Функции операционных систем персонального компьютера

Функции операционных систем персонального компьютера 

     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. Таким образом, операционная система – это набор программ, контролирующих работу прикладных программ и системных приложений и исполняющих роль интерфейса между пользователями, программистами, прикладными программами, системными приложениями и аппаратным обеспечением компьютера. Она опирается на базовое программное обеспечение – базовую систему ввода-вывода BIOS (Base Input-Output System). Программы, работающие под управлением операционной системы, называются приложениями. Под ресурсами вычислительной системы понимаются объем оперативной памяти, процессорное время, объем внешней памяти, внешние устройства.

Операционная  система обеспечивает следующие  виды интерфейсов:

• интерфейс между пользователем и программно-аппаратными средствами компьютера (интерфейс пользователя);
• интерфейс между программным и аппаратным обеспечением (программно-аппаратный интерфейс);
• интерфейс между разными видами программного обеспечения (программный интерфейс).

Все операционные системы обеспечивают пакетный и диалоговый режим работы.

В пакетном режиме операционная система автоматически исполняет заданную последовательность команд.

В диалоговом режиме операционная система находится в ожидании команды пользователя, получив её, приступает к исполнению, а после завершения возвращает отклик и ждёт очередной команды. Диалоговый режим работы основан на использовании прерываний. Прерыванием называется способность операционной системы прервать текущую работу и отреагировать на события, вызванные пользователем с помощью управляющих устройств.

     По  способу реализации интерфейса пользователя различают неграфические и графические  операционные системы.

     Неграфические операционные системы используют интерфейс командной строки. Основным устройством управления в этом случае является клавиатура. Управляющие команды вводятся в виде некоторых слов в поле командной строки, где их можно редактировать. Исполнение команды начинается после нажатия определённой клавиши, чаще всего.

     Графические операционные системы обеспечивают более сложный интерфейс, в котором в качестве устройства управления кроме клавиатуры используется мышь. Работа графической операционной системы основана на взаимодействии активных и пассивных экранных элементов управления. В качестве активного элемента управления выступает указатель мыши, перемещение которого по экрану синхронизировано с перемещением мыши.

     В качестве пассивных элементов управления выступают графические элементы управления приложений: экранные кнопки, значки, переключатели, раскрывающиеся списки, меню и др.

     Взаимодействие  активного элемента с пассивным  осуществляется путем наведения  указателя мыши на элемент управления и нажатия кнопки мыши.

Большинство современных графических операционных систем являются многозадачными. Они управляют распределением ресурсов вычислительной системы между приложениями и обеспечивают:

• возможность одновременного выполнения нескольких приложений;
• возможность обмена данными между приложениями;
• возможность совместного использования программных, аппаратных и сетевых ресурсов вычислительной системы несколькими приложениями.

     Организация файловой системы

     Все современные дисковые операционные системы обеспечивают создание файловой системы, предназначенной для хранения данных на дисках и обеспечения доступа к ним. Жесткий диск представляет собой набор (пакет) дисков, надетых на одну ось и покрытых ферромагнитным слоем. Принцип организации файловой системы табличный. Поверхность жесткого диска рассматривается как трехмерная матрица. Местоположение файла на диске определяется номером рабочей поверхности, номером цилиндра и номером сектора. Под цилиндром понимается совокупность всех дорожек, принадлежащих разным поверхностям и находящихся на равном удалении от оси вращения.

     Данные  о местоположении файла хранятся в системной области диска, в специальной таблице размещения файлов, которая называется FAT-таблицей (File Allocation Table). Поскольку нарушение FAT-таблицы приводит к невозможности найти данные на диске, к ней предъявляются особые требования по надежности. FAT-таблица существует в двух экземплярах, идентичность которых регулярно контролируется операционной системой.

     В файлах могут храниться тексты программ, документы, готовые к выполнению программы и любые другие данные. Файлы разделяются на две категории – текстовые и двоичные. Текстовые файлы предназначены для чтения человеком. Они состоят из строк символов. Каждая строка оканчивается двумя специальными символами «возврат каретки» и «новая строка». Все файлы, отличные от текстовых, называются двоичными.

Исполняемым файлом называется файл, содержащий готовую к исполнению программу.

