Операционные системы

 

Замечание. На большинстве  компьютеров перед тестированием  оборудования на экран выводится  сообщение о комбинации клавиш, которую  надо нажать для входа в программу  конфигурирования компьютера (например; Hit <DEL>, If you want to run SETUP). При ее нажатии Вы попадаете в экран программы конфигурирования, в котором можете задать текущие дату н время, типы дисководов для дискет и жесткого диска, другие параметры компьютера. Вход в программу конфигурирования может быть защищен паролем.

 

После окончания работы программ тестирования оборудования программа  начальной загрузки пытается прочесть с дискеты, установленной на дисководе А, программу загрузчик операционной системы. Если на дисководе А нет дискеты, то загрузка операционной системы будет производиться с жесткого диска (винчестера). Если на дисководе А находится не дискета с операционной системой, а какая-либо другая дискета, то будет выдано сообщение об ошибке:

 

Non-system disk or disk error

 

Replace and strike any key when ready

 

(Несистемный диск или  ошибка на диске. 

 

Замените диск и нажмите  любую клавишу)

 

Следует поставить на дисковод А дискету с операционной системой, если Вы хотите загрузить компьютер с дискеты, либо открыть дверцу дисковода или вынуть дискету из дисковода, если Вы хотите загрузить компьютер с жесткого диска (винчестера). После этого следует нажать любую буквенно-цифровую клавишу, [Пробел] или [Enter] для продолжения процесса загрузки.

 

После того как с диска, с которого загружается операционная система (т.е. дискеты или винчестера), прочитана программа-загрузчик операционной системы, эта программа считывает  в память компьютера модули операционной системы (для MS DOS — файлы IO.SYS и MSDOS.SYS) и передает им управление.

 

Далее с того же диска читается файл конфигурации системы CONFIG.SYS и  в соответствии с указаниями, содержащимися  в этом файле, загружаются драйверы устройств и устанавливаются  параметры операционной системы. Если файл CONFIG.SYS отсутствует, все параметры  устанавливаются по умолчанию.

 

После этого с диска, с  которого загружается операционная система, читается командный процессор (файл COMMAND.COM) и ему передается управление. Командный процессор выполняет  командный файл AUTOEXEC.BAT, если этот файл имеется в корневом каталоге диска, с которого загружается . операционная система. В файле AUTOEXEC.BAT указывают команды и программы, выполняемые при каждом запуске компьютера.

 

Если файл AUTOEXEC.BAT не найден в корневом каталоге диска, с которого загружается операционная система, то DOS запрашивает у пользователя текущую дату и время.

 

После выполнения файла AUTOEXEC.BAT процесс загрузки операционной системы  заканчивается. DOS выдает приглашение, показывающее, что она готова к  приему команд.

 

Сообщения, которые выдаются при начальной загрузке DOS, зависят  от модели компьютера, версии операционной системы и содержимого файлов CONFIG.SYS и AUTOEXEC.BAT.

 

Замечания.

 

1. В операционной системе  MS DOS, начиная с версии 6.0. Вы можете  установить режим, в котором  DOS будет спрашивать о необходимости  выполнения каждой команды файла  CONFIG.SYS и запуска файла AUTOEXEC.BAT (в версии 6.2 MS DOS — также и выполнения  каждой команды файла AUTOEXHC.BAT). Для этого сразу после появления  сообщения “Starting MS-DOS” надо нажать клавишу [F8]. DOS будет выводить команды на экран и Вы должны будете для каждой команды нажать [Y], чтобы ее выполнить, или [N], чтобы ее пропустить. Можно также нажать [Esc], чтобы выполнить все дальнейшие команды без запросов, или [F5], чтобы отменить выполнение данной команды и всех дальнейших команд.

 

2. Если при появлении  сообщения “Starting MS-DOS” нажать клавишу [F5], то выполнение файлов CONFIG.SYS и AUTOEXEC.BAT будет полностью пропущено.

 

3. Указанные в замечаниях 1 и 2 возможности очень полезны,  если из-за какой-то ошибки  обычное выполнение CONFIG.SYS и AUTOEXEC.BAT приводит к “зависанию” компьютера.

 

4. В MS DOS, начиная с версии  о, перед выполнением файла  CONFIG.SYS автоматически загружается  драйвер DBLSPACE.BIN, обеспечивающий  доступ к компрессированным программой  DoubleSpace дискам (если он имеется в корневом каталоге диска, с которого происходит загрузка DOS). Вы можете отменить загрузку этого драйвера, нажав [Ctrl][F8] (при этом также будет включен режим пошагового выполнения CONFIG.SYS и AUTOEXEC.BAT) или [Ctrl][F5] (при этом выполнение CONFIG.SYS и AUTOEXEC.BAT будет полностью пропущено).

