Операционная система Windows

Оглавление

Операционная система Windows

ОС – это совокупность программных средств, которые обеспечивают взаимодействие аппаратуры компьютера, прикладных программ и пользователя.

Любая ОС состоит из 4-х  частей, предназначенных для выполнения следующих четырех функций:

1. управление всей аппаратурой компьютера.
2. управление выполнением программ.
3. управление взаимодействием с пользователем.
4. организация хранения информации на временных носителях (файловая система).

На ПК типа IBM/PC можно установить операционные системы CP/M, MS DOS, UNIX, Windows.

ОС CP/M – не используется.

MS DOS – почти исчезла.

UNIX – пользуется не большим, но стабильным процентом пользователей.

Windows – широко применяется.

WINDOWS’95,98,NT,МЕ,2000,ХР.

Необходимо заметить, что только операционная система способна общаться с устройствами компьютеров.

Другие программы для  обращения к устройствам используют ОС.

1. Основные положения

Название Windows происходит от английского «окна»

Окно – это прямоугольная область на экране, в которой отображается программа, документ или сообщение.

Окон на экране может  быть много, и они могут накладываться  друг на друга. Окна позволяют ввести третье измерение на экране, в дополнение к горизонтали и вертикали. Окна  позволяют на одной и той же площади экрана разместить больше доступной информации. Экономия места на экране привела к графическому режиму работы ОС.

Графический режим – режим, при котором программа и ОС имеют доступ к каждой точке на экране.

При текстовом режиме ОС имеет доступ к знакоместу на экране. Каждое знакоместо имеет одинаковые размеры и занимает много точек на экране.

В ОС Windows прикладная программа называется приложением, а правила взаимодействия программы и пользователя называется интерфейсом.

ОС Windows версии 1 и 2 появились и быстро исчезли. 3 представляла собой графическую оболочку над ОС MS DOS. С устройствами работала MS DOS.

4 версию Windows назвали Windows 95, её улучшенная версия Windows 98.

Параллельно разрабатывалась Windows NT для организаций. Объединение направлений привело к созданию 5-ой версии Windows 2000. Её домашняя версия называется Windows Millennium. 6-ая версия называется Windows XP. Сейчас внедряется Windows 2003.

В ОС Windows заложены следующие концепции:

1. графический интерфейс пользователя;
2. многозадачный режим работы;
3. управление ресурсами компьютера;
4. объектный подход;
5. работа в сети;
6. мультимедиа;

2. Интерфейс пользователя

Первое, что видят пользователи Windows - это Рабочий стол, Панель задач и значки.

Рабочий стол – окно ОС Windows.

Рабочий стол занимает весь экран дисплея, закрытие рабочего стола заканчивает работу в ОС Windows.

Вдоль одной из границ экрана расположена Панель задач, на которой находится кнопка «Пуск» для вызова главного меню.

Значки с подписями  на рабочем столе соответствуют  программам, документам, папкам, устройствам.

3. Многозадачность

Многозадачность – это способность системы выполнять одновременно несколько приложений.

Можно одновременно делать расчеты, печатать документ и играть в игру.

Для каждого приложения выделяется своя доля времени процессора. У пользователя создается иллюзия одновременного решения задач.

Различают два вида многозадачности: кооперативная и преемптивная.

В кооперативной многозадачности каждому приложению назначается приоритет. Задачи малого приоритета решаются во время простоя задачи большого приоритета (ожидание нажатия клавиши, чтение – запись на диск и др.). Задача большого приоритета может забрать себе все время процессора. Задача самостоятельно решает, когда отдать процессор другой задаче.

В преемптивной многозадачности каждая задача получает фиксированный квант времени процессора. Окончание кванта всегда приводит к попытке передать управление другой задаче. Задачи решаются по очереди, являются преемниками друг друга. Ответственность за передачу процессора несет ОС.

