Операционные системы реального времени (ОСРВ): понятие и виды

Каталог в NTFS представляет собой специфический файл, хранящий ссылки на другие файлы и каталоги; тем самым обеспечивается иерархическое строение данных на диске. Файл каталога поделен на блоки, каждый из которых содержит имя файла, базовые атрибуты и ссылку на элемент MFT, который предоставляет полную информацию об элементе каталога. Внутренняя структура каталога NTFS представляет собой бинарное дерево. Если в линейном каталоге (например, во всех версиях FAT) для поиска файла с данным именем операционной системе приходится просматривать все его элементы, то в бинарном дереве имена файлов располагаются таким образом, чтобы поиск осуществлялся максимально быстро. Например, для поиска одного файла среди 1000 в FAT придется осуществить в среднем 500 сравнений (наиболее вероятно, что файл будет найден где-то в середине списка), а системе NTFS - всего около 10.

Начиная с ОС Windows 2000, Microsoft использует новую версию данной файловой системы - NTFS 5.O. В ней были введены дополнительные атрибуты файлов; наряду с правом доступа появилось понятие запрета доступа (что позволяет, например, при наследовании пользователем прав группы на какой-нибудь файл, запретить ему возможность изменять его содержимое). Новая система также позволяет вводить ограничения (квоты) на размер дискового пространства, предоставляемого пользователям и проецировать любой каталог (как на локальном, так и на удаленном компьютере) в подкаталог на локальном диске.

CDFS (CD File System) была разработана для хранения информации на компакт-дисках. Это довольно простая система, и она имеет ряд существенных ограничений. Например, длина имени файла не может превышать 128 символов, нельзя использовать глубоко вложенные каталоги (более 8 уровней) и т.д. Поэтому сейчас все большее распространение при записи информации на CD и DVD-диски получает формат UDF (Universal Disk Format), который является надмножеством формата CDFS. Это вполне современный стандарт файловой системы, поддерживаемый Ассоциацией технологий оптической долговременной памяти (OSTA). По некоторым характеристикам UDF вполне сопоставим с форматами файловых систем, используемых на жестких дисках. Поддерживаемый размер имени файла увеличен до 256 символов, добавлена возможность загрузки ОС. В состав Windows 2000 включена поддержка UDF vl.5, в то время как Windows 98 ограничивается UDF vl.02, причем драйвер UDF позволяет производить только операции чтения.

Правила именования устройств практически не изменились со времени появления первых ОС. В компьютере может быть два накопителя на гибких магнитных дисках, обозначаемые А: и В:, и несколько накопителей на жестком магнитном диске, CD-ROM, ZIP-Drive и др. Они обозначаются заглавными латинскими буквами с двоеточием, начиная от С: и до Z: Двоеточие ставится, чтобы ОС могла отличить имена устройств от имен файлов (в которых использовать двоеточие запрещено).

Помимо имен накопителей на магнитных дисках, в ОС зарезервированы следующие имена устройств:

- СОМ1:, COM2:, COM3: COM4: - устройства, присоединяемые к последовательным коммуникационным портам (например, мышь, модем и т.п.);

- LPT1:, LPT2: - устройства, присоединяемые к параллельным портам (обычно это принтеры или сканеры).

Некоторые устройства имеют альтернативные имена, которые задаются без двоеточия в конце:

- aux - устройство, присоединяемое к коммуникационному порту СОМ1:;

- ргп - принтер, подключенный к LPT1:;

- con - консоль (при вводе данных - клавиатура, при выводе - экран);

- nul - «пустое» устройство; все операции ввода-вывода для него игнорируются, но сообщение об ошибке не выдается.

Эти имена также нельзя использовать в качестве имен файлов. Даже если добавить к ним какое-либо расширение, все равно MS DOS будет воспринимать такие имена как обращение к устройству. Однако расширения имени файлов.CON.AUX.PRN и.NUL вполне допустимы6.

Вывод

В области персональных компьютеров поколения аппаратных средств меняются с головокружительной быстротой. В среднем один раз в полтора года происходит удвоение производительности процессоров, средних объемов оперативной памяти, емкостей жестких дисков, параметров производительности видеоадаптеров, звуковых карт, сетевого оборудования, принтеров, сканеров и всего того, что составляет аппаратную конфигурацию типовой вычислительной системы.

