Для сдачи тестов, рубежного контроля, а также закрепления материала используйте браузеры MS Internet Explorer, Mozilla Firefox, Chromium
    Главная страница электронного учебника
    Содержание дисциплины

    Содержание дисциплины


    Учебная тема
    Операционные системы. Понятие, основные функции и составные части

    Операционная система и их виды

    Операционная система и их виды. Общая характеристика и приемы работы в среде ОС

    Операционная система (ОС) - это неотъемлемая часть ПО, управляющая техническими средствами компьютера (hardware). ОС - это программа, координирующая действия вычислительной машины; под ее управлением осуществляется выполнение программ.

    Основные функции операционной системы:

    1.      Обмен данными между компьютером и различными периферийными устройствами (терминалами, принтерами, гибкими дисками, жесткими дисками и т.д.). Такой обмен данными называется «ввод/вывод данных».

    2.      Обеспечение системы организации и хранения файлов.

    3.      Загрузка программ в память и обеспечение их выполнения.

    4.      Организация диалога с пользователем.

     ОС – это комплекс взаимосвязанных системных программ, назначение которого – организовать взаимодействие пользователя с компьютером и выполнение всех других программ.

    Состав операционной системы.

    Структуру ОС составляют следующие модули:

    - базовый модуль (ядро ОС)- управляет работой программы и файловой системой, обеспечивает доступ к ней и обмен файлами между периферийными устройствами;

    - командный процессор - расшифровывает и исполняет команды пользователя, поступающие прежде всего через клавиатуру;

    - драйверы периферийных устройств - программно обеспечивают согласованность работы этих устройств с процессором (каждое периферийное устройство обрабатывает информацию по-разному и в различном темпе);

    - дополнительные сервисные программы (утилиты) - делают удобным и многосторонним процесс общения пользователя с компьютером.

    Загрузка ОС. Файлы, составляющие ОС, хранятся на диске, поэтому система называется дисковой операционной (DOS). Известно, что для их выполнения программы - и, следовательно, файлы ОС - должны находиться в оперативной памяти (ОЗУ). Однако, чтобы произвести запись ОС в ОЗУ, необходимо выполнить программу загрузку, которой сразу после включения компьютера в ОЗУ нет. Выход из этой ситуации состоит в последовательной, поэтапной загрузке ОС в оперативную память.

    Первый этап загрузки ОС. В системном блоке компьютера находится постоянное запоминающее устройство (ПЗУ, постоянная память, ROM-Read Only Memory - память с доступом только для чтения), в котором содержатся программы тестирования блоков компьютера и первого этапа загрузки ОС. Они начинают выполняться с первым импульсом тока при включении компьютера. На этом этапе процессор обращаются к диску и проверяет наличие на определенном месте (в начале диска) очень небольшой программы - загрузчика. Если эта программа обнаружена, то она считывается в ОЗУ и ей передается управление.

    Второй этап загрузки ОС. Программа - загрузчик, в свою очередь, ищет на диске базовый модуль ОС, переписывает его память и передает ему управление.

    Третий этап загрузки ОС. В состав базового модуля входит основной загрузчик, который ищет остальные модули ОС и считывает их в ОЗУ. После окончания загрузки ОС управление передается командному процессору и на экране появляется приглашение системы к вводу команды пользователя.

    Заметим, что в оперативной памяти во время работы компьютера обязательно должны находиться базовый модуль ОС и командный процессор. Следовательно, нет необходимости загружать в оперативную память все файлы ОС одновременно. Драйверы устройств и утилиты могут подгружаться в ОЗУ по мере необходимости, что позволяет уменьшать обязательный объем оперативной памяти, отводимый под системное программное обеспечение.

     Первая задача ОС – организация связи, общения пользователя с компьютером в целом и его отдельными устройствами. Такое общение осуществляется с помощью команд, которые в том или ином виде человек сообщает операционной системе. В ранних вариантах операционных систем такие команды просто вводились с клавиатуры в специальную строку. В последующем были созданы программы – оболочки ОС, которые позволяют общаться не только с ОС не только текстовым языком команд, а с помощью меню (в том числе пиктографического) или манипуляций с графическими объектами.

    Вторая задача ОС – организация взаимодействия всех блоков компьютера в процессе выполнения программы, которую назначил пользователь для решения задачи. В частности, ОС организует и следит за размещением в оперативной памяти и на диске нужных для работы программы данных, обеспечивает своевременное подключение устройств компьютера по требованию программы и т.п.

    Третья задача ОС – обеспечение так называемых системных работ, которые бывает необходимо выполнить для пользователя. Сюда относится проверка, “лечение” и форматирование диска, удаление и восстановление файлов, организация файловой системы и т.п. Обычно такие работы осуществляются с помощью специальных программ, входящих в ОС и называемых утилитами.