Приложения Windows способны порождать процессы. Процесс – последовательность действий, которые могут выполняться независимо от других процессов. Например, можно открыть несколько документов. За каждым окном документа будет закреплен процесс. Поток – это часть процесса, который может выполняться независимо от других потоков. Деление процесса на потоки функция самого приложения, а порядок предоставления потокам процессорного времени осуществляется операционной системой.

Процесс состоит из потоков, в крайнем случае, из одного. Многозадачность Windows основана на способности ОС обрабатывать много потоков.

Сетевая ОС может еще  успешнее справляться с многозадачностью, если поддерживает многопроцессорную  обработку. Тогда процессы будут  фактически выполняться одновременно, каждый на своем процессоре.

Есть две разновидности  многопроцессорной обработки: асимметричная  и симметричная. При асимметричной обработке один или несколько процессоров обслуживают только операционную систему, а остальные заняты только приложениями. При симметричной обработке любой процесс может быть поручен любому свободному процессору. Симметричная обработка более предпочтительна, т.к. в целом отказоустойчива и более равномерно распределяет нагрузку.

4. Управление ресурсами

Ресурсы компьютера = основные ресурсы + устройства.

Основные ресурсы – это процессор, основная память и программы.

Устройства – дисплей, клавиатура, мышь, винчестер и др.

Без любого из устройств компьютер  может работать, а без любого основного  ресурса компьютер не работоспособен.

ОС Windows использует основные ресурсы как разделяемые, т.е. предоставляет их в одновременное пользование нескольким приложениям.

Процессор разделяется с помощью  режима многозадачности.

Программы и память разделяются  при запуске программ дважды, трижды и т.д. При этом в памяти хранится одна копия программы, а для данных организуются 2,3 и т.д. областей.

Устройства компьютера тоже используются как разделяемые.

Режим разделения зависит  от устройства. Например, дисплей разделяется с помощью окон, принтер разделяется с помощью очереди печати.

ОС Windows относится к 32-разрядным ОС, т.е. она для хранения адреса памяти использует 32 бита. Это позволяет ОС Windows напрямую обращаться к 2³² байт = 4 Гигабайт основной памяти.

Виртуальная машина – часть разделяемых ресурсов, предоставленных одной задаче. ОС Windows организует для каждого приложения свою виртуальную машину. Каждое приложение «уверено», что оно решается на отдельном компьютере.

Драйвер – программа, которая управляет потоками данных к устройству и от устройства.

В Windows для интеграции программных и аппаратных средств используется технология Plug & Play (Вставь и играй / Включи и работай). Эта технология состоит в обеспечении следующих функций:

1. Распознавание устройств для их установки и настройки.
2. Уведомление и настройка драйверов устройств, ОС и интерфейса.
3. -объединение драйверов устройств, системных компонентов и интерфейса;

Изменение аппаратного  состава отслеживается автоматически  при включении компьютера и во время его работы.

Сейчас почти все  устройства изготовляются с учетом технологии Plug & Play.

5. Объектный подход

Под объектом понимается абстрактный тип данных, который кроме самих данных содержит функции по их обработке. Объектом может быть окно, рисунок и др.

Объект способен замечать внешние события: нажатия клавиш и кнопок, открытие/закрытие окна и  др. – и как-то на них реагировать.

ОС Windows и её приложения строятся из объектов. Имеется 3 способа обмена объектами между приложениями:

1. Статическое копирование.
2. Внедрение.
3. Связывание.

При статическом копировании  переносятся только данные объекта, функции обработки не переносятся. Объект отображается и может быть отпечатан, но не может быть отредактирован. Объект не способен замечать внешних  событий.

Основное отличие между  внедрением состоит в способе  хранения данных. При внедрении в приложение-приемник включается копия объекта. Внедренный объект становится частью приемника. Связь с источником разрывается.

При связывании объект остается в источнике. В приемник посылается информация о местонахождении объекта и его свойствах. Все изменения объекта делаются источником.

