Тема2. Системное програмное обеспечение (спо)

ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА

ПОКОЛЕНИЕ ОПЕРАЦИОНЫХ СИСТЕМ

В 1-ых ЭВМ операционной системы не было. Пользователи писали программы непосредственно на машинном языке и имели полный доступ к аппаратным средствам. Каждая программа загружается отдельно. После ее выполнения вручную производилась подготовка ЭВМ к выполнению следующей программы.

1-е поколение (50-е гг.):

1-е операционные системы были разработаны с целью ускорения и упрощения перехода от программы к программе. До их создания много времени терялось в промежутках между завершением 1-ой программы и началом выполнения следующей. В подготовительный и заключительный период машина фактически простаивала. Разработчики 1-х операций, систем пытались свести такие простои к минимуму. Эти ОС предусматривали объединение отдельных программ в группы, которые стали наз-ся ПАКЕТАМИ. Каждая запущенная на выполнение программа получала, как и ранее, в свое полное распоряжение все ресурсы машины. После ее завершения управление ресурсами возвращалось ОС-е, которая приводила их в исходное состояние и обеспечивает ввод в оперативную память и запуск на выполнение следующей программы. Такой режим управления программами получил название ПАКЕТНАЯ ОБРАБОТКА. Кроме этого в ОС были включены стандартные программы ввода/вывода (драйверы), чтобы пользователю не приходилось программировать процессы ввода и вывода на машинном языке.

2-Е ПОКОЛЕНИЕ(НАЧ. 60-Х ГГ.)

В них, как и ранее, с помощью драйверов обеспечивалась независимость пользовательских программ от конкретных особенностей внешних устройств.

Основной особенностью ОС-м этого поколения была их нацеленность, главным образом, на повышение пропускной способности дорогостоящей аппаратуры, т.е. увеличение объема работ за единицу времени. Такие ОС-ы создавались как системы пакетной обработки с так называемый мультипрограммным режимом управления программ. В этом режиме несколько программ находятся одновременно в оперативной памяти, а процессор под управлением ОС быстро переключается с одной программы на другую. При этом потери во времени сведены к минимуму за счет того, что при вводе или выводе, выполняемом 1 программой, процесса переключается на выполнение другой программы. В то время появляются системы, в которых устанавливались несколько процессоров. ОС-ы 2 поколения стали обеспечивать, еще и мультипроцессорный режим управления программами.

Кроме этого были созданы ОС-ы, которые обеспечивали пользователю диалоговый (интерактивный) режим взаимодействия с выполняемыми программами. Суть этого режима в том, что в процессе выполнения программы на экран выводится различная информация, в ответ на которую пользователь может ввести какие-либо данные, ответить на заданный вопрос и т.п. ОС-ы, которые управляли программами, обеспечивая такой режим взаимодействия с ними, стали называть СИСТЕМАМИ С РАЗДЕЛЕНИЕМ ВРЕМЕНИ ИЛИ РАЗДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ. Это название связано с тем, чт в моменты когда от пользователя требуются ответы на заданный вопросы, ОМ прерывает программу, ожидает от пользователя информацию, получает ее (с помощью драйверов), передает в программу (размещает в соответствии участки оперативной памяти) и только после этого обеспечивает продолжение ее выполнения. Подобные прерывания возникают в те моменты, когда в программе встречаются команды ввода информации с ожиданием ответа (говорят “по инициативе программы”). В результате этого, выполнение программы происходит не непрерывно, а частями. Другими словами, ее выполнение разделено во времени.

В реальном времени появляются ОС – ы, обеспечение ??? реакцию программ на ввод информацию. Такой режим управления программ был назван режимом реального времени. В отличии от режима разделения времени, при котором прерывание программы и передача ее вводимой информации происходящей только по инициативе выполняемой программы, в данном режиме любая программа прерывается сразу же, как только начинается ввод информации. В результате этого, у пользователя возникает иллюзия мгновенной реакции программы на ввод информации (как бы в реальном времени). ОС – ы реального времени применяются для управления технологичными процессами.

3-е поколение (с сер. 60-х до сер. 70-х гг.)

Такие ОС – ы были многорежимными. Некоторые из них обеспечивали работу во всех режимах (разделение времени,мультипрограммный и мультипроцессорный режимы). Эти ОС – ы стали мощной программной прослойкой между пользовательскими программами и аппаратными средствами.Эти ОС – ы были столь громоздкими, что для выполнения простейшей задачи пользователь был вынужден изучать сложные специальные языки управления заданиями, чтобы описывать задания для ОС и требуемые для них ресурсы.

4-е поколение ( с сер. 70-х гг.)

