Операционная система основные понятия и объекты. Виды операционных систем и их краткая характеристика. А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

ОССО Н.Н.Люблинская

Лекция 1-2. Основные понятия ОС 2009

Операционная система (ОС) в наибольшей степени определяет облик всей вычислительной системы в целом. ОС выполняет две по существу мало связанные функции: обеспечение пользователю-программисту удобств посредством предоставления для него расширенной машины и повышение эффективности использования компьютера путем рационального управления его ресурсами.

ОС как виртуальная (расширенная) машина. Использование большинства компьютеров на уровне машинного языка затруднительно, особенно это касается ввода-вывода. (Например, для организации чтения блока данных с гибкого диска программист может использовать 16 различных команд, каждая из которых требует 13 параметров, таких как номер блока на диске, номер сектора на дорожке и т. п. Когда выполнение операции с диском завершается, контроллер возвращает 23 значения, отражающих наличие и типы ошибок, которые, очевидно, надо анализировать.) При работе с диском программисту-пользователю достаточно представлять его в виде некоторого набора файлов, каждый из которых имеет имя. Работа с файлом заключается в его открытии, выполнении чтения или записи, а затем в закрытии файла. Вопросы подобные тому, в каком состоянии сейчас находится двигатель механизма перемещения головок, не должны волновать пользователя. Программа, которая скрывает от программиста все реалии аппаратуры и предоставляет возможность простого, удобного просмотра указанных файлов, чтения или записи – это операционная система. Операционная система также берет на себя такие функции как обработка прерываний, управление таймерами и оперативной памятью и т.д.

С точки зрения пользователя функцией ОС является предоставление пользователю некоторой расширенной или виртуальной машины, которую легче программировать и с которой легче работать, чем непосредственно с аппаратурой, составляющей реальную машину, тем самым скрывая от пользователя детали управления оборудованием (hardware)

Этот принцип иллюстрируется рис.1.

Рис. 1. Операционная система, процессы, оборудование

Как видно из рисунка, ОС играет роль "прослойки" между процессами пользователей и оборудованием системы. (Под оборудованием понимаются, как правило, внешние устройства, но можно трактовать этот термин и шире - включая в него все первичные ресурсы). Процессы пользователей не имеют непосредственного доступа к оборудованию и, говоря шире, к системным ресурсам. Если процессу необходимо выполнить операцию с системным ресурсом, в том числе, и с оборудованием, процесс выдает системный вызов. ОС интерпретирует системный вызов, проверяет его корректность, возможно, помещает в очередь запросов и выполняет его. Если выполнение вызова связано с операциями на оборудовании, ОС формирует и выдает на оборудование требуемые управляющие воздействия. Оборудование, выполнив операцию, заданную управляющими воздействиями, сигнализирует об этом прерыванием. Прерывание поступает в ядро ОС, которое анализирует его и формирует отклик для процесса, выдавшего системный вызов. Если выполнение системного вызова не требует операций на оборудовании, отклик может быть сформирован немедленно.

Управляющие воздействия и прерывания составляют интерфейс оборудования, системные вызовы и отклики на них - интерфейс процессов. В качестве синонима интерфейса процессов мы в соответствии со сложившейся в последнее время традицией часто будем употреблять аббревиатуру API (Application Programm Interface - интерфейс прикладной программы).

Отделение процессов пользователя от оборудования преследует две цели.

Во-первых, - безопасность. Если пользователь не имеет прямого доступа к оборудованию и вообще к системным ресурсам, то он не может вывести их из строя или монопольно использовать в ущерб другим пользователям. Обеспечение этой цели нуждается в аппаратной поддержке, рассматриваемой в следующем разделе.

Во-вторых, - обеспечение абстрагирования пользователя от деталей управления оборудованием. Вывод на диск, например, требует сложного программирования контролера дискового устройства, однако, все пользователи используют для этих целей простое обращение к драйверу устройства. Более того, в большинстве систем имеются библиотеки системных вызовов, обеспечивающие API для языков высокого уровня (прежде всего - для языка C). Можно также говорить о том, что ОС интегрирует ресурсы: из ресурсов низкого (физического) уровня она конструирует более сложные ресурсы, которые с одной стороны сложнее (по функциональным возможностям), а с другой стороны - проще (по управлению) низкоуровневых.

ОС как система управления ресурсами – менеджер ресурсов. С другой стороны, с точки зрения системного программиста, ОС представляет собой набор программ , управляющий всеми частями сложной вычислительной системы (ВС) - ресурсами. Ресурс - "средство системы обработки данных, которое может быть выделено процессу обработки данных на определенный интервал времени" . Простыми словами: ресурс - это все те аппаратные и программные средства и данные, которые необходимы для выполнения программы. Ресурсы можно подразделить на первичные и вторичные. К первой группе относятся те ресурсы, которые обеспечиваются аппаратными средствами, например: процессор, память - оперативная и внешняя, устройства и каналы ввода-вывода и т.п. Ко второй группе - ресурсы, порождаемые ОС, например, системные коды и структуры данных, файлы, семафоры, очереди и т.п. В последнее время в связи с развитием распределенных вычислений и распределенного хранения данных все большее значение приобретают такие ресурсы как данные и сообщения.

В соответствии со вторым подходом функцией ОС является распределение процессоров, памяти, устройств и данных между процессами, конкурирующими за эти ресурсы. ОС должна управлять всеми ресурсами вычислительной машины таким образом, чтобы обеспечить максимальную эффективность ее функционирования. Критерием эффективности может быть, например, пропускная способность. Управление ресурсами включает решение двух общих, не зависящих от типа ресурса задач:

- планирование ресурса - то есть определение, кому, когда, а для делимых ресурсов и в каком количестве, необходимо выделить данный ресурс;

- отслеживание состояния ресурса – то есть поддержание оперативной информации о том, занят или не занят ресурс, а для делимых ресурсов – какое количество ресурса уже распределено, а какое свободно.

Для решения этих общих задач управления ресурсами разные ОС используют различные алгоритмы, что, в конечном счете, и определяет их облик в целом, включая характеристики производительности, область применения и даже пользовательский интерфейс. Так, например, алгоритм управления процессором в значительной степени определяет, является ли ОС системой разделения времени, системой пакетной обработки или системой реального времени.

1. Эволюция ОС

Первый период (1945 -1955). В середине 40-х были созданы первые ламповые вычислительные устройства. В то время одна и та же группа людей участвовала и в проектировании, и в эксплуатации, и в программировании вычислительной машины. Это была скорее научно-исследовательская работа в области вычислительной техники, а не использование компьютеров в качестве инструмента решения каких-либо практических задач из других прикладных областей. Программирование осуществлялось исключительно на машинном языке. Об операционных системах не было и речи, все задачи организации вычислительного процесса решались вручную каждым программистом с пульта управления. Не было никакого другого системного программного обеспечения, кроме библиотек математических и служебных подпрограмм.

Второй период (1955 - 1965). С середины 50-х годов начался новый период в развитии вычислительной техники, связанный с появлением новой технической базы – полупроводниковых элементов. Компьютеры второго поколения стали более надежными, теперь они смогли непрерывно работать настолько долго, чтобы на них можно было возложить выполнение действительно практически важных задач. Именно в этот период произошло разделение персонала на программистов и операторов, эксплуатационщиков и разработчиков вычислительных машин.

В эти годы появились первые алгоритмические языки, а следовательно и первые системные программы – компиляторы. Стоимость процессорного времени возросла, что потребовало уменьшения непроизводительных затрат времени между запусками программ. Появились первые системы пакетной обработки, которые просто автоматизировали запуск одной программ за другой и тем самым увеличивали коэффициент загрузки процессора. Системы пакетной обработки явились прообразом современных операционных систем, они стали первыми системными программами, предназначенными для управления вычислительным процессом. В ходе реализации систем пакетной обработки был разработан формализованный язык управления заданиями, с помощью которого программист сообщал системе и оператору, какую работу он хочет выполнить на вычислительной машине. Совокупность нескольких заданий, как правило, в виде колоды перфокарт, получила название пакета заданий.

Третий период (1965 - 1980). Следующий важный период развития вычислительных машин относится к 1965-1980 годам. В это время в технической базе произошел переход от отдельных полупроводниковых элементов типа транзисторов к интегральным микросхемам, что дало гораздо большие возможности новому, третьему поколению компьютеров.

Для этого периода характерно также создание семейств программно-совместимых машин. Первым семейством программно-совместимых машин, построенных на интегральных микросхемах, явилась серия машин IBM/360. Построенное в начале 60-х годов это семейство значительно превосходило машины второго поколения по критерию «цена-производительность». Вскоре идея программно-совместимых машин стала общепризнанной.

Программная совместимость требовала и совместимости операционных систем. Такие операционные системы должны были бы работать и на больших, и на малых вычислительных системах, с большим и с малым количеством разнообразной периферии, в коммерческой области и в области научных исследований. Операционные системы, построенные с намерением удовлетворить всем этим противоречивым требованиям, оказались чрезвычайно сложными и громоздкими. Важнейшим достижением ОС данного поколения явилась реализация мультипрограммирования. Мультипрограммирование – это способ организации вычислительного процесса, при котором на одном процессоре попеременно выполняются несколько программ. Пока одна программа выполняет операцию ввода-вывода, процессор не простаивает, как это происходило при последовательном выполнении программ (однопрограммный режим), а выполняет другую программу (многопрограммный режим). При этом каждая программа загружается в свой участок оперативной памяти, называемый разделом.

Другое нововведение – спулинг (spooling). Спулинг в то время определялся как способ организации вычислительного процесса, в соответствии с которым задания считывались с перфокарт на диск в том темпе, в котором они появлялись в помещении вычислительного центра, а затем, когда очередное задание завершалось, новое задание с диска загружалось в освободившийся раздел.

Наряду с мультипрограммной реализацией систем пакетной обработки появился новый тип ОС – системы разделения времени. Вариант мультипрограммирования, применяемый в системах разделения времени, нацелен на создание для каждого отдельного пользователя иллюзии единоличного использования вычислительной машины.

