Симонович С.В. Информатика

Подождите немного. Документ загружается.

110 Глава 4. Функции операционных систем персональных компьютеров

операционных системах семейства

Windows

операционная система берет на себя

все

функции

по

установке драйверов устройств

передаче

им

управления

от

прило-

жений. Во многих случаях операционная система даже не нуждается в драйверах,

полученных от разработчика устройства, а использует драйверы из собственной

базы данных.

Наиболее современные операционные системы позволяют управлять не только

установкой

регистрацией программных драйверов

устройств,

но и

процессом аппа-

ратно-логического подключения. Каждое подключенное устройство может исполь-

зовать до трех аппаратных ресурсов устройств материнской платы:

адресов

внеш-

них

портов

процессора,

прерываний процессора и каналов прямого доступа

к памяти.

При некоторых способах подключения устройства

материнской плате (например,

через шину

PC/)

есть техническая возможность организовать между

ним

и материнской

платой обратную

связь.

Это позволяет операционной системе анализировать требо-

вания устройств о выделении им ресурсов и гибко реагировать на них, исключая

захват одних и тех же ресурсов разными устройствами. Такой принцип динамиче-

ского распределения ресурсов операционной системой получил нгзвгпие

plug-and-

play, а устройства, удовлетворяющие этому принципу, называются

самоустанав-

ливаюи^имися.

Устрбйства, подключаемые

по

устаревшим шинам,

не

являются самоустанавлива-

ющимися. В этом случае операционная система не может выделять им ресурсы

динамически,

но,

тем не

менее,

при распределении ресурсов для самоустанавлива-

ющихся устройств она учитывает ресурсы, захваченные ими.

4.7.

Обслуживание компьютера

Предоставление основных средств обслуживания компьютера

—

одна из функций

операционной системы. Обычно она решается внешним образом

—

включением в

базовый состав операционной системы первоочередных служебных приложений.

Средства проверки дисков

Надежность работы

дисков

(особенно жесткого

диска)

определяет

не

только надеж-

ность работы компьютера в целом, но и безопасность хранения данных, ценность

. которых может намного превышать стоимость самого компьютера. Поэтому нали-

чие средств для проверки дисков является обязательным требованием к любой

операционной системе.

Средства проверки принято рассматривать в двух

категориях:

средства логической

проверки, то есть проверки целостности файловой структуры, и средства физи-

ческой диагностики поверхности. Логические ошибки, как правило, устраняются

средствами

самой

операционной

системы,

а физические дефекты поверхности только

локализуются

—

операционная система принимает во внимание факт поврежде-

ния магнитного слоя

определенных секторах

исключает их

из

активной работы.

Возможность возникновения логических ошибок зависит от типа файловой сис-

темы. Например, схема организации работы в системе NTFS вообще исключает

4.7.

Обслуживание компьютера 111

возникновение внутренних несоответствий в логической структуре, если не при-

нимать во внимание возможность физического сбоя в процессе записи.

системе на основе FA Г логические ошибки файловой структуры имеют два харак-

терных проявления: это

потерянные кластеры

или

общие

кластеры.

Потерянные

кластеры образуются в результате неправильного (или аварийного) завершения

работы с компьютером. Так, например, ни в одной операционной системе нельзя

выключать

компьютер,

если

на нем

запущены приложения, осуществляющие обмен

информацией с дисками. Кроме того, в операционных системах

Windows

также

нельзя выключать компьютер, если не исполнена специальная процедура завер-

шения работы

операционной

системой.

Механизм образования потерянных клас-

теров выглядит так:

• во время работы с файлом приложение манипулирует с кластерами, занимая

или освобождая

их,

регистрирует сведения

об

этом

ivir-таблице,

но не

запи-

сывает полные сведения о файле в каталог;

• если при завершении работы

приложением происходит сохранение результа-

тов

деятельности,

оно

вносит окончательные изменения

МГ-таблицы

регис-

трирует данные, записанные в кластерах, как файл в каталоге;

• если при завершении работы

приложением файл уничтожается, информация

не фиксируется в каталоге, а использованные кластеры освобождаются;

• если компьютер выключается

до

завершения работы

приложением, кластеры

остаются помеченными как

«занятые»,

но

ссылки

на них в

каталоге

не

создается,

так

что

согласно данным Е4Г-таблицы этим кластерам

не

соответствует

ни

один

файл.

Ошибка, связанная

с потерянными

кластерами,

легко парируется средствами опе-

рационной

системы.

