Файловая система компьютера

КЛАССИФИКАЦИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ

КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ

Совокупность программ и сопровождающей их документации, предназначенная для решения задач на ПК, называется программ­ным обеспечением (ПО) (software). Программное обеспечение де­лится на системное и прикладное.

Программное обеспечение, необходимое для управления ком­пьютером, для создания и поддержки выполнения других про­грамм пользователя, а также для предоставления пользователю набора всевозможных услуг, называется системным программным обеспечением (system software).

Системное программное обеспечение можно классифициро­вать следующим образом: операционные системы, сервисные си­стемы, программно-инструментальные средства и системы тех­нического обслуживания (рис. 3.1).

В наборе системных программных продуктов главное место занимают операционные системы (operating system). Операцион­ная система (ОС) - совокупность программ, управляющих рабо­той всех устройств ПК и процессом выполнения прикладных программ. ОС берет на себя выполнение таких операций, как кон­троль работоспособности оборудования ПК; выполнение процеду­ры начальной загрузки; управление работой устройств ПК; управ­ление файловой системой; взаимодействие пользователя с ПК; загрузка и выполнение прикладных программ; распределение ре­сурсов ПК, таких, как оперативная память, процессорное время и периферийные устройства между прикладными программами.

До появления микропроцессоров каждый производитель раз­рабатывал свою собственную ОС, не заботясь о ее совместимости с ПК других разработчиков.

Рис. 3.1. Классификация программного обеспечения ЭВМ

С появлением микропроцессор­ной техники потребности в ОС существенно изменились. Так как для первых микрокомпьютеров не нужно было сложных ОС, ста­ли создаваться небольшие фирмы по выпуску только ОС для мик­ропроцессоров. На начальном этапе развития средств вычисли­тельной техники на большинстве ПК была установлена операци­онная система MS DOS (MS Disk Operating System - дисковая операционная система фирмы MS) или один из ее аналогов, на­пример PC DOS (Personal Computer Disk Operating System - дис­ковая операционная система персональных компьютеров) фирмы IBM либо Novell DOS фирмы Novell.

Операционные системы семейства DOS, несмотря на свою простоту и экономичность, морально устарели, и на смену им пришли операционные системы нового поколения.

Операционная система, являясь главной частью сетевого про­граммного обеспечения, создает среду для выполнения приложений и во многом определяет, насколько эффективно будут работать эти

приложения. Очевидно, что главным требованием, предъявляе­мым к операционной системе, является способность выполнения основных функций: эффективное управление ресурсами и обеспе­чение удобного интерфейса для пользователя и прикладных про­грамм. В связи с этим современные операционные системы должны обеспечивать:

• многозадачность - способность обеспечивать выполнение нескольких программ одновременно;

• развитый графический пользовательский интерфейс;

• использование всех возможностей, предоставляемых совре­менными микропроцессорами;

• устойчивость в работе и защищенность;

• полная независимость от аппаратуры (поддержка всех ви­дов периферийного оборудования);

• средства обеспечения компьютерной безопасности и др.;

• совместимость со всеми видами приложений, разработанных для MS DOS.

Кроме того, современные ОС должны обеспечивать поддерж­ку сетевых функций:

• совместного использования файлов и принтеров при высо­кой производительности;

• эффективного выполнения прикладных программ, ориенти­рованных на архитектуру «клиент-сервер», в том числе приклад­ных программ производителей;

• дистанционного доступа к сети;

• работать на различных платформах и с различным сетевым оборудованием;

• обеспечить интеграцию с Интернетом, т.е. поддержку со­ответствующих протоколов и программного обеспечения Web-сервера;

• организации внутренней электронной почты, телеконфе­ренций;

• доступа к ресурсам территориально распределенных много­серверных сетей.

К числу таких ОС прежде всего относятся: Windows NT (NT -New Technology - "новая технология"), Windows 2000 и Windows XP, OS/2 Warp фирмы IBM, операционные системы семейства Unix.

Среди имеющегося разнообразия операционных систем осо­бое место занимают сетевые ОС. Среди сетевых ОС лидирующее положение занимает система NetWare фирмы Novell. Учитывая, что сетевая проблематика в настоящее время является весьма ак­туальной, современные операционные системы наделяются теми или иными сетевыми возможностями. Сказанное имеет отноше­ние ко всем перечисленным ОС.

Сервисные системы расширяют возможности ОС, предостав­ляя пользователю, а также выполняемым программам набор раз­нообразных дополнительных услуг. К сервисным системам отно­сят оболочки, утилиты и операционные среды (интерфейсные си­стемы).

