Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Программное обеспечение информационных компьютерных систем



1. Программное обеспечение и его виды

windows программный компьютер операционный

Программное обеспечение (software) - это набор команд, управляющих работой компьютера. Без программного обеспечения компьютер не сможет выполнять задачи, которые мы обычно связываем с компьютерами. Функции программного обеспечения следующие:

1. управлять компьютерными ресурсами организации;

2. обеспечивать пользователя всеми инструментами, необходимыми для извлечения пользы из этих ресурсов;

3. выполнять роль посредника между организациями и хранимой информацией.

Выбор соответствующего потребностям организации программного обеспечения - одна из ключевых задач управляющего персонала.

Программное обеспечение по назначению принято делить на:

Системное, которое в свою очередь можно разделить на:

базовый уровень (firmware) - это те программы, которые отвечают за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами и хранятся (записаны) в специальных микросхемах ПЗУ(ROM). Эти программы еще называются драйверами и их совокупность образует базовую систему ввода-вывода (BIOS). Обычно микросхемы ПЗУ BIOS в ПК расположены на материнской плате.

операционные системамы(ОС) - набор программ, которые обеспечивают взаимодействие прочих программ с базовыми программами, аппаратными средствами и предоставляют интерфейс управления компьютером человеку. Операционных система состоит из: а) программ ввода / вывода б) программ для управления файловой системой и планирования задания компьютера в) процессора командного языка, который принимает, анализирует и выполняет команды, адресованные операционной системе. В качестве примеров современных ОС можно привести различные Windows (98, 2000, XP, Vista, Seven, Pocket PC, Windows CE), MS-DOS, разработанные компанией MicroSoft, Unix подобные ОС (UnixWare, SunOS, Solaris, BSD, Linux) от различных производителей и свободно распространяющиеся, OS/2 и ее модификации от IBM, Mac OS и производные от Apple, ОС для карманных ПК, мобильных устройств (Symbian OS например) и многие другие. Место операционной системы в структуре компьютера можете увидеть на рис. 1.

служебный уровень (дополнительное системное ПО) - программы в составе ОС для диагностики и автоматизации работ по проверке, наладке и настройке компьютерной системы.

Прикладное - программы обеспечивающие выполнение конкретных задач на компьютере: научных, офисных, развлекательных и других. Среди них можно выделить:

Текстовые редакторы и процессоры - ввод и редактирование (форматирование) текстовых данных и элементов графики (например, MS Wordиз пакета MS Office);

Графические редакторы - создание и обработка графических изображений. Различают три категории: растровые, векторные и редакторы трёхмерной графики 3D (например, пакеты программ Adobe PhotoshopCorelDraw Graphics); или

Системы управления базами банных (СУБД) - организация массивов данных, управление ими и обеспечение взаимодействия с другими программами (например, MS Access из пакета MS Office);

Диспетчеры файлов - выполняют операции по обслуживанию файловой системы: копирование, перемещение, удаление файлов, создание и удаление каталогов (папок), поиск и навигация по файловой структуре. Могут входить в состав операционной системы (например, FARменеджер);

Редакторы таблиц - управление данными в виде таблиц (например, MS Excel из пакета MS Office);

WEB редакторы - для создания и управления документов для сети Internet, обладают рядом полезных функция для удобства пользователей в создании Web страниц и документов в HTML (например, Adobe Dreamweaver);

Архиваторы данных - программы для сжатия различных видов документов и файлов, для уменьшения их размера, и управления архивами (например, WinRAR архиватор для Windows);

WEB браузеры - средства просмотра WEB страниц и воспроизведения текста, графики, видео, музыки, а также работа с электронной почтой (например Internet Explorer отMicrosoft);

Системы автоматизированного проектирования (СAD) - для автоматизации проектно-конструкторских процессов (например, AutoCAD);

Проигрыватели и медиаплееры - программы и кодеки для воспроизведения медиа контента - видео, музыки в различном формате и стандарте (например, проигрыватель Winows Media);

Системы графического (видео монтажа) - программы для работы с видеофайлами, кадрирования, спецэффектами (например, Windows MoveMaker);

Бухгалтерские программы - системы учета и ведения бухгалтерского учета, ведения учета движения товаров и др. функция (например, пакет 1С Бухгалтерия);

Антивирусы и брандмауэры - программы для защиты от вирусов, троянских программ, управления доступом к портам компьютера, защите от хакерских атак и др. проникновений со стороны сети (например, антивирусная программа NOD32 от ESET);

Музыкальные редакторы - программы для создания музыкальных композиций на компьютере (например WaveLab);

Игровые программы и др. развлекательные программы - развлекательного характера программы 3D графического и другого характера (например, множество современных игр для настольных ПК и игровых приставок);

Геоинформационные системы - для работы с картами, аерофотоснимками, геодезических работ (например, GIS-lab);

Системные программы для работы с различными периферийными устройствами, управления дисками, резервного копирования, восстановления данных (например, Acronis Disk Doctor);

Почтовые клиенты - программы для управления почтой, облегчающие создание, получение почтовых сообщений (например, MS Outlookexpress);

Программы для передачи мгновенных сообщений (ISQ клиенты) и передачи онлайн видео для общения пользователей, а текже передачи текста, файлов (например, Skype);

Программы для записи данных на CD, DVD, Blu-Ray носители (например, пакет NERO);

Многие другие развлекательные, научные, системные программы.

