОС:

1. Основная функция всех ОС – посредническая. Она заключается в обеспечении нескольких видов интерфейса:
- интерфейс между пользователем и программно-аппаратными средствами компьютера (интерфейс пользователя);
- интерфейс между программным и аппаратным обеспечением (аппаратно-программный интерфейс);
- интерфейс между разными видами программного обеспечения (программный интерфейс)

При работе с пользователем все ОС способны обеспечивать как пакетный, так и диалоговый режим работы. В пакетном режиме ОС автоматически исполняет заданную последовательность команд. Суть диалогового режима состоит в том, что ОС находится в ожидании команды пользователя и, получив ее, приступает к исполнению, а, исполнив, возвращает отклик и ждет очередной команды. Диалоговый режим работы основан на использовании прерываний процессора.

Виды интерфейсов пользователя.

Различают неграфические и графические ОС. Неграфические ОС реализуют интерфейс командной строки(например, ОС MS DOS). Основное устройство управления – клавиатура. Графические ОС реализуют более сложный тип интерфейса, основанный на взаимодействии активных и пассивных экранных элементов управления. Активный элемент – указатель мыши. Пассивные элементы – экранные кнопки, значки, переключатели, флажки, раскрывающиеся списки, строки меню и др. Органы управления – клавиатура и устройство позиционирования (мышь).

2. Обеспечение автоматического запуска. Все ОС обеспечивают свой автоматический запуск. Для дисковых ОС в специальной (системной) области диска создается запись программного кода. Обращение к этому коду выполняют программы, находящиеся в базовой системе ввода-вывода (BIOS). Завершая свою работу, они дают команду на загрузку и исполнение содержимого системной области диска.

Недисковые ОС характерны для специализированных вычислительных систем (например, для устройств автоматического управления). Математическое обеспечение, содержащееся в микросхемах ПЗУ таких компьютеров, можно условно рассматривать как аналог ОС. При подаче питания процессор обращается к фиксированному физическому адресу ПЗУ, с которого начинается запись программы инициализации ОС.

3. Организация файловой системы. Файловая система – это общая структура, определяющая наименование, сохранение и размещение файлов на диске. Принцип организации файловой системы всех современных дисковых ОС – табличный. Поверхность жесткого диска рассматривается как трехмерная матрица, измерениями которой являются номера поверхности; цилиндра; сектора. Цилиндр – совокупность дорожек на разных поверхностях, равноудаленных от оси вращения. А данные о том, в каком месте диска записан тот или иной файл, хранятся в системной области диска в специальных таблицах размещения файлов (FAT) (в двух экземплярах для надежности). Поскольку размер FAT – таблицы ограничен (количество записей в таблице для адресации зависит от разрядности записи: для 16 разрядной это 216записей, а для 32 разрядной – 232 записей), то для дисков > 32 Мбайт обеспечить адресацию к каждому сектору не представляется возможным (размер одного сектора всего 512 байт). В этой связи группы секторов объединяются в кластеры. Размер кластера в отличие от размера сектора не фиксирован и зависит от емкости диска.

ОС MS DOS, OS/2, Windows 95 и Windows NT реализуют 16-разрядные записи в FAT-таблицах (файловая система FAT16). В таких FAT – таблицах находится 216 (65536) записей о местоположении кластеров. Для дисков емкостью от 1 до 2 Гбайт длина кластера равна 32 Кбайта (64 сектора). Это неудобно – нерациональный расход рабочего пространства (очень маленький файл все равно занимает весь кластер, у больших файлов последний кластер может оказаться полупустым). Потери жестких дисков могут составлять 25% и даже 40% от полной емкости диска.

ОС Windows 98, 2000, XP кроме FAT 16 обеспечивают более совершенную организацию файловой системы – FAT 32. В таких FAT – таблицах находится 232 записей для адресации кластеров. Для дисков емкостью до 8 Гбайт эта система обеспечивает размер кластера 4 Кбайта (всего 8 секторов). Потери жестких дисков в данном случае резко снижаются.

В ОС Windows 2000 и выше поддерживается три файловых системы: FAT, FAT32 и NTFS. Выбор файловой системы осуществляется при запуске ОС, форматировании существующего тома и установке нового жесткого диска. Для работы с Windows 2000 и выше рекомендуется использование файловой системы NTFS. Эта файловая система обладает всеми основными возможностями файловой системы FAT и имеет следующие преимущества по сравнению с файловыми системами FAT и FAT 32:
- Повышенная безопасность.
- Более эффективное сжатие данных.
- Поддержка больших дисков — до 2 терабайт (Тбайт). (Максимальный объем дисков для системы NTFS значительно превышает максимальный объем дисков для файловой системы FAT, и, в отличие от системы FAT, при увеличении объема диска не происходит снижения производительности.)

