Современные операционные системы

2.3 MS-DOS

     Операционная  система MS-DOS (дисковая операционная система фирмы Microsoft), была разработана в 1981 г. Билом Гейтсом - президентом фирмы Microsoft, одновременно с машинами типа IBM PC и стала для них доминирующей. К настоящему времени разработано несколько версий системы. MS-DOS во многом напоминает по своим возможностям ОС UNIX. Предоставляемые MS DOS возможности обеспечивают, с одной стороны, удобный доступ к имеющимся прикладным пакетам и программам для непрофессиональных пользователей, с другой стороны, создают хорошую среду для разработки программного обеспечения. MS DOS является стандартом для 16-разрядных микро ЭВМ. В отличие от СР/М MS-DOS обеспечивает организацию многоуровневых каталогов, имеет более развитый командный язык.

     Операционная  система MS-DOS состоит из трех основных подсистем:

-         модуль взаимодействия с базовой  системой ввода-вывода (файл IO.SYS)

-         собственно операционная система,  обеспечивающая взаимодействие  с программами пользователя. Она  состоит из программы файловой  системы, программ блочного обмена  с дисками и других встроенных операций доступных программ пользователей (MSDOS.SYS)

-         командный процессор (файл command.com) Все подсистемы должны располагаться  на диске, с которого происходит  загрузка операционной системы.  При запуске системы (любая  операция перезагрузки, либо при включении питания) в память считывается и получает управление специальная программа - так называемая программа начальной загрузки. Она помещается на все дискеты, чтобы напечатать сообщение об ошибке при попытке запустить систему с дискетой в формате отличном от формата MS-DOS

     При получении управления программой начальной  загрузки просматривается оглавление диска - проверяется, что первые два  файла - это IO.SYS и MSDOS.SYS. Если они не обнаружены, на экран выдается сообщение об ошибке, если обнаружены, оба файла считываются в оперативную память и управление передается в модуль взаимодействия с базовой системой ввода-вывода (IO.SYS).

     Подпрограмма  инициализации (начала работы) в IO.SYS определяет состояние оборудования, приводит в действие дисковую систему и подключенные устройства, загружает драйверы устройств и устанавливает значения специальных управляющих блоков, связанных с обработкой прерываний. Затем она выполняет настройку адресов в ядре MS DOS и передает ему управление. Ядро MS DOS инициализирует свои внутренние рабочие таблицы, создает управляющие таблицы и возвращает управление модулю взаимодействия с BIOS. Последнее действие IO.SYS - загрузка командного процессора по адресу, установленному подпрограммой инициализации ядра MS DOS. Затем управление передается COMMAND. COM. Модуль взаимодействия с базовой системой ввода/вывода реализует набор операций работы с дисками и устройствами ввода/вывода. Только эта часть MS DOS непосредственно взаимодействует с внешними устройствами, только она зависит от особенностей и характеристик внешних устройств, используемых в конкретных компьютерах. В ней определена логика взаимодействия с устройствами ввода-вывода адресов подключения, набор команд контроллера дисков и т. д. Все другие компоненты MS DOS общаются с внешним миром только через модуль взаимодействия с BIOS.

     Пользователь  из своих прикладных программ может  обращаться к некоторым MS DOS командам. Имеются программы для ввода  с клавиатуры, для вывода на терминал и на печать, для формирования блоков управления файлами, управления памятью, обработки даты и времени, операций над дисками, каталогами и файлами. Ядро MS DOS реализует все функции, связанные с файловой организацией информации на дисках, управлением дисководами, распределением пространства и работой с их справочниками. MS DOS размещает (форматирует) все диски и дискеты с размером сектора 512 байт. Область для MS DOS (вся дискета или раздел на твердом диске) распределена следующим образом:

-         блок начальной загрузки 

-         таблица размещения файлов

-         копия таблицы размещения файлов 

-         корневой каталог 

-         область данных 

     Файлам  выделяется пространство в области  данных по мере необходимости, когда  происходит фактическая запись; предварительного распределения не производится. Пространство выделяется порциями, называемыми кластерами. На односторонних дискетах кластер равен одному блоку; на двухсторонних каждый кластер состоит из двух блоков. Размер кластера для твердого диска определяется при разметке командой FORMAT и зависит от размера раздела MS DOS.

     Таблица размещения файлов (File Allocation Table - FAT) связывает  кластеры одного файла в цепочку.

