Лекции по «Информационным технологиям в металлургии»

• командный язык ОС;
• графический оконный интерфейс.

    В 1-м варианте для исполнения любых  действий ОС должна получить команду  пользователя (DIR – просмотр, COPY – копировать, ERASE – удалить и т.д.).

    В большинстве современных ОС используется графический оконный интерфейс. Для управления ОС в этом случае нет необходимости запоминания многочисленных команд. Пользователь управляет действиями ОС, используя графические изображения на экране компьютера (иконки).

    Основная  функция ОС – управление ресурсами  компьютера. Ресурсы компьютера – время работы процессора, объёмы внутренней и внешней памяти, время работы периферийных устройств. Т.о. ОС постоянно (пока включён компьютер) следит за использованием ресурсов и распределяет их между многочисленными программами, которые в данный момент работают на компьютере. Большинство действий ОС при этом скрыто от пользователей. ОС следит за размещением информации в оперативной памяти и внешней памяти. ОС следит за использованием периферийных устройств (последовательность вывода информации на принтер, последовательность ввода информации с клавиатуры, мыши и других устройств).

    Для конечного пользователя нет необходимости  глубоко знать ОС, но следует знать  основные функции, выполняемые задачи и возможности управления ОС.

    Требования  к ОС общего назначения, работающих на большинстве компьютеров, можно свести к следующему:

1. Расширяемость ОС. Аппаратные средства развиваются быстрее, чем сами ОС; т.к. ОС большой комплекс, то обновляется довольно редко. Т.о. расширяемость означает возможность добавления к ОС новых программ – драйверов (Driver), обеспечивающих работу новых аппаратных средств. Для обеспечения расширяемости используется модульный принцип: ОС является совокупностью частей, которые в процессе работы взаимодействуют между собой.
2. Переносимость. ОС не должна зависеть от аппаратных средств, т.е. возможность работы ОС на компьютере с почти любой аппаратурной конфигурацией. На одном и том же аппаратном обеспечении могут работать различные ОС.
3. Надёжность, отказоустойчивость. Отказ ОС означает невозможность выполнения на компьютере.
4. Совместимость ОС. Сами ОС непрерывно развиваются. Совместимость – возможность работы ПО, предназначенного для работы более ранних версий ОС под управлением более поздних версий (совместимость сверху – вниз).

 

    Операционные системы (ОС).

    Основная  функция ОС – управление ресурсами компьютера, к ним относятся внутренняя и внешняя память, процессорное время и время работы периферийных устройств. ОС является большим по объему программным комплексом и хранится во внешней памяти на жестком магнитном диске. При включении компьютера ОС частично копируется во внутреннюю память компьютера и в процессе работы компьютера остается в этой памяти постоянно (резидентная часть).

    По  мере необходимости программы, входящие в эту часть ОС обращаются к жесткому магнитному диску (ЖМД) и подгружаются необходимые другие части ОС. 

    Управление  памятью.

    Внутренняя  память компьютера одновременно используется самой ОС и прикладными программами. Таким образом, встает задача разделения внутренней памяти таким образом, чтобы работающие программы не мешали друг другу. Распределение внутреннего объема памяти не является постоянным. В составе ОС есть программы, отвечающие за динамическое распределение памяти между прикладными программами (диспетчеры памяти), которые являются составной частью ОС.

    Управление  внешней памятью. К устройствам внешней памяти относят ЖМД и оптические диски. Современные ОС используют файловые структуры. Основная идея в том, что информация на устройствах внешней памяти хранится в файлах, записях определенного формата. Файлы могут содержать как обрабатываемые данные, так и программы для их обработки. Работа с внешней памятью состоит в том, что используются программные файлы и файлы данных, необходимые для работы этих программ. С точки зрения хранения информации во внешней памяти безразлично является ли файл программой или это файл данных. ОС занимается анализом устройств внешней памяти и распределяет поверхность носителя для размещения на этой поверхности соответствующих файлов. Информацию о размещении файлов ОС ведет постоянно в виде таблицы FAT (File Allocation Table). 

    Процессорное  время.

    Работа  компьютера – исполнение программы. Программа используется процессором, как последовательность программ, поступающих во времени, таким образом, если на компьютере выполняется в данный момент несколько программ, то процессорное время должно разделяться между этими программами. В процессе работы компьютера исполняется всегда несколько программ.

    Для разделения времени работы процессора существуют разные алгоритмы управления процессорным временем. Общая идея сводится к последовательному выполнению программ на одном процессоре.

    Таким образом, В любой ОС есть средства, позволяющие управлять одновременно внутренней и внешней памятью, процессорным временем и временем работы периферийных устройств.

    Существует  несколько алгоритмов управления ресурсами  компьютера.

    По  особенностям распределения  ресурсов различают  следующие типы ОС:

1. По числу одновременно исполняемых задач.
• Однозадачные
• Многозадачные

    В однозадачных ОС в данный момент времени может исполняться одна пользовательская задача (MS DOS).