 

5. Если указанные в замечаниях 1, 2 и 4 возможности нежелательны (например, по соображениям секретности), надо вставить в файл CONFIG.SYS строку SWITCHES=/F /N, а в файл DBLSPACE.INI, располагающийся  в корневом каталоге загрузочного  диска) — строку SWITCHЕS=/N (последнее надо делать, если Вы используете программу DoubleSpace). Более того, для пущей безопасности Вы можете исключить и возможность прервать выполнение файла AUTOEXEC.BAT нажатием комбинации клавиш [Ctrl][Break]. Для этого надо в начало файла AUTOEXEC.BAT вставить команду СTTY NUL, а в конец – команду СTTI СОN. Если Вы еще и отмените возможность загрузки с дискеты (многие типы BIOS позволяют делать это с помощью программы конфигурирования, запускаемой при начальной загрузке компьютера при нажатии определенной клавиши или комбинации клавиш), а также защитите паролем вход в программу конфигурирования, то полностью исключите возможность изменения процесса начальной загрузки.

 

Версии DOS

 

Первая версия операционной системы для компьютера IBM PC — MS DOS 1.0 была создана фирмой Microsoft в 1981 г. В дальнейшем по мере совершенствования компьютеров IBM PC выпускалась и новые версии DOS, учитывающие новые возможности компьютеров и предоставляющие дополнительные удобства пользователю.

 

Б 1987 г. фирма Microsoft разработала версию 3.3 (3.30) операционной системы MS DOS, которая стала фактическим стандартом на последующие 3-4 года. Эта версия весьма компактна и обладает достаточным набором возможностей, так что “на стандартный IBM PC AT” и теперь ее эксплуатация вполне целесообразна. Но на более мощных компьютерах с несколькими мегабайтами оперативной памяти желательно использовать версии 5.0 или 6.0 операционной системы MS DOS. Эти версии имеют средства для эффективного использования оперативной памяти сверх 640 Кбайт, позволяют работать с логическими дисками, большими 32 Мбайт, переносить DOS и драйверы устройств в расширенную память, освобождая место в обычной памяти для прикладных программ, и т.д. Версия 6.0 MS DOS включает средства сжатия информации на дисках (DoubleSpace), программы создания резервных копий, антивирусную программу и другие мелкие усовершенствования. Однако в этой версии программы сжатия информации не всегда работали корректно, что приводило к потерям данных у некоторых пользователей. Для устранения этих проблем и других ошибок фирма Microsoft выпустила версию MS DOS 6,20. Эта версия работает устойчивее, надежнее и быстрее, чем MS DOS 6.0 и включает ряд небольших усовершенствований. Однако судебное решение по поводу нарушения в MS DOS патентов фирмы Stack Electronics вынудило Microsoft выпустить сначала версию MS DOS 6.21, в которой была изъята нарушившая патент программа динамического сжатия дисков DoubleSpace, а затем MS DOS 6.22 с “подправленной” версией DoubleSpace, не нарушающей патент. По моему мнению из этих версий лучная — 6.20.

 

Многие пользователи применяют  операционную систему DR DOS версии 6.0 или 7.0 фирмы Digital Research (в настоящее время — это подразделение фирмы Novell), или PC DOS фирмы IBM. Эти версии DОS обеспечивают несколько большие удобства, чем MS DOS, однако не но всем с ней совместимы. Так, средства сжатия информации на дисках, используемые в них, не совместимы друг с другом

 

Версии DOS до 3.3 сейчас уже  практически не используются.

 

 

 

1.1 Классификация операционных  систем

 

 

Операционная система  предназначена для управления выполнением  пользовательских программ, планирования и управления вычислительными ресурсами  ЭВМ, то есть это совокупность программных  средств, обеспечивающая управление аппаратной частью компьютера и прикладными  программами, а также их взаимодействие между собой и пользователем  Информатика: учебник. - 3-е перераб. изд./Под ред. Н.В. Макаровой, стр. 338..

 

Широко известно высказывание, согласно которому любая наука начинается с классификации. Само собой, что  вариантов классификации может  быть очень много, здесь все будет  зависеть от выбранного признака, по которому один объект мы будем отличать от другого. Однако, что касается операционной системы, здесь уже давно сформировалось относительно небольшое количество классификаций: по назначению, по режиму обработки задач, по способу взаимодействия с системой и, наконец, по способам построения (архитектурным особенностям системы).

 

Прежде всего, традиционно  различают операционные системы (далее  ОС) общего и специального назначения. ОС специального назначения, в свою очередь, подразделяются на ОС для носимых  микрокомпьютеров и различных встроенных систем, организации и ведения  баз данных, решения задач реального  времени и т.п. Еще не так давно  операционные системы для персональных компьютеров относили к ОС специального назначения. Сегодня современные мультизадачные ОС для персональных компьютеров уже многими относятся к ОС общего назначения, поскольку их можно использовать для самых разнообразных целей - так велики их возможности.