Инструментальное программное обеспечение - программное обеспечение, предназначенное для использования в ходе проектирования, разработки и сопровождения программ. Среди них можно выделить:

ассемблеры - осуществляют преобразование кода на языке ассемблера в язык машинных кодов;

компиляторы - программы, переводящие текст программы на языке высокого уровня в эквивалентную программу на машинном языке;

интерпретаторы - Программы (иногда аппаратные средства), анализирующие команды или операторы программы и тут же выполняющие их;

компоновщики (редакторы связей) - программы, которые производят компоновку - принимают на вход один или несколько объектных модулей и собирают по ним исполнимый модуль;

библиотеки подпрограмм - сборники подпрограмм или объектов, используемых для разработки программного обеспечения;

препроцессоры исходных текстов - это компьютерные программы, принимающие данные на входе, и выдающие данные, предназначенные для входа другой программы, например, такой, как компилятор;

и другие виды инструментального ПО.

Примерами инструментального ПО являются:

Borland Delphi - предназначен для решения практически любых задачи прикладного программирования;

Borland C++ Builder - это отличное средство для разработки DOS и Windows приложений;

Microsoft Visual Basic - это популярный инструмент для создания Windows-программ;

Microsoft Visual C++ - это средство позволяет разрабатывать любые приложения, выполняющиеся в среде ОС типа Microsoft Windows.

По методу распространения программное обеспечение делится на:

1. Проприетарное (proprietary software) - объект авторского права, которое является частной собственностью. Правообладатель такого ПО сохраняет за собой монополию на него и предоставляет лишь право на на установку, использование, доступ, отображение, запуск или любое другое взаимодействие с программным обеспечением.

По степени проприетарности ПО различают:

Коммерческое - распространяется на коммерческой основе в виде лицензий на использование. Ограничения на лицензионное ПО - запреты на распространение, модификацию, коммерческое использование и др. Исходный код секретен, возможность создавать производные продукты юридически запрещена, бесплатное использование юридически запрещено.

Shareware - бесплатное ПО, но предлагается осуществить денежную помощь автору ПО или предлагает более полную версию за деньги или имеет ограниченный срок действия.

Freeware - вид сходен с коммерческим видом, но разрешено бесплатное использование.

Коммерческое бесплатное ПО с открытым исходным кодом, но без возможности производных продуктов.

Copyleft (open source) - то же, что «коммерческое бесплатное с открытым исходным кодом», но лишено ограничений на создание и публикацию производных продуктов, кроме одного - исходный код производного продукта обязан быть открыт. При копилефте всепроизводные произведения должны распространяться под той же лицензией, что и оригинальное произведение. Самой известной и распространённой копилефт-лицензией является GNU GPL. Такое ПО обычно называют открытое или свободным.

BSD License (public domain) - то же, что и copyleft, но лишено даже ограничения на создание производных продуктов с открытым кодом.

В любом этом виде ПО, кроме public domain существует понятие «правообладатель».

2. Открытое (open source software) - программные продукты с открытым программным кодом, которые доступен для просмотра, изменения, что позволяет принять участие в доработке и исправлении ошибок в программном продукте и создания нового ПО - через заимствование исходного кода, если это позволяет лицензия, или через изучение использованных алгоритмов, структур данных, технологий, методик и интерфейсов. Свободная лицензия позволяет использовать исходный код программы для своих нужд с минимальными ограничениями. Открытое ПО не обязательно должно быть бесплатным, тем не менее, большинство открытого ПО - бесплатное.

3 Свободное программное обеспечение (free software) - широкий спектр программных решений, в которых права пользователя («свободы») на неограниченные установку, запуск, а также свободное использование, изучение, распространение и изменение(совершенствование) программ защищены юридически авторскими правами при помощи свободных лицензий например таких как, GNU General Public License или BSD License. Обычно говоря free software имеют ввиду что такое ПО бесплатно и может свободно распространяться. Свободное программное обеспечение, в любом случае, может свободно устанавливаться и использоваться на любых компьютерах. Использование такого ПО свободно везде: в школах, офисах, вузах, на личных компьютерах и во всех организациях и учреждениях, в том числе, и на коммерческих и государственных.

Среди программного продукта еще можно выделить т.н. «пиратское ПО» - это ПО, которое нарушает авторские права, подразумевая несанкционированное правообладателем распространение материала, защищённого авторским правом. Включает в себя снятие разнообразных программных защит. Для этого существует специальный класс программного обеспечения - так называемые «кряки» (от англ. to crack - взламывать), специальные патчи, готовые серийные номера или их генераторы для программного продукта, которые снимают с него ограничения, связанные со встроенной защитой от нелегального использования.

Официальной политикой украинских органов государственного управления и основных вендоров-производителей программного обеспечения является постепенная легализация программного обеспечения, применяемого конечными пользователями (приобретение лицензий на уже используемое ПО, либо переход на другое ПО с приобретением лицензий на него). Украинское законодательство за использование и распространение нелицензированного программного обеспечения и нарушение авторских прав предполагает наказание в виде штрафов, и даже лишение свободы. В связи с этим вопрос перехода организаций и предприятий на лицензионное программное обеспечение становится очень актуальным.

2. Операционная система

Операционная система - это комплекс взаимосвязанных системных программ, назначение которого - организовать взаимодействие пользователя с компьютером и выполнение всех других программ.

Состав операционной системы.

Структуру ОС составляют следующие модули:

базовый модуль (ядро ОС) - управляет работой программы и файловой системой, обеспечивает доступ к ней и обмен файлами между периферийными устройствами;

командный процессор - расшифровывает и исполняет команды пользователя, поступающие прежде всего через клавиатуру;

драйверы периферийных устройств - программно обеспечивают согласованность работы этих устройств с процессором (каждое периферийное устройство обрабатывает информацию по разному и в различном темпе);

дополнительные сервисные программы (утилиты) - делают удобным и многосторонним процесс общения пользователя с компьютером.

