Назначение и основные функции операционных систем. Состав операционной системы
Доброго времени суток уважаемый пользователь. На этой страничке мы поговорим на такие темы, как: Назначение и основные функции операционных систем. Состав операционной системы.
Операционная система (ОС) – это комплекс взаимосвязанных системных программ для организации взаимодействия пользователя с компьютером и выполнения всех других программ. ОС относятся к составу системного программного обеспечения и являются основной его частью. Операционные системы: MS DOS 7.0, Windows Vista Business, Windows 2008 Server, OS/2, UNIX, Linux.
Основные функции ОС:
- управление устройствами компьютера (ресурсами), т.е. согласованная работа всех аппаратных средств ПК: стандартизованный доступ к периферийным устройствам, управление оперативной памятью и др.
- управление процессами, т.е. выполнение программ и их взаимодействие с устройствами компьютера.
- управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как жесткий диск, компакт-диск и т.д.), как правило, с помощью файловой системы.
- ведение файловой структуры.
- пользовательский интерфейс, т.е. диалог с пользователем.
Дополнительные функции:
- параллельное или псевдопараллельное выполнение задач (многозадачность).
- взаимодействие между процессами: обмен данными, взаимная синхронизация.
- защита самой системы, а также пользовательских данных и программ от злонамеренных действий пользователей или приложений.
- разграничение прав доступа и многопользовательский режим работы (аутентификация, авторизация).
Состав операционной системы
В общем случае в состав ОС входят следующие модули:
- Программный модуль, управляющий файловой системой.
- Командный процессор, выполняющий команды пользователя.
- Драйверы устройств.
- Программные модули, обеспечивающие графический пользовательский интерфейс.
- Сервисные программы.
- Справочная система.
Драйвер устройства (device driver) – специальная программа, обеспечивающая управление работой устройств и согласование информационного обмена с другими устройствами.
Командный процессор (command processor) – специальная программа, которая запрашивает у пользователя команды и выполняет их (интерпретатор программ).
Интерпретатор команд отвечает за загрузку приложений и управление информационным потоком между приложениями.
Для упрощения работы пользователя в состав современных ОС входят программные модули, обеспечивающие графический пользовательский интерфейс.
Процесс работы компьютера в определенном смысле сводится к обмену файлами между устройствами. В ОС имеется программный модуль, управляющий файловой системой.
Сервисные программы позволяют обслуживать диски (проверять, сжимать, дефрагментировать и др.), выполнять операции с файлами (копирование, переименование и др.), работать в компьютерных сетях.
Для удобства пользователя в состав ОС входит справочная система, позволяющая оперативно получить необходимую информацию о функционировании как ОС в целом, так и о работе ее отдельных модулей.
Примечание
Состав модулей ОС, а также их количество зависит от семейства и вида ОС. Так, например, в ОС MS DOS отсутствует модуль, обеспечивающий графический пользовательский интерфейс.
Наиболее общим подходом к структуризации операционной системы является разделение всех ее модулей на две группы:
- Ядро – это модули, выполняющие основные функции ОС.
- Вспомогательные модули, выполняющие вспомогательные функции ОС. Одним из определяющих свойств ядра является работа в привилегированном режиме.
Модули ядра выполняют следующие базовые функции ОС: Управление процессами, Управление системой прерываний, Управление памятью, управление устройствами ввода-вывода, Функции, решающие внутрисистемные задачи организации вычислительного процесса: переключение контекстов, загрузка/выгрузка страниц, обработка прерываний. Эти функции недоступны для приложений. Функции, служащие для поддержки приложений, создавая для них так называемую прикладную программную среду.
Приложения могут обращаться к ядру с запросами – системными вызовами – для выполнения тех или иных действий: для открытия и чтения файла, вывода графической информации на дисплей, получения системного времени и т.д. Функции ядра, которые могут вызываться приложениями, образуют интерфейс прикладного программирования – API (Application programming interface).
Пример.
Базовый код API Win32 содержится в трех библиотеках динамической загрузки (Dynamic Link Library, DLL): USER32, GDI32 и KERNEL32.
Kernel — модуль Windows, который поддерживает низкоуровневые функции по работе с файлами и управлению памятью и процессами. Этот модуль обеспечивает сервис для 16- и 32-разрядных приложений.
User — модуль Windows, который является диспетчером окон и занимается созданием и управлением отображаемыми на экране окнами, диалоговыми окнами, кнопками и другими элементами пользовательского интерфейса.
Ядро является движущей силой всех вычислительных процессов в компьютерной системе, и крах ядра равносилен краху всей системы, без него ОС является полностью неработоспособной и не сможет выполнить ни одну из своих функций. Поэтому разработчики операционной системы уделяют особое внимание надежности кодов ядра, в результате процесс их отладки может растягиваться на многие месяцы. Обычно ядро оформляется в виде программного модуля некоторого специального формата, отличающегося от формата пользовательских приложений.
Вспомогательные модули ОС выполняют вспомогательные функции ОС (полезные, но менее обязательные чем функции ядра).
Примеры вспомогательных модулей:
- Программа архивирования данных.
- Программа дефрагментации диска.
- Текстовый редактор.
Вспомогательные модули ОС оформляются либо в виде приложений, либо в виде библиотек процедур. Вспомогательные модули ОС подразделяются на следующие группы:
утилиты – программы, решающие задачи управления и сопровождения компьютерной системы: обслуживание дисков и файлов.
системные обрабатывающие программы – текстовые или графические редакторы, компиляторы, компоновщики, отладчики.
программы предоставления пользователю дополнительных услуг пользовательского интерфейса (калькулятор, игры).
библиотеки процедур различного назначения, упрощающие разработку приложений (библиотека математических функций, функций ввода-вывода).
Как и обычные приложения, для выполнения своих задач утилиты, обрабатывающие программы и библиотеки ОС, обращаются к функциям ядра посредством системных вызовов.
Функции, выполняемые модулями ядра, являются наиболее часто используемыми функциями операционной системы, поэтому скорость их выполнения определяет производительность всей системы в целом. Для обеспечения высокой скорости работы ОС все модули ядра или большая их часть постоянно находятся в оперативной памяти, то есть являются резидентными.
Вспомогательные модули обычно загружаются в оперативную память только на время выполнения своих функций, то есть являются транзитными. Такая организация ОС экономит оперативную память компьютера.
Примечание
Разделение операционной системы на ядро и вспомогательные модули обеспечивает легкую расширяемость ОС. Чтобы добавить новую высокоуровневую функцию, достаточно разработать новое приложение, и при этом не требуется модифицировать основные функции, образующие ядро системы.
Объектами ядра ОС являются:
- Процессы (рассмотрено в теме 2.3).
- Файлы.
- События.
- Потоки (рассмотрено в теме 2.3).
- Семафоры – объекты, позволяющие войти в заданный участок кода не более чем n потокам.
- Мьютексы – одноместные семафоры, служащие в программировании для синхронизации одновременно выполняющихся потоков.
- Файлы, проецируемые в память.
операционные системы, оболочки операционных систем, утилиты.
Программное обеспечение — совокупность программных средств для обеспечения нормальной работы вычислительной системы, подразделяется на общее и прикладное программное обеспечение.
Системное программное обеспечение — комплекс программ, которые обеспечивают управление компонентами компьютерной системы, такими как процессор, оперативная память, устройства ввода-вывода, сетевое оборудование, выступая как «межслойный интерфейс», с одной стороны которого аппаратура, а с другой — приложения пользователя. В отличие от прикладного программного обеспечения, системное не решает конкретные практические задачи, а лишь обеспечивает работу других программ, предоставляя им сервисные функции, абстрагирующие детали аппаратной и микропрограммной реализации вычислительной системы, управляет аппаратными ресурсами вычислительной системы.
Функции операционных систем
Основные функции (простейшие операционные системы):
Загрузка приложений в оперативную память и их выполнение.
Стандартизованный доступ к периферийным устройствам
Управление оперативной памятью (распределение между процессами, организация виртуальная память).
Управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как жёсткий диск, компакт-диск и т. д.), организованным в той или иной файловой системе.
Пользовательский интерфейс.
Сетевые операции, поддержка стека протоколов.
