ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЕ

Операционная система — это совокупность программных средств, обеспечивающих диалог пользователя и ПК и управление ресурсами компьютера.

Необходимость операционной системы для работы объясняется тем, что те элементарные операции, которые обеспечивают взаимодействие и функционирование различных устройств и управление ресурсами компьютера, являются операциями очень низкого уровня.

Рассмотрим работу операционный системы на простом примере: копирование файла с одного диска на другой. Для пользователя эта процедура сводится к набору команды, состоящей из трех слов (копировать с диска С: файл с указанным именем на диск А:):

сору citext.txt а:

В операционных системах, использующих графический интерфейс, пользователь просто выбирает соответствующую кнопку на панели инструментов и может даже не знать, как эта команда записывается.

Операционной системе же предстоит выполнить тысячи операций по запуску команд для дисководов и проверке их выполнения, поиску и обработке информации в таблице расположения файлов на исходном диске, проверке наличия свободного места на принимающем диске, созданию копии исходного файла в буфере обмена, размещению его на принимающем диске, внесению изменений в таблицу расположения файлов на принимающем диске и т.д.

Кроме того, надо учесть, что форматы дисков бывают различными. Следовательно, машина должна уметь распознать, с диском какого именно формата происходит работа. При выполнении процедуры чтения/записи могут возникнуть различные нештатные ситуации (например, сбой, нехватка места на диске и т.д.). Необходимо также учесть, что запись информации на диск происходит на свободные участки, что может привести к записи файла по частям.

Операционная система помогает пользователю избежать знакомства с этими малопривлекательными деталями работы на ПК. Она берет на себя функции диспетчера и осуществляет загрузку в оперативную память вызванных пользователем программ, передает им управление в начале их работы, выполняет различные действия по указанию программ и освобождает оперативную память после завершения работы программы.

Подавляющее большинство IBM PC-совместимых компьютеров работает под управлением дисковых операционных систем, разработанных фирмой Microsoft.

Первая версия такой операционной системы, MS DOS, вышла в 1981 г. Она имела достаточно непривлекательный монохромный текстовый интерфейс. Все команды вводились вручную из командной строки. Совершенствование ПК приводило к появлению новых версий DOS, учитывающих новые возможности ПК. В 1987 г. фирма Microsoft объявила о создании графической надстройки Windows, которая в 1995 г. стала первой графической операционной системой для IBM PC-совместимых компьютеров.

Несмотря на столь серьезные метаморфозы, структура дисковой операционной системы остается неизменной и может быть разделена на следующие блоки:

• базовая система ввода-вывода;

• загрузчик DOS;

• системные дисковые файлы;

• командный процессор;

• внешние команды DOS;

• внутренние команды DOS;

• драйверы устройств.

Базовая система ввода-вывода (BIOS) находится в ПЗУ ПК. Эта часть операционной системы является как бы «встроенной» в компьютер. Ее назначение состоит в выполнении наиболее простых услуг, связанных с вводом-выводом информации. Кроме того, BIOS содержит тест функционирования ПК, проверяющий работу памяти и подключенных к ПК устройств сразу после подачи электропитания, и программу вызова загрузчика DOS.

Загрузчик DOS— очень короткая программа, находящаяся в первом секторе каждого диска (дискеты), содержащего DOS. Ее функция заключается в считывании в память двух системных дисковых файлов.

Системные дисковые файлы (IO.SYS и MSDOS.SYS) загружаются в память загрузчиком операционной системы и остаются в памяти ГТК постоянно.

Командный процессор обрабатывает команды, вводимые пользователем. Файл командного процессора носит название command, сот. Он должен быть записан в корневом каталоге диска, на котором записаны системные файлы. О своей готовности к работе командный процессор сообщает выводом на экран приглашения. Внешний вид приглашения может быть самым разнообразным, но чаще всего оно имеет вид

C : \WINDOWS \ >,

где первые два символа — имя текущего диска, а символы, заключенные в знаки «\», — путь доступа к текущему каталогу.