Загрузка ОС. Файлы, составляющие ОС, хранятся на диске, поэтому система называется дисковой операционной (ДОС). Известно, что для их выполнения программы - и, следовательно, файлы ОС - должны находится в оперативной памяти (ОЗУ). Однако, чтобы произвести запись ОС в ОЗУ, необходимо выполнить программу загрузку, которой сразу после включения компьютера в ОЗУ нет. Выход из этой ситуации состоит в последовательной, поэтапной загрузке ОС в оперативную память.

Первый этап загрузки ОС. В системном блоке компьютера находится постоянное запоминающее устройство (ПЗУ, постоянная память, ROM-Read Only Memory - память с доступом только для чтения), в котором содержатся программы тестирования блоков компьютера и первого этапа загрузки ОС. Они начинают выполнятся с первым импульсом тока при включении компьютера. На этом этапе процессор обращаются к диску и проверяет наличие на определенном месте (в начале диска) очень небольшой программы - загрузчика. Если эта программа обнаружена, то она считывается в ОЗУ и ей передается управление.

Второй этап загрузки ОС. Программа - загрузчик, в свою очередь, ищет на диске базовый модуль ОС, переписывает его память и передает ему управление.

Третий этап загрузки ОС. В состав базового модуля входит основной загрузчик, который ищет остальные модули ОС и считывает их в ОЗУ. После окончания загрузки ОС управление передается командному процессору и на экране появляется приглашение системы к вводу команды пользователя.

Заметим, что в оперативной памяти во время работы компьютера обязательно должны находиться базовый модуль ОС и командный процессор. Следовательно, нет необходимости загружать в оперативную память все файлы ОС одновременно. Драйверы устройств и утилиты могут подгружаться в ОЗУ по мере необходимости, что позволяет уменьшать обязательный объем оперативной памяти, отводимый под системное программное обеспечение.

Первая задача ОС - организация связи, общения пользователя с компьютером в целом и его отдельными устройствами. Такое общение осуществляется с помощью команд, которые в том или ином виде человек сообщает операционной системе. В ранних вариантах операционных систем такие команды просто вводились с клавиатуры в специальную строку. В последующем были созданы программы - оболочки ОС, которые позволяют общаться не только с ОС не только текстовым языком команд, а с помощью меню (в том числе пиктографического) или манипуляций с графическими объектами.

Вторая задача ОС - организация взаимодействия всех блоков компьютера в процессе выполнения программы, которую назначил пользователь для решения задачи. В частности, ОС организует и следит за размещением в оперативной памяти и на диске нужных для работы программы данных, обеспечивает своевременное подключение устройств компьютера по требованию программы и т.п.

Третья задача ОС - обеспечение так называемых системных работ, которые бывает необходимо выполнить для пользователя. Сюда относится проверка, «лечение» и форматирование диска, удаление и восстановление файлов, организация файловой системы и т.п. Обычно такие работы осуществляются с помощью специальных программ, входящих в ОС и называемых утилитами.

Операционная система выполняет роль связующего звена между аппаратурой компьютера, с одной стороны, и выполняемыми программами, а также пользователем, с другой стороны.

ОС обычно хранится во внешней памяти компьютера - на диске. При включении компьютера она считывается с дисковой памяти и размещается в ОЗУ.

Этот процесс называют загрузкой ОС.

В функции ОС входит:

· - осуществление диалога с пользователем;

· - ввод-вывод и управление данными;

· - планирование и организация процесса обработки программ;

· - распределение ресурсов (оперативной памяти, процессора, внешних устройств);

· - запуск программ на выполнение;

· - всевозможные вспомогательные операции обслуживания;

· - передача информации между различными внутренними устройствами;

· - программная поддержка работы периферийных устройств (дисплея, клавиатуры, принтера и др.).

ОС можно назвать программным продолжением устройства управления компьютера.

В зависимости от количества одновременно обрабатываемых задач и числа пользователей, которых могут обслуживать ОС, различают четыре основных класса операционных систем:

· 1. однопользовательские однозадачные, которые поддерживают одну клавиатуру и могут работать только с одной (в данный момент) задачей;

· 2. однопользовательские однозадачные с фоновой печатью, которые позволяют помимо основной задачи запускать одну дополнительную задачу, ориентированную как правило, на вывод информации на печать.

· 3. однопользовательские многозадачные, которые обеспечивают одному пользователю параллельную обработку нескольких задач.

· 4. многопользовательские многозадачные, позволяющие на одном компьютере запускать несколько задач нескольким пользователям.

ОС для персонального компьютера, ориентированного на профессиональное применение, должна содержать следующие основные компоненты:

· - программы управления вводом / выводом;

· - программы, управляющие файловой системой и планирующие задания для компьютера;

· - процессор командного языка, который принимает, анализирует и выполняет команды, адресованные ОС.

В каждой ОС имеется свой командный язык, который позволяет пользователю выполнять те или иные действия:

· - обращаться к каталогу;

· - выполнять разметку внешних носителей;

· - запускать программы;

· - … и другие действия.

Анализ и исполнение команд пользователя, включая загрузку готовых программ из файлов в оперативную память и их запуск, осуществляет командный процессор ОС.

Важным классом системных программ являются драйверы устройств.

Для управления внешними устройствами компьютера используются специальные системные программы - драйверы. Драйверы стандартных устройств образуют в совокупности базовую систему ввод-вывод (BIOS), которая обычно заносится в постоянное ЗУ компьютера.

