«Операционная система»

Тема «Операционная система»

1. Ознакомиться с теоретическим материалом по теме урока (см. ниже).

2. Выписать основные определения и понятия урока.

3. Выполнить тест по теме (см. после лекционного материала).

Основные понятия:

операционная система,

структура ОС: ядро, драйверы, интерфейс,

дисковые ОС,

графические ОС,

загрузка ОС.

Теоретический материал урока

Под операционной системой обычно понимают комплекс управляющих и обрабатывающих программ, который, с одной стороны, выступает как интерфейс между аппаратурой компьютера и пользователем, а другое предназначение – для более эффективного пользования ресурсов вычислительной системы и организации надежных вычислений.

Прикладные Программы

Утилиты

Операционная система

Аппаратное обеспечение компьютера

Ни один из компонентов программного обеспечения, за исключением самой операционной системы, не имеет непосредственного доступа к аппаратуре компьютера. Даже пользователь взаимодействует со своими программами через интерфейс. Любые их команды, прежде чем попасть в прикладные программы, проходят через операционные системы.

Операционная система – это программа, контролирующая работу пользовательской программы и систем приложений и исполняемая роль интерфейса между приложениями и аппаратным обеспечением компьютера.

Предназначения ОС можно разделить на три основные составляющие:

удобство: операционная система делает использование компьютера простым и удобным;

эффективность: операционная система позволяет эффективно использовать ресурсы компьютерной системы;

возможность развития: операционная система должна допускать разработку тестирования новых приложений и системных функций без нарушения нормального функционирования вычислительной системы.

Функции ОС:

– обеспечивает обмен данными с внешними устройствами

– поддерживает файловую систему (работа с файлами и папками):

Любая ОС имеет как минимум 3 компонента:

ядро,

драйверы,

интерфейс.

Ядро операционной системы (Kernel) – часть операционной системы:

постоянно находящаяся в оперативной памяти;

управляющая всей операционной системой;

содержащая: драйверы устройств, подпрограммы управления памятью, планировщик заданий;

реализующая системные вызовы и т.п.

Все операции, связанные с процессами, выполняются под управлением той части операционной системы, которая называется ядром. Ядро представляет собой лишь небольшую часть кода операционной системы в целом, однако оно относится к числу наиболее интенсивно используемых компонент системы. По этой причине ядро обычно резидентно размещается в основной памяти, в то время как другие части операционной системы перемещаются во внешнюю память и обратно по мере необходимости.

Драйвер – это компьютерная программа, с помощью которой другая программа (обычно операционная система) получает доступ к аппаратному обеспечению некоторого устройства. В общем случае, для использования любого устройства (как внешнего, так и внутреннего) необходим драйвер. Но обычно с операционными системами поставляются драйверы для ключевых компонентов аппаратного обеспечения, без которых система не сможет работать. Однако для некоторых устройств (таких, как графическая плата или принтер) могут потребоваться специальные драйверы, обычно предоставляемые производителем устройства.

По́льзовательский интерфейс (UI – англ. userinterface) – разновидность интерфейсов, в котором одна сторона представлена человеком (пользователем), другая — машиной/устройством. Представляет собой совокупность средств и методов, при помощи которых пользователь взаимодействует с различными, чаще всего сложными, с множеством элементов, машинами и устройствами. Интерфейс двунаправленный – устройство, получив команды от пользователя и исполнив их, выдает информацию обратно, наличествующими у нее средствами (визуальными, звуковыми и тп.), приняв которую, пользователь выдает устройству последующие команды предоставленными в его распоряжение средствами (кнопки, переключатели, регуляторы, сенсоры, голосом, и т.д.).

Чаще всего термин применяется по отношению к компьютерным программам (приложениям). Но вообще под пользовательским интерфейсом подразумевается любая система взаимодействия с устройствами, способными к интерактивному взаимодействию с пользователем.

Для упрощения работы пользователя в состав современных ОС входят программные модули, создающие графический пользовательский интерфейс. В ОС с графическим интерфейсом команды можно вводить с помощью мыши, тогда как в ОС с командной строкой команды вводятся непосредственно с клавиатуры.

ОС содержит так же сервисные программы или утилиты – программы для обслуживания дисков (дефрагментация, проверка, сжатие и т.д.), программы для работы с файлами (архивация например), работа в компьютерных сетях и т.д.

Для удобства пользователя в операционной системе обычно имеется и справочная система. Она предназначена для оперативного получения необходимой информации о функционировании как операционной системы в целом, так и о работе ее отдельных модулей.

Немного истории….

Персональные компьютеры без ОС.

Первые ПК не имели ОС и были похожи на игровые приставки: при включении компьютера в сеть процессор обращался к ПЗУ, в котором была записана программа поддержки несложного языка программирования. Подключив к компьютеру магнитофон можно было загрузить постороннюю программу. Загруженная программа отключала ПЗУ и далее работа компьютера происходила под управлением загруженной программы (как в игровых приставках).

Первые дисковые ОС.