Внутренние команды DOS — группа команд, которые могут быть выполнены на ПК, даже* если на диске записаны только системные файлы и командный процессор. К таким командам относятся:

• изменение имени текущего диска;

• переход из одного каталога в другой;

• создание и удаление каталогов;

• создание, переименование и удаление файлов;

• копирование файлов;

• проверка и установка системного времени и даты;

• просмотр каталогов и текстовых файлов;

• определение версии дисковой операционной системы и др. Внешние команды DOS— программы, поставляемые вместе с

операционной системой в виде отдельных файлов. В основном эти команды выполняют сервисные функции: форматируют диски, делят физические диски на логические, выводят на экран информацию об использовании оперативной памяти и т.д.

Кроме того, к этой категории относится группа файлов, обеспечивающих оперативную помощь (/ζφ-программа), при вызове которой пользователь может получить исчерпывающую информацию о назначении той или иной команды и формате ее ввода. К числу внешних команд относится и интерпретатор языка BASIC,

Особую группу внешних команд составляют два файла:

1) файл конфигурации системы config.sys (config.nt), в котором содержится информация о том, какие драйверы, каких устройств должны быть загружены в оперативную память, описывается количество файлов, которое может быть задействовано одновременно, количество буферов обмена и пр.;

2) пакетный командный файл autoexec.bat (autoexec.nt) содержит перечень указаний командному процессору, которые тот должен выполнить, прежде чем управление компьютером будет передано пользователю.

Оба этих файла должны располагаться в строго определенном каталоге:

• корневом — в случае работы в операционных системах MS DOS

или Windows'95, Windows'98, Windows Millenium',

• каталоге System32 — если на компьютере установлена версия

операционной системы Windows NT, Windows 2000, Windows

XP.

Драйверы устройств — отдельная группа файлов, частично поставляемых вместе с пакетом DOS, а частично — вместе с устройствами, работоспособность которых они призваны обеспечить.

Начало работы операционной системы. Операционная система начинает работать сразу после включения компьютера. Первой отрабатывает базовая система ввода-вывода (BIOS). Она тестирует аппаратные средства ПК и считывает загрузчик операционной системы с диска, после чего передает ему управление. В дальнейшем BIOS работает в качестве передающего звена при обмене данными с внешними устройствами на физическом уровне ввода-вывода.

Загрузчик операционной системы загружает в оперативную память системные дисковые файлы и передает управление им.

Модуль расширения базовой системы ввода-вывода настраивает операционную систему на конкретную конфигурацию, для чего обращается к файлу config.sys. А модуль обработки прерываний обслуживает прерывания высокого уровня, обычно связанные с обслуживанием файловой системы и операций логического уровня ввода-вывода.

После загрузки в оперативную память файла командного процессора происходит выполнение команд пакетного файла autoexec, bat.

Автоматический подготовительный этап работы заканчивается выводом на экран соответствующего приглашения к началу работы.

Перечисленные выше операции выполняются компьютером каждый раз при включении компьютера или после его перезагрузки в случае «зависания»^[27].

Виды операционных систем. В зависимости от функционального назначения и рабочей среды операционные системы делятся на несколько видов.

По назначению операционные системы могут быть разделены на следующие группы:

• однопользовательские однозадачные системы {single-user/singletask) — операционные системы, предназначенные для работы на однотерминальных (персональных) компьютерах с возможностью загрузки только одной программы. К таким операционным системам относятся MS DOS, DR DOS, PC DOS;

• многопользовательские системы (multi-user-system) — операционные системы, ориентированные на работу в режиме коллективного доступа. Этот вид операционных систем снабжен такими функциональными возможностями, как координация обращений различных пользователей к одному и тому же массиву данных. К таким операционным системам относятся OS UNIX, Xenix, Linux;

• многозадачные системы {multi-tasking) — операционные системы, способные обеспечить одновременное выполнение нескольких задач. Операционные системы этого вида способны таким образом распределять ресурсы компьютера, чтобы обеспечить параллельную работу нескольких приложений;

• многопользовательские многозадачные системы {multi-user/multitask) — универсальные операционные системы, способные решать задачи, связанные с координацией обращений различных пользователей или программ к одним и тем же массивам дан- иых и обеспечивающие параллельную работу нескольких программ. К таким операционным системам можно отнести

Microsoft Windows.

Классификация по рабочей среде позволяет разделить все операционные системы ^текстовые (работающие преимущественно и режиме командной строки) и графические (позволяющие выбирать и выполнять команды опосредованно — через систему меню, наборы специальных значков — пиктограмм и кнопок).