    В многозадачных ОС возможно исполнение нескольких пользовательских задач одновременно (Windows), это требует распределения между задачами процессорного времени, памяти и периферийных устройств. Для этого ОС должна иметь соответствующие возможности.

2. По числу одновременно работающих пользователей различают.

• Однопользовательские ОС

    В этих ОС в любой момент времени  может обслуживаться только один пользователь (Windows).

• Многопользовательские (Unix, Linux).

    Многозадачные ОС по управлению ресурсами могут быть разделены на несколько типов:

• Системы пакетной обработки информации
• Системы с разделением времени
• Системы реального времени

    Системы пакетной обработки  информации.

    Для исполнения нескольких задач на компьютере используют одни и те же ресурсы компьютерной системы. В режиме пакетной обработки любая задача должна выполняться от начала и до конца. Таким образом, на процессоре ОС готовит мультипрограммную смесь, в этой смеси чередуются программы, требующие различных затрат ресурсов компьютерной системы. Есть программы, использующие большое количество процессорного времени, но малый объем памяти на ЖМД. Другие программы требуют меньше процессорного времени, но чаще обращаются к ЖМД

    Путем составления такой смеси удается максимизировать пропускную способность компьютерной системы в целом. В настоящее время таких ОС не существует, потому что задачи в таких ОС не могут быть интерактивными.

    Системы реального времени.

    В них переход от одной задачи к другой осуществляется по сигналам прерывания, которые генерируются самой исполняемой задачей. Если ОС получает сигнал прерывания, вызванный какой-то задачей, то выполнение программы, которая происходит в данный момент, приостанавливается, результаты запоминаются, а управление передается задаче, вызвавшей прерывание. Та программа, которая выполняется в отсутствие сигнала прерывания – фоновая программа. В простейшем случае она анализирует прерывание задач. Такие ОС используются, как правило, в информационных системах АСУТП. Прерывание в таких задачах формируются тогда, когда готов результат измерения какого-то физического параметра с помощью соответствующего датчика.

    В настоящее время используются несколько типов ОС, которые относятся к различным классам.

    ОС  семейства Windows(98, XP, 2000 и др.) – многозадачные, однопользовательские системы, ориентированные для ПК, для решения наибольшего числа задач.

    ОС  семейства Unix (Linux) – многозадачные и многопользовательские. И та и другая годятся для любого ПК.

    Многопользовательские Unix – подобные системы содержат более развитые средства защиты пользователей.

    ОС  семейства OS/2,OS9 предназначены для более узкого круга задач. OS9 – это система реального времени.

    Современные ОС общего назначения используют графический – оконный интерфейс для общения с пользователем, хотя Unix может использовать и командный язык. 

    Оболочки  операционной системы.

    Для управления ОС со стороны пользователя могут использоваться два способа: командный язык и графический интерфейс.

    Некоторые ОС (Unix)созданы как системы с командным интерфейсом, а некоторые (Windows) – с графическим.

    Оболочка  ОС является самой программой компьютера, которая работает вместе с ОС и  оболочка обеспечивает удобный интерфейс для пользователя.

    Командный интерфейс означает, что пользователи должны знать все команды и  ключи к этим командам. Сочетание  команд и ключей образует несколько  сотен.

    Графический интерфейс для управления ОС интуитивно понятен пользователю и не требует запоминания многих команд ОС.

    Графический интерфейс предполагает, что все  действия ОС достигаются путем манипуляции на экране графическими образами. 

    Сетевые операционные системы.

    Сетевые ОС – это часть ОС, которая  работает совместно с основной частью ОС, обеспечивает возможность для пользователя работать в компьютерных сетях.

    Сетевые ОС в некотором прошлом дополняли  возможности ОС в части работы с сетями. ОС последующих поколений не требуют дополнительной установки компонентов, в них уже содержатся необходимые компоненты для работы с сетями. 

    Сервисное программное обеспечение.

    Программы диагностики.

    Программную диагностику аппаратной части компьютера выполняет одна из программ (POST), хранящаяся в BIOSE. Назначение этих программ – определяют быстродействие компьютерной системы, детальный текст памяти (как внутренней, так и внешней), определяют работоспособность периферии.

    Программы сервисного программного обеспечения могут устанавливаться самостоятельно и запускаются по требованию пользователя. 

    Антивирусные  программы.

    Компьютерный  вирус – программа, способная несанкционированно распространяться на компьютере или в сети и вызывать нелегальные действия. Последствия работы вирусов могут быть различными. В самом тяжелом случае вирус уничтожает информацию в памяти компьютера (на ЖМД). Менее вредные вирусы могут замедлить работу ОС и прикладных программ, могут выводить сообщения на мониторе и т.д.

    Три типа антивирусных программ:

• Фильтры
• На обнаружение
• На лечение

Современные антивирусные программы обладают всеми тремя типам защиты. 

Программы обслуживания дисков.

    По  мере работы с файлом может быть такая ситуация , когда один файл записан в разных частях поверхности  жесткого диска. Обращение к этому файлу становится более длительным.

    Для сокращения времени обращения к файлам, для оптимизации свободного пространства на поверхности диска, служат программы обслуживания дисков – дефрагментаторы.