Понятие операционной системы
Существуют две группы определений операционных систем: «совокупность программ, управляющих оборудованием» и «совокупность программ, управляющих другими программами». Обе они имеют свой точный технический смысл, который, однако, становится ясен только при более детальном рассмотрении вопроса о том, зачем вообще нужны операционные системы.
Есть приложения вычислительной техники, для которых операционные системы излишни. Например, встроенные микрокомпьютеры содержатся сегодня во многих бытовых приборах, автомобилях (иногда по десятку в каждом), сотовых телефонах и т. п. Зачастую такой компьютер постоянно исполняет лишь одну программу, запускающуюся по включении. И простые игровые приставки — также представляющие собой специализированные микрокомпьютеры — могут обходиться без операционной системы, запуская при включении программу, записанную на вставленном в устройство «картридже» или компакт-диске. Тем не менее, некоторые микрокомпьютеры и игровые приставки всё же работают под управлением особых собственных операционных систем.
Основные идеи операционных систем
Предшественником операционных систем следует считать служебные программы (загрузчики и мониторы), а также библиотеки часто используемых подпрограмм, начавшие разрабатываться с появлением универсальных компьютеров 1-го поколения (конец 1940-х годов). Служебные программы минимизировали физические манипуляции оператора с оборудованием, а библиотеки позволяли избежать многократного программирования одних и тех же действий (осуществления операций ввода-вывода, вычисления математических функций и т. п.).
В 1950-60-х годах сформировались и были реализованы основные идеи, определяющие функциональные возможности операционных систем: пакетный режим, разделение времени и многозадачность, разделение полномочий, реальный масштаб времени, файловые структуры и файловые системы.
Оболочка операционной системы — интерпретатор команд операционной системы, обеспечивающий интерфейс для взаимодействия пользователя с функциями системы.
В общем случае, различают оболочки с двумя типами интерфейса для взаимодействия с пользователем: текстовый пользовательский интерфейс (TUI) и графический пользовательский интерфейс (GUI).
Утилиты — программы, предназначенные для решения узкого круга вспомогательных задач. Иногда утилиты относят к классу сервисного программного обеспечения.
Утилиты используются для мониторинга показателей датчиков и производительности оборудования (например, мониторинга температур процессора или видеоадаптера), управления параметрами оборудования (ограничение максимальной скорости вращения CD-привода; изменение скорости вращения вентиляторов), контроля показателей (проверка ссылочной целостности; правильности записи данных), расширения возможностей (форматирование или переразметка диска с сохранением данных, удаление без возможности восстановления).
Типы утилит
Дисковые утилиты
Дефрагментаторы
Проверка диска — поиск неправильно записанных либо повреждённых различным путём файлов и участков диска и их последующее удаление для эффективного использования дискового пространства.
Очистка диска — удаление временных файлов, ненужных файлов, чистка «корзины».
Разметка диска — деление диска на логические диски, которые могут иметь различные файловые системы и восприниматься операционной системой как несколько различных дисков.
Резервное копирование — создание резервных копий целых дисков и отдельных файлов, а также восстановление из этих копий.
Сжатие дисков — сжатие информации на дисках для увеличения вместимости жёстких дисков.
Утилиты работы с реестром
Утилиты мониторинга оборудования
Тесты оборудования
Программное обеспечение. Операционная система
Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.
Цели урока:
- Сформировать у обучающихся понятия “программное обеспечение”, “операционная система”;
- Указать на виды программного обеспечения и назначение;
- Познакомить обучающихся с видами, назначением, составом и этапами загрузки операционной системы.
Обучающиеся должны знать:
- виды программного обеспечения;
- назначение основных видов программного обеспечения;
- определение операционной системы, виды, назначение, состав, этапы загрузки;
- принципы операционной системы Windows.
Обучающиеся должны уметь:
- различать программное обеспечение по назначению;
- сопоставлять программное обеспечение и определенный вид профессиональной деятельности человека;
- различать операционные системы;
- проследить этапы загрузки операционной системы.
Тип урока: Урок изучения нового материала.
Вид урока: Комбинированный.
Форма работы:
- Объяснении нового материала – фронтальная работа;
- Проверка знаний усвоенных на уроке.
Оборудование:
Программное обеспечение: Microsoft office PowerPoint.
Структура урока:
- Организационный момент.
- Постановка целей урока.
- Актуализация знаний.
- Объяснение нового материала.
- Проверка знаний усвоенных на уроке.
- Домашнее задание
- Подведение итогов урока.
ХОД УРОКА
I. Организационный момент
Приветствие обучающихся. Вступительное слово учителя
II. Постановка целей урока.
- Как компьютер обрабатывает информацию?
- Язык, на котором “думает” компьютер – какой он?
- Как вы думаете: есть ли такая профессия, в которой не используется компьютер?
- Кто сегодня не может обойтись без компьютера?
- Как компьютер передает и получает информацию?
- Какое устройство компьютера обрабатывает информацию?
III. Актуализация знаний.
- Как компьютер передает и получает информацию?
- Какое устройство компьютера обрабатывает информацию?
- Какие виды программного обеспечения являются базовыми?
- Без какой системной программы работа компьютера невозможна?
IV. Объяснение нового материала.
Сегодня мы начинаем разговор о том, благодаря чему компьютер (процессор) обрабатывает информацию.
Компьютер (ПК) – это устройство, не способное мыслить самостоятельно, как человек.
Для того чтобы ПК мог работать с информацией – получать ее, хранить, передавать, обрабатывать – его необходимо научить выполнять все эти действия.
Научит – значить построить работу ПК по инструкции, в которой указано, что надо делать.
Инструкция должна содержать строгую последовательность команд на языке, понятном ПК, такая инструкция называется программой.
Которая написана на языке понятном ПК, т.е. на машинном языке представленный единицами и нулями. Итак,
Программа – это последовательность команд, которую выполняет ПК в процессе обработки информации.
Деятельность человека по созданию программ называется – программированием, а люди называются – программистами.
Программы создавались в течение нескольких десятилетий и поэтому сегодня их насчитывают огромное количество. Все используемые в компьютере программы называются программным обеспечением.
Программное обеспечение (ПО) – все многообразие программ, используемых в современном ПК.
Таким образом, для обработки информации на ПК необходимо не только аппаратное обеспечение “hardware” — устройства компьютерной системы, но и программное обеспечение “software”, которое наделяет ПК мыслями и интеллектом.
Классификация ПО.
Системное ПО — является основным ПО, неотъемленной частью ПК. Именно системное ПО руководит сложной работой всех элементов компьютерной системы, как на аппаратном уровне, так и на программном.
Прикладное ПО — предназначено для выполнения конкретных задач пользователя, не прибегая к программированию (текстовый редактор, графический редактор, электронная таблица и др.)
Инструментальное программирование — это средство, предназначенное для создания ПО, т.е. того же системного и прикладного ПО. Его составляют разнообразные языки и среды программирования (Паскаль, С, С++ и др.).
Кроме вышеприведенной классификации все ПО можно систематизировать по другому параметру, а именно по длительности нахождения в оперативной памяти компьютера. Различают: резидентные программы и нерезидентные программы.
Резидентные программы – это программы, на протяжении всей работы компьютера находящиеся в его оперативной памяти. Т.к. эти программы на протяжении всего периода включения компьютерной системы следят за ее состоянием (например, операционная система, антивирусная программа).
Нерезидентные программы – это программы, которые по окончании своей работы выгружаются полностью или частично из ОЗУ (например, прикладные программы).
Вывод:
1. ПК работает с информацией по алгоритму, который задается программой, а программа в свою очередь написана на языке понятном компьютеру.
2. Для того чтобы ПК мог работать с информацией необходимо не только аппаратное обеспечение – устройства компьютерной системы, но и программное обеспечение которое наделяет ПК мыслями и интеллектом.
3. ПО делится на: системное, прикладное и инструментальное программирование.
4. ПО систематизируется по длительности нахождения в оперативной памяти компьютера на резидентные программы и нерезидентные программы
V. Проверка знаний усвоенных на уроке
Впишите пропущенные слова в предложениях:
1. Компьютер без программ – это бесполезный хлам, груда железа. И только программы делают его нашим помощником, другом, советчиком.
2. Программирование – деятельность человека по созданию программы.