Нередко к системным программам относят антивирусные средства, программы архивирования файлов и т.п.

Второй класс программ - это прикладные программы. Здесь нет единой точки зрения, какие именно программы относятся к этому классу. Обычно прикладной называют любую программу, позволяющую пользователю без программирования решать определенный класс задач

Операционная система блестяще справляется со своими обязанностями. На практике одно из основных преимуществ использования OS заключается в простоте ее понимания, несмотря на функциональную сложность (То есть система рассчитана на выполнение достаточно сложных функций).

Существуют несколько наиболее распространенных ОС.

Например, MS-DOS расшифровывается как дисковая операционная система. Разработчиком MS-DOS является Корпорация Microsoft.

Файлы и файловая система

Все программы и данные хранятся в долговременной (внешней) памяти компьютера в виде файлов.

Файл - это определенное количество информации (программа или данные), имеющее имя и хранящееся в долговременной (внешней) памяти.

Имя файла. Имя файла состоит из двух частей, разделенных точкой: собственно имя файла и расширение, определяющее его тип (программа, данные и так далее). Собственно имя файлу дает пользователь, а тип файла обычно задается программой автоматически при его создании (табл. 4.2).

В различных операционных системах существуют различные форматы имен файлов. В операционной системе MS-DOS собственно имя файла должно содержать не более 8 букв латинского алфавита, цифр и некоторых специальных знаков, а расширение состоит из трех латинских букв, например: proba.txt

В операционной системе Windows имя файла может иметь длину до 255 символов, причем можно использовать русский алфавит, например: Единицы измерения информации.doc

Типы файлов и расширений
Тип файла Расширения Программы exe, com Текстовые файлы txt, doc Графические файлы bmp, gif, jpg и др. Звуковые файлы wav, mid Видеофайлы avi Программы на языках программирования bas, pas и др.

Файловая система. На каждом носителе информации (гибком, жестком или лазерном диске) может храниться большое количество файлов. Порядок хранения файлов на диске определяется используемой файловой системой.

Каждый диск разбивается на две области: область хранения файлов и каталог. Каталог содержит имя файла и указание на начало его размещения на диске. Если провести аналогию диска с книгой, то область хранения файлов соответствует ее содержанию, а каталог - оглавлению. Причем книга состоит из страниц, а диск - из секторов.

Для дисков с небольшим количеством файлов (до нескольких десятков) может использоваться одноуровневая файловая система, когда каталог (оглавление диска) представляет собой линейную последовательность имен файлов. Такой каталог можно сравнить с оглавлением детской книжки, которое содержит только названия отдельных рассказов.

Одноуровневый каталог
Имя файла Номер начального сектора Файл_1 56 Файл_2 89 … Файл_112 1200

Если на диске хранятся сотни и тысячи файлов, то для удобства поиска используется многоуровневая иерархическая файловая система, которая имеет древовидную структуру. Такую иерархическую систему можно сравнить, например, с оглавлением данного учебника, которое представляет собой иерархическую систему разделов, глав, параграфов и пунктов.

Начальный, корневой каталог содержит вложенные каталоги 1-го уровня, в свою очередь, каждый из последних может содержать вложенные каталоги 2-го уровня и так далее. Необходимо отметить, что в каталогах всех уровней могут храниться и файлы.

Например, в корневом каталоге могут находиться два вложенных каталога 1-го уровня (Каталог_1, Каталог_2) и один файл (Файл_1). В свою очередь, в каталоге 1-го уровня (Каталог_1) находятся два вложенных каталога второго уровня (Каталог_1.1 и Каталог_1.2) и один файл (Файл_1.1)

Файловая система - это система хранения файлов и организации каталогов.



Иерархическая файловая система

Рассмотрим иерархическую файловую систему на конкретном примере. Каждый диск имеет логическое имя (А:, В: - гибкие диски, С:, D:, Е: и так далее - жесткие и лазерные диски).

Пусть в корневом каталоге диска С: имеются два каталога 1-го уровня (GAMES, TEXT), а в каталоге GAMES один каталог 2-го уровня (CHESS). При этом в каталоге TEXT имеется файл proba.txt, а в каталоге CHESS - файл chess.exe

Пример иерархической файловой системы

Путь к файлу. Как найти имеющиеся файлы (chess.exe, proba.txt) в данной иерархической файловой системе? Для этого необходимо указать путь к файлу. В путь к файлу входят записываемые через разделитель «\» логическое имя диска и последовательность имен вложенных друг в друга каталогов, в последнем из которых содержится нужный файл. Пути к вышеперечисленным файлам можно записать следующим образом:

C:\GAMES\CHESS\

С:\ТЕХТ\

Путь к файлу вместе с именем файла называют иногда полным именем файла.

Пример полного имени файла:

С \GAMES\CHESS\chess.exe

Представление файловой системы с помощью графического интерфейса. Иерархическая файловая система MS-DOS, содержащая каталоги и файлы, представлена в операционной системе Windows с помощью графического интерфейса в форме иерархической системы папок и документов. Папка в Windows является аналогом каталога MS-DOS

Однако иерархическая структура этих систем несколько различается. В иерархической файловой системе MS-DOS вершиной иерархии объектов является корневой каталог диска, который можно сравнить со стволом дерева, на котором растут ветки (подкаталоги), а на ветках располагаются листья (файлы).

В Windows на вершине иерархии папок находится папка Рабочий стол. Следующий уровень представлен папками Мой компьютер, Корзина и Сетевое окружение (если компьютер подключен к локальной сети)

Иерархическая структура папок

Если мы хотим ознакомиться с ресурсами компьютера, необходимо открыть папку Мой компьютер.

