Назначение и основные функции операционных систем. Состав операционной системы. Операционная система: назначение и состав

Функционирование электронно-вычислительных машин невозможно без координирующих программ. Современный компьютер объединяет целый ряд разных устройств, для слаженной работы которых необходим центр управления. Например, видеокарта обрабатывает изображения, центральный процессор проводит вычисления, монитор отображает информацию, привод считывает данные с компакт-диска и т.д. Такими координаторами и управляющими, согласующими функционирование всех узлов и комплектующих, являются операционные системы.

Для дополнительной иллюстрации функции операционной системы можно сравнить аппаратные комплектующие компьютера с телом, управляющий комплекс – с мозгом и нервной системой. Операционная система задействована во всех процессах компьютера и обеспечивает взаимодействие массивов данных на уровне вычислений, вычислительных программ и аппаратных компонентов, а также пользователя и программного приложения.

Все современные интерфейсы являются графическими решениями и разработаны так, чтобы пользователь интуитивно понимал алгоритм взаимодействия. Различают три основных категории таких решений: категория реального времени, категория с разделением и категория пакетных задач. Системы первой категории допускают участие пользователя в процессе вычислений. Решения категории с разделением предполагает переключение процессора от выполнения одной задачи к выполнению другой. Такое быстрое переключение позволяет обрабатывать несколько заданий в режиме виртуальной непрерывности. При этом пользователь также может вмешаться в процесс. В решениях последней категории доступ пользователя к процессам запрещен. Компьютер самостоятельно формирует перечень заданий и отправляет их пакетами на вычисление. Вносить изменения в данные можно лишь в промежутках между отправками таких пакетов.

Графический интерфейс

Пользователь вводит свои команды для системы с помощью графических символов – пиктограмм. Собственно, весь интерфейс и представляет собой набор графических символов, формирующих понятную для человеческого восприятия систему управления. Все современные операционные системы являются графическими решениями, и их популярность напрямую зависит от того, насколько легки они в управлении.

Безусловно, существуют операционные системы с текстовым вводом подобно тем, которые существовали на заре приборостроения. Но такие системы используются, в основном, для узкоспециализированных применений и, как правило, в промышленности и научных исследованиях. То есть в тех случаях, когда пользователь является экспертом и готов к освоению специальных инструментов.

Операционной системой называется комплекс программ, которые обеспечивают автоматизацию доступа к аппаратным и программным ресурсам компьютера.

Операционные системы (ОС) являются основой системного программного обеспечения. Без операционной системы доступ к аппаратуре и программам современного компьютера совершенно невозможен. Все аппаратные, а также и программные средства предоставляются пользователю только через посредника - операционную систему (рис. 2.1).

т

Пользователь

Операционная система

Аппаратные средства и программы компьютера

Рис. 2.1

Обеспечение операций по обмену данными между выполняющейся программой и внешними устройствами;

Обслуживание нестандартных ситуаций в ходе выполнения программы;

Удаление выполненной программы из оперативной памяти и освобождение места для загрузки новой программы;

Организация хранения и поиска программ и данных на внешних носителях; - организация взаимодействия пользователя и операционной системы - прием и выполнение команд пользователя;

Выполнение различных вспомогательных (сервисных) функций, таких как форматирование дисковых устройств, копирование информации с одного дискового устройства на другое и некоторые другие.

Образующие базовую систему ввода-вывода части операционной системы обычно записываются в постоянную память компьютера. Все остальные ее части размещаются на гибком, винчестерском или лазерном диске, который в этом случае называется системным диском.

Операционная система должна находиться в рабочем состоянии в течение всего времени функционирования компьютера. Работа операционной системы начинается в момент включения компьютера и заканчивается в момент его выключения.

1. Краткий обзор операционных систем

Среди всех системных программ, с которыми приходится иметь дело пользователям компьютеров, особое место занимают операционные системы. Операционная система управляет компьютером, запускает программы, обеспечивает защиту данных, выполняет различные сервисные функции по запросам пользователя и программ. Каждая программа пользуется услугами ОС, а потому может работать только под управлением той ОС, которая обеспечивает для нее эти услуги. Таким образом, выбор ОС очень важен, так как он определяет, с какими программами Вы сможете работать на своем компьютере. От выбора ОС зависят также производительность Вашей работы, степень защиты Ваших данных, необходимые аппаратные средства и т.д.

