ВУЗ: Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Категория: Учебное пособие
Дисциплина: Информатика
Добавлен: 19.10.2018
Просмотров: 12711
Скачиваний: 132
41
интерфейса между программным и аппаратным обеспе-
чением (аппаратно-программный интерфейс);
интерфейса между разными видами программного обес-
печения (программный интерфейс).
Обеспечение интерфейса пользователя
По реализации интерфейса пользователя различают негра-
фические и графические операционные системы.
Неграфические операционные системы (например, MS-
DOS) реализуют интерфейс командной строки. Основным уст-
ройством управления в этом случае является клавиатура.
Работа с графической операционной системой основана
на взаимодействии активных (указатель мыши) и пассивных
(строки меню, экранные кнопки, значки, раскрывающиеся спи-
ски и т.д.) экранных элементов управления.
Обеспечение автоматического запуска
Все операционные системы обеспечивают свой автоматиче-
ский запуск. Для дисковых операционных систем в специальной
(системной) области диска создается запись программного кода,
обращение к которому выполняют программы, находящиеся
в базовой системе ввода-вывода (BIOS).
Недисковые операционные системы характерны для спе-
циализированных вычислительных систем, в частности для ком-
пьютеризированных устройств автоматического управления.
Математическое обеспечение, содержащееся в микросхемах
ПЗУ таких компьютеров, можно условно рассматривать как ана-
лог операционной системы. Ее автоматический запуск осущест-
вляется аппаратно. При подаче питания процессор обращается к
фиксированному физическому адресу ПЗУ, с которого начина-
ется запись программы инициализации операционной системы.
Организация файловой системы
Все современные дисковые операционные системы обеспе-
чивают создание файловой системы, предназначенной для хра-
нения данных на дисках и обеспечения доступа к ним. Принцип
42
организации файловой системы – табличный. Поверхность же-
сткого диска рассматривается как трехмерная матрица, измере-
ниями которой являются номера поверхности, цилиндра и сек-
тора. Под цилиндром понимается совокупность всех дорожек,
принадлежащих разным поверхностям и находящихся на равном
удалении от оси вращения. Данные о том, в каком месте диска
записан тот или иной файл, хранятся в системной области диска
в специальных таблицах размещения файлов (FAT-таблицах,
File Allocation Table).
Наименьшей физической единицей хранения данных явля-
ется сектор. Размер сектора равен 512 байт или 4 Кбайт. По-
скольку размер FAT-таблицы ограничен, то для дисков, размер
которых превышает 32 Мбайт, обеспечить адресацию к каждому
отдельному сектору не представляется возможным. В связи
с этим группы секторов условно объединяются в кластеры. Кла-
стер является наименьшей единицей адресации к данным. Раз-
мер кластера, в отличие от размера сектора, не фиксирован
и зависит от емкости диска.
Файловая система NTFS заменила файловую систему FAT,
использовавшуюся в операционных системах MS-DOS и Windows.
NTFS (New Technology File System – файловая система но-
вой технологии) – стандартная файловая система для семейства
операционных систем Windows NT фирмы Microsoft.
NTFS поддерживает хранение метаданных. С целью улуч-
шения производительности, надёжности и эффективности ис-
пользования дискового пространства для хранения информации
о файлах в NTFS используются специализированные структуры
данных. Информация о файлах хранится в главной файловой
таблице – Master File Table (MFT). NTFS поддерживает разгра-
ничение доступа к данным для различных пользователей и групп
пользователей (списки контроля доступа – access control lists,
ACL), а также позволяет назначать дисковые квоты (ограниче-
ния на максимальный объём дискового пространства, занимае-
мый файлами тех или иных пользователей). Для повышения на-
дёжности файловой системы в NTFS используется система жур-
43
налирования. Для NTFS размер кластера по умолчанию состав-
ляет от 512 байт до 64 Кбайт в зависимости от размера диска
и версии ОС.
Обслуживание файловой структуры
Несмотря на то, что данные о местоположении файлов хра-
нятся в табличной структуре, пользователю они представляются
в виде иерархической структуры – файловой структуры.