    Операционная система выполняет роль связующего звена между аппаратурой компьютера, с одной стороны, и выполняемыми программами, а также пользователем, с другой стороны.

    ОС обычно хранится во внешней памяти компьютера – на диске. При включении компьютера она считывается с дисковой памяти и размещается в ОЗУ.

    Этот процесс называют загрузкой ОС.

    В функции ОС входит:

    -          осуществление диалога с пользователем;

    -          ввод-вывод и управление данными;

    -          планирование и организация процесса обработки программ;

    -          распределение ресурсов (оперативной памяти, процессора, внешних устройств);

    -          запуск программ на выполнение;

    -          всевозможные вспомогательные операции обслуживания;

    -          передача информации между различными внутренними устройствами;

    -          программная поддержка работы периферийных устройств (дисплея, клавиатуры, принтера и др.).

     ОС можно назвать программным продолжением устройства управления компьютера.

    В зависимости от количества одновременно обрабатываемых задач и числа пользователей, которых могут обслуживать ОС, различают четыре основных класса операционных систем:

    1.      однопользовательские однозадачные, которые поддерживают одну клавиатуру и могут работать только с одной (в данный момент) задачей;

    2.      однопользовательские однозадачные с фоновой печатью, которые позволяют помимо основной задачи запускать одну дополнительную задачу, ориентированную, как правило, на вывод информации на печать.

    3.      однопользовательские многозадачные, которые обеспечивают одному пользователю параллельную обработку нескольких задач.

    4.      многопользовательские многозадачные, позволяющие на одном компьютере запускать несколько задач нескольким пользователям.

    ОС для персонального компьютера, ориентированного на профессиональное применение, должна содержать следующие основные компоненты:

    -          программы управления вводом/выводом;

    -          программы, управляющие файловой системой и планирующие задания для компьютера;

    -          процессор командного языка, который принимает, анализирует и выполняет команды, адресованные ОС.

    В каждой ОС имеется свой командный язык, который позволяет пользователю выполнять те или иные действия:

    -          обращаться к каталогу;

    -          выполнять разметку внешних носителей;

    -          запускать программы;

    -          … и другие действия.

    Анализ и исполнение команд пользователя, включая загрузку готовых программ из файлов в оперативную память и их запуск, осуществляет командный процессор ОС.

    Важным классом системных программ являются драйверы устройств.

    Для управления внешними устройствами компьютера используются специальные системные программы – драйверы. Драйверы стандартных устройств образуют в совокупности базовую систему ввод-вывод (BIOS), которая обычно заносится в постоянное ЗУ компьютера.

    Нередко к системным программам относят антивирусные средства, программы архивирования файлов и т.п.

    Второй класс программ – это прикладные программы. Здесь нет единой точки зрения, какие именно программы относятся к этому классу. Обычно прикладной называют любую программу, позволяющую пользователю без программирования решать определенный класс задач.

    Операционная система блестяще справляется со своими обязанностями. На практике одно из основных преимуществ использования ОС заключается в простоте ее понимания, несмотря на функциональную сложность.

    В настоящий момент около 90% компьютеров используют ОС Windows. Более широкий класс ОС ориентирован для использования на серверах. К этому классу ОС относятся семейство UNIX, разработки фирмы Microsoft (MS DOS и Windows), сетевые продукты Novell и корпорации IBM.

    UNIX — многопользовательская, многозадачная ОС, включает достаточно мощные средства защиты программ и файлов различных пользователей. ОС UNIX является машинонезависимой, что обеспечивает высокую мобильность ОС и легкую переносимость прикладных программ на компьютеры различной архитектуры. Важной особенностью ОС семейства UNIX являются ее модульность и обширный набор сервисных программ, которые позволяют создать благоприятную операционную обстановку для пользователей-программистов (т. е. система особенно эффективна для специалистов — прикладных программистов).

    Независимо от версии общими для UNIX чертами являются многопользовательский режим со средствами защиты данных от несанкционированного доступа; реализация многозадачной обработки в режиме разделения времени; переносимость системы путем написания основной части на языке Си.

    Недостаток UNIX — большая ресурсоемкость, и для небольших однопользовательских систем на базе персональных компьютеров она чаще всего является избыточной.

    В целом ОС семейства UNIX ориентированы, прежде всего, на большие локальные (корпоративные) и глобальные сети, объединяющие работу тысяч пользователей. Большое распространение UNIX и ее версия LINUX получили в сети Интернет, где важнейшее значение имеет машинонезависимость ОС.

    ОС MS DOS широко использовалась для персональных компьютеров, построенных на базе процессоров Intel 8088-80486.