На компьютерах типа IBM PC, используемых в качестве рабочих мест пользователей, чаще всего применяются следующие операционные системы:

операционная система MS DOS фирмы Microsoft или совместимые с ней операционные системы - PC DOS фирмы IBM и Novell DOS фирмы Novell и др. Мы будем называть эти ОС общим названием DOS;

операционная система Windows фирмы Microsoft, точнее, Windows версий 3.1 или 3.11 или Windows for Workgroups 3.11 (это расширение Windows с поддержкой одноранговых локальных сетей);

операционные системы Windows 95 и Windows NT Workstation (версий 3.51 и 4.0), Windows 2000, Windows XP фирмы Microsoft ;

операционная система OS/2 3.0 Warp фирмы IBM.

Что такое Windows XP?

Это OC от Microsoft, начиная с которой сделана попытка объединить две, ранее существовавшие независимо, версии Windows 9Х и NT. Первоначально этот проект назывался Whisler, но сейчас он разделился на две линии, Windows XP, позиционирующуюся на замену W9x и W2kPro, и Windows.NET, позиционирующуюся на замену NT Server всех сортов. Вне зависимости от названия, все они является прямыми наследниками Windows 2000, и продолжателями линейки Windows NT. Этот факт и определяет основные особенности Windows XP. Это полностью 32 разрядная ОС с приоритетной многозадачностью. В её основе лежат те же принципы, на которых базировались все NT.

1. Рабочий стол и его структура

Основными элементами пользовательского интерфейса операционной системы Windows являются следующие объекты: Рабочий стол, окна, значки, ярлыки, кнопки, панели, меню, папки, приложения и документы. К объектам интерфейса относятся также любые аппаратные и программные ресурсы компьютера. Да и компьютер в целом тоже считается объектом.

Рабочий стол

В операционной системе Windows весь экран дисплея рассматривается как модель рабочего места специалиста, на котором создана необходимая для обработки информации обстановка, как своеобразная «поверхность рабочего стола», на котором «размещаются» некоторые документы и различные средства для работы с ними.

Все остальные элементы пользовательского интерфейса так или иначе привязываются к Рабочему столу. На нем размещаются окна, значки документов, программ и устройств, а также различные панели, содержащие какие-либо группы значков (рис. 2.2).

Рис. 2.2

В нижней части рабочего стола расположена строка, которая состоит из кнопки «Пуск» - главное меню, панели быстрого запуска, панель задач, панель индикации.

На рабочем столе размещены следующие объекты (рис 2.3):

Рис. 2.3

Мои документы – содержат документы пользователя (рис. 2.4)

Рис.2.4

Internet Explorer – содержит программу для просмотра Интернет страниц (рис 2.5)

Рис. 2.5

Мой компьютер – отображает список дисков и дополнительных устройств хранения информации (рис. 2.6)

Рис. 2.6

Сетевое окружение – отображает список подключенных компьютеров к сети (рис 2.7)

Рис. 2.7

Корзина – содержат список удаленных объектов (рис. 2.8)

Рис. 2.8

1. Структура окна Windows

При работе с Windows XP пространство экрана занимает одно или несколько окон - прямоугольных областей экрана, в которых выполняются различные Windows -программы. В окнах также выводятся запросы Windows -программ (типа приведенных на рис. 2.9 и 2.10).

Рис. 2.9

Рис. 2.10

Многие программы могут открывать для своих нужд несколько окон: скажем, редактор документов Microsoft Word использует отдельное окно для каждого редактируемого документа. Окна программ отличаются от других окон тем, что в середине верхней строки (заголовка) окна у них выводится имя программы, а под ним выводится строка пунктов меню.

Кроме окон, на экране Windows могут присутствовать пиктограммы - значки окон. Многие окна Windows могут быть «свернуты» в пиктограммы, это делается тогда, когда соответствующее окно временно не нужно (пиктограммы обычно помещаются в нижней части экрана). А когда окно снова становится необходимым, его можно сразу же «развернуть» из пиктограммы двойным щелчком по пиктограмме.