Диск NTFS условно делится на две части. Первые 12% диска отводятся под так называемую MFT зону – пространство, в которое растет метафайлMFT (об этом ниже). Запись каких-либо данных в эту область невозможна. MFT - зона всегда держится пустой – это делается для того, чтобы самый главный, служебный файл (MFT) не фрагментировался при своем росте. Остальные 88% диска представляют собой обычное пространство для хранения файлов.

Свободное место диска, однако, включает в себя все физически свободное место - незаполненные куски MFT – зоны туда тоже включаются. Механизм использования MFT – зоны таков: когда файлы уже нельзя записывать в обычное пространство, MFT –зона просто сокращается (в текущих версиях ОС ровно в два раза), освобождая, таким образом, место для записи файлов. При освобождении места в обычной области MFT – зона может снова расшириться. При этом не исключена ситуация, когда в MFT-зоне остались и обычные файлы. Т.е метафайл все-таки может фрагментироваться, хоть это и было бы нежелательно.

Каждый элемент системы NTFS представляет собой файл – даже служебная информация. Самый главный файл на NTFS называется MFT (Master File Table – общая таблица файлов). Это централизованный каталог всех остальных файлов диска и себя самого. MFT поделен на записи фиксированного размера (обычно 1 Кбайт), и каждая запись соответствует какому-либо файлу. Первые 16 файлов носят служебный характер и недоступны ОС – они называются метафайлами, причем самый первый файл – сам MFT. Каждый из них отвечает за какой-либо аспект работы системы. Эти 16 элементов MFT - единственная часть диска, имеющая фиксированное положение. Копия первых трех записей для надежности – они очень важны - хранится ровно посередине диска. Остальной MFT – файл может располагаться, как и любой другой файл, в произвольных местах диска. Преимущество такого модульного подхода заключается в следующем: в FAT системе физическое повреждение в самой области FAT фатально для функционирования всего диска, а NTFS может сместить, даже фрагментировать по диску, все свои служебные области, обойдя любые неисправности поверхности – кроме первых 16 элементов MFT.

Итак, у системы NTFS есть файлы – и ничего кроме файлов. Каждый файл имеет обязательный элемент – запись в MFT, где хранится вся информация о файле, за исключением собственно данных. Имя файла, размер, положение на диске отдельных фрагментов, и т.д. Если для информации не хватает одной записи MFT, то используется несколько, причем не обязательно подряд. Файл может не иметь данных – в таком случае на него не расходуется свободное место самого диска. Во – вторых, файл может иметь не очень большой размер. Тогда данные файла хранятся прямо в MFT, Файлы, занимающие сотни байт, обычно не имеют своего «физического» воплощения в основной файловой области – все данные такого файла хранятся в MFT.

FAT системы имеют линейные каталоги, при этом ОС приходится просматривать все элементы каталога, пока она не найдет нужный. Система NTFS имеет структуру каталога в виде бинарного дерева, в котором поиск файла осуществляется гораздо быстрее.

4. Обслуживание файловой структуры. Способ хранения файлов на дисках компьютера называется файловой системой. Иерархическая структура, в виде которой ОС отображает файлы и папки диска для пользователя, называется файловой структурой. Т.е. данные о местоположении файлов на диске хранятся в табличной структуре, а пользователю они предоставляются в виде иерархической структуры, которая гораздо удобнее для пользователя. Все необходимые преобразования ОС берет на себя. К функции обслуживания файловой структуры относятся следующие операции ОС:
1. создание файлов и присвоение им имен;
2. создание папок и присвоение им имен;
3. переименование файлов и папок;
4. копирование и перемещение файлов между дисками компьютера и между папками одного диска;

5. удаление файлов и папок;
6. навигация по файловой структуре;
7. управление атрибутами файла.
Файл – это именованная последовательность байтов произвольной длины. Создание файла состоит в присвоении ему имени и регистрации его в файловой системе – это одна из функций ОС.

