Ввод и ввывод информации

   В работе любой программы можно  выделить три этапа:

1)ввод информации;

2)обработка  информации;

3)вывод результатов.

    Ввод и вывод информации во всех программах происходит одинаково с использованием одних и тех же устройств. Поэтому имеет смысл один раз написать программы ввода-вывода для каждого устройства и многократно использовать, вместо того, чтобы писать их заново в каждой отдельной программе. Программы ввода-вывода являются неотъемлемой частью операционной системы. Это первая функция операционной системы – обеспечить другие программы единым и стандартным доступом к устройствам ввода-вывода информации. 

   Во  время работы на компьютере вы можете запускать различные программы. Запуск других программ можно назвать  второй функцией операционной системы. Чтобы запустить программу, необходимо дать команду операционной системе: “Выполнить данную программу”. В ответ вместо запуска программы вы можете получить: “Не могу выполнить программу из-за нехватки памяти”. Так строится диалог между вами и компьютером, который сразу после загрузки компьютера осуществляется с помощью операционной системы и который может быть продолжен прикладными программами при их запуске. Диалог между человеком и компьютером — это третья функция операционной системы. 

   Во  многих операционных системах вы можете выполнять несколько программ одновременно. Причем программы могут взаимодействовать друг с другом. Как могут несколько программ выполняться на одном процессоре одновременно? Дело в том, что на выполнение каждой программы отводится маленький отрезок времени, так называемый квант, по истечении которого начинает выполняться следующая программа, затем следующая и так по кругу. Таким образом, создается иллюзия, что все запущенные программы работают параллельно. Одновременное выполнение нескольких программ очень удобно, например, можно копировать текст и рисунки из одной программы в другую. Так вот, управление выполнением одной или нескольких одновременно запущенных программ и обменом информацией между ними — четвертая функция операционной системы. 

   На  одном диске может быть записано множество программ, текстов, рисунков. Порядок хранения файлов на диске  определяется используемой файловой системой. 

   Файловая  система – общая структура, определяющая в операционной системе наименование, сохранение и размещение файлов. Различными типами файловых систем являются системы NTFS, FAT и FAT32. 

Существует  несколько видов файловых структур:

• Линейная структура. Элемент данных определяется порядковым номером элемента в списке. Пример: простой список чего-либо.
• Табличная структура. Элемент структуры определяется пересечением строки и столбца таблицы. Пример: таблица.
• Иерархическая структура. Элементы структуры определяются путем поиска, который ведется от вершины структуры к элементу. Такая структура имеет вид перевернутого дерева. Пример: город/номер школы/класс/номер в классном журнале.

   Синонимом файловой системы является понятие  система управления файлами –  совокупность средств операционной системы, обеспечивающих доступ к информации на внешних носителях. 

   Чтобы обратиться к информации на диске (находящейся  в файле), надо знать физический адрес  первого сектора (№ поверхности + № дорожки + № сектора), общее  кол-во кластеров, занимаемое данным файлом, адрес следующего кластера, если размер файла больше, чем размер одного кластера и т.д. Все это очень туманно, трудно и не нужно. Операционная система избавляет пользователя от такой работы и ведет ее сама. Для обеспечения доступа к файлам – файловая система ОС организует и поддерживает на логическом диске определенную файловую структуру. 

Элементы  файловой структуры:

• стартовый сектор (сектор начальной загрузки, Boot-сектор);
• таблица размещения файлов (например, FAT) – две копии;
• корневой каталог (Root-Directory);
• область данных (оставшееся свободным дисковое пространство).

И так, ОС обладает следующими функциями:

• обеспечение программ единым и стандартным доступом к устройствам ввода-вывода информации. Создание файловой системы является важнейшей частью ввода-вывода информации;
• запуск различных программ — загрузка их в операционную систему;
• организация диалога между человеком и компьютером — пользовательский интерфейс;
• управление выполнением одной или нескольких одновременно запущенных программ и обмен информацией между ними (только для многозадачных ОС);
• сетевые операции.