Четвертый период (1980 - настоящее время). Следующий период в эволюции операционных систем связан с появлением больших интегральных схем (БИС). В эти годы произошло резкое возрастание степени интеграции и удешевление микросхем. Компьютер стал доступен отдельному человеку. С точки зрения архитектуры персональные компьютеры ничем не отличались от класса миникомпьютеров типа PDP-11.

Компьютеры стали широко использоваться неспециалистами, что потребовало разработки «дружественного» (понятного) программного обеспечения.

На рынке операционных систем доминировали две системы: MS-DOS и UNIX. Однопрограммная однопользовательская ОС MS-DOS широко использовалась для компьютеров, построенных на базе микропроцессоров Intel 8088, а затем 80286, 80386 и 80486. Мультипрограммная многопользовательская ОС UNIX доминировала в среде «неинтеловских» компьютеров, особенно построенных на базе высокопроизводительных RISC-процессоров.

В середине 80-х стали бурно развиваться сети персональных компьютеров, работающие под управлением сетевых или распределенных ОС.

В сетевых ОС пользователи должны быть осведомлены о наличии других компьютеров и должны делать логический вход в другой компьютер, чтобы воспользоваться его ресурсами, преимущественно файлами. Каждая машина в сети содержит свою собственную локальную операционную систему, отличающуюся от ОС автономного компьютера наличием дополнительных средств, позволяющих компьютеру работать в сети. Сетевая ОС не имеет фундаментальных отличий от ОС однопроцессорного компьютера, но она обязательно содержит программную поддержку для сетевых интерфейсных устройств (драйвер сетевого адаптера), а также средства для удаленного входа в другие компьютеры сети и средства доступа к удаленным файлам, однако эти дополнения существенно не меняют структуру самой операционной системы.

2. Классификация ОС

Операционные системы могут различаться особенностями реализации внутренних алгоритмов управления основными ресурсами компьютера (процессорами, памятью, устройствами), особенностями использованных методов проектирования, типами аппаратных платформ, областями использования и многими другими свойствами.

Ниже приведена классификация ОС по нескольким наиболее основным признакам.

2.1. Особенности алгоритмов управления ресурсами

От эффективности алгоритмов управления локальными ресурсами компьютера во многом зависит эффективность всей ОС в целом. Поэтому, характеризуя ОС, часто приводят важнейшие особенности реализации функций ОС по управлению процессорами, памятью, внешними устройствами автономного компьютера. Так, например, в зависимости от особенностей использованного алгоритма управления процессором, операционные системы делят на многозадачные и однозадачные, многопользовательские и однопользовательские, на системы, поддерживающие многонитевую обработку и не поддерживающие ее, на многопроцессорные и однопроцессорные системы.

Поддержка многозадачности. По числу одновременно выполняемых задач операционные системы могут быть разделены на два класса:

- однозадачные (например, MS-DOS, MSX)

Многозадачные (OC EC, OS/2, UNIX, Windows 95, Windows NT).

Однозадачные ОС в основном выполняют функцию предоставления пользователю виртуальной машины, делая более простым и удобным процесс взаимодействия пользователя с компьютером. Однозадачные ОС включают средства управления периферийными устройствами, средства управления файлами, средства общения с пользователем.

Многозадачные ОС, кроме вышеперечисленных функций, управляют разделением совместно используемых ресурсов, таких как процессор, оперативная память, файлы и внешние устройства.

Поддержка многопользовательского режима. По числу одновременно работающих пользователей ОС делятся на:

- однопользовательские (MS-DOS, ранние версии OS/2);

- многопользовательские (UNIX, Windows NT).

Главным отличием многопользовательских систем от однопользовательских является наличие средств защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей. Следует заметить, что не всякая многозадачная система является многопользовательской, и не всякая однопользовательская ОС является однозадачной.

Вытесняющая и невытесняющая многозадачность. Важнейшим разделяемым ресурсом является процессорное время. Способ распределения процессорного времени между несколькими одновременно существующими в системе процессами (или нитями) во многом определяет специфику ОС. Среди множества существующих вариантов реализации многозадачности можно выделить две группы алгоритмов:

- невытесняющая многозадачность (NetWare, Windows 3.x);

- вытесняющая многозадачность (Windows NT, OS/2, UNIX).

Основным различием между вытесняющим и невытесняющим вариантами многозадачности является степень централизации механизма планирования процессов. В первом случае механизм планирования процессов целиком сосредоточен в операционной системе, а во втором - распределен между системой и прикладными программами. При невытесняющей многозадачности активный процесс выполняется до тех пор, пока он сам, по собственной инициативе, не отдаст управление операционной системе для того, чтобы та выбрала из очереди другой готовый к выполнению процесс. При вытесняющей многозадачности решение о переключении процессора с одного процесса на другой принимается операционной системой, а не самим активным процессом.

Поддержка многонитевости. Важным свойством операционных систем является возможность распараллеливания вычислений в рамках одной задачи. Многонитевая ОС разделяет процессорное время не между задачами, а между их отдельными ветвями (нитями).

Многопроцессорная обработка. Другим важным свойством ОС является отсутствие или наличие в ней средств поддержки многопроцессорной обработки - мультипроцессирование . Мультипроцессирование приводит к усложнению всех алгоритмов управления ресурсами.

В наши дни становится общепринятым введение в ОС функций поддержки многопроцессорной обработки данных. Такие функции имеются в операционных системах Solaris 2.x фирмы Sun, Open Server 3.x компании Santa Crus Operations, OS/2 фирмы IBM, Windows NT фирмы Microsoft и NetWare 4.1 фирмы Novell.

Многопроцессорные ОС могут классифицироваться по способу организации вычислительного процесса в системе с многопроцессорной архитектурой: асимметричные ОС и симметричные ОС. Асимметричная ОС целиком выполняется только на одном из процессоров системы, распределяя прикладные задачи по остальным процессорам. Симметричная ОС полностью децентрализована и использует весь пул процессоров, разделяя их между системными и прикладными задачами.

Выше были рассмотрены характеристики ОС, связанные с управлением только одним типом ресурсов - процессором. Важное влияние на облик операционной системы в целом, на возможности ее использования в той или иной области оказывают особенности и других подсистем управления локальными ресурсами - подсистем управления памятью, файлами, устройствами ввода-вывода, сетевыми функциями.

2.2. Особенности методов построения

При описании операционной системы часто указываются особенности ее структурной организации и основные концепции, положенные в ее основу.

К таким базовым концепциям относятся:

1) Способы построения ядра системы - монолитное ядро или микроядерный подход. Большинство ОС использует монолитное ядро, которое компонуется как одна программа, работающая в привилегированном режиме и использующая быстрые переходы с одной процедуры на другую, не требующие переключения из привилегированного режима в пользовательский и наоборот. Альтернативой является построение ОС на базе микроядра, работающего также в привилегированном режиме и выполняющего только минимум функций по управлению аппаратурой, в то время как функции ОС более высокого уровня выполняют специализированные компоненты ОС - серверы, работающие в пользовательском режиме. При таком построении ОС работает более медленно, так как часто выполняются переходы между привилегированным режимом и пользовательским, зато система получается более гибкой - ее функции можно наращивать, модифицировать или сужать, добавляя, модифицируя или исключая серверы пользовательского режима. Кроме того, серверы хорошо защищены друг от друга, как и любые пользовательские процессы.

2) Построение ОС на базе объектно-ориентированного подхода дает возможность использовать все его достоинства, хорошо зарекомендовавшие себя на уровне приложений, внутри операционной системы, а именно: аккумуляцию удачных решений в форме стандартных объектов, возможность создания новых объектов на базе имеющихся с помощью механизма наследования, хорошую защиту данных за счет их инкапсуляции во внутренние структуры объекта, что делает данные недоступными для несанкционированного использования извне, структуризованность системы, состоящей из набора хорошо определенных объектов.

3) Наличие нескольких прикладных сред дает возможность в рамках одной ОС одновременно выполнять приложения, разработанные для нескольких ОС. Многие современные операционные системы поддерживают одновременно прикладные среды MS-DOS, Windows, UNIX (POSIX), OS/2 или хотя бы некоторого подмножества из этого популярного набора. Концепция множественных прикладных сред наиболее просто реализуется в ОС на базе микроядра, над которым работают различные серверы, часть которых реализуют прикладную среду той или иной операционной системы.

4) Распределенная организация операционной системы позволяет упростить работу пользователей и программистов в сетевых средах. В распределенной ОС реализованы механизмы, которые дают возможность пользователю представлять и воспринимать сеть в виде традиционного однопроцессорного компьютера. Характерными признаками распределенной организации ОС являются: наличие единой справочной службы разделяемых ресурсов, единой службы времени, использование механизма вызова удаленных процедур (RPC) для прозрачного распределения программных процедур по машинам, многонитевой обработки, позволяющей распараллеливать вычисления в рамках одной задачи и выполнять эту задачу сразу на нескольких компьютерах сети, а также наличие других распределенных служб.

2.3.Особенности аппаратных платформ

На свойства операционной системы непосредственное влияние оказывают аппаратные средства, на которые она ориентирована. По типу аппаратуры различают операционные системы персональных компьютеров, мини-компьютеров, мейнфреймов, кластеров и сетей ЭВМ. Среди перечисленных типов компьютеров могут встречаться как однопроцессорные варианты, так и многопроцессорные. В любом случае специфика аппаратных средств, как правило, отражается на специфике операционных систем.

Очевидно, что ОС большой машины является более сложной и функциональной, чем ОС персонального компьютера. Так в ОС больших машин функции по планированию потока выполняемых задач, очевидно, реализуются путем использования сложных приоритетных дисциплин и требуют большей вычислительной мощности, чем в ОС персональных компьютеров. Аналогично обстоит дело и с другими функциями.

Сетевая ОС имеет в своем составе средства передачи сообщений между компьютерами по линиям связи, которые совершенно не нужны в автономной ОС. На основе этих сообщений сетевая ОС поддерживает разделение ресурсов компьютера между удаленными пользователями, подключенными к сети. Для поддержания функций передачи сообщений сетевые ОС содержат специальные программные компоненты, реализующие популярные коммуникационные протоколы, такие как IP, IPX, Ethernet и другие.