Оболочка операционной системы - это программный продукт, который делает общение пользователя с компьютером более ком­фортным. В связи с несовершенством пользовательского интер­фейса операционных систем семейства DOS было разработано несколько операционных оболочек. Наибольшую популярность среди пользователей ПК получила операционная оболочка Norton Commander, созданная компанией Peter Norton Computing.

Утилиты - это служебные программы, которые предоставля­ют пользователю ряд дополнительных услуг. Во многих случаях они используются для расширения или улучшения функций опе­рационных систем. Некоторые служебные программы (как пра­вило, это программы обслуживания) изначально включают в со­став операционной системы, но большинство служебных про­грамм являются для операционной системы внешними и служат для расширения ее функций. В разработке и эксплуатации слу­жебных программ существуют два альтернативных направления: интеграция с операционной системой и автономное функциониро­вание. В первом случае служебные программы могут изменять потребительские свойства системных программ, делая их более удобными для практической работы. Во втором случае они слабо связаны с системным программным обеспечением, но предостав­ляют пользователю больше возможностей для персональной па-стройки их взаимодействия с аппаратным и программным обес­печением. К утилитам относят следующие программные средства: дисковые компрессоры; дисковые дефрагментаторы; программы резервного копирования данных; архиваторы; программы, опти­мизирующие использование оперативной памяти; программы за­щиты и восстановления данных; антивирусные программы и др. Для обслуживания жесткого диска в среде Windows используются

служебные программы. К ним относятся следующие программы и утилиты, которые удовлетворяют минимальным требованиям пользователя ПК: программы дефрагментации диска (DEFRAG), проверки диска (Scandisk), уплотнения диска (DrvSpace), резер­вирования и восстановления файлов (Backup), архиваторы, сис­темный монитор (System monitor), антивирусные программы.

Дадим им краткую характеристику.

Утилита дефрагментации диска (DEFRAG) предназначена для оптимизации работы диска и повышения скорости доступа к нему. При копировании, удалении и перемещении файлов на жестком или гибком диске возникают пустые места, которые затем за­полняются фрагментами других файлов. Файловая система Windows дает возможность хранить файлы фрагментами. Если файл разбит на несколько фрагментов, скорость доступа к нему уменьшается, поскольку на перемещение головок диска к очеред­ному фрагменту требуется намного больше времени, чем на его считывание. Дефрагментация диска состоит в том, что фрагмен­ты файла собираются в один блок.

Можно выбрать один из трех способов дефрагмептации; пол­ную дефрагментацию, дефрагмеитацию только файлов, объеди­нение свободных участков диска.

В первом случае фрагменты файлов объединяются так, чтобы файлы занимали непрерывный участок диска. Все свободное про­странство на диске также объединяется в один участок. Этот ре­жим работы требует максимального времени. Во втором случае выполняется объединение только фрагментов файлов. Они будут занимать последовательные участки на диске, но между ними мо­жет быть свободное пространство, доступное для размещения других файлов. В третьем случае отдельные свободные участки на диске собираются в один большой блок.

Программа проверки диска (ScanDisk) проверяет правильность информации, которая содержится в таблицах распределения фай­лов диска (FAT), а также осуществляет поиск сбойных блоков диска. Если FAT-таблица повреждена и несколько файлов оказа­лись наложенными друг па друга, их можно удалить или сделать отдельную копию для каждого файла. Копии файлов имеет смысл делать в том случае, если пользователь хорошо представляет себе логическую структуру диска и может восстановить ее. В противном случае их придется удалить, потеряв содержимое. Если в таблице распределения файлов отмечено, что часть диска занята ипформацией, которая не принадлежит никакому файлу, то соответству­ющие блоки можно преобразовать в файл, чтобы потом просмот­реть эту информацию и, возможно, спасти ее.

Программа уплотнения диска (DrvSpace) предназначена для создания и обслуживания уплотненных (сжатых) дисков. Уплот­ненный диск представляет собой файл на обычном физическом гибком или жестком диске. Работа с таким диском ничем не отли­чается от работы с простым диском. Разница заключается только в том, что при записи на диск данные сжимаются (непосредствен­но перед записью), а при чтении восстанавливаются снова (непос­редственно после считывания), поэтому чтение и запись выпол­няются чуть медленнее, чем для обычного диска.

Программа резервирования (копирования) данных на диске (Backup) работает в трех режимах: резервирования (Backup), вос­становления (Restore) и сравнения исходных данных с их резерв­ными копиями (Compare). Для резервных копий используются дискеты, кассеты с магнитной лентой или другие сменные носите­ли информации, а также возможно резервирование на другие же­сткие диски.

Средства сжатия данных (архиваторы). Предназначены для создания архивов. Архивирование данных упрощает их хранение за счет того, что большие группы файлов и каталогов сводятся в один архивный файл. При этом повышается и эффективность ис­пользования носителя за счет того, что архивные файлы обычно имеют повышенную плотность записи информации. Архиваторы часто используют для создания резервных копий ценных данных.