3. Для обработки информации на компьютере необходимо иметь не только аппаратное обеспечение — устройства компьютерной системы (“hardware”), но и программное обеспечение (“software”), которое наделяет компьютер мыслями и интеллектом.
4. Прикладное ПО – предназначено для выполнения конкретных задач пользователя.
5. Наиболее дружественно пользователю системное ПО.
Оценка
“5” — все слова или словосочетания вписаны правильно;
“4” — не вписаны два слова или словосочетания;
“3” — не вписаны три слова или словосочетания;
“2” — не вписано более трех слов или словосочетаний.
VI. Домашнее задание
1. Выучить основные определения и понятия.
2. Учебник §2.4, устно ответить на вопросы для размышления.
Операционная система
Прежде чем перейдем к рассмотрению данной темы проверим наши знания усвоенные на предыдущем уроке.
I. Проверка домашнего задания
Найдите и исправьте ошибки в предложениях:
1. Самые первые программы разрабатывались непосредственно на объектно-ориентированном (машинном) языке, и (не), все люди могли заниматься их разработкой, а не (только) профессиональные программисты.
2. Программа – это последовательность команд, которую выполняет ПК в процессе хранения (обработки) информации.
3. Все используемые в компьютере программы называются аппаратным обеспечением (программным обеспечением).
4. Прикладное ПО (Системное ПО)руководит слаженной работой всех элементов компьютерной системы как на аппаратном уровне, так и на программном уровне.
5. Системные программы (Инструментальное программирование) – это средства, предназначенные для создания ПО.
Оценка.
“5” — все слова или словосочетания вписаны правильно;
“4” — не вписаны два слова или словосочетания;
“3” — не вписаны три слова или словосочетания;
“2” — не вписано более трех слов или словосочетаний.
II. Постановка целей урока.
1. Как можно комфортно общаться с ПК, не зная его языка?
2. ПК без операционной системы: может ли быть такое?
3. Почему операционная система Windows является самой популярной у пользователей?
Итак, основной системной программой, без которой невозможно комфортное общение с компьютером, является программа, которая называется “операционная система” (ОС).
III. Объяснение нового материала.
Операционная система – это самая главная программа.
Операционная система (ОС) – комплекс программ, обеспечивающих взаимодействие всех аппаратных и программных частей компьютера между собой и взаимодействие пользователя и компьютера.
ОС хранится на жестком диске, а также может хранится на специальной системной дискете или компакт-диске.
Функции ОС:
1. Организация согласованного выполнения всех процессов в компьютере.
2. Обеспечение хранения информации во внешней памяти и обмен с устройствами ввода-вывода, т.е. ОС отвечает за правильный ввод информации с устройства ввода и ее вывод на монитор, принтер и т.д., а также за правильное распределение информации на дисках внешней памяти.
3. Реакция на ошибки и аварийные ситуации.
4. Осуществление диалога и общения с пользователем.
Операционная система является достаточно сложно организованной программой, и более уместно будет говорить о ней, как о целом комплексе программ.
Структура операционной системы:
Ядро – переводит команды с языка программ на язык “машинных кодов”, понятный компьютеру.
Драйверы – программы, управляющие устройствами.
Интерфейс – оболочка, с помощью которой пользователь общается с компьютером.
Дополнительный материал.
Обучающимся раздается дополнительный материал с которым знакомятся на уроке. (Приложение 1).
Операционная система Windows.
ОС, с которой мы работаем называется Windows.
Такое название эта ОС получила в связи с тем, что основным средством общения с пользователем в ней являются различные типы окон (“окно” по анг. “Windows”).
Сегодня она считается “системной – номер один” во всем мире.
Программы, которые работают под управлением Windows, называются приложениями.
Приложение — это программа, работающая под управлением Windows.
Некоторые принципы ОС Windows:
1. Windows “умеет” работать со всеми современными и менее используемые устройствами и программами. Подключение таких устройств происходит автоматически. ОС сама “узнает”, что установлено в компьютере, и настраивается на работу с новым оборудованием. Такой принцип работы получил название Plug and play (подключи и используй).
2. Другим достоинством этой ОС является унифицированный пользовательский интерфейс (способ общения), благодаря которому в различных программах сохраняются одинаковые принципы управления их работой, а также выполнять операции можно несколькими способами, среди которых можно выбрать лично удобный. Например, несколько способов изменения размеров окна (кнопки Развернуть и Восстановить, протягивание за рамки окна, двойной щелчок на заголовке окна).
3. Единый программный интерфейс позволяет создавать информацию в одних приложениях и переносить ее в другие. Например откройте Paint с каким-нибудь рисунком и MS Word с текстом и перенесите рисунок из графического документа в текстовый.
4. Следующий принцип, заложенный в Windows – это принцип, за счет которого на принтере формируется такое же изображение, как на экране монитора (What You See Is What You Get).
Можно показать текст на экране монитора и на листе бумаги и укажите на их идентичность.
Этапы загрузки ОС:
Включение или запуск компьютера – это самый ответственный момент его работы. В первую очередь необходимо загрузить ОС в оперативную память.
1. Первую свою команду ПК получает от ПЗУ – микросхемы, которые расположены на материнской плате, питаются от батарейки, и поэтому записанные в ней программы не стираются после выключения компьютера.
Именно в ПЗУ обращается процессор в момент включения и делает это всегда и автоматически.
В ПЗУ находятся программы тестирования компьютера BIOS.
Работа BIOS отображается на экране белыми бегущими строками. В этот момент ПК проверяет свои устройства – оперативную память, жесткий диск и дисководы других дисков, наличие клавиатуры и других устройств.
Если что-то не работает, BIOS докладывает о неисправности, иначе заканчивает свою работу и дает команду загрузить с жесткого диска в оперативную память специальную программу.
2. Эта программа находится в специальном загрузочном секторе диска и называется Master Boot (загрузчик ОС).
Она очень маленькая и ее основное назначение – считать в ОЗУ операционную систему с системного диска.
Если системные диски отсутствуют в ПК, на экране монитора появляется сообщение Non system disk и загрузка ОС прекращается, ПК остается неработоспособным.
Если же все в порядке, загрузчик считывает ОС с диска в оперативную память.
3. После окончания
Системные программы Windows :: SYL.ru
В современном мире уже невозможно представить рабочую и домашнюю обстановку без компьютера. Благодаря этой машине, вернее заложенным в нее программам, осуществляются важные процессы взаимодействия человека и техники. Пользователь совершает ряд действий, которые позволяют ему решить поставленную задачу, например, написать текст, нарисовать рисунок, создать таблицу. Сегодня абсолютно все компьютеризировано. Невозможно представить себе работу в офисе, школе, любом другом учреждении без ПК. Общение с компьютером, к счастью или сожалению, стало частью жизни.
Системные программы управляют процессором, вводом, выводом, памятью компьютера или ноутбука. Они предназначены для всех пользователей и разрабатываются таким образом, чтобы ПК мог их выполнять. Управляют ресурсами в компьютере операционные системы, которые также относятся к программам Windows. Среди системных находятся и утилиты. Они являются вспомогательными, дополняют возможности ОС компьютера и могут самостоятельно решать определенные задачи.
Что это?
Системные программы Windows выполняют различные функции, обслуживают диски, проверяют работоспособность компьютера и его устройств. Например, драйвера выполняют множество важнейших задач, поставленных пользователем. Они используются для подключения разных устройств. Все системные программы можно разделить на три категории.
- Прикладные редактируют тексты, изображения, обрабатывают информацию.
- Инструментальные создают новые программы.
- Системные выполняют ряд дополнительных функций, например, создают копии готовой информации, выдают справочные сведения, проверяют работоспособность всех устройств ПК.
Программное обеспечение компьютера является центром управления. Оно состоит из конкретных программ: операционных систем, сервисных и программирования.
Где скачать?
Системные программы для компьютера легко скачать бесплатно в Сети. Опасность заключается в том, что системные файлы на различных сайтах могут содержать вредоносные, вирусные программы. Прежде чем скачивать неизвестные файлы, убедитесь, что они надежные и не навредят компьютеру.