Многопроцессорные системы требуют от операционной системы особой организации, с помощью которой сама операционная система, а также поддерживаемые ею приложения могли бы выполняться параллельно отдельными процессорами системы. Параллельная работа отдельных частей ОС создает дополнительные проблемы для разработчиков ОС, так как в этом случае гораздо сложнее обеспечить согласованный доступ отдельных процессов к общим системным таблицам, исключить эффект гонок и прочие нежелательные последствия асинхронного выполнения работ.

Другие требования предъявляются к операционным системам кластеров. Кластер - слабо связанная совокупность нескольких вычислительных систем, работающих совместно для выполнения общих приложений, и представляющихся пользователю единой системой. Наряду со специальной аппаратурой для функционирования кластерных систем необходима и программная поддержка со стороны операционной системы, которая сводится в основном к синхронизации доступа к разделяемым ресурсам, обнаружению отказов и динамической реконфигурации системы. Одной из первых разработок в области кластерных технологий были решения компании Digital Equipment на базе компьютеров VAX.

Наряду с ОС, ориентированными на совершенно определенный тип аппаратной платформы, существуют операционные системы, специально разработанные таким образом, чтобы они могли быть легко перенесены с компьютера одного типа на компьютер другого типа, так называемые мобильные ОС. Наиболее ярким примером такой ОС является популярная система UNIX. В этих системах аппаратно-зависимые места тщательно локализованы, так что при переносе системы на новую платформу переписываются только они. Средством, облегчающем перенос остальной части ОС, является написание ее на машинно-независимом языке, например, на С, который и был разработан для программирования операционных систем.

2.4. Особенности областей использования

Многозадачные ОС подразделяются на три типа в соответствии с использованными при их разработке критериями эффективности:

- системы пакетной обработки (например, OC EC),

- системы разделения времени (UNIX, VMS),

- системы реального времени (QNX, RT/11).

Системы пакетной обработки предназначались для решения задач в основном вычислительного характера, не требующих быстрого получения результатов. Главной целью и критерием эффективности систем пакетной обработки является максимальная пропускная способность, то есть решение максимального числа задач в единицу времени. Для достижения этой цели в системах пакетной обработки используются следующая схема функционирования: в начале работы формируется пакет заданий, каждое задание содержит требование к системным ресурсам; из этого пакета заданий формируется мультипрограммная смесь, то есть множество одновременно выполняемых задач. Для одновременного выполнения выбираются задачи, предъявляющие отличающиеся требования к ресурсам, так, чтобы обеспечивалась сбалансированная загрузка всех устройств вычислительной машины. Таким образом, выбор нового задания из пакета заданий зависит от внутренней ситуации, складывающейся в системе, то есть выбирается "выгодное" задание. Следовательно, в таких ОС невозможно гарантировать выполнение того или иного задания в течение определенного периода времени. В системах пакетной обработки переключение процессора с выполнения одной задачи на выполнение другой происходит только в случае, если активная задача сама отказывается от процессора, например, из-за необходимости выполнить операцию ввода-вывода. Поэтому одна задача может надолго занять процессор, что делает невозможным выполнение интерактивных задач. Таким образом, взаимодействие пользователя с вычислительной машиной, на которой установлена система пакетной обработки, сводится к тому, что он приносит задание, отдает его диспетчеру-оператору, а в конце дня после выполнения всего пакета заданий получает результат. Очевидно, что такой порядок снижает эффективность работы пользователя.

Системы разделения времени призваны исправить основной недостаток систем пакетной обработки - изоляцию пользователя-программиста от процесса выполнения его задач. Каждому пользователю системы разделения времени предоставляется терминал, с которого он может вести диалог со своей программой. Так как в системах разделения времени каждой задаче выделяется только квант процессорного времени, ни одна задача не занимает процессор надолго, и время ответа оказывается приемлемым. Если квант выбран достаточно небольшим, то у всех пользователей, одновременно работающих на одной и той же машине, складывается впечатление, что каждый из них единолично использует машину. Ясно, что системы разделения времени обладают меньшей пропускной способностью, чем системы пакетной обработки, так как на выполнение принимается каждая запущенная пользователем задача, а не та, которая "выгодна" системе, и, кроме того, имеются накладные расходы вычислительной мощности на более частое переключение процессора с задачи на задачу. Критерием эффективности систем разделения времени является не максимальная пропускная способность, а удобство и эффективность работы пользователя.

Системы реального времени применяются для управления различными техническими объектами, такими, например, как станок, спутник, научная экспериментальная установка или технологическими процессами, такими, как гальваническая линия, доменный процесс и т.п. Во всех этих случаях существует предельно допустимое время, в течение которого должна быть выполнена та или иная программа, управляющая объектом, в противном случае может произойти авария: спутник выйдет из зоны видимости, экспериментальные данные, поступающие с датчиков, будут потеряны, толщина гальванического покрытия не будет соответствовать норме. Таким образом, критерием эффективности для систем реального времени является их способность выдерживать заранее заданные интервалы времени между запуском программы и получением результата (управляющего воздействия). Это время называется временем реакции системы, а соответствующее свойство системы - реактивностью. Для этих систем мультипрограммная смесь представляет собой фиксированный набор заранее разработанных программ, а выбор программы на выполнение осуществляется исходя из текущего состояния объекта или в соответствии с расписанием плановых работ.

Некоторые операционные системы могут совмещать в себе свойства систем разных типов, например, часть задач может выполняться в режиме пакетной обработки, а часть - в режиме реального времени или в режиме разделения времени. В таких случаях режим пакетной обработки часто называют фоновым режимом.

Задачи и упражнения

1. Какие события в развитии технической базы вычислительных машин стали вехами в истории операционных систем?

2. В чем состояло принципиальное отличие первых мониторов пакетной обработки от уже существовавших к этому времени системных обрабатывающих программ - трансляторов, загрузчиков, компоновщиков, библиотек процедур?

3. Может ли компьютер работать без операционной системы?

4. Как эволюционировало отношение к концепции мультипрограммирования на протяжении всей истории ОС?

5. Какое влияние на развитие ОС оказал Интернет?

6. Чем объясняется особое место ОС UNIX в истории операционных систем?

7. В чем состоят современные тенденции развития ОС?

ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ, ИХ НАЗНАЧЕНИЕ И РАЗНОВИДНОСТИ

Операционная система (ОС) представляет собой совокупность программ, выполняющих две основные функции: предоставление пользователю удобств виртуальной машины и повышение эффективности использования компьютера при рациональном управлении его ресурсами.

Виртуальная машина - это функциональный эквивалент воображаемого компьютера с заданной конфигурацией, моделируемый программно-аппаратными средствами реального компьютера. ОС скрывает от пользователя особенности физического расположения информации на дисках и осуществляет обработку прерываний (прекращение вычислительного процесса, вызванное требованиями на обслуживание других устройств), управление таймерами и оперативной памятью. В результате пользователю предоставляется виртуальная машина, реализующая работу на логическом уровне.

К современным операционным системам предъявляются следующие требования:

• совместимость - ОС должна включать средства для выполнения приложений, подготовленных для других ОС;
• переносимость - обеспечение возможности переноса ОС с одной аппаратной платформы на другую;
• надежность и отказоустойчивость - предполагает защиту ОС от внутренних и внешних ошибок, сбоев и отказов;
• безопасность - ОС должна содержать средства защиты ресурсов одних пользователей от других;
• расширяемость - ОС должна обеспечивать удобство внесения последующих изменений и дополнений;
• производительность - система должна обладать достаточным быстродействием.

По числу одновременно выполняемых задач выделяют ОС однозадачные (MS DOS, ранние версии PC DOS) и многозадачные (OS/2, UNIX, Windows).

Однозадачные ОС предоставляют пользователю виртуальную машину и включают средства управления файлами, периферийными устройствами и средства общения с пользователем. Многозадачные ОС дополнительно управляют разделением между задачами совместно используемых ресурсов. Многозадачность бывает невытесняющая (NetWare, Windows3/95/98) и вытесняющая (Windows NT, OS/2, UNIX). В первом случае активный процесс по окончании сам передает управление ОС для выбора из очереди другого процесса. Во втором - решение о переключении процессора с одного процесса на другой принимает ОС.

По числу одновременно работающих пользователей ОС делятся на однопользовательские (MS DOS, Windows Зх, ранние версии OS/2) и многопользовательские (UNIX, WINDOWS NT). В многопользовательских системах присутствуют средства защиты информации пользователей от несанкционированного доступа.

В сетевой ОС присутствуют средства передачи данных между компьютерами по линиям связи и реализация протоколов передачи данных.

Кроме ОС, ориентированных на определенный тип аппаратной платформы, существуют мобильные ОС, легко переносимые на разные типы компьютеров (UNIX). В таких ОС аппаратно-зависимые места локализованы и при переносе системы переписываются. Аппаратно-независимая часть реализуется на языке программирования высокого уровня, как правило, на языке Си, и перекомпилируется при. переходе на другую платформу.

В настоящий момент около 90% компьютеров используют ОС Windows. Более широкий класс ОС ориентирован для использования на серверах. К этому классу ОС относятся семейство UNIX, разработки фирмы Microsoft (MS DOS и Windows), сетевые продукты Novell и корпорации IBM.

UNIX - многопользовательская, многозадачная ОС, включает достаточно мощные средства защиты программ и файлов различных пользователей. ОС UNIX является машинонезависимой, что обеспечивает высокую мобильность ОС и легкую переносимость прикладных программ на компьютеры различной архитектуры. Важной особенностью ОС семейства UNIX являются ее модульность и обширный набор сервисных программ, которые позволяют создать благоприятную операционную обстановку для пользователей-программистов (т. е. система особенно эффективна для специалистов - прикладных программистов).

Независимо от версии общими для UNIX чертами являются многопользовательский режим со средствами защиты данных от несанкционированного доступа; реализация многозадачной обработки в режиме разделения времени; переносимость системы путем написания основной части на языке Си.