Однако не все задумываются над тем, что персональный компьютер - это не просто механическое сочетание отдельных, пусть даже и высокопроизводительных компонентов. Для того, чтобы стать универсальным прибором, в котором все узлы работают гармонично, дополняют и поддерживают друг друга, должны быть строго согласованы аппаратные интерфейсы его устройств и методы программного управления ими. А стандартизация интерфейсов и протоколов не может происходить так быстро, как развитие аппаратной базы. Стандарты хороши только тогда, когда они общепризнаны, и когда всем участникам рынка выгодно их соблюдать. Поэтому стандарты «живут» долго. Производители компьютерных устройств не станут менять производство ради поддержки стандарта, который отомрет через полтора года. Средняя жизнь стандартов и протоколов составляет 5-7 лет, а некоторые интерфейсы существуют и по 15-20 лет без существенных изменений (вспомним хотя бы дисковод гибких дисков и клавиатуру).

Когда в компьютере, оснащенном самым современным оборудованием, действуют устаревшие интерфейсы, в нем начинают проявляться эффекты «бутылочного горлышка». И здесь нам на помощь приходят операционные системы. Операционная система компьютера обновляется в среднем один раз в три года. В момент своего выхода она опережает развитие аппаратной и интерфейсной базы, но проходит совсем немного времени, и она становится тем самым маэстро, который умело дирижирует оркестром новейших инструментов, исполняющим новейшие произведения по давным-давно установленным правилам. Производители устройств, авторы программ и пользователи компьютеров рассчитывают на то, что операционная система станет тем самым арбитром, который мирно разрешит противоречия между программами сегодняшнего дня, оборудованием завтрашнего и интерфейсами дня вчерашнего.

По срокам обновления операционная система занимает промежуточное место между устройствами и стандартами. Она «живет и действует» именно в тот период, когда новым устройствам надо «прививать» методы работы с устаревшими интерфейсами, она продлевает жизнь устаревшим стандартам и готовит почву для внедрения новых, она избавляет нас от необходимости выбрасывать компьютер и собирать его заново каждые полтора - два года. Можно сколько угодно много критиковать разработчиков операционной системы за недобросовестную конкуренцию, за недостаточную дружественность компонентов системы, за необоснованный «разгон» технических требований. Многое в каждой новой системе мы воспринимаем как беззастенчивую попытку пошарить в карманах в поисках того последнего, что еще можно выделить на прокорм компьютера. Однако те, кто внимательно следят за ценами на аппаратное обеспечение, удивленно качают головами, видя, как быстро дешевеют мегагерцы процессоров, мегабайты памяти и гигабайты дисков. Это возможно только потому, что операционная система дала возможность производителям оборудования работать долго и стабильно: они могут подолгу не вкладывать деньги в освоение новых интерфейсов и стандартов, а заниматься улучшением качества и снижением стоимость продукции9.

Знание основ организации операционных систем и принципов их функционирования позволяет использовать компьютеры более эффективно. Глубокое изучение операционных систем позволяет применить эти знания, прежде всего при создании программного обеспечения. Если, к большому сожалению, в нашей стране в последние годы практически не создаются новые операционные системы, то разработки сложных информационных систем, комплексов программ и отдельных приложений, предназначенных для работы в широко распространенных операционных системах, ведутся достаточно интенсивно, причем большим числом организаций. И здесь знание операционных систем, принципов их функционирования, методов организации вычислений является не только желательным, но обязательным.

Знания основных принципов организации вычислительных процессов, понимание проблем, которые при этом возникают, и методов их решения позволяют обдуманно подходить к использованию компьютера, предусмотреть и предотвратить нежелательные явления10.

Список использованной литературы

1. А.В. Гордеев «Операционные системы: Учебник для вузов. 2-е издание», стр. 9.

2. Информатика: учебник. - 3-е перераб. изд./Под ред. Н.В. Макаровой, стр. 338.

3. А.В. Гордеев «Операционные системы: Учебник для вузов. 2-е издание», стр. 48.

4. Информатика: учебник. Курносов А.П., Кулев С.А., Улезько А.В. и др.; Под ред. А.П. Курносова, стр. 126.

5. Информатика: учебник. Курносов А.П., Кулев С.А., Улезько А.В. и др.; Под ред. А.П. Курносова, стр. 131.

6. Информатика: учебник. Курносов А.П., Кулев С.А., Улезько А.В. и др.; Под ред. А.П. Курносова, стр. 140.

