Операционная система Windows

ОС – это совокупность программных средств, которые обеспечивают взаимодействие аппаратуры компьютера, прикладных программ и пользователя.

Любая ОС состоит из 4-х частей, предназначенных для выполнения следующих четырех функций:

1) управление всей аппаратурой компьютера.

2) управление выполнением программ.

3) управление взаимодействием с пользователем.

4) организация хранения информации на временных носителях (файловая система).

На ПК типа IBM/PC можно установить операционные системы CP/M, MS DOS, UNIX, Windows.

ОС CP/M – не используется.

MS DOS – почти исчезла.

UNIX – пользуется не большим, но стабильным процентом пользователей.

Windows – широко применяется.

WINDOWS’95,98,NT,МЕ,2000,ХР.

Необходимо заметить, что только операционная система способна общаться с устройствами компьютеров.

Другие программы для обращения к устройствам используют ОС.

Основные положения

Название Windows происходит от английского «окна»

Окно – это прямоугольная область на экране, в которой отображается программа, документ или сообщение.

Окон на экране может быть много, и они могут накладываться друг на друга. Окна позволяют ввести третье измерение на экране, в дополнение к горизонтали и вертикали. Окна позволяют на одной и той же площади экрана разместить больше доступной информации. Экономия места на экране привела к графическому режиму работы ОС.

Графический режим – режим, при котором программа и ОС имеют доступ к каждой точке на экране.

При текстовом режиме ОС имеет доступ к знакоместу на экране. Каждое знакоместо имеет одинаковые размеры и занимает много точек на экране.

В ОС Windows прикладная программа называется приложением, а правила взаимодействия программы и пользователя называется интерфейсом.

ОС Windows версии 1 и 2 появились и быстро исчезли. 3 представляла собой графическую оболочку над ОС MS DOS. С устройствами работала MS DOS.

4 версию Windows назвали Windows 95, её улучшенная версия Windows 98.

Параллельно разрабатывалась Windows NT для организаций. Объединение направлений привело к созданию 5-ой версии Windows 2000. Её домашняя версия называется Windows Millennium. 6-ая версия называется Windows XP. Сейчас внедряется Windows 2003.

В ОС Windows заложены следующие концепции:

1. графический интерфейс пользователя.

2. многозадачный режим работы.

3. управление ресурсами компьютера.

4. объектный подход.

5. работа в сети.

6. мультимедиа.

Интерфейс пользователя

Первое, что видят пользователи Windows - это Рабочий стол, Панель задач и значки.

Рабочий стол – окно ОС Windows.

Рабочий стол занимает весь экран дисплея, закрытие рабочего стола заканчивает работу в ОС Windows.

Вдоль одной из границ экрана расположена Панель задач, на которой находится кнопка «Пуск» для вызова главного меню.

Значки с подписями на рабочем столе соответствуют программам, документам, папкам, устройствам.

Многозадачность

Многозадачность – это способность системы выполнять одновременно несколько приложений.

Можно одновременно делать расчеты, печатать документ и играть в игру.

Для каждого приложения выделяется своя доля времени процессора. У пользователя создается иллюзия одновременного решения задач.

Различают два вида многозадачности: кооперативная и преемптивная.

В кооперативной многозадачности каждому приложению назначается приоритет. Задачи малого приоритета решаются во время простоя задачи большого приоритета (ожидание нажатия клавиши, чтение – запись на диск и др.). Задача большого приоритета может забрать себе все время процессора. Задача самостоятельно решает, когда отдать процессор другой задаче.

В преемптивной многозадачности каждая задача получает фиксированный квант времени процессора. Окончание кванта всегда приводит к попытке передать управление другой задаче. Задачи решаются по очереди, являются преемниками друг друга. Ответственность за передачу процессора несет ОС.

Приложения Windows способны порождать процессы. Процесс – последовательность действий, которые могут выполняться независимо от других процессов. Например, можно открыть несколько документов. За каждым окном документа будет закреплен процесс. Поток – это часть процесса, который может выполняться независимо от других потоков. Деление процесса на потоки функция самого приложения, а порядок предоставления потокам процессорного времени осуществляется операционной системой.

Процесс состоит из потоков, в крайнем случае, из одного. Многозадачность Windows основана на способности ОС обрабатывать много потоков.

Сетевая ОС может еще успешнее справляться с многозадачностью, если поддерживает многопроцессорную обработку. Тогда процессы будут фактически выполняться одновременно, каждый на своем процессоре.