Недостаток UNIX - большая ресурсоемкость, и для небольших однопользовательских систем на базе персональных компьютеров она чаще всего является избыточной.

В целом ОС семейства UNIX ориентированы прежде всего на большие локальные (корпоративные) и глобальные сети, объединяющие работу тысяч пользователей. Большое распространение UNIX и ее версия LINUX получили в сети Интернет, где важнейшее значение имеет машинонезависимость ОС.

ОС MS DOS широко использовалась для персональных компьютеров, построенных на базе процессоров Intel 8088-80486.

В настоящее время MS DOS для управления персональными компьютерами практически не применяется. Однако ее не следует считать полностью исчерпавшей свои возможности и потерявшей актуальность. Низкие требования к аппаратным ресурсам оставляют DOS перспективной для практического использования. Так, в 1997 г. компания СаШега начала работы по адаптации DR DOS (аналог MS DOS) к рынку встроенных ОС мелких высокоточных устройств, присоединяемых к Интернету и интранет-сетям. К этим устройствам относятся кассовые аппараты, факсы, персональные цифровые ассистенты, электронные записные книжки и др.

Операционные системы Windows - это семейство операционных систем, включающих: Windows 3.1, Windows for Workgroups 3.11, Windows 9X, Windows NT, Windows 2000, Windows ME (первые две обычно называют операционными оболочками, поскольку ОС DOS для них устанавливалась отдельно). Windows 95 характеризуется простотой инсталляции, невысокими уровнями защиты данных и устойчивости к сбоям приложений. Windows 95 обладает интуитивно понятным интерфейсом, поддерживает, технологию plug-and-play, содержит встроенные средства для сетевой работы.

Windows 98 является развитием Windows 95. Эта версия тесно интегрирована с Web-броузером Internet Explorer и содержит большое количество драйверов к старым и новым устройствам. Пользователи отмечают упрощенный процесс инсталляции ОС, пониженные по сравнению с NT требования к мощности процессора, объему памяти и дисковому пространству. Одной из разновидностей Windows является ОС Windows СЕ. Эта линия ОС предназначена для использования на портативных компьютерах. Windows СЕ представляет собой 32-разрядную объектно-ориентированную многозадачную ОС, имеет встроенные функции энергосбережения. Версия Windows СЕ 3.0 (2000) приближается по своим возможностям к системам реального времени. Основная часть этой компактной ОС записана в перепрограммируемое ПЗУ портативных компьютеров. Windows NT 5.0 или Windows 2000 - полностью 32-разрядная ОС с приоритетной многозадачностью, улучшенной реализацией работы с памятью и изначально проектировалась со средствами обеспечения надежности, защиты и управления. Windows 2000 выпускается в четырех вариантах: Windows 2000 Professional, Windows 2000 Server, Windows 2000 Advanced Server и Windows 2000 DataCenter Server. Эти версии отличаются количеством входящих в поставку служб и программ, степенью поддержки аппаратного обеспечения.

Операционная система OS/2 (Operating system/2) является однопользовательской многозадачной ОС, односторонне (MS DOS -> OS/2) программно совместимой с MS DOS и предназначенной для работы с МП 80386 и выше (ПК IBM PC и PS/2). OS/2 может одновременно выполнять до 16 программ (каждая из них в своем сегменте памяти), но среди них только одну, подготовленную для MS DOS.

Важными особенностями OS/2 является наличие многооконного интерфейса пользователя; программных интерфейсов для работы с системой баз данных; эффективных программных интерфейсов для работы в локальных вычислительных сетях. К недостаткам OS/2 относится в первую очередь сравнительно небольшой объем программных приложений, наработанных к настоящему времени.

Информатика

Дисциплина «Информатика» относится к дисциплинам базовой части математического и естественнонаучного цикла федеральных государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования (ФГОС ВПО) для всех направлений подготовки. При изучении информатики важная роль отводится освоению профессиональных навыков пользователя персонального компьютера, владеющего базовыми программными средствами обработки информации.

Данное учебное пособие является составной частью учебно-методического комплекса по дисциплине «Информатика». В пособии в соответствии с программой дисциплины рассматриваются основные функции и характеристики операционных систем (ОС) персональных компьютеров, операционной системы Windows XP (далее – ОС Windows); основы работы с объектами и элементами управления; основные операции с файлами и папками в окнах ОС и при помощи файловых менеджеров.

В учебном пособии представлены:

· справочные сведения с элементами теории по изучаемой теме;

· методические указания к выполнению лабораторных работ;

· основные и дополнительные технологические приемы, необходимые для выполнения лабораторных работ;

· индивидуальные контрольные задания;

· проверочные задания для оценки усвоения основных дидактических единиц.

Изучение данной темы и выполнение лабораторных работ способствует формированию у студентов общекультурных и профессиональных компетенций в соответствии с требованиями ФГОС ВПО, необходимых для решения учебных и профессиональных задачи в условиях информатизации современного общества.

1 Операционные системы персональных компьютеров.

Основные понятия операционных систем

Цель изучения темы – изучение основных функций и характеристик ОС персональных компьютеров.

Вопросы темы:

· Основные понятия операционных систем.

· Типы ОС для персональных компьютеров.

· Основы работы с операционной системой Windows XP.

Изучив тему, студент должен:

знать :

· основные понятия, функции и классификацию операционных систем;

· основные типы ОС для персональных компьютеров;

уметь :

· работать с объектами и элементами управления ОС Windows;

· работать с командами Главного меню ОС Windows.

иметь навыки:

· работы с объектами и элементами управления ОС Windows;

· работы с разными версиями ОС Windows.

При освоении темы необходимо:

· изучить теоретический материал;

· обратить внимание на основные понятия, функции и классификацию ОС;

· рассмотреть особенности ОС, уделив особое внимание сведениям об ОС Windows;

· выполнить лабораторные работы для получения умений по изучаемой теме; освоить средства и приемы работы с объектами и элементами управления ОС Windows и технологию работы с папками и файлами документов.

Операционная система (ОС) – совокупность программных средств, обеспечивающая управление аппаратной частью компьютера и прикладными программами, а также их взаимодействием между собой и пользователем.

ОС обычно хранится на дисках. При включении компьютера она считывается с дисковой памяти и размещается в оперативной памяти. Этот процесс называется загрузкой операционной системы или загрузкой компьютера.

ОС можно назвать программным средством управления компьютером. В основные функции ОС входит:

· обеспечение диалога с пользователем;

· управление вводом/выводом;

· запуск программ на выполнение;

· планирование и организация процесса обработки данных;

· распределение ресурсов (оперативной памяти, процессора, внешних устройств) между работающими программами;

· организация хранения и доступа к данным на внешних запоминающих устройствах;

· передача данных между внутренними устройствами компьютера или компьютеров,

· сервисные функции.

ОС классифицируют:

· по числу одновременно выполняемых задач на однозадачные и многозадачные .

Однозадачные ОС выполняют функцию предоставления пользователю виртуальной вычислительной машины, обеспечивая его простым и удобным интерфейсом взаимодействия с компьютером, средствами управления периферийными устройствами и файлами. Многозадачные ОС, кроме вышеперечисленных функций, управляют разделением совместно используемых ресурсов, таких как процессор, оперативная память, файлы и внешние устройства;

· по числу одновременно работающих пользователей на однопользовательские и многопользовательские .

Основным отличием многопользовательских ОС от однопользовательских является наличие средств защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей;

· по особенностям алгоритмов управления ресурсами на локальные и сетевые .

Локальные ОС управляют ресурсами отдельного компьютера, а сетевые ОС участвуют в управлении ресурсами сети;

· по способу распределения процессорного времени между несколькими одновременно работающими в системе процессами на ОС с невытесняющей многозадачностью и с вытесняющей многозадачностью .

При невытесняющей многозадачности механизм планирования распределен между системой и прикладными программами, а при вытесняющей многозадачности механизм планирования задач целиком сосредоточен в ОС. При невытесняющей многозадачности активный процесс выполняется до тех пор, пока он сам по собственной инициативе не передаст управление операционной системе для выбора из очереди другого готового к выполнению процесса. При вытесняющей многозадачности решение о переключении процессора с одного процесса на другой принимается операционной системой, а не самим активным процессом;

· по ориентации на аппаратные средства на операционные системы персональных компьютеров , серверов , мейнфреймов , кластеров ;

· по зависимости от аппаратных платформ на зависимые и мобильные .

В мобильных ОС аппаратно зависимые места локализованы так, что при переносе системы на новую платформу переписываются только они. Средством, облегчающим перенос ОС на другой тип компьютера является написание ее на машинно-независимом языке, например, на С [Си];

· по особенностям областей использования на ОС пакетной обработки , разделения времени , реального времени .

Системы пакетной обработки предназначены для решения задач вычислительного характера, не требующих быстрого получения результатов. Главной целью и критерием эффективности систем пакетной обработки является максимальная пропускная способность, то есть решение максимального числа задач в единицу времени. В системах с разделением времени каждому пользователю предоставляется терминал, с которого он может вести диалог со своей программой. Каждой задаче выделяется некоторый квант процессорного времени, так что ни одна задача не занимает процессор надолго. Если квант времени выбран небольшим, то у всех пользователей, одновременно работающих на одном компьютере, создается впечатление, что каждый из них единолично использует машину. Системы реального времени применяются для управления различными техническими объектами и технологическим процессами, когда существует предельно допустимое время, в течение которого должна быть выполнена та или иная программа управления объектом. Невыполнение программы в срок может привести к аварийной ситуации. Таким образом, критерием эффективности систем реального времени является их способность выдерживать заранее заданные интервалы времени между запуском программы и получением результата – управляющего воздействия.

Каждая операционная система имеет свой командный язык, который позволяет пользователю выполнять те или иные действия. Анализ и выполнение команд пользователя, включая загрузку программ в оперативную память и их выполнение, осуществляет командный процессор ОС.

Интерфейсы ОС. По реализации интерфейса пользователя различают неграфические и графические операционные системы. Различают следующие виды интерфейсов пользователя:

· интерфейс командной строки (реализуют неграфические операционные системы) – основное устройство управления – клавиатура.