MS DOS

   ОС  MS DOS — это однопользовательская, однозадачная, несетевая 16-разрядная операционная система, ориентированная на использование на ПЭВМ с микропроцессором Intel 8086 (80286). Эта ОС позволяет полностью использовать возможности Intel 8086 и возможности Intel 80286. Максимальный объем физической памяти: 640 Кб. Максимальный объем памяти, доступный из прикладных программ – 640 Кб. Последние версии MS DOS (начиная с 5.0) могут использовать адресное пространство между 640Кб и 1Мб для размещения своих составных частей и некоторых драйверов, освобождая тем самым память в адресном пространстве 0-640 Кб для использования прикладными программами. DOS предоставляет все ресурсы PC для одной, активной в настоящий момент, программы. Значительно развита файловая система и процессор командного языка. Очень слабая поддержка интерактивных средств взаимодействия с пользователем. На диске может занимать, в зависимости от версии: 1-6 Мб (минимум, при котором можно работать — 100 Кб).

ИСТОРИЯ MS DOS

   В октябре 1980 г. менеджеры фирмы IBM занялись поисками ОС для своего 16-разрядного ПК, находящегося в стадии разработки. В тот период на ПЭВМ наиболее широко применялась ОС CP/M (Control Program for MicroComputers) фирмы Digital Research. Не достигнув приемлемых соглашений с Digital Research, фирма IBM обратилась к фирме Microsoft (Билл Гейтс). В тот момент у Microsoft не было соответствующей ОС, но ей была известна небольшая фирма (Seattle Computer Products), которая имела такую ОС. За $50000 Билл Гейтс приобрел права на неё. В дальнейшем эта ОС послужила основой для MS DOS. В ноябре 1980 года Microsoft и IBM подписали договор на разработку ОС для IBM PC. В феврале 1981 г. появилась первая версия PC/MS-DOS, которая работала на IBM PC. В августе 1981 г. — PC DOS 1.0 (эта версия была утверждена для применения на IBM PC). 

   В ОС MS DOS используется файловая система  FAT (File Allocation Table — таблица размещения файлов) — файловая система, используемая MS DOS и операционными системами семейства Windows для упорядочения файлов и управления ими. FAT представляет собой структуру данных, создаваемую Windows при форматировании тома для файловых систем FAT или FAT32. Windows хранит в таблице размещения файлов сведения о каждом файле, чтобы при необходимости можно было извлечь нужный файл. 

   В DOS имена файлов должны иметь длину  не более 8 символов, а расширение –  не более 3 символов, между именем и  расширением должна стоять точка, регистр  букв не различается. При отсутствии расширения нет разделительной точки. К тому же вводятся ограничения на используемые символы. В написании имени могут использоваться только A-Z 0-9 $ & # `~ ( ) — % ! _ ^. Полное имя (путь к файлу) не должно превышать 78 разрешённых символов. 

   Для удобства работы в ОС DOS были разработаны  оболочки – Norton Commander, Volkov Commander, Windows 1 — 3. Работа в них намного проще и быстрее.

Семейство Windows

   История Windows берет свое начало в 1985 году, когда  появилась первая версия системы. Она  представляла собой набор программ, расширяющих возможности существующих операционных систем для большего удобства в работе. Через несколько лет вышла вторая версия, но популярность система Windows завоевала только в третьей версии.

   Новый принцип организации доступа  к информации – графический посредством  окон, создал Windows простой в использовании.

Удобство:

• для управления компьютером не нужно вводить специальные команды на английском языке;
• не нужно помнить параметры команд;
• единый графический программный интерфейс для программ (одинаковые действия в различных программах под Windows выполняются одинаковыми командами);
• для запуска нужной команды достаточно навести на неё курсор и щёлкнуть левой кнопкой мыши.