Есть две разновидности многопроцессорной обработки: асимметричная и симметричная. При асимметричной обработке один или несколько процессоров обслуживают только операционную систему, а остальные заняты только приложениями. При симметричной обработке любой процесс может быть поручен любому свободному процессору. Симметричная обработка более предпочтительна, т.к. в целом отказоустойчива и более равномерно распределяет нагрузку..

Управление ресурсами

Ресурсы компьютера = основные ресурсы + устройства.

Основные ресурсы – это процессор, основная память и программы.

Устройства – дисплей, клавиатура, мышь, винчестер и др.

Без любого из устройств компьютер может работать, а без любого основного ресурса компьютер не работоспособен.

ОС Windows использует основные ресурсы как разделяемые, т.е. предоставляет их в одновременное пользование нескольким приложениям.

Процессор разделяется с помощью режима многозадачности.

Программы и память разделяются при запуске программ дважды, трижды и т.д. При этом в памяти хранится одна копия программы, а для данных организуются 2,3 и т.д. областей.

Устройства компьютера тоже используются как разделяемые.

Режим разделения зависит от устройства. Например, дисплей разделяется с помощью окон, принтер разделяется с помощью очереди печати.

ОС Windows относится к 32-разрядным ОС, т.е. она для хранения адреса памяти использует 32 бита. Это позволяет ОС Windows напрямую обращаться к 2³² байт = 4 Гигабайт основной памяти.

Виртуальная машина – часть разделяемых ресурсов, предоставленных одной задаче. ОС Windows организует для каждого приложения свою виртуальную машину. Каждое приложение «уверено», что оно решается на отдельном компьютере.

Драйвер – программа, которая управляет потоками данных к устройству и от устройства.

В Windows для интеграции программных и аппаратных средств используется технология Plug & Play (Вставь и играй / Включи и работай). Эта технология состоит в обеспечении следующих функций:

1. Распознавание устройств для их установки и настройки.

2. Уведомление и настройка драйверов устройств, ОС и интерфейса.

3. -объединение драйверов устройств, системных компонентов и интерфейса;

Изменение аппаратного состава отслеживается автоматически при включении компьютера и во время его работы.

Сейчас почти все устройства изготовляются с учетом технологии Plug & Play.

Объектный подход

Под объектом понимается абстрактный тип данных, который кроме самих данных содержит функции по их обработке. Объектом может быть окно, рисунок и др.

Объект способен замечать внешние события: нажатия клавиш и кнопок, открытие/закрытие окна и др. – и как-то на них реагировать.

ОС Windows и её приложения строятся из объектов. Имеется 3 способа обмена объектами между приложениями:

1. Статическое копирование.

2. Внедрение.

3. Связывание.

При статическом копировании переносятся только данные объекта, функции обработки не переносятся. Объект отображается и может быть отпечатан, но не может быть отредактирован. Объект не способен замечать внешних событий.

Основное отличие между внедрением состоит в способе хранения данных. При внедрении в приложение-приемник включается копия объекта. Внедренный объект становится частью приемника. Связь с источником разрывается.

При связывании объект остается в источнике. В приемник посылается информация о местонахождении объекта и его свойствах. Все изменения объекта делаются источником.

Изменения с помощью связи сразу видны в приемнике. Для обмена объектами имеется 3 технологии:

1. буфер обмена

2. динамический обмен данными (DDE)

3. связывание и внедрение объекта (OLE)

Использование связи предпочтительнее по двум причинам:

a) приемник почти не увеличивается в объеме.

b) Один объект можно связать с несколькими приемниками.

Иногда называют Приемник = клиент, Источник = сервер.

Работа в сети

Работа нескольких компьютеров в сети обеспечивает 2 преимущества:

1. совместное использование аппаратных ресурсов: принтеров, жестких дисков, факс-модема и др.

2. совместное использование информационных и программных ресурсов.

В домашнюю версию ОС Windows встроена поддержка одноранговой сети до 10 станций. Для большего числа станций нужно использовать профессиональную версию. Имеются встроенные средства по регистрации и паролированию пользователей. При неверной регистрации пользователь отключается от сети и работает индивидуально.

Мультимедиа

Мультимедиа- кино и звук.

Основные особенности ОС Windows в мультимедиа:

· простота подключения устройств в мультимедиа (Plug & Play)

· продуманная архитектура цифрового кино и звука.

· технология дисплейных драйверов, которая позволяет стандартные графические операции выполнять на видеоадаптере без вмешательства центрального процессора.