Иерархическая система папок Windows

1. В окне Мой компьютер находятся значки имеющихся в компьютере дисков. Активизация (щелчок) значка любого диска выводит в левой части окна информацию о его емкости, занятой и свободной частях.

2. Выбрав один из пунктов меню Вид (Крупные значки, Мелкие значки, Список, Таблица), можно настроить форму представления содержимого папки.

Папка Сетевое окружение содержит папки всех компьютеров, подключенных в данный момент к локальной сети.

Папка Корзина временно содержит все удаленные папки и файлы. При необходимости удаленные и хранящиеся в Корзине папки и документы можно восстановить.

3. Для окончательного удаления файлов необходимо ввести команду [Файл-Очистить корзину].

Операции над файлами. В процессе работы на компьютере наиболее часто над файлами производятся следующие операции:

· копирование (копия файла помещается в другой каталог);

· перемещение (сам файл перемещается в другой каталог);

· удаление (запись о файле удаляется из каталога);

· переименование (изменяется имя файла).

Графический интерфейс Windows позволяет проводить операции над файлами с помощью мыши с использованием метода Drag&Drop (перетащи и оставь). Существуют также специализированные приложения для работы с файлами, так называемые файловые менеджеры: Norton Commander, Windows Commander, Проводник и др.

3. Операционная система Windows

Само название Windows, на русском языке означает «Окна» и имеет в нашем языке синонимы Виндовс, Вундоуз и другие производные полученные после перевода.

Следующие версии Windows постепенно заменяли многое построенное в MS-DOS, аппаратный и программный функционал. Все внесённые изменения Microsoft в MS-DOS с дальнейшей интеграцией поспособствовали получению развитой операционной системы.

В настоящее время Microsoft Windows является самой популярной ОС, не только из-за привычного удобства для использования и внушительного функционала, но и из-за высокого уровня интеграции с возможностями её ядра и другого программного обеспечения, в том числе MS Office.

На самом высоком уровне абстракции процесс в Windows включает следующее:

закрытое виртуальное адресное пространство - диапазон адресов виртуальной памяти, которым может пользоваться процесс;

исполняемую программу - исполняемый код и данные, проецируемые на виртуальное адресное пространство процесса;

список открытых описателей (handles) различных системных ресурсов - семафоров, коммуникационных портов, файлов и других объектов, доступных всем потокам в данном процессе;

контекст защиты (security context), называемый маркером доступа (асcess token) и идентифицирующий пользователя, группы безопасности и привилегии, сопоставленные с процессом;

уникальный идентификатор процесса (во внутрисистемной терминологии называемый идентификатором клиента);

минимум один поток. Каждый процесс также указывает на свой родительский процесс (процесс-создатель). Однако, если родитель существует, эта информация не обновляется. Поэтому есть вероятность, что некий процесс указывает на уже несуществующего родителя. Это не создает никакой проблемы, поскольку никто не полагается на наличие такой информации.

Архитектура ОС Windows

Архитектура ОС Windows имеет модульную структуру. Из этого можно сделать вывод, что она состоит из разделяемых компонентов, любой из которых жестко отвечает за собственные функции.

Она состоит из двух уровней: компонентов, которые работают в режиме пользователя (user mode), и компонентов, работающих в режиме ядра (kernel mode). Это очень удобно, потому что пользователь, имея доступ к системным программам и внутренним компонентам ОС, может случайно что-то изменить или удалить. Это спровоцирует поломку системы. Поэтому с компьютером мы работаем через пользовательский режим и его приложения, а в режиме ядра выполняются наши команды. У пользовательского режима и режима ядра есть свои привилегии. У режима ядра их больше. В операционной системе они разделены на уровни.

Режим ядра

Сначала мы рассмотрим режим ядра, который, непременно, является очень важной и неотъемлемой частью операционной системы.

Ядро - центральная часть операционной системы, управляющая выполнением процессов, ресурсами вычислительной системы и предоставляющая процессам координированный доступ к этим ресурсам. [3] По сути это некоторая абстракция, которая позволяет получить доступ к ресурсам вычислительной системы, который нужны пользователю для работы с компьютером. Работа ядра полностью скрыта от пользователя, и он не имеет к нему доступа.

Существует несколько типов архитектур ядер операционных систем:

1) Монолитное ядро;

2) Микроядро;

3) Экзоядро;

4) Наноядро;

5) Гибридное ядро.