     Чтобы операционная система и другие программы  могли обращаться к файлам, они  должны иметь имена. В операционной системе Windows обозначение файла состоит из имени и расширения. Расширение имени является необязательным. Как правило, оно описывает содержимое файла. Расширение отделяется от имени файла точкой, например: command.com, setup.exe.

     Разрешается присваивать файлам имена длиной до 256 символов. Имя может содержать любые символы, в том числе и пробел, кроме символов \, /, *, ?, ", < , > , |.

     В имени можно использовать несколько  точек. Расширением считаются символы, идущие после последней точки. В  именах различаются прописные и  строчные символы.

Примеры:

• com – исполняемые файлы;
• bat – командные файлы;
• pas – программа на Паскале;
• c – программа на СИ.

      Кириллицу в именах файлов нужно применять  осторожно, так как некоторые  операционные системы не понимают имен с ней.

     Каталоги

     Имена файлов регистрируются на дисках в каталогах. Каталог – это специальная таблица на диске, в которой хранятся имена файлов, сведения о размере файла, времени его последнего обновления, атрибуты (свойства) файла и т.д. Если в каталоге хранится имя файла, то говорят, что файл находится в данном каталоге. На каждом диске может быть несколько каталогов. В каждом каталоге может быть много файлов, но каждый файл всегда регистрируется только в одном каталоге. В Windows каталоги называются папками.

     Каждый  каталог имеет имя, и он может  быть зарегистрирован в другом каталоге. Если каталог зарегистрирован в другом каталоге , то говорят, что X – подкаталог Y. Требования к именам каталогов те же, что и к именам файлов, однако расширение обычно не используется.

     Все каталоги образуют вложенную иерархическую структуру. На каждом диске имеется один главный каталог, который называется корневым. В нём регистрируются файлы и каталоги 1-го уровня. В каталогах 1-го уровня регистрируются файлы и каталоги 2-го уровня и т.д.

     Каталог, с которым в настоящее время работает пользователь, называется текущим каталогом. Когда используется файл не из текущего каталога, необходимо указать, в каком каталоге он находится. Это можно сделать с помощью указания пути к файлу. Путь – это последовательность имен каталогов, разделенных символом «\». Этот путь задает маршрут от корневого каталога диска к тому каталогу, в котором находится нужный файл. Например: C:\Kurs1\Informanika.doc.

     В компьютере обычно имеется несколько  устройств памяти: накопители на жестких  дисках, на дискетах, на компакт-дисках и т.п. На каждом из них могут находиться файлы и каталоги. Для того чтобы указать, какой диск необходим, надо обратиться к дисководу по имени. Дисководы имеют имена A, B, и т.д. Имена A и B зарезервированы для дисководов гибких дисков, а имя C соответствует жесткому диску, с которого загружается операционная система.

Текущий дисковод – это дисковод, с которым работает пользователь в настоящее время. Полное имя файла начинается с имени дисковода, на котором он находится. 

      Атрибуты файлов

     Кроме имени и расширения файла операционная система хранит для каждого файла  дату его создания или изменения  и несколько дополнительных параметров, определяющих свойства файлов, которые  называются атрибутами файла. Операционная система может их контролировать и изменять. Состояние атрибутов учитывается при проведении операций с файлами.

     В операционной системе Windows файл может иметь следующие атрибуты:

• только для чтения (Read Only);
• скрытый (Hidden);
• системный (System);
• архивный.

     Атрибут «только для чтения» ограничивает возможность работы с файлом. Его установка означает, что в файл нельзя вносить изменения.

     Атрибут «скрытый» сигнализирует о том, что данный файл не следует отображать на экране при проведении файловых операций. Это мера защиты против случайного повреждения файла.

     Атрибутом «системный» помечаются файлы, обладающие важными функциями в работе самой  операционной системы. Этот атрибут  нельзя изменить средствами операционной системы. Как правило, системные  файлы имеют также атрибут  «скрытый».

     Атрибут «архивный» остался от старых операционных систем и операционной системой не учитывается. 

      Обслуживание файловой системы

     К функциям обслуживания файловой системы  относятся следующие операции, выполняемые  под управлением операционной системы:

• создание файлов и присвоение им имен;
• создание каталогов и присвоение им имен;
• переименование файлов и каталогов;
• копирование и перемещение файлов между дисками компьютера и между каталогами одного диска;
• удаление файлов и каталогов;
• навигация по файловой структуре с целью доступа к заданному файлу или каталогу;
• управление атрибутами файла.