Средства просмотра и воспроизведения. Обычно для работы с файлами данных необходимо загрузить их в "родительскую" при­кладную систему, с помощью которой они были созданы. Это дает возможность просматривать документы и вносить в них измене­ния. Но в тех случаях, когда требуется только просмотр без ре­дактирования, удобно использовать более простые и более уни­версальные средства, позволяющие просматривать документы разных типов.

Средства диагностики. Предназначены для автоматизации процессов диагностики программного и аппаратного обеспече­ния. Они выполняют необходимые проверки и выдают собран­ную информацию в удобном и наглядном виде. Их используют не только для устранения неполадок, но и для оптимизации работы компьютерной системы.

Средства контроля (мониторинга). Программные средства кон­троля иногда называют мониторами. Они позволяют следить за процессами, происходящими в компьютерной системе. При этом возможны два подхода: наблюдение в реальном режиме времени и контроль с записью результатов в специальном протокольном файле. Первый подход обычно используют для оптимизации ра­боты вычислительной системы и повышения ее эффективности. Второй подход используют в тех случаях, когда мониторинг вы­полняется автоматически и (или) дистанционно. В последнем слу­чае результаты мониторинга можно передать удаленной службе технической поддержки для установления причин конфликтов в работе программного и аппаратного обеспечения.

Мониторы установки. Программы этой категории предназна­чены для контроля за установкой программного обеспечения. Необходимость в данном программном обеспечении связана с тем, что между различными категориями программного обеспечения могут устанавливаться связи. Вертикальные связи (между уров­нями) являются необходимым условием функционирования всех компьютеров. Горизонтальные связи (внутри уровней) характер­ны для компьютеров, работающих с операционными системами, поддерживающими принцип совместного использования одних и тех же ресурсов разными программными средствами. И в тех, и в других случаях при установке или удалении программного обес­печения могут происходить нарушения работоспособности про­чих программ.

Мониторы установки следят за состоянием и изменением ок­ружающей программной среды, отслеживают и протоколируют образование новых связей и позволяют восстанавливать связи, утраченные в результате удаления ранее установленных программ.

Простейшие средства управления установкой и удалением программ обычно входят в состав операционной системы и раз­мещаются на системном уровне программного обеспечения, од­нако они редко бывают достаточны. Поэтому в вычислительных системах, требующих повышенной надежности, используют до­полнительные служебные программы.

Диспетчеры файлов (файловые менеджеры). С помощью про­грамм данного класса выполняется большинство операций, свя­занных с обслуживанием файловой структуры: копирование, пе­ремещение и переименование файлов, создание каталогов (папок),

удаление файлов и каталогов, поиск файлов и навигация в фай­ловой структуре. Базовые программные средства, предназначен­ные для этой цели, обычно входят в состав программ системного уровня и устанавливаются вместе с операционной системой. Од­нако для повышения удобства работы с компьютером большин­ство пользователей устанавливают дополнительные служебные программы.

Средства коммуникации (коммуникационные программы). С появлением электронной связи и компьютерных сетей програм­мы этого класса приобрели очень большое значение. Они позво­ляют устанавливать соединения с удаленными компьютерами, обслуживают передачу сообщений электронной почты, работу с телеконференциями (группами новостей), обеспечивают пересыл­ку факсимильных сообщений и выполняют множество других операций в компьютерных сетях.

Средства обеспечения компьютерной безопасности. К этой весь­ма широкой категории относятся средства пассивной и активной защиты данных от повреждения, а также средства защиты от не­санкционированного доступа, просмотра и изменения данных.

В качестве средств пассивной защиты используют служебные программы, предназначенные для резервного копирования. Не­редко они обладают и базовыми свойствами диспетчеров архи­вов (архиваторов). В качестве средств активной защиты приме­няют антивирусное программное обеспечение. Для защиты данных от несанкционированного доступа, их просмотра и изменения служат специальные системы, основанные на криптографии.

Антивирусные программы появились почти одновременно с персональными компьютерами, и с тех пор состав их постоянно растет. Современные антивирусные пакеты являются интегриро­ванными средствами для выявления и устранения компьютерных вирусов. В связи с появлением операционных систем (Windows XP, Windows NT, Windows 2000, OS/2 и др.) задача обеспечения анти­вирусной защиты чрезвычайно усложнилась. Одним из наиболее перспективных направлений развития антивирусных средств яв­ляется создание сетевых версий этих продуктов. Сетевой антиви­русный пакет устанавливается на сервер и при обнаружении ви­руса блокирует дальнейшую работу с пораженными ресурсами.