Windows предоставляет простые и удобные средства для работы с окнами и пиктограммами: их можно перемещать, у большинства окон - изменять размеры, сворачивать окна в пиктограммы и разворачивать пиктограммы в окна. С помощью этих средств Вы сможете использовать рабочее пространство экрана наиболее эффективно.

Окна Windows

Каждое окно Windows является прямоугольной областью экрана. Как правило, в верхней части окна находится строка заголовка окна . В середине строки заголовка отображается название окна, а также сворачивания и разворачивания (или восстановления размера) окна (рис. 2.11).

Рис. 2.11

Мы будем называть область строки заголовка, незанятую кнопками, заголовком окна.

Заметим, что и кнопка системного меню, и кнопки сворачивания и разворачивания (или восстановления размера окна) могут отсутствовать: они имеются только для тех окон, для которых соответствующие действия имеют смысл.

Под строкой заголовка окна может располагаться строка меню (рис. 2.12).

Рис. 2.12

Строка меню имеется только у основных окон программ, а у так называемых диалоговых окон, открываемых программами для своих нужд, меню нет. В правой части окна может находиться вертикальная, а в нижней - горизонтальная линейка прокрутки. Любая из них (или они обе) могут отсутствовать (рис. 2.13).

Рис. 2.13

При работе с Windows на экране могут появляться три разновидности окон:

окна программ (в заголовке у них выводится наименование программы);

так называемые вторичные окна, создаваемые программами.

• Например

  • Редакторы документов - в них выводят обрабатываемые документы,

    Графические редакторы - картинки,

    Диспетчер Программ - группы программ и т.д.;

окна запросов (иногда называемые вспомогательными окнами).

Они обычно используются для вывода на короткий срок какой-либо информации, запроса на те или иные действия пользователя, ввод каких-либо данных и т.д. Подробнее об окнах запросов рассказывается в следующей главе. Окна программ отличаются от вторичных окон и окон запросов следующим:

в середине верхней строки (заголовка) окна программы выводится имя программы, а у вторичного окна там выводится описание выводимой информации (скажем, имя обрабатываемого документа), у окна запроса - название запроса;

под строкой заголовка у окна программы располагается строка меню, а у вторичных окон и окон запросов строки меню нет;

окна программ обычно имеют кнопки сворачивания, а у окон запросов, как правило, кнопок сворачивания и разворачивания нет.

Окна запросов всегда выводятся поверх других окон программы. Обычно при появлении окна запроса никакая работа с данной программой невозможна до ответа на запрос и закрытия окна запроса. Окна запросов, как правило, не могут менять размер, и у них нет кнопок сворачивания и разворачивания.

Работа со всеми типами окон с помощью мыши осуществляется практически одинаково. А при использовании клавиатуры следует помнить, что переход от одного окна программы к другому осуществляется нажатием комбинации клавиш , а от одного вторичного окна к другому (открытому той же программой) - нажатием (Ctrl + F 6) (см. ниже). Закрытие окна программы осуществляется комбинацией клавиш (Alt + F4), вторичного окна - , окна запроса - нажатием .

Сегодня огромная часть населения земли на постоянной основе взаимодействует с компьютерами, кого-то обязывает работа, кто-то ищет информацию в Сети, а кто-то просто проводит время в играх. У каждого свои потребности, а значит, компьютер должен им соответствовать. И если речь идет о “железе” (технической составляющей компьютера), то тут все более менее ясно: чем новее, тем лучше. Но вот “софтовая” (программное обеспечение) часть, требует особого внимания.

Каждый компьютер работает под управлением определенной операционной системы, коих великое множество, каждая из которых подходит для тех или иных задач, доступного оборудования и так далее. Поэтому немаловажным фактором является выбор этой операционной системы.

Существует достаточно массивный список операционных систем, но в данном материале речь пойдет о трех столпах, сильно повлиявших на индустрию и занимающих основную долю среди всех операционных систем: Windows, MacOS и Linux.

Проприетарные операционные системы

Для начала стоит уточнить, что есть ОС проприетарные, те, что распространяются по лицензии производителя. К таковым относятся Windows, список которых изложен ниже, и MacOS. Несмотря на то что обе системы можно загрузить в Сети (украсть), правильным будет приобрести лицензию у компании-распространителя и активировать ее.

