Важнейшим достоинством большинства ОС является модульность. Это свойство позволяет объединить в каждом модуле определенные логически связанные группы функций. Если возникает необходимость в замене или расширении такой группы функций, это можно сделать путем замены или модификации лишь одного модуля, а не всей системы.
Большинство ОС состоит из следующих основных модулей: базовая система ввода-вывода (BIOS – Basic Input Output System); загрузчик операционной системы (Boot Record); ядро ОС; драйверы устройств; командный процессор; внешние команды (файлы).
Базовая система ввода-вывода (BIOS) – это набор микропрограмм, реализующих основные низкоуровневые (элементарные) операции ввода-вывода. Они хранятся в ПЗУ компьютера и записываются туда при изготовлении материнской платы. Данная система, по сути, «встроена» в компьютер и является одновременно его аппаратной частью и частью операционной системы.
Первая функция BIOS – автоматическое тестирование основных компонентов компьютера при его включении. При обнаружении ошибки на экран выводится соответствующее сообщение и / или выдается звуковой сигнал.
Далее BIOS осуществляет вызов блока начальной загрузки операционной системы, находящейся на диске (эта операция выполняется сразу по окончании тестирования). Загрузив в ОЗУ этот блок, BIOS передает ему управление, а он в свою очередь загружает другие модули ОС.
Еще одна важная функция BIOS – обслуживание прерываний. При возникновении определенных событий (нажатие клавиши на клавиатуре, щелчок мыши, ошибка в программе и т.д.) вызывается одна из стандартных подпрограмм BIOS по обработке возникшей ситуации.
Загрузчик операционной системы – это короткая программа, находящаяся в первом секторе любого загрузочного диска (дискеты или диска с операционной системой). Функция этой программы заключается в считывании в память основных дисковых файлов ОС и передаче им дальнейшего управления ЭВМ.
Ядро ОС реализует основные высокоуровневые услуги, загружается в ОЗУ и остается в ней постоянно. В ядре ОС выделяют несколько подсистем, каждая из которых отвечает за выполнение той или иной задачи:
– файловая система (отвечает за размещение информации на устройствах хранения);
– система управления памятью (размещает программы в памяти);
– система управления программами (осуществляет запуск и выполнение программ);
– система связи с драйверами устройств (отвечает за взаимодействие с внешними устройствами);
– система обработки ошибок;
– служба времени (предоставляет всем программам информацию о системном времени).
Модуль расширения BIOS придает гибкость операционной системе, позволяя добавлять драйверы, обслуживающие дополнительные устройства.
Драйверы требуются в тех случаях, когда обмен информацией с устройствами должен происходить иначе, чем определено в BIOS. Драйверы устройств – это программы, управляющие работой внешних (периферийных) устройств на физическом уровне. Они дополняют систему ввода-вывода ОС и обеспечивают обслуживание новых устройств или нестандартное использование имеющихся. Они передают или принимают данные от аппаратуры и делают пользовательские программы независимыми от ее особенностей.
Драйверы загружаются в память компьютера при загрузке операционной системы; необходимость и порядок их загрузки указываются в специальных файлах конфигурации. Такая схема облегчает подключение к машине новых устройств и позволяет делать это, не затрагивая системные файлы ОС.
Командный процессор – это программа, функции которой заключаются в следующем:
– прием и синтаксический разбор команд, полученных с клавиатуры или из командного файла;
– исполнение внутренних команд операционной системы;
– загрузка и исполнение внешних команд (реализованных в виде самостоятельных программ) операционной системы и прикладных программ пользователя (файлы с расширением СОМ, ЕХЕ или ВАТ).
19 Основные файловые системы
Большинство существующих на сегодняшний день файловых систем построены на основе таблицы размещения файлов (File Allocation Table - FAT), которая содержит дорожки данных в каждом кластере на диске. Существует несколько типов файловой системы FAT - FAT 12, FAT 16 и FAT 32. Они отличаются количеством цифр, используемых в таблице размещения файлов. Другими словами, в FAT 32 используется 32-разрядное число для хранения дорожки данных в каждом кластере, в FAT 16 - 16-разрядное число и т.д. В настоящее время существуют следующие типы файловой системы FAT:
FAT 12, используемая в разделах емкостью не более 16 Мбайт (например, дискета);
FAT 16, используемая в разделах емкостью от 16 Мбайт до 2 Гбайт;
FAT является наиболее простой из поддерживаемых Windows NT файловых систем. Основой файловой системы FAT является таблица размещения файлов, которая помещена в самом начале тома. На случай повреждения на диске хранятся две копии этой таблицы. Кроме того, таблица размещения файлов и корневой каталог должны храниться в определенном месте на диске (для правильного определения места расположения файлов загрузки).