Различия между операционными оболочками и операционны­ми средами достаточно условны. В ряде литературных источников они стерты, так как операционная среда обладает всеми при­знаками оболочки, за исключением того, что последняя не фор­мирует новой среды для выполнения программ. Это является фун­кцией лишь операционной системы. В свою очередь, операцион­ную среду нельзя назвать операционной системой, так как она не может функционировать самостоятельно. Исходя из этого опера­ционную среду можно назвать полнофункциональной надстрой­кой над ОС. Наиболее известными операционными средами яв­ляются системы Windows 3.1 и Windows for Workgroups (Windows для рабочих групп), которые функционируют поверх DOS, при этом Windows for Workgroups является сетевым расширением Windows 3.1.

Программно-инструментальные средства - это программные продукты, предназначенные для разработки программного обес­печения. К ним относят системы программирования, которые включают систему команд процессора и периферийных устройств, трансляторы с различных языков программирования. В настоя­щее время наиболее часто используются процедурно-ориентиро­ванные системы программирования, такие, как MS Visual Basic, Borland Delphi и инструментарий искусственного интеллекта. При их использовании следует указать исходные данные и требуемые результаты, а сам алгоритм генерируется системой программи­рования.

Системы технического обслуживания - совокупность про­граммно-аппаратных средств ПК для обнаружения сбоев в про­цессе работы компьютера. Они предназначены для проверки ра­ботоспособности отдельных узлов, блоков и всей машины в це­лом, являясь инструментом специалистов по эксплуатации и ремонту технических средств компьютера.

Эти средства можно разделить на средства диагностики ПК, тестового контроля, аппаратного контроля и программно- аппа­ратного контроля.

Средства диагностики обеспечивают автоматический поиск ошибок и выявление неисправностей с определенной локализа­цией их в ПК и его отдельных модулях.

Программно-логический контроль основан на использовании избыточного кода исходных и промежуточных данных ПК, что позволяет находить ошибки при изменении значения отдельных битов данных.

Тестовый контроль осуществляется с помощью специальных тестов для проверки правильности работы ПК или его отдельных устройств.

Аппаратный контроль ведется автоматически с помощью встроенного в ПК оборудования.

Программно-аппаратный контроль включает программный и аппаратный контроль.

Программное обеспечение, которое предназначено для реше­ния определенных классов задач пользователя, называют приклад­ным (application Software). Прикладное программное обеспечение состоит из пакетов прикладных программ (ППП) и прикладных программ пользователя.

В настоящее время значительное место в прикладном ПО за­нимают пакеты прикладных программ, которые по сфере приме­нения делятся на проблемно-ориентированные, пакеты общего назначения и интегрированные пакеты.

Отличительной чертой проблемно-ориентированных ПИЛ яв­ляются их сравнительно узкая направленность на определенный круг решаемых задач и большое их разнообразие.

Интегрированные пакеты делопроизводства. Эти пакеты пред­ставляют собой программные средства автоматизации рабочего места руководителя. К основным функциям подобных систем от­носятся функции создания, редактирования и форматирования простейших документов, централизация функций электронной почты, факсимильной и телефонной связи, диспетчеризация и мониторинг документооборота предприятия, координация дея­тельности подразделений, оптимизация административно-хозяй­ственной деятельности и поставка по запросу оперативной и спра­вочной информации.

Бухгалтерские системы. Это специализированные программы, сочетающие возможности текстовых и табличных процессоров, систем управления базами данных. Предназначены для автома­тизации подготовки первичных бухгалтерских документов пред­приятия и их учета, ведения счетов бухгалтерского учета, а также для автоматической подготовки регулярных отчетов по итогам производственной, хозяйственной и финансовой деятельности в форме, принятой для предоставления в налоговые органы, вне­бюджетные фонды и органы статистического учета. Несмотря на то, что теоретически все функции, характерные для бухгалтерских систем, можно исполнять и другими программными средствами,

использование бухгалтерских систем удобно благодаря интегра­ции разных средств в одной системе. При решении о внедрении на предприятии автоматизированной системы бухгалтерского учета необходимо учитывать необходимость наличия в ней средств адаптации при изменении нормативно-правовой базы. В связи с тем, что в данной области нормативно-правовая база в России отличается крайней нестабильностью и подвержена частым изме­нениям, возможность гибкой перенастройки системы является обязательной функцией, хотя это требует от пользователей систе­мы повышенной квалификации.

Финансовые аналитические системы. Программы этого клас­са используются в банковских и биржевых структурах. Они по­зволяют контролировать и прогнозировать ситуацию на финан­совых, товарных и сырьевых рынках, проводить анализ текущих событий, готовить сводки и отчеты.