Управляющие команды вводят в поле командной строки, где их можно и редактировать. Исполнение команды начинается после ее утверждения, например, нажатием клавиши ENTER. Для компьютеров платформы IBM PC интерфейс командной строки обеспечивается семейством операционных систем под общим названием MS-DOS (версии от MS-DOS 1.0 до MS-DOS 6.2);

· графический интерфейс (реализуют графические ОС) – тип интерфейса, в котором в качестве органа управления кроме клавиатуры может использоваться мышь или адекватное устройство позиционирования.

Графический интерфейс – система окон, диалоговых панелей и элементов управления, которые обеспечивают интерактивный диалог пользователя с ОС, программами и приложениями.

Работа с графической ОС основана на взаимодействии активных и пассивных экранных элементов управления. В качестве активного элемента управления выступает указатель мыши – графический объект, перемещение которого на экране синхронизировано с перемещением мыши. В качестве пассивных элементов управления выступают графические элементы управления приложений (элементы диалоговых панелей – кнопки, переключатели, флажки, раскрывающиеся списки и др.; строки меню и многие другие). Характер взаимодействия между активными и пассивными элементами управления выбирает сам пользователь.

В секторе программного обеспечения и ОС ведущее положение занимают фирмы IBM, Microsoft, Novell, Apple и др.

Типы ОС для персональных компьютеров. Наиболее распространенные типы операционных систем для персональных компьютеров (ПК):

· ОС MS DOS (Microsoft Disk Operating System – дисковая операционная система фирмы MicroSoft) – самая распространенная операционная система для 16-разрядных персональных компьютеров, создана в 1981 г. по заказу фирмы IBM для ПК IBM PC.

Основные характеристики первых версий MS DOS : работа на ПК лишь одного пользователя и одной программы; работа лишь с дискетами, клавиатурой и монитором (затем появилась поддержка новых устройств с помощью драйверов); поддержка иерархической файловой структуры; наличие сервисных программ – утилит и др.

Достоинства MS DOS : компактность; скромные требования к ПК; выполнение минимума необходимых функций. Недостатки MS DOS : однозадачность (хотя есть программные средства, позволяющие запускать несколько DOS-программ и переключаться между ними); плохие средства защиты от несанкционированного доступа и коллективной работы с данными; отсутствие стандартного интерфейса.

Невозможность внесения в MS DOS принципиальных усовершенствований привела к созданию новых ОС.

· ОС Unix . UNIX – группа переносимых, многозадачных и многопользовательских операционных систем. Первая система UNIX была разработана в 1969 г. В настоящее время UNIX используются в основном на серверах, а также как встроенные системы для различного оборудования. На рынке ОС для рабочих станций и домашнего применения UNIX уступили другим операционным системам, в первую очередь Microsoft Windows, хотя существующие программные решения для Unix-систем позволяют реализовать полноценные рабочие станции, как для офисного, так и для домашнего использования.

Основные факторы, обеспечивающие популярность Unix: совместимость с другими платформами, открытость системы; многозадачность; поддержка международных стандартов; простой пользовательский интерфейс; единая иерархическая файловая система; большое количество приложений.

· ОС Linux . Начало созданию системы Linux положено в 1991 г. финским студентом Линусом Торвальдсом, который распространил по Интернету первый прототип своей операционной системы (с открытым исходным кодом) и призвал откликнуться на его работу всех, кому она нравится или нет. С этого момента многие программисты стали поддерживать Linux, добавляя драйверы устройств, разрабатывая различные приложения и др. Атмосфера работы энтузиастов над полезным проектом, а также свободное распространение и использование исходных текстов стали основой феномена Linux. В настоящее время Linux – очень мощная серверная стабильная система, и при этом бесплатная.

Ядро Linux поддерживает многозадачность, виртуальную память, динамические библиотеки, отложенную загрузку, производительную систему управления памятью и многие сетевые протоколы.

· ОС Windows. ОС Microsoft Windows (windows с англ. – окна) – семейство операционных систем компании Microsoft. Хронология выпусков основных версий ОС Windows:

Windows NT 3.1 (1993);

Windows 2000 - Windows NT 5.0 (2000);

Windows XP - Windows NT 5.1 (2001);

Windows Vista - Windows NT 6.0 (2006);

Windows 7 - Windows NT 6.1 (2009);

Windows 8 - Windows NT 6.2 (2012);

Windows 10 (2014).

Основной стратегической задачей создания семейств Windows 9x являлся перевод пользователей на новые 32-битные программы при сохранении преемственности программ, написанных для MS-DOS. Windows 9x – ОС с графическим интерфейсом и расширенными сетевыми возможностями, использовались, как для на настольных, так и на портативных компьютерах.

Windows NT (NT – от англ. New Technology) – 32-разрядная ОС со встроенной сетевой поддержкой и развитыми многопользовательскими средствами. Семейство Windows NT относится к операционным системам с вытесняющей многозадачностью. Эта операционная система очень удобна для пользователей, работающих в рамках локальной сети, для коллективных пользователей, особенно для групп, работающих над большими проектами и обменивающихся данными.

Семейство Windows 2000 – операционная система для делового использования на самых разнообразных компьютерах – от портативных до серверов. Эта ОС является одной из лучших для ведения коммерческой деятельности в Интернете.

Windows XP – продолжение развития ОС Windows 2000. Данная ОС в основном ориентирована на клиентские ПК.

Windows Vista («vista» – «новые возможности», «открывающиеся перспективы» – сетевая ОС. В этой версии обеспечена повышенная безопасность и надёжность данных, совместимость с большей частью современных средств коммуникации, упрощённая установка ОС на несколько компьютеров.

Windows 7 – версия операционной системы, в которой особое внимание уделено скорости работы, совместимости приложений и устройств, надежности, безопасности и увеличению времени работы ноутбуков от батареи.

Windows Mobile – ОС нового поколения, предназначенная для применения в мобильных вычислительных устройствах и обладающая рядом улучшенных характеристик.

Windows 8 – операционная система, принадлежащая к семейству ОС Microsoft Windows, использует новый интерфейс под названием Metro , использует приёмы работы Windows 7.

Windows 10 – операционная система, принадлежащая к семейству ОС Windows; единая ОС для разных устройств: компьютер, смартфон, планшет или любой другой гаджет. ОС имеет единую платформу разработки и единый магазин приложений.

Основы работы с операционной системой Windows XP. Основы работы с операционной системой Windows XP сводятся к изучению объектов и элементов управления Рабочего стола и Панели задач.

Рабочий стол ОС Windows. После включения компьютера и запуска ОС Windows на экране можно увидеть Рабочий стол – системный объект ОС Windows (рисунок 1.1), графическая среда, на которой отображаются объекты (в виде графических значков) и элементы управления (Панель задач – горизонтальная полоса внизу экрана).

Объекты ОС Windows. Все объекты в ОС Windows представлены в виде графических значков (пиктограмм). Объектами являются системные папки , папки с документами (файлами), отдельные документы (файлы), web-страницы, приложения или программы и др.

К системным папкам относятся Мой компьютер, Сетевое окружение, Корзина. Мой компьютер – специальная папка, которая обеспечивает доступ к основным элементам ПК, позволяет просматривать содержимое дисков и выполнять различные операции с файлами и папками (запуск программ, копирование, перемещение, удаление файлов, создание папок и др.). Корзина – специальная папка, служащая для временного хранения имен удаленных объектов, из которой их можно восстановить). Сетевое окружение – специальная папка, которая используется для просмотра содержимого дисков компьютеров, подключенных к локальной сети, и выполнения различных операций на них.

Папка (каталог) – поименованное место на диске, где хранятся имена файлов, сведения о размере файлов, времени их создания.Папки используются для упорядочения программ и документов на диске и могут вмещать как файлы, так и другие папки. Все папки в ОС Windows помечаются значком с изображением папки. Файл – последовательность байтов, имеющая имя и хранящаяся в долговременной (внешней) памяти. Файл является основной единицей хранения, позволяющей компьютеру отличать один набор данных от другого. Файлы одного типа обозначаются одинаковыми значками. Документ – файл, который создается и обрабатывается приложением в ОС Windows (например, текстовый документ, созданный в офисном приложении Word). Приложение – это прикладная программа , которая разработана специально для ОС Windows и имеет единый с ОС пользовательский интерфейс (например, приложения Word, Excel и др., входящие в пакет MS Office). Программа – это упорядоченная последовательность команд, которую выполняет компьютер в процессе обработки данных (различают базовые, системные, служебные и прикладные программы).

Рисунок 1.1 – Рабочий стол ОС WINDOWS

Для быстрого доступа к объектам, часто используемым в работе, целесообразно использовать на Рабочем столе ярлыки этих объектов. Ярлык (графический значок с маленькой наклонной стрелкой) – ссылка на объект, расположенный в другом месте. С точки зрения ОС Windows ярлык – это специальный файл, в котором хранятся данные о параметрах и положении объекта на диске. При обращении к ярлыку система, используя хранящуюся в нем информацию о местоположении объекта, находит и запускает (вызывает на экран) объект.

Значки и ярлыки объектов имеют метки – надписи, которые располагаются под ними. Значки и ярлыки объектов позволяют управлять этими объектами. Приемы работы со значками и ярлыками одинаковы, а последствия этих действий могут отличаться. Например, удаление (или перенос) значка приводит к удалению (или переносу) объекта, копирование значка приводит к копированию объекта; удаление же (или перенос) ярлыка приводит к удалению (или переносу) указателя, но не объекта, копирование ярлыка, приводит к копированию указателя, но не объекта. Открыть (запустить) объект можно двойным щелчком по значку или ярлыку этого объекта.

Использование ярлыков при работе с объектами обеспечивает существенные удобства для пользователя:

· экономится время за счет быстрого доступа к связанному с ярлыком объекту;

· экономится место на жестком диске, т.к. отпадает необходимость копирования файла в другие папки, что привело бы к значительному расходу рабочего пространства на жестком диске (а ярлыков для одного объекта можно создавать неограниченное количество);

· отсутствует проблема с синхронизацией данных, т.к. запуская файл из разных папок через размещенные в них ярлыки, редактированию всегда подвергается только один связанный с ярлыками объект, что особенно важно при совместном использовании данных.