Программы
К системным программам относятся: утилиты для отслеживания операций, совершенных над файлами, и обращений к реестру (RegMon, FileMon), программы для чистки реестра (RegCleaner). Запуск различных программ осуществляется с помощью Resplendid Resolver. Отслеживание данных о запущенных процессах происходит под контролем Process Explorer. Во время старта системы Windows редактирование и показ обеспечивает Autoruns.
Кроме этого, программы системные создают символьные ссылки, запускают приложения и совершают ряд других действий. Например, Avira System Speedup, созданная для платформы Windows, занимается поиском устаревших, давно не используемых программных файлов и их удалением. Особенность в том, что с ее помощью увеличивается скорость работы операционной системы.
Известная антивирусная программа Avast Free Antivirus находит вирусы на жестком диске компьютера, в загрузках, памяти и блокирует их. Обновление баз происходит регулярно через Интернет. У «Аваста» понятный и простой интерфейс. Системные утилиты CCleaner для Windows чистят мусор в ОС компьютера, удаляют временные и неиспользуемые файлы.
Как установить?
Установка системных программ требует от пользователя определенных навыков и знаний. Доверить это можно специалистам или же попытаться самостоятельно скачать и установить необходимый комплекс. Как правило, устанавливаются системные драйвера, операционная система (Windows), утилиты, плагины, системные реаниматоры, BIOS. Для того чтобы установить популярную программу Windows 7, определитесь, с чего она будет выполняться: с диска или флешки. После запуска появится окно установки. Выбирайте в строках то, что предложено, нажимайте «Далее» и «Установить». Согласитесь с лицензионным соглашением, нажмите «Далее». Выберите тип «Полная установка».
Настала очередь выбрать жесткий диск. Его обычный объем равен 35 Гигабайт. Нажмите «Создать» – «Применить» – «Далее». Начнется установка системных файлов и процесс настройки операционной системы. После окончания можно задать имя пользователя и пароль, изменить дату, время и другие параметры. Если кого-то интересует, как переустановить системную программу, удалите полностью ее с компьютера. Зайдите в «Панель управления» – «Установка и удаление программ», перезагрузите компьютер и начните новую операцию.
Операционная система
Какие системные программы существуют? Одна из самых главных – операционная система, которая управляет компьютером и состоит из целого комплекса программ. Она также планирует эффективное расходование ресурсов ПК, расширяет его аппаратуру. Операционная система самостоятельно распределяет ресурсы компьютера, управляет, организовывает работу и обеспечивает компьютеру нормальное функционирование в трех режимах: однопрограммном, многопрограммном и многозадачном.
Главная цель операционной системы – обеспечение нормальной работы компьютера в любом из трех режимов. Кроме того, система должна динамично распределять ресурсы и управлять ними в соответствии с вычислительными процессами. Ресурсы могут быть аппаратурными и программными. К первым относится оперативная память, периферийные устройства, микропроцессор, а ко вторым – любые программные средства, которые помогают управлять данными и процессами. Операционная система – это посредник между пользователем и компьютером. Она анализирует запросы и выполняет их.
Сегодня большинство компьютеров работают под управлением операционной системы Windows. Например, Windows 2000 Professional относится к новому поколению и используется для ведения бизнеса в Сети. Ее преимущества – простота в использовании, надежность, экономичность и безопасность.
Сервисные
Эти программы увеличивают возможности операционной системы, обеспечивают отлаженную работу ПК, автоматизацию разработок и включают язык программирования, библиотеки и трансляторы. Еще сервисные программы называют утилитами. Они участвуют в обслуживании компьютера. Сервисные проверяют аппаратное и программное обеспечение и предоставляют пользователю собранные данные. Существуют многофункциональные и отдельные комплекты утилит для Windows. К сервисным программам относятся драйверы, архиваторы и антивирусы.
Драйверы – это дополнение к операционной системе. Они обслуживают периферийные устройства. Загружаются в память ПК и устанавливаются контроллерами. Один из примеров – это драйвер клавиатуры.
Антивирусы защищают данные компьютера от поражений вирусами. Они уничтожают последствия заражений и предупреждают опасность.
Архиваторы создают копии файлов, уменьшают их в размерах, объединяют и помещают в отдельный пакет. В данном случае используются специальные методы сжатия данных. Один из самых популярных архиваторов – WinRar.
Утилиты
Системные программы включают в себя набор утилит. В переводе с латинского utillitas означает «польза». Они действительно приносят огромную пользу компьютеру. Это служебные программы, которые предоставляют пользователю дополнительные услуги. Например, с помощью утилиты дефрагментации диска оптимизируется его работа, что положительно сказывается на скорости. Программа проверки сканирует корректность информации на диске, которая содержится в таблицах, а также занимается поиском сбоев. Утилита уплотнения создает и обслуживает сжатые диски. Программа оптимизации меняет место нахождения файлов, чтобы можно было к ним быстрее добраться.
Windows 10
Системные программы для Windows 10 должны подходить под конкретную операционную систему. Новая ОС имеет обновленный интерфейс, в том числе меню «Пуск». Его можно настраивать самостоятельно, изменять размер, управлять им, удалять ненужные элементы, добавлять нужные. В Windows 10 имеется новый центр уведомлений, который отображается в правой части рабочего стола. В центре можно найти полную информацию о работе ОС, а также узнать о возникших проблемах.
Виртуальный голосовой помощник, или ассистент Cortana, поможет спланировать важные события, забронировать места в гостинице и даже поддержать беседу с пользователем. Кроме этого, в Windows 10 появился новый браузер, который составит конкуренцию многим. Главные особенности Microsoft Edge – высокая скорость работы, обработки данных, удобный и красивый интерфейс. Новая версия поддерживает гибридные ПК, есть возможность создавать несколько виртуальных рабочих столов. В лучшую сторону изменился и email-клиент. Теперь пользователь может форматировать тексты корреспонденции, использовать новые инструменты, изображения и маркеры.
Особенности
Системные программы обеспечения позволяют компьютеру выполнять целый ряд задач и работать отлаженно. Персональные компьютеры – устройства, которые обрабатывают данные. Они не обладают какими-либо знаниями, а выполняют действия, составленные на понятном им языке программирования. Именно утилиты выполняют все задачи на компьютере. Каждый пользователь создает рабочее пространство самостоятельно, закачивая те или иные программы. Например, у бухгалтера на компьютере будут вычислительные программы, у дизайнера – фоторедакторы. От их разнообразия и числа на ПК зависит, какие задачи он будет выполнять. Если хотите эффективно использовать устройство, необходимо знать, какие программы бывают и как с ними работать.
Функции
Системные программы решают проблему общения пользователя и компьютера, повышают эффективность ПК, обеспечивают комфортную работу. В операционную систему входят дополнительные функции: управление ресурсами компьютера, предоставление набора команд для удобства пользователя, обеспечение понятного интерфейса. Они разделяют ресурсы между пользователем, организацией и процессами. Кроме этого, программы выполняют защитную функцию, гарантируют безопасность прав, резервируют устройства, данные, следят за устойчивостью ОС.
Производительность
По тому, как работают новые системные программы Windows, можно судить о производительности. Она оценивается по шкале от 1,0 до 7,9 балла. Оценка производится операционной системой, которая выдает конечные данные в виде таблицы. Индекс производительности определяется по самому малому показателю проверяемого компонента.
Полученные сведения можно использовать для улучшения продуктивности компьютера. Если хотите просмотреть индекс производительности на Windows 7, нажмите на значок «Компьютер», который находится на рабочем столе, правой кнопкой мыши и выберите «Свойства».
Удаление
Удаление системных программ необходимо, если они поражены вирусами, не используются или заполняют место на диске. Если требуется удалить операционную систему Windows по причине установки двух ОС одновременно или переустановить ее заново, для начала решите, какую будете оставлять. Например, у вас установлены разные версии – 7 и 8.
- Во время процесса удаления, все программы на компьютере должны быть закрыты.
- Перейдите на рабочий стол, нажмите сочетание клавиш Win + R, введите в пустую строку msconfig и подтвердите команду «Ок».
- В появившемся окне перейдите на вкладку «Загрузка», выделите операционную систему, которую оставляете, нажмите «Использовать по умолчанию».
- Далее выделите систему, от которой собираетесь избавиться, и жмите «Удалить».