   Графический интерфейс означает, то что изображение  рисуется программно по точкам, в этом случае становится возможно одновременное отображение на экране рисунков и текста, оформленного любыми шрифтами. DOS же работает в тестовом режиме, в котором изображение символов на экране создаётся самой видеокартой, возможно отображение только одного типа шрифта. 

   Все Windows реализуют те или иные модели многозадачности. Достигается это тем, что процессор по очереди выполняет каждую из них, и команда при этом сама выбирает, сколько времени она будет занимать процессор. Но это может привести к тому, что если одно из приложений зависнет, то зависнет и вся машина полностью. Это было не надёжно.

Windows 1.x

   Windows 1.01, выпущенная 20 ноября 1985 года, была  первой попыткой Microsoft реализовать  многозадачную операционную среду  для IBM PC с графическим интерфейсом.  Кстати, версия 1.0 не была выпущена из-за серьезной ошибки.

   Пользователи Windows могут одновременно работать с  несколькими программами, с легкостью  переключаясь между ними без необходимости  закрывать и перезапускать отдельные  программы. Пользователь мог менять размер и положение окон так, как ему было удобно, но перекрытие окон не допускается, что резко снижает удобство среды. Внизу экрана была размещена зарезервированная область, в которой отображались свёрнутые окна - предшественник Панели задач.

   Microsoft представила Панель управления для Windows, которая позволяла задавать цвета элементов интерфейса: цвет фона, текста, полосы прокрутки, закоголовки активного и некативного окон.

   Windows была не просто оболочкой для  MS-DOS, а дополняла и частично  заменяла непредставленные в MS-DOS возможности. Так Windows имела собственные драйвера для устройств, собственный формат исполняемых файлов и использовала виртуальную память.

   Windows 1.0 не оказала большого влияния  на рынок ПО и не стал  альтернативой MS DOS, как надеялась  Microsoft. Большое число пользователей (51%) покупали Windows не ради созданных для него приложений (которых было очень мало по сравнению с обычными программами для MS DOS) или графического интерфейса, а для того, чтобы иметь возможность быстро переключаться с одного приложения DOS на другое.

Windows 2.x

   9 декабря 1987 выходит Windows 2.0. Вместо  мозаичного размещения реализована  система перекрывающихся окон, на  смену понятиям "Iconize" и "Zoom" пришли "Maximize" и "Minimize". Появилась  поддержка "горячих" клавиш, первые версии Microsoft Word и Microsoft Excel были выпущены именно для этой ОС.

   27 мая 1988 г. выходит версия 2.10 в  двух модификациях: Windows 286 и Windows 386, оптимизированных для ЦП 80286 и  относительно нового ЦП 80386 (презентован  17 октября 1985 года) фирмы Intel соответственно. В Windows 286 появилась возможность использовать дополнительный 46 Килобайтный сегмент памяти HMA (Higher Memory Area) и аппаратно-программную технологию расширения памяти EMS (Expanded Memory Specification). Windows 286 могла работать и на ПК с ЦП 8086/8088. Windows 386 поддерживает защищённый режим ядра, благодаря чему можно запускать несколько DOS-задач в виртуальных машинах 8086.

   В Windows 2.10 — 2.11 заложен фундамент большинства  будущих функций Windows 3.0.

Windows 3.x

   22 мая 1990 года появилась новая  графическая оболочка для DOS - Windows 3.0. Очередная версия использовала  возможности (не все) ЦП 80286 и  80386. Windows 3.0 стала первой Windows, предустанавливаемой  на жёстких дисках PC компьютеров.

   Диспетчер Программ (основан на наборе иконок) и Диспетчер Файлов (основан на списке) заменили MS-DOS Executive, использовавшегося для запуска программ и управления файлами. Панель управления приняла более удобный вид схожий с аналогом в MacOS. Текстовые программы DOS запускаются в окне (принято из Windows/386 2.1), но большинство игр и развлекательных программ по-прежнему работали только в полноэкранном DOS-режиме. Появилась игра "Косынка".