Элементы управления ОС Windows. Панель задач – один из основных элементов управления ОС Windows. В левом углу Панели задач находится кнопка Пуск, открывающая Главное меню ОС Windows, с помощью которого пользователь получает доступ ко всем программам, установленным под управлением ОС, к файлам (документам), к ресурсам системы, ко всем средствам ее настройки, к режиму завершения работы с ПК. Справа от кнопки Пуск находится Панель быстрого запуска , в которой пользователь размещает пиктограммы программ, с которыми работает чаще всего. Далее находятся кнопки активных приложений и открытых папок и файлов , которые появляются в Панели задач сразу после запуска соответствующего приложения или открытия папки или файла. На кнопке всегда указано имя открытого объекта. Щелчок на кнопке в Панели задач приводит к выводу окна объекта на передний план. В правом углу Панели задач находится Панель индикации (область уведомлений), где размещаются индикаторы текущего времени, раскладки клавиатуры Ru(En) и другие. В области уведомлений временно отображаются и другие значки, показывающие состояние выполняемых операций (например, после отправки документа на печать в области уведомлений отображается значок принтера, пока этот документ печатается). Панель задач – настраиваемая панель. Можно производить изменение ее размеров, осуществлять ее перемещение, применять автоскрытие, изменять внешний вид и др. Команды для изменения параметров настройки можно вызвать из контекстного меню Панели задач или кнопки Пуск (СвойстваÞПанель задачÞОформление Панели задач).

Работа с «мышью». После загрузки ОС Windows на экране появляется графический объект, называемый курсором «мыши». «Мышь» – устройство управления манипуляторного типа для работы с графическим интерфейсом. Перемещение «мыши» на столе вызывает перемещение курсора на экране, что дает возможность позиционировать его на значках объектов или на элементах управления приложений.

Конструктивно стандартная «мышь» состоит из 2-х клавиш и колеса прокрутки (или из 3-х клавиш). Одна из клавиш «мыши» является основной (обычно левая); ее используют для проведения действий с объектами (например, выбора и перемещения объектов по экрану и др.). Вторую клавишу (обычно правую) называют дополнительной или клавишей контекстного меню. Приемы управления с помощью «мыши» – щелчки (click) и перемещение (drag).

Действия «мыши»:

· зависание (указание на объект) – наведение указателя «мыши» на значок объекта или на элемент управления (при этом на экране появляется всплывающая подсказка, кратко характеризующая свойства объекта);

· щелчок (простой щелчок)– нажатие и отпускание левой кнопки «мыши» (например, для выбора объекта или пункта меню);

· двойной щелчок – два быстрых щелчка левой кнопкой «мыши» в одной и той же точке экрана (при этом, например, осуществляет выбор объекта и его запуск или открывается пункт меню);

· щелчок правой кнопкой – нажатие и отпускание правой кнопки «мыши», при этом осуществляется вызов контекстного меню, содержащего команды, допустимые при работе с выбранным объектом, и зависит от текущего состояния (контекста) объекта;

· перетаскивание (drag-and-drop – перетащи и оставь) – нажатие и удержание левой кнопки «мыши» вместе с её перемещением (при этом происходит перемещение объектов по экрану, которое завершается, если отпустить кнопку);

· протягивание «мыши» (click-and-drag – щелкни и перетащи) – выполняется, как и перетаскивание, но при этом происходит не перемещение объекта, а изменение его формы (например, изменение размеров окна);

· специальное перетаскивание – выполняется, как и перетаскивание, но при нажатой правой кнопке «мыши», при этом возникает меню специального перетаскивания с набором возможных команд (удобно использовать, например, при копировании или перемещении папок, выделенных абзацев текста, ячеек таблиц и др.).

Окна ОС Windows. Термин «windows» в переводе с английского означает «окна». Работа в ОС Windows сводится к работе с окнами. По наличию однородных элементов управления и оформления различают несколько типов окон: окна папок , диалоговые окна (диалоговые панели ), окна справочной системы , окна приложений , окна документов . Окно – это ограниченный рамками прямоугольный участок экрана, внутри которого выполняются различные Windows-программы. Каждая программа имеет свое окно, при этом все окна имеют одинаковую структуру и набор элементов управления. Освоив основные действия с окнами, пользователь получает необходимые навыки для работы с любой программой ОС Windows .

В окне папки ОС Windows имеются следующие обязательные элементы (рисунок 1.2):

· строка заголовка (1) – в левом углу содержит системный значок , вид которого зависит от категории объекта, при щелчке на этом значке открывается служебное меню , команды которого позволяют управлять размером и положением окна на Рабочем столе , при вызове контекстного меню открывается системное меню ;рядом с системным значком указывается имя открытой папки (или приложения ); справа в строке заголовка находятся три кнопки управления окном ( – Свернуть, которая окно временно сворачивает в виде кнопки в Панель задач , или – замещаемые кнопки РазвернутьилиСвернуть в окно, которые «распахивают» окно во весь экран или переключают режим просмотра из полноэкранного в нормальный, оконный режим, – Закрыть, которая удаляет окно с экрана и прекращает работу с объектом);

· строка меню окна (2) – имеет стандартный вид для окон ОС Windows, содержит перечень команд, тематически сгруппированных в пункты; при щелчке на каждом из пунктов открывается «ниспадающее» меню, содержащее определенную группу команд, при этом, если показан знак многоточия, то открывается диалоговая панель с дополнительной информацией, если показана стрелка (черный треугольник или двойные стрелки), то открываются вложенные всплывающие пункты меню; в строке меню окна обязательно присутствуют пункты Файл, Правка, Вид, Избранное, Сервис, Справка, другие возможные варианты зависят от категории объекта;

· панель инструментов (3) – настраиваемая панель (ВидÞПанель инструментов), содержит командные кнопки (пиктограммы), обеспечивающие быстрый доступ к наиболее часто используемым командам из меню окна ;

· адресная строка (4) – позволяет выполнить быстрый переход к другим разделам файловой структуры (например, к папке на другом диске);

· рабочая область (5) – внутренняя часть окна, содержит вложенные папки или окна документов; рядом находится список задач, можно выбрать файл или папку, а затем выбрать задачу, позволяющую переименовать, скопировать, переместить или удалить этот файл или папку, можно также отправить файл по электронной почте или опубликовать его в Интернете; помимо основных задач для файлов и папок существует несколько папок со ссылками на специализированные задачи;

· полосы прокрутки – горизонтальная и вертикальная (6) – появляются, если размеры рабочей области окна недостаточны для просмотра всего содержимого объекта; полосы прокрутки имеют движок и две концевые кнопки; прокрутку выполняют щелчком на одной из концевых кнопок, перетаскиванием движка или щелчком на полосе прокрутки выше или ниже движка;

· строка состояния (7) – содержит текущую информацию об объекте;

· границы окна (8) – рамка, ограничивающая окно с четырех сторон; размеры окна можно изменять, выполняя протаскивание левой кнопкой мыши за рамку или за «ушко » (нижний правый элемент рамки).

Рисунок 1.2 – Окно папки Мой компьютер

Диалоговые панели ОС Windows. Помимо окон объектов при работе с ОС Windows часто приходится иметь дело с диалоговыми панелями (интерактивные панели с разнообразными элементами управления), которые служат для организации диалога между ПК и пользователем, в частности: для сообщения пользователю какой-либо информации (рисунок 1.3); для получения ответа на какой-либо запрос (рисунок 1.4); для выбора объекта или установки его параметров (рисунок 1.5).

В первом случае пользователь должен принять к сведению сообщаемую информацию и нажать кнопку ОК (рисунок 1.3), во втором случае – нажать нужную кнопку для ответа на запрос (рисунок 1.4).

В третьем случае диалоговая панель может содержать элементы управления, необходимые для выбора нужных команд. По виду такие панели могут быть одностраничные и многостраничные (рисунок 1.5).

К основным элементам управления диалоговых панелей относятся:

· вкладки – «страницы» диалоговой панели, выбор вкладки

· кнопки – нажатие на кнопку обеспечивает выполнение действия (вложенной в кнопку функции), надпись на кнопке поясняет ее назначение;

· поля ввода (текстовые поля )– поля редактирования, для ввода текстовой информации следует осуществить левый щелчок «мыши» в поле ввода и ввести с клавиатуры нужный текст;

· списки – набор предлагаемых на выбор значений; раскрывающийся список – текстовое поле, снабженное кнопкой с направленной вниз стрелкой, раскрытие списка осуществляется левым щелчком «мыши»;

· переключатели (белый кружок) – для выбора одного из взаимоисключающих вариантов, выбор осуществляется щелчком левой кнопки «мыши», выбранный вариант обозначается кружком с точкой внутри;

· флажки (квадратик с «галочкой») – присваивают параметру определенные значения (флажки могут располагаться как группами, так и поодиночке), установка флажков осуществляется щелчком левой кнопки «мыши»;

· счетчики – пара стрелок, позволяющих изменить дискретно (пошагово) значение в связанном с ним поле, осуществляя для этого щелчки левой кнопкой «мыши» по стрелке;

· ползунки – движки для плавного изменения параметров;

· демонстрационное окно (или строка Образец) – показывает результат сделанной настройки.

Рисунок 1.5 – Многостраничная диалоговая панель: установка параметров объекта

Для перехода от одной группы элементов диалоговой панели к другой можно использовать клавишу Tab, а для перехода между элементами внутри группы – клавиши управления курсором. Многие диалоговые панели являются многостраничными. На рисунке 6 изображена многостраничная диалоговая панель . ОС выполнит изменения, указанные в диалоговой панели, только в том случае, если будет нажата клавиша ОК (или Применить), выбор клавиши Отменаприведетк сохранению предыдущих установок и закрытию диалоговой панели .