ОС – ы этого поколения появлялись прежде всего в связи с широким распространением вычислительных сетей и персонального компьютера.Глпвное их отличие заключается в том, что они обеспечивают значительно более простое взаимодействие пользователей с программами, работу в сети, защиту информации от несанкционированного доступа. Как правило, в этих ОС – х реализованы режим пакетной обработки и режим разделения времени. Кроме этого в них реализованы мультипрограммный режим.

3.1.2.. Основные ОСОБЕННОСТИ ОС.

ОС-й называется совокупность программных средств и файлов данных, обеспечивающих взаимодействие пользователей с программными процессами, управления ресурсами вычислительной системы, взаимодействия программ друг с другом и аппаратными средствами.

ОС является неотъемлемой частью вычислительного комплекса и обеспечивает его возможности. ОС в основном выполняет 2 задачи:

- поддержка работы всех программ и их взаимодействие с аппаратурой.

- предоставление пользователям возможности общего управления компьютером

В рамках 1 задачи обеспечивается:

1) взаимодействие программ друг с другом

2) работа с внешними устройствами

3) выявление сбойных и ошибочных ситуаций

3) распределение вычислительных ресурсов между программами

5) обработка прерываний связанных с реализацией мультипрограммного режима, режима разделения времени, обработкой сбойных ситуаций, и т.д.

6) получение информации о состоянии оборудования и его настройка

7) динамичное распределение оперативной памяти, т.е. размещение информации в различные участки оперативной памяти по мере необходимости в процессе выполнения программ.

2-я задача, т.е. общее управление ЭВМ осуществляется командами ОС, с помощью которых можно выполнить, например, такие действия, как форматирование дисков, копирование, перемещение и удаление файлов, создание каталогов, и др.

По реализации интерфейса пользователя различают неграфические и графические ОС-ы, в неграфическом реализован интерфейс, реализованный на так называемом командной строке.

Командная строка- это поле для ввода команды,основным устройством управления в этом случае является клавиатура.Управляющие команды вводятся в поле командной строки вручную, где их можно и редактировать. В графических ОС-х реализован интерфейс в котором основным устройством является мышь,или другое устройство позиционирования.Работа с такой ОС-й основана на взаимодействии активных и пассивных экранных элементов управления. В качестве активного элемента выступает указатель мыши, в качестве пассивных элементов графические элементы управления (экранные кнопки, пиктограммы, переключатели, флажки, и др.)

Наибольшее распространение получили ОС – ы семейств Microsoft Windows и UNIX.

Операционная система семейства UNIX является мультипрограммной многопользовательской ОС, работающей в режиме разделения времени. Основной отличительной чертой UNIX является то,что эта операционная система реализована для всех типов ЭВм. Как правило используется в качестве центральной ОС, управляющей сетью. Существует и локальные ОС этого семейства для ПК – например, Linux

Solaris (SUN)

AIX

ОС – ы семейства MS Windows.

Разрабатывается компанией Microsoft Corp. Впервые такая ОС появилась в 1985 году. Это дисковая операционная система, т.к. загружается с дисков и основная часть ее находится на дисках. Предназначена для использования в ПК.

3.1.3 состав ОС – м

В составе ОС – м для ПК – в можно выделить часть, которая является основной всей системы и называется ее ядром. В состав ядра входят наиболее часто используемые модули, такие как модуль управления системой прерываний, средства распределения основных ресурсов, модуль управления файловой структурой и т.п. Программы, входящие в состав ядра, при загрузке ОС – ы помещаются в ОП, где находятся в ней постоянно до окончания работы с ОС ( “резидентно”) Такие программы называются резидентными. ОС для ПК содержит следующие основные компоненты:

1. BIOS. Фактически находится в ПЗУ системного блока, является частью крмпьютера и следовательно компонентой любой ОС – ы. Основными функциями BIOS является:

• проверка исправности (тестировании) основных устройств при включении питания

• считывание из внешней памяти загрузчика ОС – ы и запуск его на выполнение

• выполнение обмена данными с внешними устройствами ввода/вывода на физическом уровне

• автоматического обнаружение и подключение вновь установленных устройств (технология Plug and Play)

2. Блок начальной загрузки (Boot Record) содержится в самом начале внешней памяти. В начале этого блока находится служебная информация (фирма, изготовитель, версия системы, об особенности данного устройства внешней памяти ), далее располагается ( с определенного байта) специальная программа, которая загружает в оперативную память компоненты ядра оперативной системы-это программа называется загрузчиком ОС-ы.