- Появится небольшое окно, выберите «Перезагрузка».
- После того как компьютер перезагрузится, свою работу начнет оставленная система.
- Далее потребуется форматирование старых файлов на жестком диске «С» в разделе, где находилась вторая операционная система. Это радикальный метод, который удалит всю информацию, хранящуюся там, в том числе системные программы для компьютера. Будьте внимательны!
Системное программное обеспечение — это… Что такое Системное программное обеспечение?
Систе́мное програ́ммное обеспе́чение — это комплекс программ, которые обеспечивают управление компонентами компьютерной системы, такими как процессор, оперативная память, устройства ввода-вывода, сетевое оборудование, выступая как «межслойный интерфейс», с одной стороны которого аппаратура, а с другой — приложения пользователя. В отличие от прикладного программного обеспечения, системное не решает конкретные прикладные задачи, а лишь обеспечивает работу других программ, управляет аппаратными ресурсами вычислительной системы и т.д.
Схема, иллюстрирующая место системного ПО в многоуровневой структуре компьютераОперационные системы
Операционная система — комплекс системных программ, расширяющий возможности вычислительной системы, а также обеспечивающий управление её ресурсами, загрузку и выполнение прикладных программ, взаимодействие с пользователями. В большинстве вычислительных систем ОС являются основной, наиболее важной (а иногда единственной) частью системного ПО.
Функции ОС
Основные функции (простейшие ОС):
- Загрузка приложений в оперативную память и их выполнение.
- Стандартизованный доступ к периферийным устройствам (устройства ввода-вывода).
- Управление оперативной памятью (распределение между процессами, виртуальная память).
- Управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как жёсткий диск, компакт-диск и т. д.), организованным в той или иной файловой системе.
- Пользовательский интерфейс.
- Сетевые операции, поддержка стека протоколов.
Понятие операционной системы
Существуют две группы определений ОС: «совокупность программ, управляющих оборудованием» и «совокупность программ, управляющих другими программами». Обе они имеют свой точный технический смысл, который, однако, становится ясен только при более детальном рассмотрении вопроса о том, зачем вообще нужны операционные системы.
Есть приложения вычислительной техники, для которых ОС излишни. Например, встроенные микрокомпьютеры содержатся сегодня во многих бытовых приборах, автомобилях (иногда по десятку в каждом), сотовых телефонах и т. п. Зачастую такой компьютер постоянно исполняет лишь одну программу, запускающуюся по включении. И простые игровые приставки — также представляющие собой специализированные микрокомпьютеры — могут обходиться без ОС, запуская при включении программу, записанную на вставленном в устройство «картридже» или компакт-диске. Тем не менее, некоторые микрокомпьютеры и игровые приставки всё же работают под управлением особых собственных ОС. В большинстве случаев, это UNIX-подобные системы (последнее особенно верно в отношении программируемого коммутационного оборудования: файрволов, маршрутизаторов).
Основные идеи ОС
Предшественником ОС следует считать служебные программы (загрузчики и мониторы), а также библиотеки часто используемых подпрограмм, начавшие разрабатываться с появлением универсальных компьютеров 1-го поколения (конец 1940-х годов). Служебные программы минимизировали физические манипуляции оператора с оборудованием, а библиотеки позволяли избежать многократного программирования одних и тех же действий (осуществления операций ввода-вывода, вычисления математических функций и т. п.).
В 1950-60-х годах сформировались и были реализованы основные идеи, определяющие функциональность ОС: пакетный режим, разделение времени и многозадачность, разделение полномочий, реальный масштаб времени, файловые структуры и файловые системы.
Встроенные программы
Встроенные программы или firmware — это программы, «зашитые» в цифровые электронные устройства. В ряде случаев (например, BIOS IBM-PC совместимых компьютеров) являются по сути частью операционной системы, хранящейся в постоянной памяти. В достаточно простых устройствах вся операционная система может быть встроенной. Многие устройства современных компьютеров имеют собственные «прошивки», осуществляющие управление этими устройствами и упрощающие взаимодействие с ними.
Утилиты
Утилиты (англ. utility или tool) — программы, предназначенные для решения узкого круга вспомогательных задач.
Иногда утилиты относят к классу сервисного программного обеспечения
Утилиты используются для
- Мониторинга показателей датчиков и производительности оборудования — мониторинг температур процессора, видеоадаптера; чтение S.M.A.R.T. жёстких дисков;
- Управления параметрами оборудования — ограничение максимальной скорости вращения CD-привода; изменение скорости вращения вентиляторов.
- Контроля показателей — проверка ссылочной целостности; правильности записи данных.
- Расширения возможностей — форматирование и/или переразметка диска с сохранением данных, удаление без возможности восстановления.
Типы утилит
- Дисковые утилиты
- Дефрагментаторы
- Проверка диска — поиск неправильно записанных либо повреждённых различным путём файлов и участков диска и их последующее удаление для эффективного использования дискового пространства.
- Очистка диска — удаление временных файлов, ненужных файлов, чистка «корзины».
- Разметка диска — деление диска на логические диски, которые могут иметь различные файловые системы и восприниматься операционной системой как несколько различных дисков.
- Резервное копирование — создание резервных копий целых дисков и отдельных файлов, а также восстановление из этих копий.
- Сжатие дисков — сжатие информации на дисках для увеличения вместимости жёстких дисков.
- Утилиты работы с реестром
- Утилиты мониторинга оборудования
- Тесты оборудования
Системы программирования
К этой категории относятся системные программы, предназначенные для разработки программного обеспечения:
- ассемблеры — компьютерные программы, осуществляющие преобразование программы в форме исходного текста на языке ассемблера в машинные команды в виде объектного кода.
- трансляторы — программы или технические средства, выполняющее трансляцию программы.
- компиляторы — Программы, переводящие текст программы на языке высокого уровня, в эквивалентную программу на машинном языке.
- интерпретаторы — Программы (иногда аппаратные средства), анализирующие команды или операторы программы и тут же выполняющие их
- компоновщики (редакторы связей) — программы, которые производят компоновку — принимают на вход один или несколько объектных модулей и собирают по ним исполнимый модуль.
- препроцессоры исходных текстов — это компьютерные программы, принимающие данные на входе, и выдающие данные, предназначенные для входа другой программы, например, такой, как компилятор
- Отла́дчик (debugger)- является модулем среды разработки или отдельным приложением, предназначенным для поиска ошибок в программе.
- текстовые редакторы — компьютерные программы, предназначенные для создания и изменения текстовых файлов, а также их просмотра на экране, вывода на печать, поиска фрагментов текста и т. п.
- специализированные редакторы исходных текстов — текстовые редакторы для создания и редактирования исходного кода программ. Специализированный редактор исходных текстов может быть отдельным приложением, или быть встроен в интегрированную среду разработки (IDE).
- библиотеки подпрограмм — сборники подпрограмм или объектов, используемых для разработки программного обеспечения.
- Редакторы графического интерфейса
Системы управления базами данных
Систе́ма управле́ния ба́зами да́нных (СУБД) — специализированная программа (чаще комплекс программ), предназначенная для организации и ведения базы данных.
Так как системы управления базами данных не являются обязательным компонентом вычислительной системы, зачастую их не относят к системному программному обеспечению. Часто СУБД осуществляют лишь служебную функцию при работе других видов программ (веб-серверы, серверы приложений), поэтому их не всегда можно отнести к прикладному программному обеспечению. Поэтому СУБД иногда относят к промежуточному программному обеспечению (Middleware)
Основные функции СУБД
Классификация СУБД по способу доступа к БД
- Файл-серверные
В файл-серверных СУБД файлы данных располагаются централизованно на файл-сервере. Ядро СУБД располагается на каждом клиентском компьютере. Доступ к данным осуществляется через локальную сеть. Синхронизация чтений и обновлений осуществляется посредством файловых блокировок. Преимуществом этой архитектуры является низкая нагрузка на ЦП сервера, а недостатком — высокая загрузка локальной сети.
На данный момент файл-серверные СУБД считаются устаревшими.
Примеры: Microsoft Access, Paradox, dBase.
Такие СУБД состоят из клиентской части (которая входит в состав прикладной программы) и сервера (см. Клиент-сервер).