При этом

можно либо

полностью освободить данные кластеры,

либо превратить их в полноценные файлы, которые можно просмотреть в поисках

ценной информации, утраченной во время сбоя.

Ошибка, проявляющаяся как

обище

кластеры,

характеризуется тем,

что,

согласно

данным Л4Г-таблиц, два или более файлов претендуют на

то,

что их данные нахо-

дятся в одном и том же месте диска. При нормальной работе такой ситуации быть

не может, и это свидетельствует об ошибке в Л4Г-таблицах. Причиной появления

общих кластеров может

стать

самопроизвольное изменение данных

ivir-таблицах

или некорректное восстановление ранее удаленных данных

помощью внесистем-

ных

средств.

Некорректность может

быть

обусловлена нарушением порядка опера-

ций восстановления данных или неадекватностью средств восстановления данных

(например, использованием средств MS-DOS для восстановления файлов, запи-

санных средствами Windows).

Ошибка, связанная с общими кластерами, парируется повторной записью обоих

конфликтующих

файлов.

Один из них обязательно испорчен и подлежит последу-

ющему удалению, но велика вероятность того, что испорчены оба файла.

Дополнительно к вышеуказанным логическим ошибкам операционные системы

семейства

Windows

определяют логические ошибки, связанные с некорректной

112 Глава 4. Функции операционных систем персональных компьютеров

записью даты создания файла и с представлением «короткого» имени файла для

заданного «длинного» имени.

операционной системе Мггг/оге^^ХР проверка

дисков,

содержащих системную или

служебную информацию рассматривается как потенциально опасная операция,

способная поставить дальнейшую работу компьютера под угрозу. В этом случае

проверка не выполняется немедленно, а назначается на время очередной переза-

грузки

системы.

Такая

же

проверка системных дисков

обычно

производится

и в

слу-

чае аварийного отключения или аварийной перезагрузки компьютера.

Средства «сжатия» дисков

Некоторые операционные системы предоставляют служебные средства для про-

граммного «сжатия» дисков путем записи данных на диск в уплотненном виде

посредством специального драйвера (резидентного для MS-DOS или работающего

в фоновом режиме для

Windows).

Механизм работы этих средств будет рассмотрен

в главе 14.

Средства управления виртуальной памятью

Ранние операционные системы ограничивали возможность использования прило-

жений по объему необходимой для их работы оперативной

памяти.

Так, например,

без

специальных драйверов

(менеджеров оперативной памяти)

операционные сис-

темы

М5-/)05 ограничивали предельный

размер

исполняемых программ величиной

около 640 Кбайт.

Современные операционные системы не только обеспечивают непосредственный

доступ

ко

всему

полю

оперативной

памяти,

установленной

компьютере,

но и

позво-

ляют

ее

расширить за счет создания так называемой

виртуальной памяти

на жест-

ком

диске.

Виртуальная память реализуется

в виде так

называемого

файла

подкачки.

В случае недостаточности оперативной памяти для работы приложения часть ее

временно опорожняется

сохранением образа на жестком

диске.

процессе работы

приложений происходит многократный обмен между основной установленной

оперативной памятью и файлом подкачки. Поскольку электронные операции в

оперативной памяти происходят намного быстрее, чем механические операции

взаимодействия с диском, увеличение размера оперативной памяти компьютера

всегда благоприятно сказывается на ускорении операций и повышении произво-

дительности всей вычислительной системы.

Операционная система не только берет на себя весь необходимый обмен данными

между ОЗУ

диском,

но и позволяет

определенной степени управлять размером

файла подкачки вручную.

Средства кэширования дисков

Поскольку, как

уже

было

отмечено,

взаимодействие процессора

дисками компью-

тера происходит намного медленнее операций обмена с оперативной памятью,

операционная система принимает специальные меры по сохранению части

прочитанных

диска данных

оперативной

памяти.

случае, если

по

ходу работы

процессору вновь потребуется обратиться к ранее считанным данным или про-

4.8.

Прочие функции операционных систем 113

граммному

коду,

он может найти их

специальной области ОЗУ, называемой

дис-

ковым

кэшем.

ранних операционных системах функции кэширования диска возла-

гались на специальное внешнее программное

средство,

подключаемое через файлы

конфигурации. В современных операционных системах эту функцию включают в

ядро системы и она работает автоматически, без участия пользователя, хотя опре-

деленная возможность настройки размера кэша за ним сохраняется.

Средства резервного копирования данных

Если на компьютере выполняется практическая работа, объем ценных (а зачастую

и уникальных) данных нарастает

каждым

днем.