    В настоящее время MS DOS для управления персональными компьютерами практически не применяется. Однако ее не следует считать полностью исчерпавшей свои возможности и потерявшей актуальность. Низкие требования к аппаратным ресурсам оставляют DOS перспективной для практического использования. Так, в 1997 г. компания СаШега начала работы по адаптации DR DOS (аналог MS DOS) к рынку встроенных ОС мелких высокоточных устройств, присоединяемых к Интернету и интранет-сетям. К этим устройствам относятся кассовые аппараты, факсы, персональные цифровые ассистенты, электронные записные книжки и др.

    Операционная система OS/2 (Operating system/2) является однопользовательской многозадачной ОС, односторонне (MS DOS → OS/2) программно совместимой с MS DOS и предназначенной для работы с МП 80386 и выше (ПК IBM PC и PS/2). OS/2 может одновременно выполнять до 16 программ (каждая из них в своем сегменте памяти), но среди них только одну, подготовленную для MS DOS.

    Важными особенностями OS/2 является наличие многооконного интерфейса пользователя; программных интерфейсов для работы с системой баз данных; эффективных программных интерфейсов для работы в локальных вычислительных сетях. К недостаткам OS/2 относится в первую очередь сравнительно небольшой объем программных приложений, наработанных к настоящему времени.

    Работа операционной системы

    Все мы слышали фразу «Загрузка компьютера», «загрузка операционной системы«. Под этими фразами понимается процесс, который происходит при нажатии на кнопку включения компьютера. Во время этого процесса (который занимает минуту или две) компьютер выполняет несколько функций:

    1. Тестирует, чтобы убедится, что все работает правильно.

    2. Проверяет наличие нового оборудования

    3. Запускается операционная система

    Загрузка операционной системы

    Как только операционная система запустилась, она управляет всем программным и аппаратным обеспечением компьютера.

    Windows 7 после запуска

     На сегодняшний день имеют широкое применение три наиболее популярные операционные системы для компьютеров: Microsoft Windows, Apple Mac Os X и Linux.

    Логотипы Windows, Mac OS X и Linux

    Современные операционные системы используют графический интерфейс пользователя (от англ. GUI — Grafical user interface). GUI позволяет использовать мышь, клавиатуру, джойстик и т.п., для управления экранными объектами (иконки, кнопки, значки, меню и т.п.), представленные пользователю на дисплее, в виде сочетании графики и текста. GUI каждой операционной системы имеет свой внешний вид, и они разработаны так, чтобы быть максимально простым в использовании.

    Графический интерфейс Windows 7

     

    Графический интерфейс Mac OS X

     *Когда не был GUI, компьютеры имели интерфейс командной строки, это означает пользователь должен был ввести каждый раз команду в компьютер, чтобы компьютер отображал текст.

    Microsoft Windows

    Компания Microsoft создали операционную систему Windows в середине 80-х годов. За эти годы были выпущены много версий Windows, но наиболее популярными являются Windows 7 (выпущен в 2009), Windows Vista (2007), Windows XP (2001).  Windows поставляется предустановленной на большинстве новых компьютерах, и является самой популярной операционной системой в мире.

    Windows 7

    Windows 8 — операционная система, принадлежащая к семейству ОС Microsoft Windows, в линейке следующая за Windows 7 и разработанная транснациональной корпорацией Microsoft.

    Windows 8, в отличие от своих предшественников — Windows 7 и Windows XP, — использует новый интерфейс под названием Metro. Этот интерфейс появляется первым после запуска системы; он схож по функциональности с рабочим столом — стартовый экран имеет плитки приложений (сродни ярлыкам и иконкам), по нажатию на которые запускается приложение, открывается сайт или папка (в зависимости от того, к какому элементу или приложению привязана плитка).

    Также в системе присутствует и «классический» рабочий стол, в виде отдельного приложения. Вместо меню «Пуск» в интерфейсе используется «активный угол», нажатие на который открывает стартовый экран. Прокрутка в Metro-интерфейсе идет горизонтально. Также, если сделать жест уменьшения (или нажать на минус внизу экрана), будет виден весь стартовый экран. Плитки на стартовом экране можно перемещать и группировать, давать группам имена и изменять размер плиток (доступно только для плиток, которые были изначально большими). В зависимости от разрешения экрана система автоматически определяет количество строк для плиток — на стандартных планшетных компьютерах три ряда плиток. Цвет стартового экрана меняется в новой панели управления, также меняется и орнамент на заднем фоне.

    Windows 8 — переосмысленная Windows 7, и приёмы работы с рабочим столом остались теми же.

    Windows 8.1 — вышедшее 17 октября 2013 года обновление операционной системы Microsoft Windows 8.