7. Информатика. Базовый курс/Симонович С.В., стр. 138.

8. Информатика: учебник. Курносов А.П., Кулев С.А., Улезько А.В. и др.; Под ред. А.П. Курносова, стр. 146.

9. Евсеев Г.А., Симонович С.В. WINDOWS 98: Полный справочник в вопросах и ответах, стр. 7.

10. А.В. Гордеев «Операционные системы: Учебник для вузов. 2-е издание», стр. 9.

Приложение

Обзор современных операционных систем

Операционная система Windows 95, 98

В настоящее время, на более чем 90% персональных компьютеров во всем мире установлена одна из версий операционной системы Windows. Несмотря на очевидный успех как на корпоративном рынке, так и на рынке ОС для домашних компьютеров, Windows постоянно подвергается критике со стороны конечных пользователей и системных администраторов. Ранние версии Windows обладали совместимостью на уровне программ с MS DOS, и даже работали поверх DOS (вначале загружалась MS DOS, а затем запускалась Windows в качестве ее графической оболочки). В условиях доминирования DOS на рубеже 90-х годов возможность выполнять популярные у пользователей приложения в ожидании появления их Windows-версий была единственным средством выживания новой операционной системы, даже в ущерб ее надежности. Кроме того, успеху Windows способствовала удачная маркетинговая политика. Microsoft предоставляла лицензии на нее производителям компьютеров в массовом порядке; требования, которым должна была удовлетворять их продукция для получения лицензии, были весьма скромными. Поэтому производители аппаратуры с самого начала пытались сделать свою продукцию Windows-совместимой, благодаря чему и появилось огромное количество совместимых с Windows устройств.

С появлением Windows 95 (первой 32-разрядной версии Windows) основные недостатки данной ОС были либо устранены, либо потеряли былую остроту. Хотя Windows по-прежнему базировалась на DOS, количество используемых ею DOS-приложений было уже не столь велико. С выходом в начале 1998 г. версии Windows 98 стала очевидно, что Microsoft одержала полную победу над конкурентами. Можно отметить следующие принципиальные преимущества Windows 95-98 (сокращенно все эти версии обозначаются Windows 9x):

- она представляет собой законченную многозадачную операционную систему с графическим интерфейсом (а не графическую оболочку для MS-DOS, как предшествующие версии Windows); после установки она берет на себя все функции управления ПК, и имеет множество разнообразных драйверов, программных утилит и приложений;

- использует кооперативную многозадачность;

- поддерживает 32-разрядные приложения, то есть задействует весь набор команд 32-разрядных микропроцессоров Intel (разумеется, если такие команды имеются в приложениях). Это существенно повышает скорость работы компьютера. В то же время в Windows 9x частично использованы и 16-разрядные команды (в целях совместимости с прежними версиями Windows);

- при достаточном объеме ОЗУ система обеспечивает повышение скорости выполнения приложений примерно на 25-30%; заметно быстрее стала работа с дисками, а скорость печати увеличена почти вдвое;

- графической пользовательский интерфейс полностью соответствует требованиям современного дизайна и обеспечивает максимальные удобства для работы. Было найдено оптимальное применение для правой кнопки мыши (отсутствующей в компьютерах Macintosh) и введен оперативный контроль за работающими в среде Windows приложениями;

- реализован режим Plug and Play (подключай и работай) - система в штатном режиме автоматически распознает новые периферийные устройства, и сама устанавливает все необходимые драйверы;

- заметно переработаны и дополнены средства мультимедиа, введен ряд новых программ (драйверов, специальных протоколов и т.д.) для улучшения работы с соответствующими устройствами. Это позволяет работать с самыми разнообразными мультимедийными задачами - от воспроизведения звуковых файлов до редактирования видео;

- расширены средства связи и реализованы удобные решения для небольших локальных сетей;

- наряду с FAT16 введена поддержка файловой системы FAT32, позволяющей присваивать файлам длинные имена (до 255 символов);

- в систему встроен ряд прикладных программных интерфейсов (таких, как API Direct X), использующих драйверы устройств для взаимодействия между приложениями и оборудованием. Используя эти интерфейсы, разработчики получили возможность создавать приложения, совместимые с очень широким спектром устройств и конфигураций компьютеров7.