FAT 32, используемая (необязательно) в разделах емкостью от 512 Мбайт до 2 Тбайт.
Файловая система FAT32 представляет собой усовершенствованную версию FAT16, предназначенную для использования на разделах емкостью до 2 Терабайт. FAT32 появилась в Windows 95 OSR2, является основной файловой системой в Windows 98⁄ME и может использоваться в Windows 2000⁄XP. Разработка FAT32 ,была обусловлена необходимостью поддержки больших (более 8 гигабайт) жестких дисков и невозможностью встраивания какой-либо более сложной файловой системы в MS DOS, которая лежит в основе Windows 95⁄98⁄ME.
Файловая система FAT 32 поддерживается операционной системой Windows 95 и более
Загрузочный код - программа, которая начинает процесс загрузки операционной системы. Для DOS и Windows 9x/Me это файл Io.sys.
управляющая распределением дискового пространства. Каждая ячейка этой таблицы связана с определенным кластером на диске. Число, содержащееся в этой ячейке, сообщает о том, использован ли данный кластер под какой-либо файл и, если использован, где находится следующий кластер этого файла.
NTFS обеспечивает комбинацию эффективности, надежности и совместимости, отсутствующую в FAT или HPFS. Она разработана для быстрого выполнения стандартных файловых операций типа чтения, записи и поиска, а также улучшенных операций типа восстановления файловой системы на очень больших жестких дисках.
20. Сравнительная характеристика современных операционных систем.
Сравнительная характеристика ОС семейства Windows.
Рассмотрим основные версии Windows в порядке появления:
· "Несетевые" ОС Windows
o Windows 95.
^ Системные требования - 486DX-25, 8 Mb RAM, 50-60 MB HDD.
Основные возможности -
1. Новое 32-разрядное ядро ОС, что обеспечивает повышенную производительность системы и снимает ограничения, накладываемые MS DOS, в частности на объем используемой памяти, хотя по прежнему работает на её ядре.
2. ^ Отлаженный механизм многозадачности, когда одно запущенное приложение практически не влияет на работу других.
3. Новый пользовательский интерфейс, в частности появились Панель задач и кнопка Пуск.
4. Улучшенная поддержка аппаратного обеспечения. В системе собрано множество драйверов различных устройств.
5. ^ Появление новых приложений(Проводник, Проверка диска, Wordpad и т.д.)
o Windows 95 OSR2(OEM Servise Release - сервисный выпуск для производителей компьютеров).
Системные требования - 486DX-25, 8 Mb RAM, 50-60 MB HDD.
Основные возможности -
1. Новая файловая система FAT32
2. Встроенный браузер Internet Explorer
3. Поддержка трехмерной графики(используется язык 3D - OpenGL).
o Windows 98.
Системные требования - Pentium-66, 24 Mb RAM, 300 MB HDD, CD-ROM.
Основные возможности -
1. Новая версия Internet Explorer - 4.0, который стал одним из самых популярных браузеров.
2. Улучшенные сетевые возможности
3. Новые системные утилиты ("Очистка диска") и поддержка новых устройств(USB-устройства).
4. Визуальные и эргономические улучшения(Перетаскивание объектов кнопки Пуск и управление ими с помощью контекстного меню).
o ^ Windows 98 Second Edition.
Системные требования - Pentium-66, 24 Mb RAM, 300 MB HDD, CD-ROM.
Основные возможности -
1. Полноценная поддержка USB, FireWire(IEEE 1394), ACPI(Advanced Configuration and Power Interface) - современный интерфейс конфигурирования и управления энергопотреблением - стандарт, разработанный фирмами Intel, Microsoft и Toshiba для унификации функций управления энергопотреблением компьютера.
2. Новые версии программ(Internet Explorer 5.0), исправление ошибок.
o Windows ME(Millenium).
Системные требования - Pentium-150, 32 Mb RAM, 500 MB HDD, CD-ROM.
Основные возможности -
1. Многочисленные визуальные изменения, касающиеся логотипа, иконок, кнопок.
2. Отстутствие поддержки режима командной строки
3. Новая система восстановления ОС(программа Restore).