К функции обслуживания файловой структуры относятся сле-
дующие операции, осуществляющиеся под управлением опера-
ционной системы:
создание файлов и присвоение им имен;
создание каталогов (папок) и присвоение им имен;
переименование файлов и каталогов (папок);
копирование и перемещение файлов;
удаление файлов и каталогов (папок) (существует как
минимум три режима удаления данных: удаление, уничтожение
и стирание);
навигация по файловой структуре с целью доступа к файлу,
каталогу (папке);
управление атрибутами файлов (кроме имени и расшире-
ния имени файла, операционная система хранит для каждого файла
дату его создания или изменения и несколько величин, называемых
атрибутами файла, например, «только для чтения», «скрытый»,
«системный», «архивный»). Операционная система позволяет их
контролировать и изменять; состояние атрибутов учитывается при
проведении автоматических операций с файлами.
Управление установкой, исполнением и удалением при-
ложений
Работа с приложениями составляет наиболее важную часть
работы операционной системы, так как основная функция опе-
рационной системы состоит в обеспечении интерфейса прило-
жений с аппаратными и программными средствами вычисли-
44
тельной системы, а также с пользователем. С точки зрения
управления исполнением приложений различают однозадачные
и многозадачные операционные системы.
Большинство современных графических операционных
систем – многозадачные. Они управляют распределением ресур-
сов вычислительной системы между задачами и обеспечивают:
возможность одновременной или поочередной работы
нескольких приложений;
возможность обмена данными между приложениями;
возможность совместного использования программных,
аппаратных, сетевых и прочих ресурсов вычислительной систе-
мы несколькими приложениями.
Для правильной работы приложений на компьютере они
должны пройти операцию, называемую установкой. Необходи-
мость в установке связана с тем, что разработчики программного
обеспечения не могут заранее предвидеть особенности аппарат-
ной и программной конфигурации вычислительной системы, на
которой предстоит работать их программам. Таким образом, ди-
стрибутивный комплект (установочный пакет) программного
обеспечения, как правило, представляет собой незаконченный
программный продукт, из которого в процессе установки на
компьютере формируется полноценное рабочее приложение.
При этом осуществляется привязка приложения к существую-
щей аппаратно-программной среде и его настройка на работу
именно в этой среде. Управляют установкой приложений опера-
ционные системы. Они управляют распределением ресурсов вы-
числительной системы между приложениями, обеспечивают
доступ устанавливаемых приложений к драйверам устройств,
формируют общие ресурсы, которые могут использоваться раз-
ными приложениями, выполняют регистрацию установленных
приложений и выделенных им ресурсов.
Процесс удаления приложений имеет свои особенности
и происходит под строгим контролем операционной системы.
Нельзя допустить, чтобы при удалении одного приложения были
45
удалены ресурсы, на которые опираются другие приложения,
даже если эти ресурсы были установлены вместе с удаляемым
приложением.
Обеспечение взаимодействия с аппаратными средствами
Средства аппаратного обеспечения вычислительной техни-
ки отличаются огромным многообразием. Гибкость аппаратных
и программных конфигураций вычислительных систем поддер-
живается за счет того, что каждый разработчик оборудования
прикладывает к нему специальные программные средства
управления – драйверы. Драйверы имеют точки входа для взаи-
модействия с прикладными программами, а диспетчеризация
обращений прикладных программ к драйверам устройств – это
одна из функций операционной системы. Операционная система
выполняет все функции по установке драйверов устройств и пе-
редаче им управления от приложений. Во многих случаях опе-
рационная система даже не нуждается в драйверах, полученных
от разработчиков устройств, а использует драйверы из собствен-
ной базы данных.
Современные операционные системы позволяют управлять
не только установкой и регистрацией программных драйверов
устройств, но и процессом аппаратно-логического подключения,
при этом реализуется принцип динамического распределения
ресурсов операционной системой, который называется plug-and-
play, а устройства, удовлетворяющие этому принципу, называ-
ются самоустанавливающимися.
Обслуживание компьютера
Предоставление основных средств обслуживания компью-
тера – одна из функций операционной системы. Обычно она ре-
шается внешним образом – включением в базовый состав опера-
ционной системы первоочередных служебных приложений.