Ценность данных, размещенных

на компьютере, принято измерять совокупностью затрат, которые может понести

владелец

случае их утраты. Важным средством

заш[иты

данных является регуляр-

ное

резервное копирование

на

внешний

носитель.

связи

особой важностью этой

задачи операционные системы обычно содержат базовые средства для выполнения

резервного копирования.

4.8.

Прочие функции операционных систем

Кроме основных (базовых) функций операционные системы могут предоставлять

различные дополнительные функции. Конкретный выбор операционной системы

определяется совокупностью предоставляемых функций и конкретными требова-

ниями к рабочему месту.

Прочие функции операционных систем могут включать следующие:

• возможность поддерживать функционирование локальной компьютерной сети

без специального программного обеспечения;

• обеспечение доступа к основным службам Интернета средствами, интегриро-

ванными в состав операционной системы;

• возможность создания системными средствами сервера Интернета, его обслу-

живание и управление, в том числе дистанционное посредством удаленного

соединения;

• наличие средств защиты данных

от

несанкционированного

доступа,

просмотра

и внесения изменений;

• возможность оформления рабочей среды операционной системы, в том числе

и средствами, относящимися к категории мультимедиа;

• возможность обеспечения комфортной поочередной работы различных пользо-

вателей на одном персональном компьютере с сохранением персональных

настроек рабочей среды каждого из них и ограничением доступа к конфиден-

циальной информации;

• возможность автоматического исполнения операций по обслуживанию ком-

пьютера

операционной системы

соответствии,

заданным расписанием или

под управлением удаленного сервера;

• возможность работы

компьютером для

лиц,

имеющих физические недостатки,

связанные с органами зрения, слуха и другими.

114 Глава 4. Функции операционных систем персональных компьютеров

Кроме всего вышеперечисленного, современные операционные системы могут

включать минимальный набор прикладного программного обеспечения, которое

можно использовать для исполнения простейших практических задач:

• чтение, редактирование и печать текстовых документов;

• создание и редактирование простейших рисунков;

• выполнение арифметических и математических расчетов;

• ведение дневников и служебных блокнотов;

• создание, передача и прием сообш;ений электронной почты;

• создание и редактирование факсимильных сообщений;

• воспроизведение и редактирование звукозаписи;

• воспроизведение видеозаписи;

• разработка и воспроизведение комплексных электронных документов, вклю-

чающих текст, графику, звукозапись и видеозапись.

Этим возможности операционных систем не исчерпываются. По мере развития

аппаратных средств вычислительной техники

средств связи функции операцион-

ных систем непрерывно расширяются,

средства

их

исполнения совершенствуются.

Подведение итогов

Основные достоинства персональной вычислительной техники проявляются в

диалоговом режиме

работы с пользователем. Диалоговый режим отличается от

пакетного

тем,

что

в ходе

работы процессор регулярно приостанавливает выполне-

ние

текущих

задач и

обращается

другим устройствам

и к

программам, проверяя их

состояние. Если пользователь использует какое-либо средство управления или

извне поступает управляющий

сигнал,

процессор устанавливает этот факт

реаги-

рует на

него

переходом на исполнение другой

программы.

Несмотря на то

что

в любой

момент времени процессор работает

по

жестко заданным программам, динамичное

переключение между ними создает впечатление гибкого управления работой ком-

пьютера.

Организацией работы процессора

таком режиме ведает относительно небольшая

группа системных программ. Она образует

ядро операционной

системы.

Дополни-

тельно к ядру операционная система обладает средствами для:

• управления пользовательским интерфейсом компьютера;

• управления аппаратно-программными интерфейсами компьютера;

• обслуживания файловой системы;

• управления распределением оперативной памяти между процессами;

• установки программ и управления их работой;

• обеспечения надежности и устойчивости работы оборудования и программ.

Чем шире функциональные возможности операционной

системы,

тем большие

тре-

бования она предъявляет к техническим ресурсам компьютерной системы, но тем

Вопросы для самоконтроля 115

проще работа

компьютером

точки зрения пользователя. Вопрос ресурсной обес-

печенности компьютера, универсальности операционной системы, ее надежности,

обеспеченности прикладными программами

драйверами устройств,

также про-

стоты

удобства

ее

использования,

—

это сложный вопрос баланса, который может

по-разному решаться на каждом рабочем месте

зависимости от конкретных задач.

Программы, которые работают под управлением операционных систем, называ-

ются их

приложениями.