Примеры: Firebird, Interbase, IBM DB2, MS SQL Server, Sybase, Oracle, PostgreSQL, MySQL, ЛИНТЕР, MDBS.
Встраиваемая СУБД — библиотека, которая позволяет унифицированным образом хранить большие объёмы данных на локальной машине.
Примеры: OpenEdge, SQLite, BerkeleyDB, один из вариантов Firebird, один из вариантов MySQL, Sav Zigzag, Microsoft SQL Server Compact, ЛИНТЕР.
См. также
Литература
Васильев В.Г. Системное программное обеспечение
Ссылки
Системные программы для ПК
Достаточно часто многие пользователи компьютерных систем сталкиваются с вопросом о том, что же собой представляют системные программы. При знании принципов их работы и правильном использовании можно добиться очень многого, ну хотя бы избежать появления ошибок в системе или ускорить (оптимизировать) ее работу.
Системные программы для компьютера: общие понятия
Как следует из названия, программы этого типа представляют собой специальные утилиты и инструменты для регуляции компьютерной системы — от диагностики всех программных и «железных» компонентов до максимального использования абсолютно всех возможностей ПК, причем даже скрытых.
В некотором смысле системные программы и приложения можно назвать прослойкой между самой ОС, установленным ПО и «железом». Ярким примером могут служить пакеты драйверов.
В целом, если описывать программы системного программного обеспечения подробнее, стоит для начала остановиться на том, какие же они бывают, какие функции на них возложены.
Классификация системных программ и их функции
Если говорить о разделении системных программ на классы по своему назначению, можно выделить несколько основных групп. Так, к системным программам относятся (в разных вариантах классификации): управляющие (резидентные и транзитные), обрабатывающие, базовые и сервисные.
Рассматривая функции системного ПО в общих чертах, не вдаваясь в тонкости принципов их работы, отметим, что управляющие приложения предназначены для использования внутренних данных ОС и отвечают за правильное функционирование всех вычислительных процессов. Обрабатывающие программы обеспечивают обмен данными между «операционкой» и установленными компонентами (самый яркий пример — DirectX и наборы драйверов). Базовые программы – это минимальный набор ПО, необходимого для функционирования системы в целом. Наконец, сервисные программы – это средства диагностики и повышения производительности современных компьютерных систем.
Системные программы Windows
Что касается операционных систем Microsoft Windows, все они имеют некий минимальный набор приложений, который устанавливается в компьютерную систему при инсталляции самой «операционки».
Если кто не знает, сами системные программы, например, в Windows 7 можно найти в меню «Пуск» в разделе «Программы / Стандартные / Служебные». Кроме того, здесь имеется еще два каталога: «Администрирование» и «Обслуживание». Во всех трех директориях и располагаются системные утилиты, предназначенные для мониторинга, оптимизации, защиты или восстановления системы, резервного копирования и т. д. Подробно их описывать смысла нет, поскольку, как правило, далеко не каждый пользователь обращается именно к ним, предпочитая приложения сторонних разработчиков. И в этом, надо сказать, есть определенный смысл.
Удаление системных программ Windows с компьютера не предусмотрено. Фокусы как в ОС Android, когда при наличии root-прав можно удалить любой системный компонент вплоть до самой «операционки», здесь не проходят. В принципе, деинсталлировать можно только приложения, установленные пользователем. В общем-то, это правильно, ведь после такого вмешательства вся система просто перестанет функционировать.
Стороннее ПО
ОС Windows считается в мире чуть ли не самой распространенной «операционкой» по количеству пользователей. Однако и в плане уязвимостей, и минимального набора функций, огромного количества недоделок и отсутствия, казалось бы, просто обязательных инструментов она, к сожалению, тоже всех опережает. Вероятно, именно по этой причине многие разработчики системного программного обеспечения и создают огромное количество утилит и программных пакетов именно для этой ОС. Посудите сами, ведь по большому счету те же программы для системного администратора в Windows практически отсутствуют.
Но тут тоже есть свои подводные камни. Дело в том, что очень часто возникает системная ошибка «Запуск программы невозможен (по такой-то причине или вообще без причины)». Связано это только с тем, что каждая утилита может устанавливаться в системы, скажем, в силу несоответствия системных требований, разной архитектуры ОС и устанавливаемого приложения (ошибка: «… не является приложением Win32»), отсутствия необходимых драйверов и т. п.
Тем не менее основные системные программы у сторонних разработчиков представлены намного шире, нежели у корпорации Microsoft. Рассмотрим базовые приложения, которые в своем распоряжении должен иметь каждый пользователь компьютерной системы.
Антивирусы
Как правило, после первой установки или переустановки системы с нуля первым делом нужно установить антивирусный программный пакет, который смог бы обеспечивать защиту системы на всех уровнях, включая отслеживание угроз извне, проникновения вирусов в оперативную память компьютера, мониторинг сети или работы в Интернете и т. д.
Какая это будет программа, пользователь решает сам. Сейчас выбор достаточно широк. Среди наиболее популярных антивирусных пакетов можно выделить самые известные: практически все программные продукты «Лаборатории Касперского», приложения корпорации Eset (NOD и Smart Security), продукты типа Dr. Web, Norton Antivirus, AVG, Avira, Panda, Avast и т. д.
Естественно, каждый из этих пакетов имеет свои преимущества и недостатки. Кроме того, одни приложения распространяются совершенно бесплатно и не имеют ограничений по использованию, за другие придется заплатить, и очень часто круглую сумму. Впрочем, каждый решает сам, что использовать.
Архиваторы
Вторым компонентом обязательного ПО, который должен быть установлен в любой системе, является программа для работы с архивами. Чаще всего приложения этого типа встраиваются в оболочку Windows (быстрые команды программы находятся в контекстных меню).
Самыми лучшими архиваторами, по мнению многих пользователей и юзеров, можно назвать WinRAR, WinZIP, 7-Zip и многие другие. Почему нужна их установка? Да просто потому, что сжатые архивы сейчас используются повсеместно. Даже загрузка файлов большого размера из Интернета производится в виде архивных данных.
Программы для тестирования системы и ее компонентов
Конечно, можно было бы ограничиться использованием только «родных» средств Windows, но они выдают далеко не полную информацию о состоянии системы и ее компонентов. К примеру, если войти в меню «Мой компьютер» / «Свойства», там можно увидеть только основные параметры «железа» и установленной «операционки».
То же самое касается и DirectX. Хотя здесь информация более подробная, все равно она далека от того, что можно выжать из приложений сторонних разработчиков. Единственное что приятно, – DirectX позволяет производить специальные тесты некоторых устройств Plug&Play.
Определить загруженность системы или получить более подробную информацию можно во вкладках меню «Конфигурация системы», вызываемом командой «msconfig», использовать «Сведения о системе» в Панели управления или, наконец, применить сочетание клавиш Ctrl + Alt + Del, вызывающее Диспетчер задач (мониторинг запущенных процессов, нагрузка на центральный процессор и оперативную память и т. д.).
Намного проще пользоваться утилитами типа Everest или чего-то еще, которые не только выдают подробнейшие характеристики установленного оборудования, но и могут отслеживать изменение его физических параметров в режиме реального времени.
Кроме того, сюда же можно отнести некоторые программы для системного администратора, задача которого сводится к мониторингу состояния локальной сети, ее корректного функционирования, предотвращения проникновения угроз или несанкционированного доступа к сетевым компьютерным терминалам и серверам.
Оптимизаторы
Системные программы для оптимизации очень важны. Наверное, это не нужно объяснять никому. Со временем система начинает тормозить в большинстве случаев из-за накопившегося там хлама или компьютерного мусора. Кроме того, причиной может быть наличие большого количества фрагментированных данных. Конечно, можно использовать стандартные средства ОС Windows типа очистки или дефрагментации диска, но, как показывает практика, они менее действенны, чем программные продукты сторонних разработчиков.
С реестром и того хуже. В Windows нет ни одного инструмента для его очистки. А вручную удалять или корректировать неверные или устаревшие записи и ключи – дело абсолютно неблагодарное. Так можно и всю систему «посадить».
