Операционная система ПК

     Введение 

     Операционная  система, сокр. ОС (англ. operating system, OS) – совокупность программных средств, обеспечивающая управление аппаратной частью компьютера и прикладными программами, а также их взаимодействие между собой и пользователем.

     ОС  образует автономную среду, не связанную  ни с одним из языков программирования. Любая же прикладная программа связана  с операционной системой и может  эксплуатироваться только на тех  компьютерах, где имеется аналогичная  системная среда. Прикладные программные  средства, разработанные в среде  одной операционной системы, не могут  быть использованы для работы в среде  другой операционной системы, если нет  специального комплекса программ (конвертера), позволяющего это сделать. В таком  случае говорят о программной  несовместимости компьютеров.

     Современная компьютерная система состоит из одного или нескольких процессоров, оперативной памяти, дисков, клавиатуры, монитора, принтеров, сетевого интерфейса и других устройств, т.е. является сложной  комплексной системой. Написание  программ, которые следят за всеми  компонентами, корректно используют их и при этом работают оптимально, представляет собой крайне трудную  задачу. По этой причине компьютеры оснащаются специальным уровнем  программного обеспечения, называемым операционной системой. ОС отвечает за управление всеми перечисленными устройствами и обеспечивает пользователя программами, имеющими простой, доступный интерфейс  для работы с аппаратурой. Состав компьютерной системы условно можно  разбить на три уровня:

• аппаратный уровень;
• системный уровень;
• программный уровень.

 
 
 

Файловая  структура операционной системы 

    Операционная  система – программа, которая загружается при включении компьютера. Она осуществляет диалог с пользователем, управление компьютером, его ресурсами, запускает другие программы на выполнение. Современная операционная система обеспечивает пользователю и другим программам удобный способ общения (интерфейс).

    Файл  – программа или документ, записанная на диск и имеющая имя. Имя файла 32 разрядных операционных систем фирмы  Microsoft может содержать до 255 символов.

    Папка – файл, в котором зарегистрированы (находятся) другие файлы или папки.

    В 32 разрядных операционных системах Windows существует иерархическая файловая структура диска. Структура – организация хранения папок и файлов на диске, обеспечивающая быстрый доступ к ним. Программные средства, обеспечивающие файловые операции называются файловой системой. В Windows для файловых операций имеется специальная программа – Проводник. На рисунке изображено дерево папок. Дерево папок отображает путь к нужной на данный момент папке. В нужную папку можно попасть, последовательно открывая папки нижних уровней. По такому же принципу работает и другая интегрированная программа Windows – Мой компьютер. Но здесь процедура поиска нужной папки или файла занимает больше времени. Кроме данных интегрированных программ на компьютеры отдельно устанавливаются более удобные программы называемые операционными оболочками.

    Операционные  оболочки - надстройки над дисковыми операционными системами. Они обеспечивают не только более удобный и наглядный способ общения с компьютером, но и предоставляют новые возможности (последние три) для запускаемых программ: графический интерфейс, мультипрограммирование, расширенные средства для обмена информацией между программами.

    «Сетевые ОС ставятся при работе компьютеров в локальной сети. Они служат для диспетчерского управления другими компьютерами, находящимися в локальной сети. Сетевыми ОС распоряжаются администраторы сети или люди,  получившие доступ к администрированию»¹.

    Сервисное ПО - программы, занимающиеся обслуживанием самого  компьютера и других программ. Они устанавливаются дополнительно по желанию пользователя ПК. Иначе их называют утилиты – вспомогательные программы. Часто утилиты объединяются в комплексы, которые включают в себя утилиты по проверке жёстких и флоппи-дисков, микропроцессора, оперативной памяти, модемов, принтеров, утилиты ускорения запуска приложений, восстановление ранее удалённых файлов и т.д. Другой класс утилит – антивирусные программы. Они отслеживают распространения всех видов вирусов на компьютере и по возможности лечат зараженных объект, удаляют его или запрещают доступ к нему.

    Важным  классом системных программ являются драйверы (Drivers). Они расширяют возможности операционной системы по управлению устройствами ввода-вывода компьютера (клавиатурой, жёстким диском, мышью, модемом и т.д.), оперативной памятью и т.д. С помощью драйверов возможно подключение к компьютеру новых устройств или нестандартное использование имеющегося оборудования. Например, если установить специальный драйвер для мыши, то будет функционировать третья кнопка (средняя), до установки этого драйвера, эта кнопка будет служить простым украшением.

    Архиваторы – программы, позволяющие за счёт применения специальных методов «упаковки» информации сжимать её на дисках, т.е. создавать копии файлов гораздо меньшего размера, а также объединять копии нескольких файлов в один архивный файл. Одним из лучших мировых архиваторов является WinRAR, поскольку он универсален: ему подвластны не только банальные arj, rar и zip-архивы, но и целый ряд экзотических форматов. Кроме того, присутствует и некоторая доля патриотизма, ведь rar-архиватор впервые создал российский разработчик. 

    Классификация операционных систем 

     «Операционная система — программа, которая загружает ПК и работает напрямую с аппаратными частями ПК, является транслятором (переводчиком) с человеческого языка на машинный»².

     Без Операционной системы ПК функционировать  не может.

     Операционная  система обеспечивает совместное функционирование всех устройств ПК и предоставляет  пользователю доступ к его ресурсам.

     Состав  Операционной системы:

1. Программный модуль, управляющий файлами.
2. Командный процессор (выполняет команды пользователя).
3. Программы, обеспечивающие управление работой различных устройств (ввода, вывода, хранения).
4. Графический модуль.
5. Справочная система.
6. Приложения.