Но подробнее мы рассмотрим монолитное и модульное ядра, так как сначала операционная система Windows имела монолитное ядро, а позже усовершенствовалась до модульного ядра. «Монолитное ядро - классическая архитектура ядер операционных систем. Монолитные ядра предоставляют богатый набор абстракций оборудования. Все части монолитного ядра работают в одном адресном пространстве». [4] То есть в памяти нашего компьютера хранится информация, и каждой её составляющей соответствует число - адрес, который определяет место её хранения. Кстати, монолитное ядро сейчас всё равно является самой распространённой архитектурой ядер операционных систем. Монолитные ядра долго развивались и усовершенствовались. Сейчас они являются наиболее архитектурно зрелыми и пригодными к эксплуатации. Но, к сожалению, монолитное ядро имеет свои недостатки. Оно работает в одном адресном пространстве. Если вдруг произойдёт сбой в одном из компонентов, то нарушится работоспособность всей системы. Эти сбои невозможны в модульном ядре, о котором мы сейчас поговорим. «Модульное ядро - современная, усовершенствованная модификация архитектуры монолитных ядер операционных систем компьютеров. В отличие от «классических» монолитных ядер, считающихся ныне устаревшими, модульные ядра, как правило, не требуют полной перекомпиляции ядра при изменении состава аппаратного компьютера». [5] Взамен этим функциям модульные ядра просто дополнительно загружают модули ядра, которые в свою очередь поддерживают то или иное аппаратное обеспечение. Например, модульное ядро может загрузить нужный для работы драйвер. Модульное ядро может загрузить модуль прямо во время работы системы, не перезагружая её. А также подгрузка модуля может выполняться при перезагрузке ОС. В это время ОС перестраивается на загрузку определенных модулей. Но, не смотря на новые возможности, модульные ядра всё равно остаются монолитными. Они по-прежнему работают в адресном пространстве. Это даёт им возможность использовать все функции ядра. «Модульные ядра удобнее для разработки, чем традиционные монолитные ядра, не поддерживающие динамическую загрузку модулей, так как от разработчика не требуется многократная полная перекомпиляция ядра при работе над какой-либо его подсистемой или драйвером. Выявление, локализация, отладка и устранение ошибок при тестировании также облегчаются». [6] То есть если нужно усовершенствовать функции модульного ядра, то сначала можно улучшить одну из его составляющих частей, например, какой-нибудь драйвер, а потом загрузить его к ядру. Эта задача гораздо усложняется в случае с монолитным ядром. Его придётся полностью переделывать, чтобы поместить туда новый драйвер. Функции, которые входят в состав ядра, решают очень важные задачи. Они переключают контексты, занимаются организацией процесса вычислений, загружают и выгружают страницы, обрабатывают прерывания. А в свою очередь приложения, работающие из режима пользователя, могут обращаться к ядру, чтобы выполнить нужные действия.

Скорость выполнения функция ядра является показателем производительности ОС. Все модули ядра или большая их часть находятся в ОС. Ядро является главной составляющей компьютерной системы, благодаря которой она работает. По этой причине так необходимо, чтобы коды ядра были надежны.

Ядро состоит из следующих слоёв:

1) Средства аппаратной поддержки;

2) Машинно-зависимые компоненты;

3) Базовые механизмы ядра;

4) Менеджеры ресурсов;

5) Интерфейс системных вызовов.

Программное обеспечение, находящееся в режиме ядра:

· может иметь прямой и неограниченный доступ к аппаратному обеспечению;

· имеет доступ ко всей памяти компьютера; · не может быть вытеснено в страничный файл на жестком диске;

· имеют больший приоритет по сравнению с процессами пользовательского режима.

Сама архитектура ядра позволяет защитить его компоненты от изменения их другими программами.

Драйвер - это компьютерные программы, благодаря которым ОС может работать с устройствами компьютера. Драйвер обрабатывает наши запросы, которые мы вводим в режиме пользователя. Затем он переводит их на машинный язык (с высокого уровня на низкоуровневый), который понятен компьютеру, тем самым обеспечивая нам полное взаимопонимание. Основная часть кода Windows выполняется в режиме ядра. Если драйвер будет содержать вирус, то он может сломать ОС. Когда мы загружаем драйверы из интернета, то нужно быть осторожными, так как они сразу переходят в режим ядра и получают полный доступ ко всем данным операционной системы. Поэтому очень важно, чтобы компоненты, которые работают в этом режиме, были хорошо проверены и протестированы, не содержали ошибок.

Режим пользователя

Режим пользователя имеет гораздо меньше привилегий по сравнению с режимом ядра. У него нет прямого доступа к оборудованию. А также он имеет ограниченный доступ к памяти. «Режим пользователя состоит из подсистем, которые передают запросы ввода и вывода соответствующему драйверу режима ядра посредством менеджера Ввода-вывода. Уровень пользователя состоит из двух подсистем - подсистема окружения(Environment) и интегральная подсистема (Integral)».

Подсистема окружения нужна для того, чтобы запускать приложения, которые написаны для разных видов ОС. Обратим внимание на то, что ни у какой из подсистем окружения нет прямого доступа к аппаратной части компьютера. У ОС есть менеджер Вирт. Памяти. Этот менеджер имеет привилегии, так как работает в режиме ядра. Именно он обеспечивает доступ к ресурсам памяти. В состав системы окружения входят следующие подсистемы: Win32, POSIX, OS/2. Самой важной из них является Win 32. Она предоставляет компьютерным программам интерфейс программирования приложения (англ. application programming interface, API).

Две другие подсистемы тоже предоставляют свой интерфейс программирования приложения. Но для того чтобы им получить пользовательский ввод и показать результаты, им нужно использовать подсистему Win32. Без подсистемы Win32 Windows работать не может, поэтому Win32 работает всегда. Это её главное отличие от двух других подсистем. Эта подсистема обрабатывает все, что связано с клавиатурой, мышью и экраном, и нужна даже на серверах в отсутствие интерактивных пользователей. Также Win32 управляет окнами и базовыми сервисами. «Подсистема окружения OS/2 поддерживает неграфические 16-разрядные приложения операционной системы OS/2 и эмулирует систему OS/2 2.1.x. Подсистема окружения POSIX поддерживает приложения, написанные в соответствии со стандартом POSIX.1» [9] Интегрированная подсистема работает от имени подсистемы окружения. Она наблюдает за несколькими функциями операционной системы. В её состав входят подсистемы безопасности, службы рабочей станции и службы сервера. «Служба безопасности обращается с маркерами доступа, позволяет или запрещает доступ к учетной записи пользователя, обрабатывает запросы авторизации и инициирует процесс входа пользователя в систему. Служба Рабочая станция обеспечивает доступ компьютера к сети - является API для сетевого редиректора. Служба Сервер позволяет компьютеру предоставлять сетевые сервисы». [9] Теперь можно рассмотреть более полную схему архитектуры ОС. Главные отличия двух режимов Чем же отличаются программы, работающие в режиме пользователя от программ, работающих в режиме ядра? Отличия процессов, работающих в режиме пользователя, от процессов, работающих в режиме ядра: не имеют прямого доступа к оборудованию, все запросы на использование аппаратных ресурсов должны быть разрешены компонентом режима ядра; ограничены размерами выделенного адресного пространства; могут быть выгружены из физической памяти в виртуальную на жестком диске; приоритет процессов данного типа ниже приоритета процессов режима ядра, это предохраняет ОС от снижения производительности или задержек, происходящих по вине приложений.