Системы автоматизированного проектирования (CAD-системы). Эти системы предназначены для автоматизации проектно-конструкторских работ. Применяются в машиностроении, прибо­ростроении, архитектуре. Кроме чертежно-графических работ, они позволяют проводить простейшие расчеты (например, расчеты прочности деталей) и выбор готовых конструктивных элементов из обширных баз данных. Отличительная особенность CAD-систем состоит в автоматическом обеспечении на всех этапах проек­тирования технических условий, норм и правил, что освобождает конструктора (или архитектора) от работ нетворческого характера.

Настольные издательские системы. Назначение программ это­го класса состоит в автоматизации процесса верстки полиграфи­ческих изданий. Этот класс программного обеспечения занимает промежуточное положение между текстовыми процессорами и системами автоматизированного проектирования.

Пакеты общего назначения (методоориентированные пакеты) предназначены для решения типовых задач обработки данных.

Комплект офисных приложений MS OFFICE, таких, как таб­личный процессор MS Excel; текстовый процессор MS Word; си­стема управления базами данных (СУБД) MS Access; пакет пре­зентаций MS PowerPoint будет подробно рассмотрен в соответ­ствующих главах данного учебника.

Редакторы HTML (Web-редакторы). Это особый класс редак­торов, объединяющих в себе свойства текстовых и графических

редакторов. Они предназначены для создания и редактирования так называемых Web-документов (Web-страниц Интернета). Web-документы - это электронные документы, при подготовке которых следует учитывать ряд особенностей, связанных с при­емом/передачей информации в Интернете.

Теоретически для создания Web-документов можно исполь­зовать обычные текстовые редакторы и процессоры, а также не­которые из графических редакторов векторной графики, но Web-редакторы обладают рядом полезных функций, повышающих производительность труда Web-дизайнеров. Программы этого класса можно также эффективно использовать для подготовки электронных документов и мультимедийных изданий.

Браузеры (обозреватели, средства просмотра Web). К этой ка­тегории относятся программные средства, предназначенные для просмотра электронных документов, выполненных в формате HTML (документы этого формата используются в качестве Web-документов). Современные браузеры воспроизводят не только текст и графику. Они могут воспроизводить музыку, человечес­кую речь, обеспечивать прослушивание радиопередач в Интерне­те, просмотр видеоконференций, работу со службами электрон­ной почты, с системой телеконференций (групп новостей) и мно­гое другое.

Графические редакторы. Это обширный класс программ, пред­назначенных для создания и (или) обработки графических изоб­ражений. В данном классе различают следующие категории растровые редакторы, векторные редакторы и программные сред­ства для создания и обработки трехмерной графики.

Экспертные системы. Предназначены для анализа данных, со­держащихся в базах знаний, и выдачи рекомендаций по запросу пользователя. Такие системы применяют в тех случаях, когда ис­ходные данные хорошо формализуются, но для принятия реше­ния требуются обширные специальные знания. Характерной осо­бенностью экспертных систем является их способность к самораз­витию. Исходные данные хранятся в базе знаний в виде фактов, между которыми с помощью специалистов-экспертов устанавли­вается определенная система отношений. Если на этапе тестиро­вания экспертной системы устанавливается, что она дает некор­ректные рекомендации и заключения по конкретным вопросам или не может дать их вообще, это означает либо отсутствие важных фактов в ее базе, либо нарушения в логической системе отноше­ний. И в том, и в другом случае экспертная система сама может сгенерировать достаточный набор запросов к эксперту и автома­тически повысить свое качество. С использованием экспертных си­стем связана особая область научно-технической деятельности, называемая инженерией знаний.

Системы видеомонтажа. Предназначены для цифровой обра­ботки видеоматериалов, их монтажа, создания видеоэффектов, устранения дефектов, наложения звука, титров и субтитров.

Отдельные категории прикладных программных средств, об­ладающие своими развитыми внутренними системами классифи­кации, представляют обучающие, развивающие, справочные развле­кательные системы и программы. Характерной особенностью этих классов программного обеспечения являются повышенные тре­бования к мультимедийной составляющей (использованию музы­кальных композиций, средств графической анимации и видеома­териалов).

Интегрированные ППП- это совокупность функционально раз­личных программных модулей, способных взаимодействовать меж­ду собой путем обмена данными через единый пользовательский интерфейс. Областью применения таких пакетов является в основ­ном экономическая сфера. Интегрированные пакеты обеспечива­ют вычислительные потребности пользователя без обращения к другим программным продуктам. В структуре пакета предусмот­рен модуль управления, обеспечивающий переключение между при­ложениями и бесконфликтное использование общих данных. Со­временные интегрированные пакеты содержат, как правило, пять функциональных компонентов: табличный процессор; текстовый (процессор) редактор; систему управления базами данных (СУБД); графический редактор; коммуникационные средства.