Серьезная необходимость в операционных системах возникла, когда к персональным компьютерам стали подключать дисководы. Дисковод отличается от магнитофона тем, что это устройство свободного доступа, а магнитофон – устройство последовательного доступа.

С магнитного диска можно загрузить любую программу. Поэтому команды загрузки стали очень сложными. Надо было указывать номер дорожки и номер сектора, в котором находится то, что надо загрузить.

Выход был найден. Была написана программа, которая переводит названия программ и файлов в номера дорожек и секторов. Человек мог загружать то, что ему нужно, пользуясь только названиями. Эта программа и стала дисковой операционной системой.

Неграфические операционные системы.

В дальнейшем операционные системы развивались параллельно с аппаратным обеспечением. Тогда дисковые операционные системы стали сложнее. В них ввели средства для разбиения дисков на каталоги и средства для обслуживания каталогов (перенос и копирование файлов между каталогами, сортировка файлов и прочее). Так на дисках появилась файловая структура, а операционная система взяла на себя ее создание и обслуживание.

Для компьютеров IВМ РС основной операционной системой с 1981 г. по 1995 г. была так называемая система МS-DOS. За эти годы она прошла развитие от версии МS-DOS 1.0 до МS-DOS 6.22.

Программы-оболочки.

Операционная система МS-DOS позволила успешно работать с персональными компьютерами на протяжении почти 15 лет. Тем не менее, эту работу нельзя назвать удобной. Во-первых, МS-DOS – неграфическая операционная система, которая использует интерфейс командной строки.

Так возникла необходимость в новом посреднике – тогда появились так называемые программы-оболочки. Оболочка – это программа, которая запускается под управлением операционной системы и помогает человеку работать с этой операционной системой. Одна из самых известных и распространенных во всем мире программ-оболочек называется NortonComander. Ее разработал известнейший американский программист Питер Нортон, получивший всемирное признание за то, что упростил работу с компьютером для миллионов людей. Программа-оболочка наглядно показывает на экране всю файловую структуру компьютера: диски, каталоги и файлы. С такой программой не надо набирать сложные команды МS-DOS в командной строке.

Работы над графической операционной системой для IВМ РС в компании Microsoft начались еще в 1981 г., но впервые такая система вышла в свет только в 1995 г. под названием MicrosoftWindows 95. До появления MicrosoftWindows 95 компьютеры IВМ РС работали с неграфической системой МS-DOS, но для нее были сделаны несколько графических оболочек Windows 1.0, Windows 2.0, Windows 3.0, Windows 3.1, Windows 3.11.

Графические операционные системы

Выпущенная в сентябре 1995 г. система Windows 95 стала первой графической операционной системой для компьютеров IВМ РС.

Все следующие версии операционных систем Windows (98, NT, ME, 2000, XP) являются графическими.

На сегодняшний день на рынке программного обеспечения для IBM PC-совместимых компьютеров сосуществуют несколько семейств операционных систем, но операционные системы Windows являются наиболее распространенными среди пользователей.

Альтернативные ОС

Словом UNIX обозначается не одна операционная система, а целое семейство ОС. UNIX создавалась прежде всего для профессионалов, и поэтому никогда не содержала никаких “рюшечек” типа удобного графического интерфейса. Важное было другое – совместимость, переносимость, настраиваемость и, самое главное, стабильность.

Вплоть до середины 90-х гг. “интересы” создателей Windows и UNIX лежали в различных плоскостях: многочисленные варианты UNIX обслуживали “большие” компьютеры и серверы, a Windows трудилась на “персоналках”. И развивались эти ОС в совершенно разных направлениях. Как вдруги без всякой видимой причины, оба семейства операционных систем одновременно начали заглядываться на владения друг друга. Именно в 1993 году Microsoft впервые решила посягнуть на “серверный” рынок, выпустив первую версию Windows NT, а “вчерашний студент” ЛинусТорвальдс создал “домашнюю”, свободно распространяемую операционную систему Linux.

Тест по теме «Операционная система»

1. Что такое "операционная система"?

- комплекс системных, офисных и прикладных программ, необходимых для эффективной работы на данном рабочем месте

- комплекс программ, обеспечивающих интерфейс между компьютером и пользователем

- комплекс программ, обеспечивающих интерфейс между аппаратурой компьютера, прикладными программами и пользователем компьютера

- комплекс программ, обеспечивающих интерфейс между прикладными программами и пользователем компьютера

2. Отметьте функции операционных систем, которые принято считать основными:

- управление устройствами

- управление загрузкой прикладных программ

- управление данными

- обеспечение интерфейса с пользователем

- управление процессами

- управление памятью

- управление данными, загруженными в оперативную память

3. Ядро системы - это...

- резидентная часть системы, которая постоянно находится в памяти в течение всей работы системы

- резидентная часть операционной системы, обеспечивающая управление процессами

- часть операционной системы, обеспечивающая управление файлами и данными

- часть операционной системы, обеспечивающая управление выполнением прикладных программ и интерфейс с пользователем

4. Базовая система ввода-вывода (BIOS) - это...