 

По режиму обработки задач  различают ОС, обеспечивающие однопрограммный  и мультипрограммный (мультизадачный) режимы. К однопрограммным ОС относится, например, всем известная, хотя нынче уже практически и не используемая MS DOS. Под мультипрограммированием понимается способ организации вычислений, когда на однопроцессорной вычислительной системе создается видимость одновременного выполнения нескольких программ. Любая задержка в решении программы (например, для осуществления операций ввода-вывода данных) используется для выполнения других (таких же либо менее важных) программ. Иногда при этом говорят о мультизадачном режиме, причем, вообще говоря, термины «мультипрограммный режим» и «мультизадачный режим» - это не синонимы, хотя и близкие понятия. Основное принципиальное отличие этих терминов заключается в том, что мультипрограммный режим обеспечивает параллельное выполнение нескольких приложений, и при этом программисты, создающие эти программы, не должны заботиться о механизмах организации их параллельной работы (эти функции берет на себя сама ОС; именно она распределяет между выполняющимися приложениями ресурсы вычислительной системы, осуществляет необходимую синхронизацию вычислений и взаимодействие). Мультизадачный режим, наоборот, предполагает, что забота о параллельном выполнении и взаимодействии приложений ложится как раз на прикладных программистов. Хотя в современной технической и тем более научно-популярной литературе об этом различии часто забывают и тем самым вносят некоторую путаницу. Можно, однако, заметить, что современные ОС для персональных компьютеров реализуют и мультипрограммный, и мультизадачный режимы.

 

Если принимать во внимание способ взаимодействия с компьютером, то можно говорить о диалоговых системах и системах пакетной обработки. Доля последних хоть и не убывает в абсолютном исчислении, но в процентном отношении она существенно сократилась по сравнению с диалоговыми системами.

 

При организации работы с  вычислительной системой в диалоговом режиме можно говорить об однопользовательских (однотерминальных) и мультитерминальных ОС. В мультитерминальных ОС с одной вычислительной системой одновременно могут работать несколько пользователей, каждый со своего терминала. При этом у пользователей возникает иллюзия, что у каждого из них имеется собственная вычислительная система. Очевидно, что для организации мультитерминального доступа к вычислительной системе необходимо обеспечить мультипрограммный режим работы. В качестве одного из примеров мультитерминальных операционных систем для персональных компьютеров можно назвать Linux. Некая имитация мультитерминальных возможностей имеется и в системе Windows XP. В этой операционной системе каждый пользователь после регистрации (входа в систему) получает свою виртуальную машину. Если необходимо временно предоставить компьютер другому пользователю, вычислительные процессы первого можно не завершать, а просто для этого другого пользователя система создает новую виртуальную машину. В результате компьютер будет выполнять задачи и первого, и второго пользователя. Количество параллельно работающих виртуальных машин определяется имеющимися ресурсами.

 

Основной особенностью операционных систем реального времени (ОСРВ) является обеспечение обработки поступающих  заданий в течение заданных интервалов времени, которые нельзя превышать. Поток заданий в общем случае не является планомерным и не может  регулироваться оператором (характер следования событий можно предсказать  лишь в редких случаях), то есть задания  поступают в непредсказуемые  моменты времени и без всякой очередности. В то время как в ОС, не предназначенных для решения задач реального времени, имеются некоторые накладные расходы процессорного времени на этапе инициирования задач (в ходе которого ОС распознает все пожелания пользователей относительно решения своих задач, загружает в оперативную память нужную программу и выделяет другие необходимые для ее выполнения ресурсы), в ОСРВ подобные затраты могут отсутствовать, так как набор задач обычно фиксирован, и вся информация о задачах известна еще до поступления запросов. Для подлинной реализации режима реального времени необходима (хотя этого и недостаточно) организация мультипрограммирования. Мультипрограммирование является основным средством повышения производительности вычислительной системы, а для решения задач реального времени производительность становится важнейшим фактором. Лучшие характеристики по производительности для систем реального времени обеспечиваются однотерминальными ОСРВ. Средства организации мультитерминального режима всегда замедляют работу системы в целом, но расширяют функциональные возможности системы. Одной из наиболее известных ОСРВ для персональных компьютеров является ОС QNX.

 

По основному архитектурному принципу операционные системы разделяются  на микроядерные и макроядерные (монолитные). В некоторой степени это разделение тоже условно, однако можно в качестве яркого примера микроядерной ОС привести ОСРВ QNX, тогда как в качестве монолитной можно назвать Windows 95/98 или ОС Linux. Если ядро ОС Windows мы не можем изменить, нам недоступны его исходные коды и у нас нет программы для сборки (компиляции) этого ядра, то в случае с Linux мы можем сами собрать то ядро, которое нам необходимо, включив в него те программные модули и драйверы, которые мы считаем целесообразным включить именно в ядро (ведь к ним можно обращаться и из ядра) А.В. Гордеев «Операционные системы: Учебник для вузов. 2-е издание», стр. 48..

 

1.2 Свойства операционной  системы

 

 

Свойства операционной системы, прежде всего, вытекают из требований предъявляемых к ним, таких как:

 

Надежность. Операционная система  должна быть надежной, как и аппаратура, с которой она взаимодействует. Она должна иметь возможность  определения и диагностирования собственных ошибок, а также восстановления работоспособности компьютера после  большинства характерных ошибок, происходящих по вине пользователя. Кроме  того, ОС должна минимизировать вред, который  пользователь может причинить системе  своими неправильными действиями.