Операционная система Windows NT, 2000

Операционная система Windows NT появилась осенью 1996 года. Целью компании Microsoft было завоевание не только рынка операционных систем для конечных пользователей, но и части рынка серверных операционных систем, на котором доминировали Novell, Sun и производители коммерческих версий UNIX. Windows NT, как первая полностью 32-разрядная операционная система семейства Windows, стала первым шагом в этом направлении. Она существовала в двух редакциях - Server и Workstation.

Широкую популярность она завоевала при построении корпоративных систем, для которых требовалась высокая надежность и средства защиты данных. При использовании традиционного для небольших корпоративных сетей набора деловых приложений (офисные приложения, корпоративная информационная система и др.) в условиях, когда обновление аппаратной части и подключение новых устройств производится редко, Windows NT Workstation была наилучшим выбором.

Данная ОС использует приоритетную многозадачность, поддерживает файловые системы FAT 16 и NTFS, имеет удобный графический интерфейс.

Операционная система Windows 2000 стала очередным шагом в эволюции Windows NT. Эта ОС, существующая в виде четырех различных версий (Professional, Server, Advanced Server, Datacenter Server), сочетала в себе надежность Windows NT с гибкостью, присущей системам семейства Windows 9x, и позиционировалась как операционная система для корпоративных пользователей.

Обладающая меньшей поддержкой «развлекательных» и «бытовых» средств, нежели Windows Me, она оказалась наилучшим выбором для многих компаний и домашних пользователей благодаря своей надежности, высокой производительности (достигнутой за счет изменений в системе управления памятью), средствам защиты файлов от удаления, удобным средствам настройки сетевого доступа. В Windows 2000 была обеспечена полная поддержка ноутбуков, ставших к тому времени весьма популярным типом компьютеров для корпоративных пользователей (в частности, обеспечивается контроль питания и электроснабжения для устройств, поддерживающих интерфейс ACPI - Advanced Configuration and Power Interface).

Следует, однако, сказать, что аппаратные требования этой операционной системы были для того времени довольно высоки - Windows 2000 Professional требовала, как минимум процессора Pentium 133 и 64 Мбайт оперативной памяти, жесткий диск объемом 2 Гбайт и 1 Гбайт дополнительного свободного пространства. Кроме того, аппаратное обеспечение компьютера должно быть полностью совместимо с данной системой.

Так же, как и Windows NT, эта версия ОС использует приоритетную многозадачность, поддерживает файловые системы FAT16, FAT32 и NTFS.

Операционная система Windows XP

После очевидного успеха Windows 2000 на корпоративном рынке и выпуска Windows Me для рынка домашних пользователей довольно быстрый выход новой операционной системы для тех же самых сегментов рынка оказался несколько неожиданным. Система Windows XP, существующая в двух редакциях (Home Edition для домашних пользователей и Professional для корпоративных) - это универсальный продукт, сочетающий достоинства обеих ее предшественниц: надежность Windows 2000 и гибкость Windows Me.

Общим для обеих редакций является поддержка мультимедиа, игр и иных развлекательных средств; вместе с тем Windows XP Professional обладает рядом дополнительных возможностей, необходимых корпоративным пользователям (в частности, связанных с безопасностью данных). Отметим, что эта операционная система поддерживает не все приложения, созданные для Windows 95/98, хотя в ее составе и есть средства эмуляции прежних версий Windows.

Помимо особенностей, которые были характерны еще для Windows Me, в Windows XP появились и некоторые новшества: возможность вернуться к предыдущей версии драйвера устройства без перезагрузки; инструмент Last Good Configuration, позволяющий вернуться к прежней конфигурации компьютера после неудачной установки нового устройства или программного обеспечения; возможность автоматического восстановления системы после ошибок пользователя при ее конфигурации; средства Remote Assistance, позволяющие удаленно управлять операционной системой (что существенно упрощает техническую поддержку удаленных пользователей для разработчиков приложений и системных интеграторов).

Эта версия ОС также использует приоритетную многозадачность, поддерживает файловые системы FAT16, FAT32 и NTFS.

Следует также отметить более быструю загрузку Windows XP no сравнению с предшествующими версиями, полную изоляцию приложений друг от друга, встроенные средства записи CD, поддержку воспроизведения DVD с помощью MediaPlayer, средства оцифровки звука, поддержку игр и соответствующего оборудования, ряд улучшений в пользовательском интерфейсе, поддержку одновременной работы нескольких пользователей8.

Размещено на Allbest.ru