Различают «короткое» и «длинное» имя файла. В ОС MS DOS имя файла состоит из двух частей: собственно имени (8 символов) и расширения имени (3 символа), которые разделяются между собой точкой. В качестве символов используются алфавитно-цифровые символы латинского алфавита. В большинстве случаев система не возражает против использования специальных символов (!, _ (подчеркивание), - (дефис), ~ (тильда)и др.). Основной недостаток «коротких» имен – их низкая содержательность.

С появлением ОС Windows 95 было введено понятие «длинное» имя, состоящее уже не из восьми символов, а из 256. Этого вполне достаточно для создания содержательных имен. «Длинное» имя может содержать любые символы, кроме девяти специальных: / \ * ; ? “ < > |. Расширение имени также состоит из трех символов. Расширение отражает тип файла.

В иерархических структурах адрес объекта задается маршрутом (путем доступа), ведущим от вершины структуры к объекту:

С:\Мои документы \Текущие \Рефераты \Операц_системы.doc.

Кроме имени и расширения ОС хранит для каждого файла дату его создания и атрибуты файла (свойства файла). ОС позволяют контролировать атрибуты и изменять их. Основные атрибуты следующие:
- Read only (только для чтения)
- Hidden (скрытый)
- System (системный – важные файлы, которые нельзя изменить средствами ОС)
- Archive (архивный – старый атрибут, сейчас, как правило, не используется)

5. Управление исполнением, установкой и удалением приложений.

Исполнение. С точки зрения управления исполнением приложений различают однозадачные и многозадачные ОС. Однозадачные ОС – MS DOS. Современные графические ОС - многозадачные. Они управляют распределением ресурсов вычислительной системы между задачами и обеспечивают:
- возможность одновременной или поочередной работы нескольких приложений;
- возможность обмена данными между приложениями;
- возможность совместного использования программных, аппаратных, сетевых и прочих ресурсов вычислительной системы несколькими приложениями.
Установка. Необходимость в установке связана с тем, что разработчики программного обеспечения не могут заранее предвидеть особенности аппаратной и программной конфигурации вычислительной системы. Таким образом, дистрибутивный комплект (установочный комплект), как правило, представляет собой не законченный программный продукт, а полуфабрикат, из которого в процессе установки формируется рабочее приложение.

Для установки приложений в Windows достаточно дать команду: ^ Пуск/Панель управления/ Установка и удаление программ. После установки следует перезагрузить компьютер, т.к. основная часть регистрационных действий выполняется в момент завершения работы.^[7]

При установке приложений ОС привязывает это приложение к конкретной аппаратно-программной среде:
- она распределяет ресурсы вычислительной системы;

- выполняет регистрацию устанавливаемых приложений и выделенных им ресурсов;
- обеспечивает доступ устанавливаемых приложений к драйверам устройств вычислительной системы;

-формирует общие ресурсы, которые могут быть использованы разными приложениями. Так, например, в большинстве приложений Windows можно встретить одинаковые элементы оформления и управления (окна, кнопки, раскрывающиеся списки, меню, флажки, переключатели и многое другое). Одинаковы и приемы управления ими и методы их использования. С точки зрения приложений это означает, что их многие компоненты обрабатываются одним и тем же кодом. Поэтому в Windows принято выделять стереотипные программные фрагменты и группировать их в динамические библиотеки, к которым открыт доступ для разных программных приложений (расширение динамических библиотек ,DDL).
Удаление. Тоже идет под управлением ОС. В старых ОС достаточно было удалить каталог с ненужным приложением. А т.к. в современных ОС имеются общие ресурсы, используемые разными приложениями, то удаление ненужного приложения лучше производить под строгим контролем ОС. Для удаления приложений служит та же команда, что и для установки - Пуск/Панель управления/ Установка и удаление программ.

6. Обеспечение взаимодействия с аппаратной конфигурацией.
Средства аппаратного обеспечения вычислительной системы отличаются гигантским многообразием. Существуют сотни различных моделей видеоадаптеров, звуковых карт, мониторов, принтеров, сканеров и прочего оборудования. Ни один разработчик программного обеспечения не в состоянии предусмотреть все варианты взаимодействия своей программы, например, с печатающим устройством.

Гибкость аппаратных и программных конфигураций вычислительных систем поддерживается за счет того, что каждый разработчик оборудования прикладывает к нему специальные программные средства управления – драйверы. Драйверы имеют точки входа для взаимодействия с прикладными программами, а диспетчеризация обращений прикладных программ к драйверам устройств – это одна из функций ОС. Строго говоря, выпуская устройство, например, модем, его разработчик прикладывает к нему несколько драйверов, предназначенных для основных ОС, как-то: Windows 95, 98, 2000, XP, MS-DOS и т.п.