Как правило, практически все утилиты такого типа представляют собой универсальные пакеты, в которых представлен достаточно большой набор инструментов на все случаи жизни. Это может быть программа для системных ошибок в плане их исправления, тот же дефрагментатор жесткого диска, чистильщик мусора на жестком диске или в оперативной памяти в виде постоянно висящих процессов и служб, оптимизатор или дефрагментатор системного реестра, позволяющий без ущерба для системы удалить все ненужное и упорядочить его структуру для более быстрого доступа, деинсталлятор, который удаляет установленные приложения целиком и полностью, не оставляя после них следов присутсвия (чего не скажешь о «родном» деинсталляторе Windows), обновление драйверов и многое другое.
Как видим, универсальность и удобство использования таких программных пакетов налицо. Самыми известными приложениями такого типа считаются CCleaner, Advanced System Care, Glary Utilities, Ashampoo WinOptimizer и т.д.
Удобство работы с ними заключается еще и в том, практически все они имеют специальный режим поиска и автоматического исправления проблем «в один клик».
Программы для резервного копирования и восстановления
Системные программы для создания резервных копий данных на жестком диске, драйверов или образа состояния «операционки» важны не меньше, чем все остальное системное ПО. С помощью таких копий можно восстановить работоспособность Windows в считанные минуты. Кроме того, при сохранении образов жесткого диска, его логических разделов или съемных носителей, можно не потерять важную информацию даже при условии выхода из строя винчестера, флэшки или съемного жесткого диска типа USB HDD.
В самих ОС Windows имеется такая возможность. Можно создать специальный диск восстановления или использовать меню «Восстановление системы», например, из Панели управления. Но и тут наблюдаются сбои. Иногда восстановление бывает невозможным из-за наличия ошибок на жестком диске, причем в той области, где был сохранен снимок, принимаемый за контрольную точку восстановления. При этом даже проверка диска с автоматическим исправлением ошибок не дает желаемого результата.
Здесь помогают специальные системные утилиты типа Acronis True Image, которая по праву считается одной из самых функциональных в плане использования возможностей в производимых операциях и тонких настройках, а также большинство приложений для работы с образами (Daemon Tools, UltraISO, Alcohol 120% или тот же пакет Nero Burning ROM).
Дополнительные варианты
Наконец, среди дополнительных средств для комфортной работы следует установить наборы кодеков и декодеров для просмотра видео и прослушивания аудио (помимо стандартных драйверов устройств). Самым известным пакетом считается K-Lite Codec Pack.
Обязательно должен присутствовать Adobe Flash Player для воспроизведения некоторых типов потокового видео в Интернете, а также программы типа Adobe Reader для работы с файлами формата PDF, которые сегодня являются одними из самых распространенных в своей области. Хотя второе приложение к системным и не относится, его наличие обязательно.
Большинство технической документации или инструкций пользователя распространяется именно в таком формате.
Заключение
Были описаны только основные системные программы, приложения и утилиты, которые просто необходимы для корректного функционирования всей компьютерной системы и оптимизации ее работы. Конечно, существует еще очень много разного рода системных утилит, предназначенных для решения специфичных задач. Но все их описать просто невозможно. В данном обзоре мы имеем дело только с самым необходимым набором.
Конспект лекций по дисциплине «операционные системы»
Литература
Таненбаум Э., Вудхал А. Операционные системы. Разработка и реализация. 3-е изд. – СПб.: Питер, 2007. – 704 с.
Гордеев А.В. Операционные системы. – СПб.: Питер, 2007. – 416 с.
Гордеев А.В., Молчанов А.Ю. Системное программное обеспечение. – СПб.: Питер, 2002. – 736 с.
Харт Д.М. Системное программирование в среде Windows.: пер. с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2005. – 529 с.
Гагарина Л.Г., Кокорева Е.В., Виснадул Б.Д. Технология разработки программного обеспечения. – М.: ИД «ФОРУМ»: ИНФРА-М, 2008. – 400 с.
Иртегов Д.В. Введение в операционные системы. – СПб.: БХВ-Петербург, 2002. – 624 с.
Олифер В.Г., Олифер Н.А. Сетевые операционные системы. – СПб.: Питер, 2001. – 544 с.
Партыка Т.Л., Попов И.И. Операционные системы, среды и оболочки. М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2007. – 528 с.
Реймонд С. Искусство программирования для UNIX. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2005. – 544 с.
Лекция № 1. Основные понятия
Системное и прикладное программное обеспечение
Все программное обеспечение (ПО) делится на системное и прикладное. Системными принято называть такие программы, которые используются всеми остальными программами, без них невозможно создание и выполнение прикладных программ. Прикладные программы выполняют научные, технические и иные задачи, непосредственно не связанные с управлением компьютером.
В составе системного ПО можно выделить две составляющие: базовое и сервисное.
Базовое ПО – это минимальный набор программных средств, обеспечивающих работу компьютера. В него входят: операционная система и операционные оболочки.
Сервисное ПО – программы и программные комплексы, которые расширяют возможности базового ПО и организуют более удобную среду работы пользователя. К сервисному ПО также относятся средства разработки (редакторы) и создания программ (компиляторы и интерпретаторы).
Веб-браузер
Базы данных
Игры
Прикладное ПО
Компиляторы
Редакторы
Интерпретаторы
Системное ПО
Операционная система
Машинный язык
Аппаратура
Микроархитектура
Физические устройства
Рис. 1.1.
Место операционной системы в общей структуре компьютера показано на рис. 1.1. Самый нижний слой модели – это физические устройства, которые входят в состав компьютера: интегральные микросхемы, платы, источники питания, дисплей, клавиатура и т.д. Отдельные устройства объединяются в функциональные блоки и образуют микроархитектуру компьютера. На микроархитектурном уровне находятся внутренние регистры ЦПУ (центрального процессорного устройства) и тракт данных, включающий арифметико-логическое устройство.
Тракт данных предназначен для выполнения набора команд. Аппаратное обеспечение и команды, доступные программисту на языке ассемблера, образуют архитектуру набора команд. Зачастую данный уровень называют также машинным языком.
Ассемблер подробно описывает все действия, которые необходимо выполнить, чтобы управлять многочисленными устройствами компьютера. Основное предназначение операционной системы заключается в том, чтобы скрыть все эти сложности и предоставить программисту более удобную систему команд. С точки зрения пользователя операционная система выполняет функцию виртуальной машины, для которой проще программировать и с которой легче работать, чем непосредственно с аппаратным обеспечением компьютера.
Под операционной системой обычно понимается то программное обеспечение, которое запускается в режиме ядра или, как его еще называют, режиме супервизора. Операционная система защищена от вмешательства пользователя с помощью аппаратных средств.
Компиляторы и редакторы запускаются в пользовательском режиме. Если пользователю не нравится какой-либо компилятор, он при желании может написать собственный, но ему не удастся написать собственный обработчик прерываний от системных часов, являющийся частью операционной системы и обычно защищенный аппаратно от попыток его модифицировать.
Поверх системных программ выполняются прикладные программы. Обычно они покупаются пользователем (или пишутся им) для решения собственных проблем – обработке текста, электронных таблиц, технических расчетов или хранения информации в базе данных.
Операционные системы
Операционная система (ОС) представляет собой комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между аппаратурой компьютера и пользователем с его задачами, а с другой стороны, предназначены для наиболее эффективного расходования ресурсов вычислительной системы и организации надежных вычислений.
Операционная система изолирует аппаратное обеспечение компьютера от прикладных программ пользователей. И пользователь, и его программы взаимодействуют с компьютером через интерфейсы операционной системы.
Примеры операционных систем: UNIX, OS/2, Windows, Linux, QNX, MacOS, BeOS.
Пренебрегая детализацией, можно сказать, что операционные системы выполняют две основные функции. Во-первых, расширяют реальные физические возможности компьютера. Например, путем виртуального увеличения объема его оперативной памяти или обеспечения многозадачного режима работы на одном процессоре. Во-вторых, управляют ресурсами компьютера, в частности, памятью и устройствами ввода-вывода.
Более детальный перечень функций приведен ниже:
Прием от пользователя (или от оператора системы) заданий, или команд, сформулированных на соответствующем языке, и их обработка.
Загрузка в оперативную память подлежащих исполнению программ.
Распределение памяти.
Запуск программы (передача ей управления, в результате чего процессор исполняет программу).