     Кластеры  устроены так, что минимизированы перемещения  головок при работе с многосторонними  носителями. Все пространство одной дорожки или одного цилиндра заполняется информацией, после чего происходит переход к следующий дорожке или цилиндру. При этом сначала используются последовательные секторы для головки с наименьшим сектором, после чего секторы следующей головки и так далее до последней головки, затем происходит переход к следующему цилиндру.

     Файлы пишутся на диск в область данных обязательно последовательно. Пространство области данных распределяется по одному кластеру, при этом уже занятые  кластеры пропускаются.

     Выделяется  первый найденный свободный кластер  вне зависимости от его физического  расположения на диске. Это обеспечивает наиболее эффективное использование  дискового пространства, так как  кластеры, освобожденные при удалении файла, становятся доступными для размещения новых файлов.

     Командный процессор организует взаимодействие системы с пользователем на языке  команд MS DOS. Он читает команды, введенные  с пульта оператора, анализирует  их и выполняет либо непосредственно (встроенные команды), либо загрузив в оперативную память программу, соответствующую этой команде (загружаемые команды), и передав ей управление.

2.4Семейство Windows

Windows 3. 1 и Windows 3. 11

     По  сути дела Windows 3.1 и 3.11 является всего-навсего надстройкой над DOS, однако между ними существуют серьёзные различия - именно они позволяют называть Windows операционной системой. Графический интерфейс, как оказывается здесь не главное.

     В Windows используется неактивный режим работы процессора (protected mode), и программа пользователя уже не может влезть в какую ей угодно область памяти и делать там что вздумается.

     Большим преимуществом Windows 3.11 стала возможность работы в одноранговой сети или с выделенным сервером. Теоретически, можно забыть про приобретение специального сетевого программного обеспечения и обойтись только средствами

Windows 3.11. Однако на практике в локальной сети всё-таки лучше ставить специальное сетевое ПО, а уже поверх него - Windows 3.11. Тем более что в Windows предусмотрена поддержка не только своей сети, но и других сетевых протоколов.

   Возможность использования в программах виртуальной памяти - (иными словами, выделение программе шести мегабайт памяти на машине с физическими четырьмя) также весьма удобна. И хотя в таком режиме компьютер заметно замедляет свою работу, бывает очень важно, чтобы “требовательная” программа работала уж как-нибудь, чем никак.

     Windows распахивает перед пользователями фантастический мир мультимедиа, измерения которого системе DOS и не снились. DOS могла позволить воспроизведение максимум небольших мультфильмов - способности Windows трудно перечислить: это компьютерные игры, электронные энциклопедии, интерактивная графика и многое другое.

     По  своим возможностям Windows значительно превосходит DOS, но и требования к аппаратным ресурсам компьютера предъявляет немалые. Так, для работы в защищённом режиме компьютер должен быть оснащён как минимум 386-м процессором, а уж памяти Windows потребляет исходя из принципа “чем больше, тем лучше”. И если DOS на “двушке” с мегабайтом памяти работала быстро и уверенно, то Windows, даже версии 3.0, на такой машине работает крайне медленно.

     Сегодня совмещение DOS + Windows на персональных компьютерах встречается наиболее часто; для Windows разработано несметное количество приложений, игр и инструментария.  

Windows 95

     Windows 95 выделяется среди других систем по совокупности своих характеристик: удобства, совместимости, функциональных возможностей и быстродействия.

     Создавая  Windows 95, корпорация Microsoft, по-видимому, задумала такую систему, работать с которой мог бы человек, не окончивший даже среднюю школу. Инсталлировать Windows 95 не сложнее, чем хлеба к обеду нарезать.

     Правда  преемственность предыдущих версий Windows только этим не ограничивается: Windows 95 имеет много общего со своими предшественницами. Она устанавливается, по сути дела, поверх MS-DOS, и, честно говоря безразлично, что она пишет в ответ на команду “ver” в режиме DOS:MS-DOS version x.xx или Windows 95.