Стандартные программы:

1. Блокнот - это несложный текстовый редактор, используемый для создания простых документов (.txt), часто применяется для создания Web - страниц.

2. WordPad - это редактор текста. При помощи этого редактора можно создавать и редактировать как простые текстовые документы, так и документы со сложным форматированием и рисунками. Имеется возможность связывать и внедрять данные из других документов в документ WordPad. Файлы WordPad можно сохранять как тестовые документы, файлы в формате RTF, тестовые документы DOS и документы в формате Юникод.

3. Редактор Paint - это программа для создания и редактирования растровых рисунков.

Редактор Paint

На рисунке представлен интерфейс редактора Paint.



Рис. 1

Для создания и редактирования рисунков в редакторе имеется строка меню, панель инструментов и палитра цвета. Для того чтобы воспользоваться каким-либо инструментом, необходимо щелкнуть на соответствующей пиктограмме, затем переместить указатель в рабочее поле. Редактор может работать с файлами расширения: bmp, dib, JPEG, GIF, TIFF, PNG.

Для установки цвета фона и цвета рисунка необходимо щелкнуть на пиктограмме основного цвета и цвета фона:

§ чтобы задать основной цвет, щелкните цвет на палитре левой кнопкой мыши;

§ чтобы задать цвет фона, щелкните цвет на палитре правой кнопкой мыши.

Часто редактор используется для создания скриншотов. Для этого необходимо открыть требуемый рисунок, затем на клавиатуре нажать клавишу Print Screen, в результате чего содержимое экрана вместе с рисунком будет сохранено в буфере обмена.

Далее необходимо запустить Paint, и в меню Правка выбрать команду Вставить, в окне Paint появится содержимое экрана, выберите необходимый фрагмент для сохранения.

Для этого надо щелкнуть на пиктограмме Выделение на панели инструментов, при этом указатель мыши примет вид крестика. Выделите интересующий вас элемент графики, и в меню правка выбираем Вырезать, затем в меню Файл выбираем команду Создать, откроется окно диалога «Сохранить изменения в файле Безымянный», выбираем - Нет.

Затем необходимо выполнить Правка / Вставить, и в рабочем окне Paint появится выделенный фрагмент рисунка. После этого необходимо сохранить этот рисунок: Файл / Сохранить, в окне диалога указать имя, тип файла и выбрать диск и папку для хранения.

Служебные программы:

1. Дефрагментация диска.

2. Очистка диска.

3. Назначение заданий.

4. Проверка диска.

Дефрагментация диска

Для дефрагментации диска необходимо выполнить команду Пуск / Программы / Стандартные / Служебные и выбрать Дефрагментация диска, откроется окно диалога. В окне необходимо выбрать том для осуществления дефрагментации и щелкнуть на пиктограмме Анализ.

По результатам анализа состояния диска операционная система выдаст оценку использования диска до дефрагментации и заключение о целесообразности проведения дефрагментации.

Рис. 2

Для продолжения выполнения дефрагментации необходимо щелкнуть на кнопке Дефрагментация. По завершении дефрагментации можно вывести отчет на экран.

Очистка диска

Программа очистка диска применяется для освобождения пространства на жестком диске путем удаления компонентов ОС и программ, которые уже не используются, временных файлов и очистки корзины.

Для запуска этой программы необходимо выполнить: Пуск / Программы / Стандартные / Служебные / Очистка диска, появится окно выбор диска, после выбора диска нажмите ОК. В результате появится окно диалога Очистка диска с перечнем файлов, доступных для удаления, в этом окне установите флажки тех файлов, которые требуется удалить и щелкните на кнопке ОК.

Рис. 3



Назначение заданий

Для назначения задания необходимо выбрать команду Пуск / Программы / Стандартные / Служебные / Назначенные задания, откроется окно диалога

Рис. 4

В окне диалога надо дважды щелкнуть по пиктограмме Добавить задание, откроется окно диалога Мастер планирования задания.

Далее выполните следующее:

1. В окне Мастер планирования заданий нажмите кнопку Далее.

2. Выделите программу, которую необходимо запустить.

3. Укажите имя и когда запускать.

4. Установите время и дни запуска программы.

5. Введите имя пользователя и пароль.

6. Готово.

Проверка диска

Служебная программа проверка диска предназначена для обнаружения ошибок файловой системы и повреждения секторов на жестком диске. Для того чтобы запустить программу проверка диска необходимо выполнить следующее:

1. В окне Мой компьютер выберите диск, который необходимо проверить.

2. Выберите команду Свойства диска из контекстного меню.

3. В появившемся окне диалога на вкладке Сервис выберите Выполнить проверку (проверка тома на наличие ошибок).