    Изменения по сравнению с Windows 8

    Приложения

    Internet Explorer обновлён до версии 11. В новой версии ожидается поддержка протоколов WebGL, SPDY, и улучшения объектной модели JavaScript и возможность синхронизации вкладок.

    Windows PowerShell v4.0: новая версия позволит управлять начальным экраном, Защитником Windows, компонентами Windows, аппаратными и сетевыми компонентами системы.

    Установленные до обновления Modern-приложения не будут сохранены. После обновления некоторые из них будут заменены, остальные потребуется переустановить самостоятельно.

    Добавлены Modern-приложения «Skype», «Будильник», «Калькулятор», «Студия звукозаписи», «Сканер», «Кулинария», «Список для чтения», «Здоровье и фитнес», «Справка+советы». Приложения «Моменты из фильмов» (приложение для выполнения простейших операций с видео) и файловый менеджер отсутствуют. Также разрабатываются новые версии некоторых приложений для Windows 8.1. Добавлена возможность автоматического обновления Modern-приложений. В приложение «Параметры ПК» было добавлено множество настроек и команд, ранее доступных только через Панель управления рабочего стола.

    Также значительно были улучшены и возможности синхронизации настроек и других пользовательских данных путём более глубокой интеграции службы синхронизации с сервисом SkyDrive.

    Улучшения интерфейса

    В панели «чудо-кнопок» (Charms) появились некоторые дополнительные возможности, в том числе отправка или печать снимка экрана приложения и проигрывание данного содержимого на других устройствах. Функция поиска также значительно улучшена и переработана путём сопряжения с поисковой службой Bing.

    Функция «Закрепление приложений» получила поддержку нескольких приложений одновременно на экранах с большим разрешением (например, на экране с разрешением 1920x1080 можно разместить три приложения). Минимальное разрешение для функционирования Snap View — 1024x768 точек.

    Появилась возможность открывать рабочий стол сразу же после входа в систему, как это было в предыдущих ОС до Windows 8. Также в Windows 8.1 вновь появилась кнопка «Пуск», которая запускает Modern-интерфейс.

    В Windows 8.1 появился новый, более простой способ выключить компьютер.

    Многими существенное увеличение возможностей Modern-интерфейса рассматривается как очередной шаг в упразднении рабочего стола.

    Улучшения Modern-интерфейса

    Возможность использования нескольких Modern-приложений одновременно на неширокоэкранных мониторах.

    Дополнительные размеры для «плиток»: очень большой и очень маленький

    Перемещение плиток друг относительно друга доступно только в специальном режиме, что снижает вероятность их случайного перемешивания.

    Дополнительные жесты, в том числе открытие страницы «Все приложения» сдвижением экрана вниз.

    Расширенные возможности персонализации, доступные через пункт «Персонализация» настроек экрана «Пуск».

    Экран блокировки получил возможность смены изображений через определённый промежуток времени (изображения могут быть использованы как с локальных источников, так и из облака SkyDrive).

    Apple Mac OS X

    Mac OS представляет собой линейку операционных систем созданных компанией Apple. Она поставляется предустановленной на всех новых компьютерах Macintosh или Mac. Последние версия этой операционной системы известен как Mac OS X. Ранние — Lion (выпущен в 2011), Snow Leopard (2009) и Leopard (2007). Также есть Mac OS X Server, который предназначен для работы на серверах.

    По данным общей статистики StatCounter, процент пользователей Mac OS X — 6,3% рынка операционных систем, на июнь 2011 года. Это намного ниже, чем процент пользователей Windows (более 90%). Одна из причин этого — компьютеры Apple очень дорогие.

    Mac OS X

    Linux

    Linux — семейство операционных систем с открытым исходным кодом. Это значит, что они могут модифицироваться и распространятся по всему миру. Это очень отличает эту ОС от других. Преимущества Linux в том, что он бесплатный, и есть много различных дистрибутивов (версий). Каждый дистрибутив имеет другой внешний вид и самый популярный из них это Ubuntu, Mint и Fedora

    Linux назван в честь Линуса Торвальдса, создателя ядра Linux в 1991 году.

    По данным общей статистики StatCounter, процент пользователей Linux — менее 1% рынка операционных систем, на июнь 2011.  Однако большинство серверов работают под Linux, потому что его легко настроить.

    Linux

    Операционные системы для мобильных устройств

    Есть операционные системы, которые разработаны специально для мобильных устройств. Например Apple, IOS, Windows Phone 7 и Google Android. Конечно, по функциональности они уступают компьютерным ОС, но все же они способны выполнить некоторые вещи. Например, просмотр фильмов, работа с интернетом, приложения, игры и многое другое.

    Apple, работающий на IOS IPad



     

    - Содержание дисциплины


    Закрепление материала
    Тестирование материала
    Содержание дисциплины