Операционная система Windows
ОС – это совокупность программных средств, которые обеспечивают взаимодействие аппаратуры компьютера, прикладных программ и пользователя.
Любая ОС состоит из 4-х частей, предназначенных для выполнения следующих четырех функций:
1) управление всей аппаратурой компьютера.
2) управление выполнением программ.
3) управление взаимодействием с пользователем.
4) организация хранения информации на временных носителях (файловая система).
На ПК типа IBM/PC можно установить операционные системы CP/M, MS DOS, UNIX, Windows.
ОС CP/M – не используется.
MS DOS – почти исчезла.
UNIX – пользуется не большим, но стабильным процентом пользователей.
Windows – широко применяется.
WINDOWS’95,98,NT,МЕ,2000,ХР.
Необходимо заметить, что только операционная система способна общаться с устройствами компьютеров.
Другие программы для обращения к устройствам используют ОС.
Основные положения
Название Windows происходит от английского «окна»
Окно – это прямоугольная область на экране, в которой отображается программа, документ или сообщение.
Окон на экране может быть много, и они могут накладываться друг на друга. Окна позволяют ввести третье измерение на экране, в дополнение к горизонтали и вертикали. Окна позволяют на одной и той же площади экрана разместить больше доступной информации. Экономия места на экране привела к графическому режиму работы ОС.
Графический режим – режим, при котором программа и ОС имеют доступ к каждой точке на экране.
При текстовом режиме ОС имеет доступ к знакоместу на экране. Каждое знакоместо имеет одинаковые размеры и занимает много точек на экране.
В ОС Windows прикладная программа называется приложением, а правила взаимодействия программы и пользователя называется интерфейсом.
ОС Windows версии 1 и 2 появились и быстро исчезли. 3 представляла собой графическую оболочку над ОС MS DOS. С устройствами работала MS DOS.
4 версию Windows назвали Windows 95, её улучшенная версия Windows 98.
Параллельно разрабатывалась Windows NT для организаций. Объединение направлений привело к созданию 5-ой версии Windows 2000. Её домашняя версия называется Windows Millennium. 6-ая версия называется Windows XP. Сейчас внедряется Windows 2003.
В ОС Windows заложены следующие концепции:
1. графический интерфейс пользователя.
2. многозадачный режим работы.
3. управление ресурсами компьютера.
4. объектный подход.
5. работа в сети.
6. мультимедиа.
Интерфейс пользователя
Первое, что видят пользователи Windows - это Рабочий стол, Панель задач и значки.
Рабочий стол – окно ОС Windows.
Рабочий стол занимает весь экран дисплея, закрытие рабочего стола заканчивает работу в ОС Windows.
Вдоль одной из границ экрана расположена Панель задач, на которой находится кнопка «Пуск» для вызова главного меню.
Значки с подписями на рабочем столе соответствуют программам, документам, папкам, устройствам.
Многозадачность
Многозадачность – это способность системы выполнять одновременно несколько приложений.
Можно одновременно делать расчеты, печатать документ и играть в игру.
Для каждого приложения выделяется своя доля времени процессора. У пользователя создается иллюзия одновременного решения задач.
Различают два вида многозадачности: кооперативная и преемптивная.
В кооперативной многозадачности каждому приложению назначается приоритет. Задачи малого приоритета решаются во время простоя задачи большого приоритета (ожидание нажатия клавиши, чтение – запись на диск и др.). Задача большого приоритета может забрать себе все время процессора. Задача самостоятельно решает, когда отдать процессор другой задаче.
В преемптивной многозадачности каждая задача получает фиксированный квант времени процессора. Окончание кванта всегда приводит к попытке передать управление другой задаче. Задачи решаются по очереди, являются преемниками друг друга. Ответственность за передачу процессора несет ОС.
Приложения Windows способны порождать процессы. Процесс – последовательность действий, которые могут выполняться независимо от других процессов. Например, можно открыть несколько документов. За каждым окном документа будет закреплен процесс. Поток – это часть процесса, который может выполняться независимо от других потоков. Деление процесса на потоки функция самого приложения, а порядок предоставления потокам процессорного времени осуществляется операционной системой.
Процесс состоит из потоков, в крайнем случае, из одного. Многозадачность Windows основана на способности ОС обрабатывать много потоков.
Сетевая ОС может еще успешнее справляться с многозадачностью, если поддерживает многопроцессорную обработку. Тогда процессы будут фактически выполняться одновременно, каждый на своем процессоре.