- набор программ ввода-вывода и взаимодействия с устройствами, хранимый на отдельной микросхеме в составе компьютера

- набор программ ввода-вывода, хранимый на отдельной микросхеме в составе компьютера

- набор программ взаимодействия с устройствами, хранимый на отдельной микросхеме в составе компьютера

- набор программ ввода-вывода и взаимодействия с устройствами, не теряющий информации при отключении питания

5. Базовую систему ввода-вывода BIOS можно отнести...

- к программной части операционной системы

- и к аппаратным, и к программным средствам

- к аппаратным средствам компьютера

6. Под периферийными устройствами понимают...

- все основные аппаратурные блоки компьютера, за исключением процессора и оперативной памяти

- все основные аппаратурные блоки компьютера, за исключением процессора, оперативной памяти, монитора и клавиатуры

- все основные аппаратурные блоки компьютера, за исключением процессора

- устройства, находящиеся вне системного блока

7. По способу доступа к данным устройства разделяют на...

- устройства последовательного и произвольного доступа

- устройства только для чтения и только для записи

- устройства для чтения, записи и двустороннего обмена

- устройства прямого доступа и через контроллер

8. По способу обмена данными с компьютером устройства делят на...

- символьные и блочные

- алфавитно-цифровые и графические

- одностороннего и двустороннего обмена

- обмен через шину данных и через отдельный контроллер

9. Виртуальное устройство – это...

- программно-реализованный объект, который ведет себя подобно физическому устройству, хотя на самом деле использует ресурсы других устройств

- реальное устройство, которое ведет себя подобно другому физическому устройству

- программа, имитирующая работу существующего устройства

- программно- реализованный объект, который ведет себя подобно физическому устройству, но не использует ресурсы других устройств

10. Файловая система - это...

- совокупность каталогов и файлов

- стандартизованная совокупность структур данных, алгоритмов и программ, обеспечивающих хранение файлов и выполнение операций над ними

- стандартизованная совокупность программ, обеспечивающих хранение файлов и выполнение операций над ними

- совокупность данных, обеспечивающих хранение файлов и выполнение операций над ними

11. При сегментированном размещении файлов

- файл разбивается на сегменты, размер которых соответствует размеру свободных участков диска

- дисковое пространство разбивается на сегменты разной длины

- файл разбивается на сегменты одинаковой длины, которые записываются на свободные участки диска

- файлу вначале вообще не выделяют память, а по мере возрастания размера файла, ему могут быть выделены любые свободные сегменты на диске

12. Кластером называется

- минимальная единица хранения данных

- максимально допустимая длина сегмента на диске

- минимальная единица чтения данных из файла

- максимально допустимый размер данных для чтения из файла

13. Отметьте правильные утверждения:

- Сообщение –это информация, посылаемая процессу системой или другим процессом

- При получении сообщения процесс приостанавливает работу и выполняет обработку сообщения

- Сообщения не прерывают работу процесса-получателя

- Конвейер - это передача данных одного процесса другому, при этом стандартный вывод первого процесса подается на стандартный ввод другого

- Конвейер - это режим взаимодействия процессов, когда после завершения одного процесса начинает работу следующий

14. Процесс - это...

- работа, производимая последовательным процессором при выполнении программы с ее данными

- программа, выполняемая компьютером в данный момент времени

- программа, загруженная в оперативную память

- работа, выполняемая процессором в данный момент

15. Ресурс - это...

- аппаратный объект, который может понадобиться для работы процессов

- программный или аппаратный объект, который может понадобиться для работы процессов

- программный или аппаратный объект, который может понадобиться для работы процессов и доступ к которому может вызвать конкуренцию процессов

- программный или аппаратный объект, вызвавший конкуренцию процессов за доступ к нему

16.Укажите основные состояния процесса

- сон

- готовность

- работа

- завершение

- ожидание ввода

- ожидание

17. Спящий процесс - это...

- процесс, ожидающий высвобождения процессора

- процесс, ожидающий некоторого внешнего по отношению к процессу события

- процесс, выполняемый с минимальным энергопотреблением

- процесс, временно приостановленный пользователем

18. Переход из состояния работы в состояние готовности называется...

- паузой

- вытеснением

- сном

- ожиданием

19. В системах с невытесняющей многозадачностью

- процесс может быть прерван только во время ожидания ввода данных или завершения вывода

- процесс не может быть вытеснен другими процессами до его завершения

- работа процесса может быть прервана только, когда он вызывает системные функции

- работа процесса может быть прервана, только если запущен процесс с более высоким приоритетом

20. В системах с вытесняющей многозадачностью

- процесс может быть приостановлен при вызове процесса с более высоким приоритетом, вызове системной функции или по истечении кванта времени

- процесс может быть приостановлен при вызове процесса с более высоким приоритетом или по истечении кванта времени

- процесс может быть приостановлен вызове системной функции или по истечении кванта времени

- процесс может быть приостановлен только при вызове им системной функции