     Несмотря  на то что Windows 95 разрекламирована как полноценная 32-разрядная операционная система, в действительности же она имеет 16-разрядное ядро. Как это ни прискорбно, для разработки 32-разрядных приложений необходимо запускать специальные утилиты - аналогично тому, как в Windows 3.11 ставился модуль Win32S. (Кстати, это и есть тот же Win32S, только видоизменённый для Windows 95)

     Из  всех усовершенствований, реализованных  в Windows 95, для повышения производительности работы пользователя, вероятно, важнее всего значительные усовершенствования в интерфейсе. Изменения в нём, по сравнению с Windows 3.x в самом деле поразительны, но не меньше бросается в глаза то, как много в нем заимствований из Mac OS и OS/2.

     Поддержка сетевых протоколов в Windows 95 немного расширилась по сравнению с предыдущими версиями Windows: например, появилась поддержка протокола TCP/IP; по отношению к локальным сетям политика не претерпела изменений. Сохранился свой протокол обмена между компьютерами и возможность поддержки других сетевых протоколов.

     Новая ОС не только выполняет подавляющее  большинство существующих программ для Windows 3.х и DOS, но и совместима с драйверами реального режима для этих систем. Использование таких драйверов может ослабить устойчивость работы 32-разрядной системы, зато устраняет сложности, возникающие из-за отсутствия нужного драйвера для того или иного периферийного устройства. Эту проблему никак не удаётся решить ни в Windows NT ни в OS/2 Warp.

     Требования Windows 95 к аппаратному обеспечению несколько выросли по сравнению с Windows 3.11. В первую очередь они коснулись объёма оперативной памяти, необходимой для нормальной работы.

      Windows 95 вышла на рынок сравнительно недавно, однако под неё написано уже много приложений: ведущие производители ПО связывают с ней большие надежды и переводят свои популярные продукты на рельсы Windows 95.

Windows 98

     Windows 98 позиционируется компанией Microsoft как обновление для Windows 95. Сама Microsoft настаивает на том, что, не будучи "революционно новой",  очередная ОС обеспечивает прирост производительности системы и большую стабильность в работе.

Кроме того, в  Windows 98 реализован ряд новых возможностей, позволяющих, к примеру, работать с USB-устройствами, DVD-дисководами и т.д.

     В Windows 98 значительно богаче набор средств для диагностики и разрешения конфликтов, чем в Windows 95, включая Version Conflict Manager и Maintenance Wizard. Microsoft предполагает, что благодаря этим средствам уменьшение числа обращений пользователей к службам технической поддержки.

    Добавлена версия Internet Explorer 4.0. Windows 98 улучшает качество воспроизведения графики, звука и мультимедийных приложений, созданных по новейшим технологиям.

    Windows 2000

    В феврале 2000 г. в Москве прошла презентация новой системы Windows 2000. Платформа Windows 2000 представляет собой операционную систему нового поколения для делового использования на самых разнообразных компьютерах — от переносных компьютеров до высококлассных серверов. Данная операционная система основывается на технологии NT и является наилучшей операционной системой для ведения коммерческой деятельности в Интернете. Система является надежной: настольные компьютеры, портативные компьютеры и серверы, на которых используется операционная система Windows 2000, работают безотказно. Применение Windows 2000 снижает затраты, так как упрощается управление системой. Кроме того, это наилучшая операционная система, которая позволяет применять любое новейшее оборудование — от самых маленьких мобильных устройств и до самых больших серверов для электронной коммерции.

    Операционная  система Windows 2000 Professional объединяет присущую Windows 98 простоту использования в  Интернете, на работе, в пути, с присущими Windows NT управляемостью, надежностью  и безопасностью.

    Семейство Windows 2000 Server является новым поколением удостоенной наград и пользующейся коммерческим успехом операционной системы Windows NT Server. Данное семейство  состоит из многоцелевых масштабируемых сетевых операционных систем. Windows 2000 предоставит удобную в управлении систему, обеспечивающую большую работоспособность оборудования, а также платформу для наиболее ответственных приложений электронной коммерции и ведения бизнеса в определенной области.

    Windows 2000 Datacenter Server является самой производительной и полнофункциональной серверной операционной системой из всех, когда-либо предлагавшихся корпорацией Microsoft. Эта система поддерживает до 64 ГБ физической памяти, а также симметричную мультипроцессорную обработку с использованием до 32 процессоров. Ее стандартные компоненты обеспечивают 4-узловую кластеризацию и балансировку нагрузки. Она оптимизирована для работы с большими хранилищами данных, эконометрического анализа, моделирования крупномасштабных процессов в науке и технике, оперативной обработки транзакций и объединения серверов