4. В появившемся окне диалога Проверка диска установите флажки Автоматически проверять системные ошибки, а также Проверять и восстанавливать поврежденные сектора и щелкните на кнопке Запуск. Перед запуском проверки диска необходимо закрыть все содержащие в нем файлы.

5. Paint - специальная достаточно функциональная утилита для рисования и редактирования фотографий, узнать о ней подробнее, вы можете в статье о том, как пользоваться paint;

6. Wordpad и Блокнот - служат для печати, по сути они оба одинаковые, различие лишь в том, что wordpad функциональнее;

7. Выполнить - это аналог поиска в меню пуск;

8. Записки - это заметки, которые вы можете добавить на рабочий стол, чтобы не забыть о чём-либо;

9. Звукозапись - способствует записи звука с помощью микрофона, но перед тем, как начать запись, нужно подключить микрофон и установить драйвера для него;

10. Калькулятор - это достаточно функциональный калькулятор, служащий для всяческих вычислений;

11. Командная строка - специальная утилита для указания разных команд компьютеру. Например, здесь вы можете сделать загрузочную флешку;

12. Подключение к удалённому рабочему столу - нужна для того, чтобы на расстоянии подключиться к компьютеру с помощью сети интернет;

13. Проводник - Это программа для навигации между папками и файлами, открыть его можно двумя способами: здесь и нажатием на ярлык «мой компьютер».

Окна и типы окон

Окно - прямоугольная область экрана, предназначенная для отображения на экране объектов, элементов управления и информации. В ОС Windows можно выделить четыре вида окон:

· Окна папок - используются для поиска, выбора и загрузки приложений и документов;

· Окна приложений - используют для работы с документами;

· Диалоговые окна - применяют для настройки ОС и приложений;

· Окна справочной системы - используют для получения дополнительной информации.

· Структура окон разных видов в основном одинаковая.

· Основными элементами окна папки являются:

· Рамка - ограничивает окно. Установив указатель мыши на рамку окна, можно изменять размеры окна протягиванием мыши.

· Строка заголовка. Расположена вверху под рамкой и содержит название окна. За эту строку выполняется перетаскивание окна по экрану с помощью мыши.

· Кнопка Системное меню. Расположена слева от заголовка. Щелчок по кнопке открывает список основных операций по управлению данным окном.

· Кнопки Свернуть , Развернуть Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

(Восстановить Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

), Закрыть Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

. Расположены справа от заголовка. Кнопка Свернуть убирает окно с экрана, но не останавливает работу приложения. Кнопка Закрыть завершает работу окна. Кнопка Развернуть / Восстановить разворачивает окно на весь экран и восстанавливает исходный размер.

· Строка меню. Расположена под заголовком и содержит перечень основных режимов работы с объектами окна.

· Панель инструментов. Находится под строкой меню и содержит кнопки для выполнения основных операций с объектами окна. Эта панель может выводиться на экран или удаляться по команде пользователя.

· Рабочая область - внутренняя область окна, в которой отображаются объекты.

· Полосы прокрутки. Отображаются в окне папки, если все содержащиеся в папке объекты не помещаются в пределах рабочей области. Бывают вертикальными и горизонтальными.

· Строка состояния - информационная строка в нижней части окна.

Диалоговыми окнами пользуются, когда надо что-либо настроить или изменить. В отличие от окон папок, диалоговые окна не стандартны, хотя и стандартизированы за счет применения типовых элементов управления.

Большинство диалоговых окон содержат больше информации, чем может разместиться на одной экранной странице окна. В этом случае в диалоговом окне создаются вкладки. Переключение между вкладками выполняют щелчком мыши на ее названии.

Диалоговые окна обычно содержат командные кнопки, которые служат для выполнения команд.

Например:

· ОК - закрытие окна с сохранением всех выполненных в нем настроек.

· Отмена - закрытие окна без сохранения внесенных изменений.

· Обзор… - открывает диалоговое окно, с помощью которого удобно выполнить поиск и выбор объекта.

· Печать - печать на принтере текущих параметров настройки.

· Далее>, <Назад - переход к следующему этапу работы программы-мастера или возврат к предыдущему этапу.

В диалоговых окнах также может содержаться много других разнообразных элементов управления,

например:

· Текстовое поле - область ввода текстовой информации с клавиатуры;

· Список, Поле со списком, Раскрывающийся список - позволяют выбрать один параметр из заданного набора;

· Переключатели - позволяют выбрать только один вариант настройки из нескольких;

· Флажки - похожи на переключатели, но в отличие от них может быть установлено одновременно несколько флажков;

· Счетчик - для ввода числовых параметров;

· Позиционируемый движок - наглядно осуществляет изменение регулируемых параметров.



Список использованных интернет-источников

1. http://www.lessons-tva.info/edu/e-inf1/e-inf1-4-1.html

2. http://www.yrokicompa.ru/2015/01/perechen-standartnyh-programm-windows-7.html

3. http://hi-news.ru/tag/operacionnye-sistemy

4. http://www.neumeka.ru/chto_takoe_windows.html

5. http://kompyutery.od.ua/%D0% 9F % D1% 80% D0% BE % D0% B3% D1% 80% D0% B0% D0% BC % D0% BC % D0% BD % D0% BE % D0% B5-%D0% BE % D0% B1% D0% B5% D1% 81% D0% BF % D0% B5% D1% 87% D0% B5% D0% BD % D0% B8% D0% B5-%D0% B8-%D0% B5% D0% B3% D0% BE-%D0% B2% D0% B8% D0% B4% D1% 8B.php

6. http://cdo.bseu.by/dl1/software/s2_1.htm

7. http://festival.1september.ru/articles/587537/

Размещено на Allbest.ru