Преимуществом таких систем является их развитость, огромное количество качественного программного обеспечения и грамотная техподдержка, которая поможет в случае неполадок.

“Свободные” операционные системы

К таковым относится практически все семейство Linux, за исключением разве что некоторых разработок с бухгалтерским или другим профессиональным программным обеспечением. Эти ОС можно загрузить абсолютно бесплатно и установить на любой компьютер без зазрения совести.

Подобные системы создаются независимыми разработчиками совместно с сообществом, посему в большинстве случаев качество программ оставляет желать лучшего, зато такие системы гораздо больше защищены и работают стабильнее своих проприетарных конкурентов.

Windows

Абсолютно все, кто хоть раз имел дело с компьютером, знают об этом продукте компании Microsoft. В частности это касается сверхуспешного релиза Windows 7. Список операционных систем Microsoft насчитывает уже десяток поколений. Они крайне популярны во всем мире и занимают почти 90% рынка. Что говорит о беспрецедентном лидерстве.

• Windows XP;
• Windows Vista;
• Windows 7;
• Windows 8;
• Windows 10;

Список намеренно начинается с Windows XP, так как это самая старая версия, оставшаяся в употреблении до сегодняшнего дня.

Chrome OS

Слаборазвитый продукт от компании Google, который ограничен лишь веб-приложениями и одноименным браузером. Это система не является конкуретоспособной в сравнении с Windows и Mac, но сделана с прицелом на будущее, когда веб-интерфейсы смогут заменить “реальное” программное обеспечение. По умолчанию установлена на всех компьютерах Chromebook.

Установка нескольких систем и использование виртуальных машин

Так как каждая платформа имеет свои плюсы и минусы, нередко возникает необходимость работать сразу с несколькими. Разработчики компьютеров об этом знают, поэтому предлагают пользователям возможность установить на диск сразу две или три системы.

Делается это просто. Необходим лишь дистрибутив системы (диск или флешка с загруженным на их установочным материалом) и свободное пространство на жестком диске. Все современные операционные системы предлагают во время установки распределить место и создать загрузочный механизм, который покажет список операционных систем при загрузке компьютера. Все выполняется в полуавтоматическом режиме и под силу любому пользователю.

На компьютерах Apple имеется специальная утилита - BootCamp, которая разработана для простой и бесшовной установки Windows рядом с MacOS.

Существует и другой способ - установка виртуальной системы внутри реальной. Для этого используются программы: VmWare и VirtualBox, способные эмулировать работу полноценного компьютера и запускать операционные системы.

Вместо заключения

Список операционных систем для компьютера не ограничивается вышеизложенными. Существует масса продуктов от разных компаний, но все они довольно специфичны и не заслуживают внимания рядового пользователя. Выбор стоит делать между Windows, MacOS и Linux, так как они могут закрыть большую часть потребностей и достаточно просты в освоении.

5.1. Для чего предназначена операционная система

Компьютер – это сложное устройство, состоящее из большого количества комплектующих. Сам он ничего не делает; чтобы заставить его работать, необходима программа, представляющая собой набор процессорных команд, – операционная система.

Главными составляющими ОС являются ядро, системные утилиты, драйверы и графическая оболочка. Каждый программный элемент выполняет свою функцию и следит, чтобы сохранялась стабильность работы операционной системы в целом.

Современные операционные системы являются многозадачными, то есть пользователь может запускать одновременно несколько приложений, наблюдая результат выполнения каждой из них. Это возможно благодаря конструкции ОС и функциональности современных процессоров – не зря операционные системы пишутся для процессора, а не наоборот. Современный процессор представляет собой не одноядерное, а двухъядерное и даже четырехъядерное решение, что увеличивает его производительность во много раз. Этим пользуется операционная система, оптимально распределяя ресурсы процессора между всеми запущенными процессами.

Главными характеристиками операционной системы являются стабильность ее работы и устойчивость к различным угрозам – внешним (вирусам) и внутренним (аппаратным сбоям и конфликтам). Сегодня выпускается два типа операционных систем – серверные и однопользовательские. Первые представляют собой серьезную программную реализацию, поскольку содержат механизмы, с помощью которых контролируются отношения и поддерживается локальная сеть. Вторые – облегченные, могут работать как автономно, так и в составе сети, подчиняясь ее правилам.