Изменения с помощью  связи сразу видны в приемнике. Для обмена объектами имеется 3 технологии:

1. буфер обмена
2. динамический обмен данными (DDE)
3. связывание и внедрение объекта (OLE)

Использование связи  предпочтительнее по двум причинам:

1. приемник почти не увеличивается в объеме.
2. Один объект можно связать с несколькими приемниками.

Иногда называют Приемник = клиент, Источник = сервер.

6. Работа в сети

Работа нескольких компьютеров  в сети обеспечивает 2 преимущества:

1. Совместное использование аппаратных ресурсов: принтеров, жестких дисков, факс-модема и др.
2. Совместное использование информационных и программных ресурсов.

В домашнюю версию ОС Windows встроена поддержка одноранговой сети до 10 станций. Для большего числа станций нужно использовать профессиональную версию. Имеются встроенные средства по регистрации и паролированию пользователей. При неверной регистрации пользователь отключается от сети и работает индивидуально.

7. Мультимедиа

Мультимедиа- кино и звук.

Основные особенности  ОС Windows в мультимедиа:

• простота подключения устройств в мультимедиа (Plug & Play)
• продуманная архитектура цифрового кино и звука.
• технология дисплейных драйверов, которая позволяет стандартные графические операции выполнять на видеоадаптере без вмешательства центрального процессора.

8. Структура интерфейса пользователя

Основными элементами интерфейса Windows являются: окно, меню, папка, Панель задач, Панель управления.

1. Окна

Типовая структура окна W ( рис. Окна). Через верхний левый угол появляется меню окна. Там есть команды свернуть, закрыть, и др. Значок «что это» позволяет получить помощь по элементу управления в данном окне.

Модальное окно – окно, которое нельзя покинуть, не закрыв его. Между немодальными окнами можно свободно перемещаться с помощью мыши и клавиатуры.

Различают окна с многодокументным и одно документным интерфейсом.

Многодокументные окна (MDI) – содержат все вызванные окна внутри себя. Закрытие MDI окна закрывает все вызванные окна.

Однодокументные окна – (SDI) – могут выпускать вызванное окно за свои пределы.

                MDI SDI

Выделяется специальное окно сообщений, которое содержит значок, сообщение и до 4-х кнопок. Как правило, окно сообщений модальное.

2. Меню

Меню – это набор элементов управления, сгруппированных горизонтально или вертикально. Элементы управления меню называются пунктами. При нажатии на пункт выполняется какая-то команда. Горизонтальные группы пунктов называются линейками, а вертикальные группы – выпадающими меню. Примером выпадающего меню является Главное меню.

Пункт меню состоит из 4 частей: рисунок, подсказка, значок, горячая клавиша.

Рисунок и подсказка  поясняют выполняемую команду.

Значок треугольника (4) говорит о том, что из пункта появится выпадающее меню. Значок многоточие (…) говорит о том, что из пункта появится диалоговое окно, в котором пользователь должен будет задать параметры команды и подтвердить/отменить выполнение команды. Отсутствие значков (4) и (…)говорит о немедленном выполнении команды.

Один из символов подсказки  может быть подчеркнут. Это клавиша  быстрого доступа. При нажатии клавиши  «Alt + подчеркнутый символ» пункт меню выполняется, если он виден на экране.

Справа от подсказки  может присутствовать горячая клавиша. При её нажатии на клавиатуре пункт меню выполняется, даже если его не видно на экране.

3. Панель задач. Папки Мой компьютер и корзина, панель управления

Панель задач расположена  вдоль одной из границ экрана. Она  содержит: кнопку «Пуск» Главного меню, свернутые окна, значки резидентных  программ, системные часы.

Резидентные программы постоянно находятся в памяти компьютера и доступны. Запускаются при включении компьютера и закрываются при выключении.

Через папку Мой Компьютер  можно добраться до любого файла, папки и устройства и изменить их свойства. Папка-Корзина содержит ранее удаленные файлы, которые  можно восстановить. Корзина занимает место на диске. Переполнение и очистка корзины приводит к невозможности восстановления файлов.