     Этапы загрузки Операционной системы:

1. Включение ПК.
2. Процессор обращается к ПЗУ за командами начальной загрузки.
3. Тестирование подключенных устройств.
4. Вывод характеристик найденных устройств.
5. Загружается Операционная система из внешней памяти (HDD) в оперативную.
6. Операционная система готова принимать задания от пользователя (Рабочий Стол).

     Приложения  операционной системы – программы, предназначенные для работы под управлением данной системы.

     Основное  назначение ОС – является загрузка прикладных программ и предоставление им некоторых сервисов.

     Основная  функция всех ОС – посредническая. Она заключается в обеспечении  нескольких видов интерфейса:

     - интерфейса пользователя и программно-аппаратными  средствами компьютера (интерфейс  пользователя);

     - интерфейс между программным  и аппаратным обеспечением (аппаратно-программный  интерфейс);

     - интерфейс между разными видами  программного обеспечения (программный  интерфейс).

     Даже  для одной аппаратной платформы  IBM PC, существует несколько операционных систем. Различия между ними рассматривают в двух категориях: внутренних и внешних.

     Внутренние  различия характеризуются методами реализации основных функций.

     Внешние различия определяются наличием и доступностью приложений данной системы, необходимых для удовлетворения технических требований, предъявляемых к конкретному рабочему месту.

     Все ОС обеспечивают свой автоматический запуск. Для ДОС в специальной (системной) области диска создаётся запись программного кода. Обращение к этому коду выполняют программы, находящиеся в BIOS. Завершая свою работу, они дают команду на загрузку и исполнение содержимого системной области диска.

     Все современные ДОС обеспечивают создание файловой системы, предназначенной  для хранения данных на дисках и  обеспечения доступа к ним.

     К функции обслуживания файловой структуры  относятся следующие операции, происходящие под управлением ОС:

     - создание файлов и присвоение  им имён;

     - создание каталогов (папок) и  присвоение им имён;

     - переименование файлов и каталогов  (папок);

     - копирование и перемещение файлов  между дисками компьютера и  между каталогами (папками) одного  диска;

     - удаление файлов и каталогов  (папок);

     - навигация по файловой структуре  с целью доступа к заданному  файлу, каталогу (папке);

     - управление атрибутами файлов  и каталогов (папок).

     ОС  можно классифицировать различными способами, рассмотрим один из них –  по функциональному назначению.

     ДОС (Дисковые Операционные Системы).

     Это системы, берущие на себя выполнение только четырех функций:

     - обеспечивать загрузку пользовательских программ в оперативную память и их исполнение (этот пункт не относится к ОС, предназначенным для прошивки в ПЗУ);

     - обеспечивать управление памятью, в простейшем случае это указание единственной загруженной программе адреса, на котором кончается память, доступная для использования, и начинается память, занятая системой, в многопроцессорных системах это сложная задача управления системными ресурсами;

     - обеспечивать работу с устройствами долговременной памяти, такими как магнитные диски, ленты, оптические диски, флэш-память и т. д. как правило, ос управляет свободным пространством на этих носителях и структурирует пользовательские данные в виде файловых систем;

     - предоставлять более или менее стандартизованный доступ к различным периферийным устройствам, таким как терминалы, модемы, печатающие устройства или двигатели, поворачивающие рулевые плоскости истребителя;

     Как правило, они представляют собой  некий резидентный набор подпрограмм, не более того. ДОС загружает пользовательскую программу в память и передает ей управление, после чего программа  делает с системой все, что ей заблагорассудится. При завершении программы считается хорошим тоном оставлять машину в таком состоянии, чтобы ДОС могла продолжить работу. Если же программа приводит машину в какое-то другое состояние, что ж, ДОС ничем ей в этом не может помешать.

     «Дисковая операционная система MS DOS для IBM PC-совместимых машин является прямым наследником одного из таких резидентных мониторов»³.

     Существование систем этого класса обусловлено  их простотой и тем, что они  потребляют мало ресурсов. Еще одна причина, по которой такие системы  могут использоваться даже на довольно мощных машинах – требование программной  совместимости с ранними моделями того же семейства компьютеров.

     ОС  общего назначения.

     Здесь под ОС подразумеваются системы  «общего назначения», т. е. рассчитанные на интерактивную работу одного или  нескольких пользователей в режиме разделения времени, при не очень  жестких требованиях ко времени  реакции системы на внешние события. Как правило, в таких системах уделяется большое внимание защите самой системы, программного обеспечения  и пользовательских данных от ошибочных  и злонамеренных программ и пользователей. Обычно подобные системы используют встроенные в архитектуру процессора средства защиты и виртуализации  памяти.

     ОС  реального времени.

     Это системы, предназначенные для облегчения разработки так называемых приложений реального времени – программ, управляющих некомпьютерным оборудованием, часто с очень жесткими ограничениями  по времени. Подобные системы обязаны  поддерживать многопоточность, гарантированное время реакции на внешнее событие, простой доступ к таймеру и внешним устройствам.

     Системы виртуальных машин.

     Такие системы стоят несколько особняком. Система виртуальных машин –  это ОС, допускающая одновременную  работу нескольких программ, но создающая  при этом для каждой программы  иллюзию того, что машина находится  в полном ее распоряжении, как при  работе под управлением ДОС. Зачастую, «программой» оказывается полноценная  операционная система.

     Виртуальные машины являются ценным средством при  разработке и тестировании кросс-платформенных приложений. Реже они используются для отладки модулей ядра или самой ОС.