Cтруктура и назначение Главного меню ОС Windows. Главное меню – один из основных системных элементов управления ОС Windows. Оно открывается щелчком на кнопке Пуск в Панели задач . Внешний вид Главного меню можно менять. Команды для изменения параметров настройки можно вызвать из контекстного меню кнопки Пуск (СвойстваÞМеню «Пуск»ÞНастроить…). Классический вид Главного меню и вид, принятый в Windows XP, имеют только внешние отличия. С точки зрения структуры, Главное меню содержит два раздела – обязательный, формируемый ОС, и произвольный, формируемый пользователем.

Основные разделы Главного меню Windows XP (рисунок 1.6): 1 – имя текущего пользователя (формируется при создании учетной записи пользователя); 2 – программы Интернета для просмотра веб-страниц и электронной почты (выбор типа программ устанавливает пользователь при настройке); 3 – список недавно использованных программ (количество пунктов определяет пользователь при настройке); 4 – основные системные папки (отображение устанавливает пользователь при настройке); 5 – инструменты настройки; 6 – справка, поддержка, поиск; 7 – программы; 8 – выход из системы и выключение ПК. Главное меню – многоуровневое: при наведении указателя «мыши» на пункт открывается система вложенных пунктов меню.

Системные папки Мои документы, Мои рисунки и Моя музыка служат для хранения текстовых документов, рисунков (фото- и других графических файлов) и звуковых файлов соответственно. Пункт Недавние документы открывает доступ к ярлыкам последних пятнадцати документов, с которыми работал пользователь. Пункт Мой компьютер – открывает специальную системную папку, которая обеспечивает доступ к файловой структуре.

Основные инструменты настройки – пункты Главного меню Панель управления (позволяет настраивать вид и функциональные возможности ПК, устанавливать и удалять программы, настраивать сетевые подключения и пр.) и Принтеры и факсы (отображает установленные устройства и позволяет добавить новые).

Пункт Справка и поддержка Главного меню (рисунок 1.7) обеспечивает доступ к справочной системе ОС Windows (то же можно сделать из строки меню любого окна папки: СправкаÞЦентр справки и поддержки). Есть три основных способа использования справочной системы ОС Windows (вне зависимости от версии ОС): поиск информации по иерархическому дереву разделов, по алфавитному указателю и по содержанию статей. Таким образом, в справочной системе Windows XP выбор нужного тематического раздела можно сделать на панели Раздел справки, где содержание выбранного раздела представляется в виде иерархической структуры данных, содержимое выбранной статьи отображается на правой панели. При поиске точного названия или термина можно использовать кнопку Указатель (при этом в левой панели из алфавитного списка выбирается термин, а содержимое статьи, в которой используется термин, отображается на правой панели). Для поиска по ключевому слову используется поле Найти и кнопка Начать поиск. Для перемещения по справочным панелям используются кнопки панели инструментов Назад и Вперед, для возвращения к начальной странице используется кнопка Домой. Кнопка Избранное позволяет сохранять страницы справки для быстрого просмотра в дальнейшем. Кнопка Журнал выводит в окно справочной системы список всех страниц, посещенных в текущем сеансе. Кнопка Поддержка позволяет обратиться за помощью к другому пользователю или в центр поддержки Microsoft. Кнопка Параметры позволяет сделать выбор параметров для настройки центра справки и поддержки.

Кроме того, в Windows XP реализовано несколько уровней доступа к справочной системе в диалоговых окнах:

· через специальную кнопку? (Справка), после щелчка по которой указатель «мыши» принимает форму вопросительного знака, если навести его на элемент управления и щелкнуть левой кнопкой, то появляется всплывающая подсказка);

· через контекстную подсказку (после щелчка правой кнопкой на элементе управления появляется кнопка контекстной подсказки Что это такое?, по щелчку левой кнопкой открывается всплывающая подсказка).

В ОС Windows используются всплывающие подсказки, дающие мгновенную информацию об объекте или элементе управления при наведении на них. В окнах программ и приложений предусмотрен доступ к своей справочной системе.

Пункт Поиск Главного меню открывает доступ к диалоговому окну Результаты поиска, предназначенному для организации поиска объектов и любой информации на локальном компьютере, на сетевом сервере или в Интернете. Результаты поиска выводятся в специальное окно, которое похоже на окно папки и которым можно воспользоваться для запуска найденной программы, папки или документа.

Поиск файлов и папок ведется по нескольким основным критериям: по имени и адресу. Если точное название файла неизвестно, в поле Часть имени файла или имя файла целиком можно задавать лишь его часть. При указании имени можно использовать подстановочные символы: * и?. Символ? заменяет любой отдельный символ. Например, под шаблон 199? подходят все объекты, в названиях которых присутствует любой год с 1990 по 1999 . Символ * означает любой символ или набор символов. Например, поиск по шаблону 1* 4 может дать следующие результаты: 14, 123г 4, 199 4, 1програ 4 и т.д. Символ * часто используют для получения списка всех файлов с одинаковым расширением. Например, шаблон *.doc позволит найти все файла с расширением doc, т.е. все файлы, созданные в текстовом редакторе MS Word. Местоположение файла выбирается из раскрывающегося списка (кнопка Обзор используется для ограничения области поиска одной папкой).

При поиске можно использовать дополнительные критерии: дату последнего изменения (пункт Когда были произведены последние изменения?), размер файла (пункт Какой размер файла?), тип файла (пункт Дополнительные параметры). На панели поиска для этого имеются дополнительные скрытые элементы управления, которые отображаются по щелчку на раскрывающей стрелке. При поиске текстового документа поиск можно вести по его содержанию (ввести ключевую фразу в поле Слово или фраза в файле).

Пункт Выполнить Главного меню служит для запуска программ ОС Windows и DOS, открытия папок и документов. В поле Открыть диалогового окна Запуск программынеобходимо ввести команду, полное имя папки документа или ресурса Интернета для их открытия. Кнопка Обзор служит для выбора программы или документа.

Для запуска программ из Главного меню используется пункт Все программы. Наряду с именами приложений, пункт Все программы может содержать папки для отдельных групп или категорий программ (например, папка Стандартные содержит программы, входящие в поставку ОС, позволяющие пользователю решать некоторые задачи обслуживания ОС и работы с ПК). Каждая из этих папок открывает дополнительное подменю. Перемещаясь по дереву подменю можно добраться до названия нужной программы.

Пункты Главного меню Выход из системы и Выключение позволяют корректно завершать работу с ОС Windows во избежание повреждения ПК и утраты данных. Если требуется прервать сеанс и дать возможность другому пользователю поработать с ПК, необходимо выполнить следующие действия: закрыть окна всех активных приложений и папок; нажать кнопку Выход из системы, в появившемся диалоговом окне Выход из Windows нажать кнопку Смена пользователя (после этого в ОС может войти другой пользователь). При завершении работы с ПК необходимо выполнить следующие действия: закрыть окна всех активных приложений и папок; выбрать пункт Выключение; в появившемся диалоговом окне Выключить компьютер выбрать пункт Выключение; щелкнуть кнопку ОК; отключить питаниеПК.

Внимание! При аварийном завершении работы (или при «зависании» программ) необходимо использовать одновременное нажатие клавиш Ctrl-Alt-Delete. В диалоговом окне Диспетчер задач Windows выбрать вкладку Приложения и команду Снять задачу. Повторное нажатие клавиш Ctrl-Alt-Delete приведет к перезагрузке ПК, при этом будут потеряны все несохраненные данные!

1. Понятие операционной системы (ОС).

Основные задачи.

Операционная система - это программа, которая загружается при включении компьютера. Она производит диалог с пользователем, осуществляет управление компьютером, его ресурсами (оперативной памятью, местом.на дисках и т.д.), запускает другие (прикладные) программы на выполнение. Операционная система обеспечивает поль­зователю и прикладным программам удобный способ общения (интер­фейс) с устройствами компьютера.

Основная причина необходимости операционной системы состоит в том, что элементарные операции для работы с устройствами компь­ютера и управления ресурсами компьютера - это операции очень низкого уровня, поэтому действия, которые необходимы пользовате­лю и прикладным программам, состоят из нескольких сотен или ты­сяч таких элементарных операций.

Например, накопитель на магнитных дисках “понимает” только такие элементарные операции, как включить/выключить двигатель дисковода, установить читающие головки на определенный цилиндр, выбрать определенную читающую головку, прочесть информацию с дорожки диска в компьютер и т.д. И даже для выполнения такого не­сложного действия, как копирование файла с одной дискеты на дру­гую (файл - это поименованный набор информации на диске или другом машинном носителе), необходимо выполнить тысячи операций по запуску команд дисководов, проверке их выполнения, поиску и обработке информации в таблицах размещения файлов на дисках и т.д. Задача еще усложняется следующим:

Имеется около десятка форматов дискет, и операционная систе­ма должна уметь работать со всеми этими форматами. Для пользователя работа с дискетами различного формата должна осуществляться абсолютно одинаково;

Файл на дискетах занимает определенные участки, причем пользователь не должен ничего знать о том, какие именно.Всефункции по обслуживанию таблиц размещения файлов, поиску информации в них, выделению места для файлов на дискетах выполняются операционной системой, и пользователь может ничего не знать о них;

Во время работы программы копирования может возникать не­сколько десятков различных особых ситуаций, например сбой при чтении или записи информации, неготовность дисководов к чтению или записи, отсутствие места на дискете для копируе­мого файла и т.д. Для всех этих ситуаций необходимо предус­мотреть соответствующие сообщения и корректирующие дейст­вия.

Операционная система скрывает от пользователя эти сложные и ненужные подробности и предоставляет ему удобный интерфейс для работы. Она выполняет также различные вспомогательные действия, например копирование или печать файлов. Операционная система осуществляет загрузку в оперативную память всех программ, переда­ет им управление в начале их работы, выполняет различные действия по запросу выполняемых программ и освобождает занимаемую про­граммами оперативную память при их завершении.

