Файл: Функции операционных систем персональных компьютеров (Понятие операционная система).pdf

Еще одно важное преимущество объектно-ориентированной технологии также основано на сокрытии данных внутри объекта. Действительно, так как данные непосредственно не доступны за пределами объекта, для работы операционной системы не имеет никакого значения их организация, важен только интерфейс, предоставляемый методами. Это значит, что можно изменить внутреннюю сущность любого объекта безо всякого влияния на другие объекты, например при смене аппаратной платформы. По-этому объектно-ориентированная операционная система в большей степени переносима, чем система с процедурной организацией.

Глава 2. Функции операционных систем персонального компьютера

2.1 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.

2.2 Основные функции операционных систем

Функции операционных систем подробно раскрыты в данной статье.

Операционные системы относятся к системному программному обеспечению.

Операционная система (ОС) представляет собой комплекс системных управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между аппаратурой компьютера и пользователем с его задачами, а с другой стороны, предназначены для наиболее эффективного расходования ресурсов вычислительной системы и организации надежных вычислений. Можно попробовать перечислить основные функции операционных систем.

• Прием от пользователя (или от оператора системы) заданий, или команд, сформулированных на соответствующем языке, и их обработка. Задания могут передаваться в виде текстовых директив (команд) оператора или в форме указаний, выполняемых с помощью манипулятора (например, с помощью мыши). Эти команды связаны, прежде всего, с запуском (приостановкой, остановкой) программ, с операциями над файлами (получить перечень файлов в текущем каталоге, создать, переименовать, скопировать, переместить тот или иной файл и др.), хотя имеются и иные команды.
• Загрузка в оперативную память подлежащих исполнению программ.
• Распределение памяти, а в большинстве современных систем и организация виртуальной памяти.
• Запуск программы (передача ей управления, в результате чего процессор исполняет программу).
• Идентификация всех программ и данных.
• Прием и исполнение различных запросов от выполняющихся приложений. Операционная система умеет выполнять очень большое количество системных функций (сервисов), которые могут быть запрошены из выполняющейся программы. Обращение к этим сервисам осуществляется по соответствующим правилам, которые и определяют интерфейс прикладного программирования (Application Program Interface, API) этой операционной системы.
• Обслуживание всех операций ввода-вывода.
• Обеспечение работы систем управлений файлами (СУФ) и/или систем управления базами данных (СУБД), что позволяет резко увеличить эффективность всего программного обеспечения.
• Обеспечение режима мультипрограммирования, то есть организация параллельного выполнения двух или более программ на одном процессоре, создающая видимость их одновременного исполнения.
• Планирование и диспетчеризация задач в соответствии с заданными стратегией и дисциплинами обслуживания.
• Организация механизмов обмена сообщениями и данными между выполняющимися программами.
• Для сетевых операционных систем характерной является функция обеспечения взаимодействия связанных между собой компьютеров.
• Защита одной программы от влияния другой, обеспечение сохранности данных, защита самой операционной системы от исполняющихся на компьютере приложений.
• Аутентификация и авторизация пользователей (для большинства диалоговых операционных систем). Под аутентификацией понимается процедура проверки имени пользователя и его пароля на соответствие тем значениям, которые хранятся в его учетной записи’. Очевидно, что если входное имя (login^) пользователя и его пароль совпадают, то, скорее всего, это и будет тот самый пользователь. Термин авторизация означает, что в соответствии с учетной записью пользователя, который прошел аутентификацию, ему (и всем запросам, которые будут идти к операционной системе от его имени) назначаются определенные права (привилегии), определяющие, что он может, а что не может делать на компьютере.
• Удовлетворение жестким ограничениям на время ответа в режиме реального времени (характерно для операционных систем реального времени).
• Обеспечение работы систем программирования, с помощью которых пользователи готовят свои программы.
• Предоставление услуг на случай частичного сбоя системы. Операционная система изолирует аппаратное обеспечение компьютера от прикладных программ пользователей. И пользователь, и его программы взаимодействуют с компьютером через интерфейсы операционной системы.

2.3 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[11;225].

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.

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.

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.

Заключение

Современные ПК работают в диалоговом режиме с пользователем. В диалоговом режиме в ходе работы процессор регулярно прерывает выполнение текущих задач и проверяет не поступало ли новых запросов на выполнение. Если пользователь использовал какое-либо средство управления или извне поступил управляющий сигнал, процессор устанавливает этот факт и реагирует на него переходом на исполнение другой программы. Организацией работы процессора в таком режиме ведает небольшая группа системных программ. Она образует ядро ОС. Дополнительно к ядру ОС обладает средствами для:

1. управления пользовательским интерфейсом
2. управления аппаратно-программным интерфейсом
3. обслуживанием файловой системы
4. управлением распределением оперативной памяти между процессами
5. управлением работой программ
6. обеспечения надёжности и устойчивости работы оборудования и программ

Программы, работающие под управлением данной ОС называются её приложениями. В графических ОС принцип управления приложениями состоит во взаимодействии активных(мышь) и пассивных(кнопки, флажки и т.д.) элементов управления. В неграфических ОС управление приложениями ограничено и осуществляется путём ввода команд в поле командной строки. Органом управления в данном случае является клавиатура.