4. Улучшенные мультимедийные возможности(встроенный редактор видео, улучшенный многофункциональный медиапроигрыватель)
· "Сетевые" ОС Windows (Построены на ядре NT - Network)
o Windows NT4 Workstation
Системные требования - Pentium-66, 16 Mb RAM, 150 MB HDD, CD-ROM.
Основные возможности -
1. Файловая система NTFS
2. Отличный от несетевых версий Windows механизм многозадачности, обеспечивающий лучшее разграничение приложений друг от друга и от ядра системы.
3. расширенные многопользовательские возможности
o Windows 2000
Системные требования - Pentium-133, 64 Mb RAM, 1 GB HDD, CD-ROM.
Основные возможности -
1. Расширенная поддержка устройств(USB, Firewire, ACPI)
2. Повышенная надежность системы
3. Обновленный пользовательский интерфейс и новое сетевое программное обеспечение
o Windows XP(eXPerience - опыт)
Системные требования - Pentium-233, 64 Mb RAM, 1,5 GB HDD, CD-ROM.
Основные возможности -
1. Настраиваемый интерфейс
2. Гибкая и удобная эксплуатация и настройка(система интерактивных подсказок, более удобная работа с объектами, поиск по различным категориям)
3. Расширенный многопользовательский режим, который быстро и легко подключает к работе новых пользователей
4. ^ Новые технологии и программы - дистанционная помощь и диагностика неисправностей, быстрое подключение устройств, находящихся на удаленном сетевом компьютере, технология Microsoft.NET - технология интеграции с сетью.
O ^ Windows Vista(операционная система семейства MicrosoftWindows NT, линейки операционных систем, используемых на пользовательских персональных компьютерах. В стадии разработки данная операционная система имела кодовое название «Longhorn».)
Системные требования:
Минимальные: 800mhz, dx8, 512 ОЗУ, 20gb HDD
Рекомендуемые: 1ghz, dx9(Pixel Shader 2.0, WDDM), 128mb video memory, 40gb HDD
^ Основные возможности -
1. User Account Control (UAC) — система контроля учётных записей пользователей Гибкая и удобная эксплуатация и настройка (система интерактивных подсказок, более удобная работа с объектами, поиск по различным категориям)
2. Технологии, предотвращающие использование эксплойтов — операционная система Windows Vista обладает некоторыми преимуществами, препятствующими использованию обнаруженных уязвимостей в программном обеспечении, но полностью реализуемыми только в 64-битных версиях и с программами, написанными с учётом этих возможностей: Новые технологии и программы - дистанционная помощь и диагностика неисправностей, быстрое подключение устройств, находящихся на удаленном сетевом компьютере, технология Microsoft.NET - технология интеграции с сетью
3. Благодаря технологии «Windows ReadyBoost» стало возможно использование ёмкости внешних USB флеш накопителей в качестве оперативной памяти, что в некоторых случаях увеличивает производительность на 40 %
Серверные версии Windows XP / Vista имеют название Windows Server 200x(на данный момент самой последней версией является Windows Server 2008)
O Windows 7(ранее известная под кодовыми названиями Blackcomb и Vienna) — версия компьютерной операционной системы семейства Windows, следующая за Windows Vista и в настоящее время находящаяся в состоянии разработки
Системные требования.
x86 или x86-64 с тактовой частотой 1 ГГц, 1gb ОЗУ. Видеокарта с поддержкой DirectX 9 и драйверов WDDM версии 1.0 и старше, 16гб HDD free space.
Основные возможности -
1. Windows 7 будет обладать поддержкой multitouch-мониторов.
2. Более гибкая настройка User Account Control (UAC), которая в отличии от Windows Vista имеет ещё 3 промежуточных состояния между режимами «Включить» и «Выключить».
3. Функция AppLocker позволит запретить запуск определенных приложений, основываясь на групповой политике.
4. Функция ^ Branch Cache позволит снизить задержки у пользователей, работающих с компьютером удаленно. К примеру, файл доступный по сети, кэшируется локально, поэтому он скачивается уже не с удаленного сервера, а с локального компьютера.
5. Функция DirectAccess позволяет устанавливать безопасное соединение с сервером в фоновом режиме, в отличие от VPN, которому требуется участие пользователя. Также DirectAccess может применять групповые политики до входа пользователя в систему.
6. Remote Desktop Host позволяет подключиться к удалённому компьютеру как администратор