3. Подсистема управления файлами. Поддерживает файловую систему и включает в себя программы и файлы данных (например FAT), необходимые для выполнения различных операций с файлами.

4. Подсистема обработки прерываний и ошибок, а также обслуживания специальных ситуаций, связанных с загрузкой и завершением программ.

5. Подсистема управления драйверами и драйверы внешних устройств.Современные ОС-ы имеют в своем составе большое количество драйверов, кроме этого есть возможность добавить драйверы.

6. Процессор командного языка (командный процессор). Для взаимодействия пользователя с ОС – й имеется специальный язык( командный), с помощью которой можно формулировать указания на выполнение каких-нибудь действий. Эти указания являются командами ОС – ы. Командный процессор – это команда, предназначенная для анализа и выполнения команд ОС – ы.. Командный процессор обеспечивает выполнение команд, записанных в такие файлы, в частности, командный процессор сразу после запуска осуществляет автоматический поиск командного файла AUTO EXEC. BAT и если он найден, выполняет находящиеся в нем команды.

7. Системные программы выполнения команд.(системные утилиты).

(2) ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ (СЕРВИСНЫЕ) ПРОГРАММЫ

1) Программы – упаковщики (архиваторы)

позволяют за счет применения специальных методов упаковки сжимать файлы на дисках (говорят, “архивируют”), т.е. создавать копии файлов меньшего размера. Кроме этого, они обеспечивают объединение множества таких копий в 1 файл, который называется АРХИВНЫМ. Из него при необходимости можно извлечь файл в первоначальном виде (“распаковать”). Разные архиваторы отличаются форматами создаваемых файлов, степенью сжатия файлов разного типа, удобством использования. Наибольшее распространение из них не превосходит друг друга одновременно по всем параметрам. К ним, например относится rar, Arg, Lha, Ace, Zip. Для них разработаны специальные оболочки, обеспечение их выполнения под управлением ОС – м, например WinRar, WinZip, WinAce. Названия архивных файлов имеют расширение, указание на архиватор. Как правило совпадают (исключение – Lha, для него расширение – Lzh)

АНТИВИРУСНЫЕ ПРОГРАММЫ.

Предназначены для предотвращения заражения компьютерным вирусом и ликвидации последствий заражения.

Программный вирус – небольшая программа, которая может “приписывать” себя к другим программам (т.е. заражать их), а также выполнять различные нежелательные действия. Программа, внутри которой находится вирус называется зараженной. Как только файл с такой программой запускается на выполнение, сначала работает вирус (говорят “перехватывает управление”). Он находит и заражает другие программы, а также выполняет какие – либо вредные действия. Для маскировки вирус может так действовать не всегда, а при выполнении определенных условий (дата, время, количество запусков и т.д.). после того, как вирус выполнит предусмотренное в нем действия, он передает управление программе, в которой находятся, и она работает как обычно. Многие вирусы после запуска становятся резидентами.

Вирус может испортить любой файл, но заразить – только файлы определенного типа:

1)Исполняемые файлы

Т.е. файлы с программами (их название обычно имеет расширение ЕХЕ или СОМ). Вирусы, заражающие такие файлы наз-ся ФАЙЛОВЫМИ. Они наиболее распространенные.

2) Загрузчик ОС – ы и главная загрузочная запись устройства внешней памяти.

Вирусы, заражают эти области памяти, наз – ся ЗАГРУЗОЧНЫМИ ИЛИ БУТОВЫМИ(от названия области Boot Record). Такой вирус начинает свою работу при загрузке ОС – ы и становиться резидентным. Распространяется, заражая загрузочные записи, находящихся в дисководе дискет или других устройств внешней памяти.

Некоторые подобные вирусы заражают и файлы.

1. Файлы, созданные с помощью текстового процессора MS Word и табличного процессора MS Excel. Вирусы, заражающие такие файлы, наз – ся МАКРОВИРУСАМИ. Они действуют каждый раз, когда происходит работа с этими файлами с помощью MS Word и MS Excel.

4) Драйверы устройств.

Обычно подобные вирусы заражают и исполняемые файлы.

Как принято, вирусы распространяются вместе с зараженными файлами и с почтовыми сообщениями.

Наиболее распространенными следует выделить антивирусные программы:

1. программы – детекторы или сканеры

обнаруживает зараженные файлы

2. программы – доктора или ФАГи

уничтожают вирусы в файлах и восстанавливают зараженные программы.

3. программы – ревизоры

запоминают состояние программ и системных областей и сравнивают с текущим состоянием. При выявлении несоответствия сообщения о них пользователю.

4. программы – фильтры

Располагаются резидентно, перехватывают управление у вирусов и сообщение пользователю.