Прикладные программы создаются разработчиками с исполь­зованием средств программирования, имеющихся в их распоря­жении в составе конкретной вычислительной среды. В этом слу­чае создание и отладка программ осуществляются обычно инди­видуально в соответствии с правилами и соглашением ППП или ОС, в рамках которых они применяются.

Операционная система в наибольшей степени определяет об­лик вычислительной системы. Операционная система - 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 удобный способ общения (интерфейс) с устройствами компьютера. Современные вычислительные системы состоят из процессоров, памяти, таймеров, различных ти­пов дисков, накопителей на магнитных лентах, принтеров, сете­вой коммуникационной аппаратуры и других устройств, требую­щих сложного механизма управления. ОС должна управлять все­ми ресурсами вычислительной машины так, чтобы обеспечить максимальную эффективность ее функционирования. В соответ­ствии с этим главной функцией ОС является распределение про­цессоров, памяти, других устройств и данных между вычислитель­ными процессами, конкурирующими за эти ресурсы. Управление ресурсами включает решение следующих не зависящих от вида ресурса задач:

• планирование ресурса, т.е. определение, кому, когда и в ка­ком количестве необходимо выделить данный ресурс;

• контроль за состоянием ресурса, т.е. поддержание оператив­ной информации о том, занят или не занят ресурс, какое количе­ство ресурса уже распределено, а какое свободно.

От эффективности алгоритмов управления локальными ресур­сами компьютера во многом зависит эффективность всей сетевой ОС в целом.

Операционные системы различаются особенностями реализа­ции алгоритмов управления ресурсами компьютера, областями использования и по многим другим признакам. Так, в зависимос­ти от особенностей алгоритма управления процессором операци­онные системы делятся на однозадачные и многозадачные, одно­пользовательские и многопользовательские, на однопроцессор­ные и многопроцессорные системы, а также на локальные и сетевые.

Однозадачные и многозадачные операционные системы. По числу одновременно выполняемых задач операционные системы делятся на два класса:

• однозадачные (например, MS DOS, MSX);

• многозадачные (ОС ЕС, OS/2, Unix, ОС семейства Windows) и др.

Однозадачные ОС в основном выполняют функцию предос­тавления пользователю виртуальной машины, делая более про­стым и удобным интерфейс 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.

Вытесняющая и невытесняющая многозадачность. Важнейшим разделяемым ресурсом является процессорное время. Способ рас­пределения процессорного времени между несколькими одновре­менно существующими в системе вычислительными процессами во многом определяет особенность ОС. Среди множества суще­ствующих способов 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 алгоритмом многозадачности является степень централизации планирования вычислительных процессов. В первом случае пла­нирование вычислительных процессов целиком возлагается на операционную систему, а во втором - распределено между опера­ционной системой и прикладными программами. При невытес­няющей многозадачности активный вычислительный процесс вы­полняется до тех пор, пока сама прикладная программа по соб­ственной инициативе не отдаст указание операционной системе выбрать из очереди другой готовый к выполнению процесс. При вытесняющей многозадачности решение о переключении процес­сора с одного активного вычислительного процесса на другой принимается самой ОС, а не прикладной программой.

В зависимости от областей использования многозадачные ОС подразделяются на три типа:

• системы пакетной обработки (например, ОС ЕС);

• системы с разделением времени (Unix, VMS, Windows, Linux);

• системы реального времени (QNX, RT/11).

Системы пакетной обработки предназначены для решения задач такого характера, которые не требуют быстрого получения результатов. Главной целью и критерием эффективности систем пакетной обработки является максимальная пропускная способность, т. е. решение максимального числа задач в единицу време­ни. Для достижения этой цели в системах пакетной обработки используется следующий порядок обработки данных: в начале работы формируется пакет заданий, каждое задание содержит требование к системным ресурсам; из этого пакета заданий фор­мируется множество одновременно выполняемых задач. Для од­новременного выполнения выбираются те задачи, которые предъявляют различные требования к ресурсам. Это делается с целью обеспечения сбалансированной загрузки всех устройств вычислительной машины. Например, является желательным од­новременное присутствие вычислительных задач и задач с интен­сивным вводом-выводом.

Таким образом, выбор нового задания из пакета заданий за­висит от внутренней ситуации, складывающейся в системе, т.е. выбирается наиболее оптимальное, «выгодное» задание. Следо­вательно, в таких ОС невозможно гарантировать выполнение того или иного задания в течение определенного периода времени. В системах пакетной обработки переключение процессора с выпол­нения одной задачи на выполнение другой происходит только в случае, если активная задача сама отказывается от процессора, например, из-за необходимости выполнить операцию ввода-вы­вода. Очевидно, что такой алгоритм вычислительного процесса снижает эффективность работы пользователя в интерактивном режиме, но остается актуальным для обеспечения высокой произ­водительности при обработке больших объемов информации и до настоящего времени, особенно в прикладных информацион­ных системах.