Существует несколько видов операционных систем: DOS, Windows, UNIX разных версий и др. Наиболее распространенной является операционная система Windows. Существует несколько версий Windows: Windows-3.1, Windows-95, Windows-98, Windows-2000, Windows NT. Все они близки между собой по содержанию, поэтому в дальнейшем рассмотрим операционные системы DOS и Windows-9х

Операционная система DOS состоит из следующих частей:

Базовая система ввода-вывода (ВIOS), находящаяся в постоянной памяти (постоянном запоминающем устройстве, ПЗУ) компьютера. Эта часть операционной системы является «встроенной» в компьютер. Ее назначение состоит в выполнении наиболее простых и универсальных услуг операционной системы, связанных с осуществлением ввода-вывода. Базовая система ввода-вывода содержит также тест функционирования компьютера, проверяющий работу памяти и устройств компьютера при включении его электропитания. Кроме того, базовая система ввода-вывода содержит программу вызова загрузчика операционной системы.

Загрузчик операционной системы - это очень короткая программа, находящаяся в первом секторе каждой дискеты с операционной системой DOS. Функция этой программы заключается в считывании в память еще двух модулей операционной системы, которые и завершают процесс загрузки DOS.

Командный процессор DOS обрабатывает команды, вводимые пользователем. Командный процессор находится в дисковом файле! COMMAND.COM на диске, с которого загружается операционная система. Некоторые команды пользователя, например Туре, Dir или Сор) командный процессор выполняет сам. Такие команды называются внутренними. Для выполнения остальных (внешних) команд пользователя командный процессор ищет на дисках программу с соответствующим именем и если находит ее, то загружает в память и передает ей управление. По окончании работы программы командный процессор удаляет программу из памяти и выводит сообщение о готовности к выполнению команд (приглашение DOS).

Внешние команды DOS - это программы, поставляемые вместе с операционной системой в виде отдельных файлов. Эти программы выполняют действия обслуживающего характера, например форматирование дискет, проверку дисков и т.д. Драйверы устройств - это специальные программы, которые дополняют систему ввода-вывода DOS и обеспечивают обслуживание новых или нестандартное использование имеющихся

Операционная оболочка Windows - это разработанная фирмой Microsoft надстройка над операционной системой DOS, обеспечивающая большое количество удобств для программистов и пользователей. Большинство пользователей компьютеров используют Windows и разнообразные прикладные программы под Windows в своей работе. Широчайшее распространение Microsoft Windows сделало ее фактическим стандартом для IBM.

В ОС Windows гораздо лучше, по сравнению с другими ОС, налажено взаимодействие между пользователем и компьютером. Большинство повседневных задач выполняется с меньшими, чем когда-либо затратами времени. Решено также большинство проблем с распределением памяти. Встроенная сетевая поддержка делает тривиальной задачей надежный обмен информацией по сети. В Windows предусмотрена возможность давать файлам длинные имена, что значительно облегчает работу пользователя. Поддержка в Windows стандарта "plug-and-play" упрощает модернизацию оборудования. Ярлыки помогают быстро обращаться к часто используемым файлам, программам и папкам. Большая часть всего этого достигнута без ущерба для производительности. А многие процессы, например печать, идут теперь гораздо быстрее благодаря 32-битному режиму и другим усовершенствованиям.

В отличие от оболочек типа Norton Commander, Windows не только обеспечивает удобный и наглядный интерфейс для операций с файлами, дисками и т.д., но и предоставляет новые возможности для запускаемых в "родной" среде программ. Одна из основных целей разработчиков Windows – создание документированного интерфейса, резкое снижение требований к подготовке пользователя, упрощение работы. Следует также признать, что интерфейс Windows обладает массой достоинств. Предусмотрено все или почти все для удобной и безопасной работы, почти любую операцию можно выполнить множеством способов, а продуманная система подсказок, сообщений и предупреждений поддерживает пользователя в течение всего сеанса работы.

Современные компьютеры невозможно себе представить без наличия в них операционной системы - средства взаимодействия между пользователем и компьютером (программами и «железными» компонентами). Сегодня их можно насчитать десятки. Рассмотрим вопрос о том, что собой представляют главные объекты операционной системы на примере ОС Windows.

Форма организации взаимодействия между пользователем и операционной системой

На современном этапе развития компьютерной индустрии большинство разработчиков ОС используют методы объектно-ориентированного программирования и графические интерфейсы, позволяющие максимально упростить работу пользователя или обеспечить быстрый доступ к необходимой информации или настройкам.

Если ранее применялись ОС с пакетным вводом данных, когда нужно было задавать системе исполнение определенной команды путем ее ручного ввода, сегодня, благодаря наличию графического интерфейса, такая задача существенно упростилась. Пользователь не вводит команды, а нажимает кнопки для организации какого-то события, активации процесса, подтверждения исполнения программ, изменения настроек и т. д. Но какие же существуют объекты операционной системы, какую роль они исполняют, каковы их свойства, какие действия с ними можно производить? Рассмотрим основные понятия.

Основные объекты операционной системы

В свое время корпорация Microsoft при разработке первой версии Windows отказалась от использования организации работы, применяемой в DOS-системах. Само название ОС Windows свидетельствовало о том, что она состояла из окон в графическом представлении, что позволяло использовать так называемый режим многозадачности с быстрым переключением между программами, параметрами и настройками. Однако даже не в окнах суть.

Сегодня можно найти множество различных классификаций, однако в самом широком понимании объекты операционной системы можно представить в виде следующего списка:

• графический интерфейс («Рабочий стол», окна, панели, меню, ярлыки и пиктограммы, переключатели, кнопки, интерактивные оболочки);
• файловая организации файлов и каталогов);
• приложения и документы (исполняемые элементы, программы или их совокупность, файлы, созданные в программах).

Интерфейс

Одно из главных мест отводится интерфейсу. Первое, что видит пользователь после старта ОС, - «Рабочий стол» и «Панель задач», на которых размещаются кнопки, ярлыки и другие вспомогательные элементы. Свойства объектов этого типа таковы, что с их помощью можно получить доступ практически ко всем функциям и возможностям ОС.

Особое внимание в этом плане отведено кнопке «Пуск» и вызываемому при нажатии на нее одноименному меню. Здесь расположено большинство ссылок на программы и основные настройки. Обратите внимание, что физически приложения находятся в другом месте, а в меню присутствуют только ярлыки, представленные в виде названий приложений или настроек с пиктограммами.

Пиктограммы или иконки как объекты операционной системы представляют собой небольшие графические изображения. Отличие ярлыков от пиктограмм состоит в том, что ярлыки, кроме названия программы или имени файла, описывают еще и некоторые свойства приложений, настроек или документов, а также указывают на месторасположение самого файла, подлежащего открытию. Для описания файлов используется еще указание на программу, с помощью которой его и можно открыть.

Меню являются средствами выбора действий пользователя. Условно их можно разделить на основные и контекстные (те, которые вызываются правым кликом). Однако организация основных меню входит в состав объектов, называемых окнами. И меню можно отнести также к элементам управления, поскольку именно в них пользователю предлагается выбор определенного действия.

Окна: разновидности и доступные операции с ними

Окна - это основные объекты (Windows или любой другой компьютерной ОС). В них имеется основное пространство, где отображается информация, или, как его еще называют, рабочая область. Также представлены специальные панели с основными меню, содержащими наборы команд или действий, кнопки быстрого доступа к тем или иным функциям, линейки прокрутки и т. д.

Действия с объектами операционной системы этого типа состоят в том, что их размеры можно уменьшать или увеличивать, сворачивать и разворачивать, производить быстрое переключение между программами, изменять масштабирование рабочей области и т. д. Кроме того, сами окна бывают основными и диалоговыми, что обеспечивает более тесное взаимодействие между программой и пользователем.

Элементы управления

И тут отдельно стоит остановиться на элементах управления. Главным элементом, если не учитывать планшетные ПК или смартфоны, а также сенсорные экраны, является курсор, при помощи которого можно перемещаться по всему интерфейсу, вызывать какие-то действия, производить изменение размеров и т. д.

Курсор «привязан» к мыши в стационарных ПК или к тачпаду в ноутбуках. В общих чертах курсор - это не только указывающий элемент. Например, при растяжении окон он меняет свой значок. Таким образом, даже по изменению состояния курсора всегда можно определить, какое именно действие производится или предполагается произвести в данный момент. Опять же, если на экране появляются песочные часы или вращающийся свидетельствует о том, что в данный момент происходит исполнение какого-то процесса и до завершения доступа к нему не будет.

Еще один управляющий элемент - экранная клавиатура, которая получила основное распространение на планшетах и смартфонах, когда подключение «железной» клавиатуры не предусмотрено.

Файлы и папки

Наконец, самым большим классом являются каталоги (директории, папки) и файлы, которые в совокупности образуют единую структуру, называемую файловой системой.

Файлы и папки с точки зрения компьютерной системы между собой не различаются, поскольку даже директории сами по себе являются файлами без расширения и также занимают определенное место на диске (причем для пустой папки может быть указан нулевой размер в файловом менеджере, но на самом деле это не так). Просто для удобства группирования сходных по каким-то признакам файлов и используется методика их объединения в один каталог.

В физическом плане, несмотря на то что некоторые файлы вроде бы присутствуют в какой-то директории, они могут располагаться в совершенно разных местах жесткого диска. Свойства объектов операционной системы этого типа определяются в первую очередь размером (занимаемым местом на жестком диске), местоположением в файловой структуре, типом и т. д.

И наверняка все знают, какие именно действия можно производить с обоими типами. Работа с объектами представленными в виде отдельных файлов или целых каталогов, сводится не только к простейшим операциям вроде копирования, удаления, переименования или перемещения. Для файлов, например, предусмотрен просмотр, редактирование, открытие в определенной программе (часто с возможностью самостоятельного выбора приложения) и многие другие действия.

Вместо итога

Но в целом это лишь краткий обзор основных объектов любой ОС. Заметьте, здесь мы не рассматривали организацию того же системного реестра только по той простой причине, что сегодня можно встретить и ОС, в которых он отсутствует как таковой (Linux), а структура ключей очень схожа с организацией файлов и папок. Собственно, и сами ключи являются файлами. Кстати сказать, приложения и программы - это тоже файлы или совокупность файлов, подлежащих выполнению средствами операционной системы.