В общем случае оборудование подключается к компьютеру дважды: аппаратно и программно. Под аппаратным подключением понимают физическое соединение с компьютером либо с помощью слотов на материнской плате, либо с помощью внешних разъемов стандартных портов на задней стенке системного блока. Под программным подключением понимают установку программы – драйвера. При установке драйвера происходит выделение операционной системой части ресурсов новому устройству, а также регистрация нового устройства и его драйвера в реестре ОС.

Такие стандартные устройства, как жесткий диск, гибкий диск и клавиатура не требуют драйверов, поскольку сведения о том – как с ними работать, уже имеются в BIOS. Они должны распознаваться и работать до загрузки ОС. То же относится и к монитору и к видеоадаптеру, но без драйверов они распознаются как простейшие стандартные модели, а для того, чтобы использовать все функциональные возможности конкретной модели, необходимо установить драйвер.

Несколько менее «стандартными» устройствами считаются мышь и дисковод CD-ROM. Они не всегда распознаются средствами BIOS, но после загрузки ОС Windows 98 уже считаются стандартными и обслуживаются драйверами, имеющимися в ее составе, однако, если речь идет о необычных моделях, драйвер установить необходимо.

Абсолютное большинство прочих устройств требуют наличия программного драйвера. Наиболее универсальным средством для установки драйверов прочих устройств является мастер установки оборудования, который запускается командой «Установка оборудования» в окне папки «Панель управления».

Обслуживание компьютера. Предоставление основных средств обслуживания компьютера – одна из функций ОС. Для этого в базовый состав ОС включаются первоочередные служебные приложения:
- средства проверки дисков (средства логической и физической проверки) (ScanDisk);
- средства уплотнения дисков (DriveSpace);
- средства управления виртуальной памятью;
- средства дефрагментации диска (Defrag);
- средства резервного копирования данных (Backap)
8. Прочие функции ОС.
- возможность поддерживать функционирование в локальной сети без специального программного обеспечения;

- наличие средств защиты от несанкционированного доступа;

- возможность работы с компьютером для лиц, имеющих физические недостатки и т.д.
Но и на этом возможности ОС не исчерпываются. По мере развития аппаратных средств вычислительной техники и средств связи функции ОС расширяются, а средства их исполнения совершенствуются

Базовая конфигурация ПК — минимальный комплект аппаратный средств, достаточный для начала работы с компьютером.^[8]

В настоящее время для настольных ПК базовой считается конфигурация, в которую входит четыре устройства:

• системный блок;
• монитор;
• клавиатура;
• мышь.

Системный блок — основной блок компьютерной системы. В нем располагаются устройства, считающиеся внутренними. Устройства, подключающиеся к системному блоку снаружи, считаются внешними. В системный блок входит процессор, оперативная память, накопители на жестких и гибких магнитных дисках, на оптический дисках и некоторые другие устройства.

Монитор— устройство для визуального воспроизведения символьной и графической информации. Служит в качестве устройства вывода.

В настольных компьютерах ранее использовались мониторы на электронно-лучевой трубке (ЭЛТ). Изображение на экране монитора создается пучком электронов, испускаемых электронной пушкой. Этот пучок электронов разгоняется высоким электрическим напряжением (десятки киловольт) и падает на внутреннюю поверхность экрана, покрытую люминофором (веществом, светящимся под воздействием пучка электронов).

В портативных и карманных компьютерах применяют плоские мониторы на жидких кристаллах (ЖК). В последнее время такие мониторы стали широко использоваться и в настольных компьютерах.

LCD (Liquid Crystal Display, жидкокристаллические мониторы) сделаны из вещества, которое находится в жидком состоянии, но при этом обладает некоторыми свойствами, присущими кристаллическим телам. Фактически это жидкости, обладающие анизотропией свойств (в частности, оптических), связанных с упорядоченностью в ориентации молекул. Молекулы жидких кристаллов под воздействием электрического напряжения могут изменять свою ориентацию и вследствие этого изменять свойства светового луча, проходящего сквозь них.^[9]

Клавиатура— клавишное устройство, предназначенное для управления работой компьютера и ввода в него информации. Информация вводиться в виде алфавитно-цифровых символьных данных. Стандартная клавиатура имеет 104 клавиши и 3 информирующих о режимах работы световых индикатора в правом верхнем углу.