Системы с разделением времени. В системах с разделением вре­мени каждой задаче выделяется небольшой квант процессорного времени, ни одна задача не занимает процессор надолго и время ответа оказывается приемлемым. Если квант выбран достаточно небольшим, то это предполагает параллельное выполнение не­скольких программ, существующих в рамках одной вычислитель­ной системы. Ясно, что подобные системы обладают меньшей пропускной способностью, чем системы пакетной обработки, так как на выполнение принимается каждая запущенная пользовате­лем задача, а не та, которая «выгодна» системе. Критерием эф­фективности систем с разделением времени является не максималь­ная пропускная способность процессора, а эффективность рабо­ты пользователя в интерактивном режиме.

Системы реального времени (ОС РВ) применяются для управ­ления различными техническими объектами (такими, как станок, спутник, научная экспериментальная установка) или технологи­ческими процессами (гальваническая линия, доменный процесс и т.п.). Применяют ОС РВ и в банковском деле. Критерием эф­фективности для систем реального времени является их способ­ность выдерживать заранее заданные интервалы времени между запуском программы и получением результата (управляющего воз­действия). Это время называется временем реакции системы, а со­ответствующее свойство системы - реактивностью. Среди наибо­лее известных ОС РВ для IBM PC - RTMX, AMX, OS-9000, FLEX OS, QNX и др. Среди перечисленных ОС наиболее полным набо­ром инструментальных средств обладает ОС РВ QNX, которая выполняет 32-разрядные приложения и может работать совмест­но с ОС семейства Unix.

Некоторые операционные системы могут совмещать в себе свойства систем разных типов, например часть задач, может выполняться в режиме пакетной обработки, а часть - в режиме реального времени или в режиме разделения времени. В таких случаях режим пакетной обработки часто называют фоновым ре­жимом.

Многопользовательский и однопользовательский режимы. По числу одновременно работающих пользователей ОС могут быть разделены на однопользовательские (MS DOS, Windows 3.x) и многопользовательские (Unix, Windows NT, Windows XP, Linux).

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.

Многопроцессорные и однопроцессорные системы. Другим важ­ным свойством ОС является отсутствие или наличие в ней средств поддержки многопроцессорной обработки. 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.

В системе с многопроцессорной обработкой данных ОС мо­гут быть разделены по способу организации вычислительного процесса следующим образом: 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 все количество процессоров, разделяя их между системными и прикладными задачами.

Выше были рассмотрены особенности ОС, связанные с управ­лением только одним типом ресурсов - процессором. Важное вли­яние на операционную систему в целом, на возможности ее ис­пользования в той или иной области оказывают также особенно­сти управления и другими ресурсами, такими, как память, файлы, устройства ввода-вывода.

Одним из важных признаков классификации ОС является де­ление их на сетевые и локальные. Сетевые ОС предназначены для управления ресурсами компьютеров, объединенных в сеть с це­лью совместного использования данных. Они предоставляют мощ­ные средства разграничения доступа к информации, ее целостно­сти и сохранности, а также другие возможности использования сетевых ресурсов. Сетевая операционная система составляет ос­нову любой вычислительной сети. Каждый компьютер в сети в некоторой степени автономен, поэтому под сетевой операцион­ной системой, с одной стороны, понимается вся совокупность опе­рационных систем отдельных компьютеров, взаимодействующих с целью обмена сообщениями и разделения ресурсов по единым правилам - протоколам. С другой стороны, сетевая ОС - это опе­рационная система отдельного компьютера, обеспечивающая ему возможность работать в сети. В большинстве случаев ОС уста­навливаются на одном или более достаточно мощных компьюте­рах-серверах, предназначенных исключительно для обслуживания сети и совместно используемых ресурсов. Все остальные ОС бу­дут считаться локальными сетевыми и могут использоваться на любом ПК, подключенном к сети в качестве рабочей станции. На каждой рабочей станции выполняется своя собственная локаль­ная сетевая операционная система, отличающаяся от ОС автоном­ного компьютера наличием дополнительных средств, позволяю­щих компьютеру работать в сети. Локальная сетевая ОС такого типа не имеет фундаментальных отличий от ОС автономного

компьютера, но она обязательно содержит программную поддер­жку для сетевых интерфейсных устройств (драйвер сетевого адап­тера), а также средства для удаленного входа в другие компьюте­ры сети и средства доступа к удаленным файлам, однако эти до­полнения существенно не меняют структуру самой операционной системы. В сетевой операционной системе отдельной машины можно выделить несколько частей:

• средства управления локальными ресурсами компьютера: функции распределения оперативной памяти между планиро­ванием и диспетчеризацией процессов, управления процессо­рами в многопроцессорных машинах, управления периферий­ными устройствами и другие функции управления ресурсами локальных ОС;

• средства предоставления собственных ресурсов и услуг в об­щее пользование - серверная часть ОС (сервер). Эти средства обес­печивают, например, блокировку файлов и записей, что необхо­димо для их совместного использования; ведение справочников имен сетевых ресурсов; обработку запросов удаленного доступа к собственной файловой системе и базе данных; управление оче­редями запросов удаленных пользователей к своим периферий­ным устройствам;

• средства запроса доступа к удаленным ресурсам и услугам и их использование - клиентская часть ОС. Эта часть выполняет распознавание и перенаправление в сеть запросов к удаленным ресурсам от приложений и пользователей, при этом запрос посту­пает от приложения в локальной форме, а передается в сеть в дру­гой форме, соответствующей требованиям сервера. Клиентская часть также осуществляет прием ответов от серверов и преобра­зование их в локальный формат, так что для приложения выпол­нение локальных и удаленных запросов неразличимо;

• коммуникационные средства ОС, с помощью которых про­исходит обмен сообщениями в сети. Эта часть обеспечивает адре­сацию и буферизацию сообщений, выбор маршрута передачи со­общения по сети, надежность передачи и т.п., т.е. является сред­ством транспортировки сообщений.

В зависимости от функций, возлагаемых на конкретный ком­пьютер, в его операционной системе может отсутствовать либо клиентская, либо серверная часть.

Мы знаем, что компьютер может делать очень много. Он может не только считать различные задачи, но и рисовать, говорить, показывать фильмы и т.д. Однако, по большому счету, он делает только одно, он работает с файлами. Что же такое файл?

Запись - совокупность логически взаимосвязанных данных, характеризующих тот или иной объект или явление. При обращении к данным запись обычно рассматривается как элементарный (неделимый) объект. Совокупность записей (обычно одного и того же типа) образуют массив (набор) данных, или файл. Файл - последовательность записей, размещаемая на внешних запоминающих устройствах и рассматриваемая в процессе пересылки и - обработки как единое целое. В файле могут содержаться программы, произвольные текстовые документы и числовые данные, закодированная табличная, графическая и любая другая информация. Каждый файл должен иметь уникальное имя для однозначного своего определения, которое может состоять из двух частей. Первая запись называется собственным именем файла. Она описывает назначение программы или файла. Имя может содержать до 8 символов (применительно для MS DOS). Вторая часть, отделенная от первой точкой, называется расширением или типом файла. Расширение указывает либо на назначение файла, либо на характер информации в файле (как указание жанра литературы на обложке книги). Оно может содержать до трех символов, либо вообще отсутствовать. Ниже приводится список наиболее употребительных расширений имен файлов.

Расширение	Тип файла
ВАК	Backup file Копия файла
BAS	BASIC source file. Программа на Бейсике
ВАТ	Batch file. Командный файл
BMP	BitMap file. Файл программы Paint
COM	Executable file. Исполняемый файл
DAT	Data file. Файл данных
DOC	Document file. Документ Word
EXE	Executable file. Исполняемый файл
HLP	File with helpful. Справочный файл.
JPG	File Interchange Format. Файл программы Paint..
ME, READ.ME	Information file named. Справочный файл
PAS	PASCAL-language file. Программа на Паскале
SYS	System file for DOS. Системный файл DOS
TXT	Text file. Текстовый файл
XLS	Книга MS Excel

Все программы должны иметь одно из трех расширений:.com,.exe или.bat. Выбирать расширение файлу следует тщательно. Нельзя, например, присваивать файлу расширение.bak, потому что это расширение используется для пометок резервных копий файла и может быть автоматически стерто. Нежелательно использовать расширения.com и.ехе, так как они помечают программные файлы. Для текстовых файлов (например, писем и отчетов) расширение не обязательно.

При рассмотрении понятия "Файл" мы выяснили, что информация в ПК может находиться только в файлах, которые в свою очередь, могут находиться только на носителях информации, в частности, на жестком диске. Как же они там размешаются? Как найти нужный файл?

Файлы хранятся на жестком диске также как и в библиотеке. В библиотеке книжки хранятся в специальных помещениях называемых "каталогами". На жестком диске аналогично. На жестком диске отводится специальное место называемое "каталогом" для хранения файлов. Имя каталога выбирается аналогично имени файла, но без расширения. Адреса файлов строятся по типу почтовых адресов, только вместо запятых в почтовом адресе в адресе файла ставится специальный символ " ", называемый обратный слэш (" / " - прямой слэш или просто слэш).

Например,

Дата добавления: 2014-01-20