Идентификация всех программ и данных.
Прием и исполнение различных запросов от выполняющихся приложений. ОС умеет выполнять большое количество системных функций (сервисов), которые могут быть запрошены из выполняющейся программы. Обращение к этим сервисам осуществляется по определенным правилам, которые определяют интерфейс прикладного программирования (Application Program Interface, API) этой операционной системы.
Обслуживание всех операций ввода-вывода.
Обеспечение работы систем управления файлами (СУФ) и/или систем управления базами данных (СУБД), что позволяет резко увеличить эффективность всего программного обеспечения.
Обеспечение режима мультипрограммирования, то есть организации параллельного выполнения двух или более программ на одном процессоре, которая создает видимость их одновременного исполнения.
Планирование и диспетчеризация задач в соответствии с заданными стратегией и дисциплинами обслуживания.
Организация механизмов обмена сообщениями и данными между выполняющимися программами.
Для сетевых операционных систем характерной является функция обеспечения взаимодействия связанных между собой компьютеров.
Защита одной программы от влияния другой, обеспечение сохранности данных, защита самой операционной системы от исполняющихся на компьютере приложений.
Аутентификация и авторизация пользователей (для большинства диалоговых операционных систем). Под аутентификацией понимается процедура проверки имени пользователя и его пароля на соответствие тем значениям, которые хранятся в его учетной записи. Если входное имя (login) пользователя и его пароль совпадают, то, скорее всего, это и будет тот самый пользователь. Термин авторизация означает, что в соответствии с учетной записью пользователя, который прошел аутентификацию, ему (и всем запросам, которые будут идти к операционной системе от его имени) назначаются определенные права (привилегии), определяющие, что он может, а чего не может делать на компьютере.
Удовлетворение жестким ограничениям на время ответа в режиме реального времени (характерно для операционных систем реального времени).
Обеспечение работы систем программирования, с помощью которых пользователи готовят свои программы.
Предоставление услуг на случай частичного сбоя системы.
Операционная система состоит из множества программных модулей. Главный модуль операционной системы называется супервизором (supervisor). В сложных операционных системах он может состоять из нескольких модулей, например супервизора ввода-вывода, супервизора прерываний, супервизора программ, диспетчера задач и т.д.
В литературе также часто используется термин ядро (kernel) операционной системы, который понимается как синоним супервизора.
При необходимости использовать какой-нибудь ресурс (оперативную память, устройство ввода-вывода, массив данных и т.п.) вычислительный процесс путем обращения к супервизору операционной системы посредством специальных вызовов сообщает о своем требовании. При этом указывается вид ресурса и, если надо, его объем. Например, при запросе оперативной памяти указывается количество адресуемых ячеек, необходимое для дальнейшей работы.
Команда обращения к операционной системе передает ей управление, переводя процессор в привилегированный режим работы. Большинство компьютеров имеют два (и более) режима работы: привилегированный (режим супервизора) и пользовательский. Ресурс может быть выделен вычислительному процессу, обратившемуся к операционной системе с соответствующим запросом, если:
ресурс свободен и в системе нет запросов от задач более высокого приоритета к этому же ресурсу;
текущий запрос и ранее выданные запросы допускают совместное использование ресурсов;
ресурс используется задачей низшего приоритета и может быть временно отобран (разделяемый ресурс).
Получив запрос, операционная система либо удовлетворяет его и возвращает управление задаче, выдавшей данный запрос, либо, если ресурс занят, ставит задачу в очередь к ресурсу, переводя ее в состояние ожидания (блокируя). Очередь к ресурсу может быть организована несколькими способами, но чаще всего она реализуется с помощью списковой структуры.
После окончания работы с ресурсом задача опять с помощью специального вызова супервизора (посредством соответствующей команды) сообщает операционной системе от отказа от ресурса, либо операционная система забирает ресурс сама, если управление возвращается супервизору после выполнения какой-либо системной функции.
Супервизор, получив управление по этому обращению, освобождает ресурс и проверяет, имеется ли очередь к освободившемуся ресурсу. Если очередь есть, то он выводит из состояния ожидания задачу, ждущую ресурс, и переводит ее в состояние готовности к выполнению, после чего либо передает управление ей, либо возвращает управление задаче, только что освободившей ресурс.
Операционные среды
Прикладная программа, созданная для работы в некоторой операционной системе, не будет работать в другой операционной системе, поскольку API у этих операционных систем различаются. Стремясь преодолеть это ограничение, разработчики операционных систем стали создавать так называемые операционные среды. Операционная система (в общем случае) может поддерживать несколько операционных сред, связанных с другими операционными системами.
Та программная среда, которая непосредственно образуется кодом операционной системы, называется основной, естественной, или нативной (native – по английски «туземец»). Помимо основной операционной среды в операционной системе могут быть организованы (путем эмуляции иной операционной среды) дополнительные программные среды.
Эмуляция (англ. emulation) – воспроизведение программными или аппаратными средствами (либо их комбинацией) работы других программ или устройств. В отличие от симуляции (simulation), которая лишь воспроизводит поведение программы, при эмуляции ставится цель точного моделирования состояния имитируемой системы, для выполнения оригинального машинного кода.
Обычно эмуляцию используют для осуществления следующих целей.
Создание нового микропроцессора. В этом случае при помощи эмулятора на другом микропроцессоре выполняются команды этого еще не существующего процессора.
Необходимость выполнения программного обеспечения, написанного для другого устройства или операционной системы.
Тестирование программ написанных для различных систем.
При использовании языков высокого уровня, иногда в целях сохранения быстродействия исполняемой программы, вместо эмуляции делают портирование программ в новую среду. В этом случае производится переписывание заново аппаратно-зависимых участков кода.
Если в операционной системе организована работа с различными операционными средами, то в такой системе можно выполнять программы, созданные не только для данной, но и для других операционных систем. Например, можно создать программу для работы в среде DOS. Если такая программа все функции, связанные с операциями ввода-вывода и запросами памяти, выполняет не сама, а за счет обращения к системным функциям DOS, то она будет (в абсолютном большинстве случаев) успешно выполняться и в MS DOS, и в OS/2, и в Windows 2000, и даже в Linux.
Операционная система Windows XP позволяет выполнять помимо основных приложений, созданных с использованием Win32API, 16-разрядные приложения для Windows 3.х, 16-разрядные DOS-приложения, 16-разрядные приложения для первой версии OS/2.
Эмуляцию Windows в UNIX можно осуществить с помощью программы WineHQ. Информация по этому вопросу и по загрузке пакета с открытым исходным кодом Wine, позволяющего эмулировать Windows API поверх UNIX, содержится на сайте http://www.winehq.com.
Необходимо заметить, что WineHQ не является обычным эмулятором. Об этом говорит аббревиатура этой программы: «Wine Is Not an Emulator». Вместо действия в качестве полного эмулятора Wine создает «слой совместимости», обеспечивая альтернативное подсоединение динамически связываемых библиотек (Dynamic Link Library), которые вызывают программы Windows, и выполнение процессов, совместимых с ядром Windows NT.
Операционная среда – это то системное программное окружение, в котором могут выполняться программы, созданные по правилам работы этой среды. Операционная среда может быть либо нативной (естественной), либо может быть организована в чужой операционной системе путем эмуляции.
Операционные оболочки
Как правило, все операционные системы имеют интерфейс командной строки. Хотя системному администратору без него не обойтись, пользоваться им не всегда удобно, поскольку необходимо держать в голове множество команд, принятых в данной операционной системе.
Для преодоления этого недостатка было создано множество программных «оболочек» – shell (по английски – «раковина»).
К ним относятся Norton Commander – программа, созданная как надстройка над DOS, FAR Manager – текстовая оболочка для Windows 95/98/NT/2000/XP, Midnight Commander – программная оболочка системы Linux и т.п. Программные оболочки предлагают пользователю меню, из которого он может выбрать желаемое действие.
В последнее время операционные оболочки активно вытесняются графическими интерфейсами (Graphical User Interface – GUI), например X-Window с различными менеджерами окон – KDE, Gnome и т.п., которые приобретают все большую популярность у пользователей.
По-видимому, операционные оболочки можно рассматривать как нечто промежуточное между интерфейсом командной строки и графическими интерфейсами.