Мышь — устройство «графического» управления.При перемещении мыши по коврику на экране перемещается указатель мыши, при помощи которого можно указывать на объекты и/или выбирать их. Используя клавиши мыши (их может быть две или три) можно задать тот или другой тип операции с объектом. А с помощью колесика можно прокручивать вверх или вниз не умещающиеся целиком на экране изображения, текст или web-страницы.^[10]

В оптико-механических мышах основным рабочим органом является массивный шар (металлический, покрытый резиной). При перемещении мыши по поверхности он вращается, вращение передается двум валам, положение которых считывается инфракрасными оптопарами (т.е. парами «светоизлучатель-фотоприемник») и затем преобразующийся в электрический сигнал, управляющий движением указателя мыши на экране монитора. Главным «врагом» такой мыши является загрязнение.

В настоящее время более широкое распространение получили оптические мыши, в которых нет механических частей. Источник света размещенный внутри мыши, освещает поверхность, а отраженны свет фиксируется фотоприемником и преобразуется в перемещение курсора на экране. Современные модели мышей могут быть беспроводными, т.е. подключающимися к компьютеру без помощи кабеля.

2. Виды операционных систем

Чаще всего, при покупке компьютера, операционная система уже установлена. Большинство из нас даже не задувается о том какая она. А знать свою систему очень важно, хотя бы потому, что разные ОС по-разному работают, настраиваются, и даже рабочий стол у них разный.

Существуют три основные и самые популярные операционные системы:

1. Microsoft Windows (Microsoft – это фирма, выпускающая эту систему, а Windows (виндовс), в переводе с английского, означает – окна):

2. Apple Mac Os X (сокращенно ее называют Mac, а Apple – это фирма (в переводе с английского, означает — яблоко);

3. Linux (предоставляет наиболее совершенную защиту, чем Windows, и имеет более продуманный интерфейс)^[11]

Каждая операционная система имеет свой вид, так называемый графический интерфейс.

Первые ОС, под названием MS-DOS, не имели графического интерфейса. Работа в них была только через командную строку при помощи клавиатуры. Никаких мышек тогда не было, да и не нужны они были. Необходимо было знать и запоминать много команд на английском языке. А на мониторе были только цифры и буквы, в лучшем случае графики. Простому пользователю все это было не понятно и не интересно.

В середине 1980-х годов компания Microsoft создала операционную систему Windows, и началась новая эра, благодаря которой, мы теперь можем на компьютере писать письма, книги, работать с фотографиями, картинками, создавать свои фильмы, сайты, «гулять» по интернету и учиться новым наукам и ремеслам.

Заключение

Windows является наиболее распространенной операционной системой. 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.^[12] 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.

Список используемой литературы

1. https://ru.wikipedia.org/ ↑

2. Таненбаум Э. Современные операционные системы 3-е издание – СПб.: Питер, 2010. С.59 ↑

3. Острейковский В.А. Информатика: учебник для вузов. В.А. Острейковский, М.: Высшая школа, 2011. - 511 с. ↑

4. Гордеев А.В, Операционные системы: Учебник для вузов. 2-е изд. — СПб.: Питер, 2014. С.14 ↑

5. Румянцев П.В. Работа с файлами в Win 32 API – М.: Румянцев П.В., 2009.С.75 ↑

6. Степанов А.Н. Информатика: учебное пособие для вузов. А.Н. Степанов, 4-е изд., СПб.: Питер, 2012. - 684 с ↑

7. Свиридова М.Ю. Операционная система Windows XP: учеб. пособие для нач. проф. Образования. М.Ю. Свиридова, М.: Академия, 2009. - 189 с. ↑

8. Батаев Л.В., Налютин Н.Ю., Батаев А.В. Операционные системы и среды, М.: Академия, 2014. -268с. ↑

9. Фленов М. Компьютер глазами хакера. — 2-е изд., перераб. и доп. Изд. БХB-Петeрбуpг, 2009. – 352с. ↑

10. Дейтел Харви, Дейтел Пол Дж., Чофнес Дэвид Р. Операционные системы. Распределенные системы, сети, безопасность. Изд. Бином, 2013. -704с. ↑

11. Колисниченко Д.Н. Linux на ноутбуке – М.: BHV, 2009. С.34 ↑

12. Леонтьев В.П. Осваиваем Windows XP быстро и увлекательно: справочное издание. В.П. Леонтьев, М.: ОЛМА-ПРЕСС, 2010. - 219 с. ↑