Есть две разновидности многопроцессорной обработки: асимметричная и симметричная. При асимметричной обработке один или несколько процессоров обслуживают только операционную систему, а остальные заняты только приложениями. При симметричной обработке любой процесс может быть поручен любому свободному процессору. Симметричная обработка более предпочтительна, т.к. в целом отказоустойчива и более равномерно распределяет нагрузку..
Управление ресурсами
Ресурсы компьютера = основные ресурсы + устройства.
Основные ресурсы – это процессор, основная память и программы.
Устройства – дисплей, клавиатура, мышь, винчестер и др.
Без любого из устройств компьютер может работать, а без любого основного ресурса компьютер не работоспособен.
ОС Windows использует основные ресурсы как разделяемые, т.е. предоставляет их в одновременное пользование нескольким приложениям.
Процессор разделяется с помощью режима многозадачности.
Программы и память разделяются при запуске программ дважды, трижды и т.д. При этом в памяти хранится одна копия программы, а для данных организуются 2,3 и т.д. областей.
Устройства компьютера тоже используются как разделяемые.
Режим разделения зависит от устройства. Например, дисплей разделяется с помощью окон, принтер разделяется с помощью очереди печати.
ОС Windows относится к 32-разрядным ОС, т.е. она для хранения адреса памяти использует 32 бита. Это позволяет ОС Windows напрямую обращаться к 232 байт = 4 Гигабайт основной памяти.
Виртуальная машина – часть разделяемых ресурсов, предоставленных одной задаче. ОС Windows организует для каждого приложения свою виртуальную машину. Каждое приложение «уверено», что оно решается на отдельном компьютере.
Драйвер – программа, которая управляет потоками данных к устройству и от устройства.
В Windows для интеграции программных и аппаратных средств используется технология Plug & Play (Вставь и играй / Включи и работай). Эта технология состоит в обеспечении следующих функций:
1. Распознавание устройств для их установки и настройки.
2. Уведомление и настройка драйверов устройств, ОС и интерфейса.
3. -объединение драйверов устройств, системных компонентов и интерфейса;
Изменение аппаратного состава отслеживается автоматически при включении компьютера и во время его работы.
Сейчас почти все устройства изготовляются с учетом технологии Plug & Play.
Объектный подход
Под объектом понимается абстрактный тип данных, который кроме самих данных содержит функции по их обработке. Объектом может быть окно, рисунок и др.
Объект способен замечать внешние события: нажатия клавиш и кнопок, открытие/закрытие окна и др. – и как-то на них реагировать.
ОС Windows и её приложения строятся из объектов. Имеется 3 способа обмена объектами между приложениями:
1. Статическое копирование.
2. Внедрение.
3. Связывание.
При статическом копировании переносятся только данные объекта, функции обработки не переносятся. Объект отображается и может быть отпечатан, но не может быть отредактирован. Объект не способен замечать внешних событий.
Основное отличие между внедрением состоит в способе хранения данных. При внедрении в приложение-приемник включается копия объекта. Внедренный объект становится частью приемника. Связь с источником разрывается.
При связывании объект остается в источнике. В приемник посылается информация о местонахождении объекта и его свойствах. Все изменения объекта делаются источником.
Изменения с помощью связи сразу видны в приемнике. Для обмена объектами имеется 3 технологии:
1. буфер обмена
2. динамический обмен данными (DDE)
3. связывание и внедрение объекта (OLE)
Использование связи предпочтительнее по двум причинам:
a) приемник почти не увеличивается в объеме.
b) Один объект можно связать с несколькими приемниками.
Иногда называют Приемник = клиент, Источник = сервер.
Работа в сети
Работа нескольких компьютеров в сети обеспечивает 2 преимущества:
1. совместное использование аппаратных ресурсов: принтеров, жестких дисков, факс-модема и др.
2. совместное использование информационных и программных ресурсов.
В домашнюю версию ОС Windows встроена поддержка одноранговой сети до 10 станций. Для большего числа станций нужно использовать профессиональную версию. Имеются встроенные средства по регистрации и паролированию пользователей. При неверной регистрации пользователь отключается от сети и работает индивидуально.
Мультимедиа
Мультимедиа- кино и звук.
Основные особенности ОС Windows в мультимедиа:
· простота подключения устройств в мультимедиа (Plug & Play)
· продуманная архитектура цифрового кино и звука.
· технология дисплейных драйверов, которая позволяет стандартные графические операции выполнять на видеоадаптере без вмешательства центрального процессора.