графических операционных системах принцип управле-

ния приложениями состоит во взаимодействии активных и пассивных элементов

управления. Активный элемент управления — указатель

мыши

(его предоставляет

операционная система). Пассивные элементы управления

— графические

кнопки,

поля,

флажки,

переключатели,

меню,

списки и

прочие.

Их

предоставляют конкретные

приложения. В момент взаимодействия активного и пассивного элементов управ-

ления пользователь выдает управляющие сигналы

помощью органов управления

графического манипулятора.

неграфических операционных системах управление приложениями ограниченно

и осуществляется путем ручного ввода текстовых команд

поле командной строки.

Органом управления в данном случае является клавиатура.

Вопросы для самоконтроля

Что такое операционная система?

Перечислите основные функции операционной системы.

Расскажите о видах интерфейса пользователя, применяемых в разных опера-

ционных системах.

Опишите организацию хранения файлов на дисках компьютера.

Перечислите функции операционной системы по обслуживанию файловой

структуры.

6. Объясните правила, по которым формируются короткое имя файла

длинное

имя файла.

В чем заключается операция установки приложения?

8. В чем опасность операции удаления приложения?

0(411Ш41 №0Т41

(окминщшой

ш^иой

предыдущей главе

мы

рассмотрели функции ряда операционных систем

требо-

вания к

ним.

Надо сказать, что многие из этих требований являются противоречи-

выми.

Например, соотношение требований безотказности

совместимости

прило-

жениями иных систем — это вопрос баланса. Соотношение требований

безопасности

простоты обеспечения сетевых функций

— это

тоже вопрос баланса.

На каждом конкретном рабочем месте эти вопросы решаются индивидуально.

В этом смысле сегодня особое место занимает операционная система

Windows

ХР.

Она обладает наибольшей универсальностью, имеет самое широкое распростране-

ние и, соответственно, получает особую поддержку со стороны производителей

аппаратного и программного обеспечения. Для компьютера, работающего в этой

системе,

наиболее просто подобрать прикладные программы

драйверы устройств.

Почти

все,

что здесь сказано

об

операционной системе Windows

ХР,

можно отнести

и к другим операционным системам семейства

Windows.

В том, что касается при-

емов и методов работы, они в значительной степени совпадают.

5.1.

Основные объекты и приемы управления Windows

Windows ХР

является

графической операционной системой для компьютеров плат-

формы IBM

PC.

Ее основные средства управления

—

графический манипулятор

(мышь или иной аналогичный) и клавиатура. Система предназначена для управ-

ления автономным компьютером,

но

также содержит

все

необходимое для создания

небольшой локальной компьютерной сети

{одноранговой

сети) и имеет средства

для интеграции компьютера во всемирную сеть

{Интернет).

Рабочий стол Windows ХР

Стартовый экран Windows ХР представляет собой системный объект, называемый

Рабочим

столом.

Практически, экран Windows ХР

является

Рабочим

столом.

Однако

суш;ествуют видеоадаптеры, позволяющие создать Рабочий стол, размер которого

больше,

чем видимый размер экрана. Кроме

того,

Windows ХР

имеет

штатные сред-

5.1.

Основные объекты и приемы управления Windows

117

ства,

позволяющие разместить Рабочий стол

на

нескольких

экранах,

если

компью-

теру подключено несколько мониторов.

Рабочий стол ~ это

графическая

среда,

на которой отображаются

объекты Windows

элементы управления

Windows.

Все,

с чем

мы имеем

дело,

работая

компьютером

в данной системе, можно отнести либо к

объектам,

либо к

элементам

управления.

В исходном состоянии на Рабочем столе можно наблюдать несколько экранных

значков и Панель задач (рис. 5.1). Значки

—

это графическое представление

объек-

тов

Windows,

а Панель задач

—

один из основных

элементов

управления.

Значки .

Кнопка

Пуск.

Мой

компьютер

Мои

документы

Сетевое

01<руженив

^Л

Outlook

Express

Корзина DivX Player Winamp3

2,0

Internet Acrobat Microsoft

Explorer Reader 5.0 Excel

Панель быстрого

запуска

Панель

индикации

Рис.

5.1.

Рабочий стол Windows ХР

Управление Windows ХР

В Windows ХР большую

часть команд можно

выполнять

с помощью

мыши.

мышью

связан активный элемент управления — указатель

мыши.

При перемещении мыши

по плоской поверхности указатель перемещается по Рабочему столу, и его можно

позиционировать

на значках объектов или на пассивных элементах управления

приложений.

Основными приемами управления с помощью мыши являются:

•

щелчок —

быстрое нажатие и отпускание левой кнопки мыши;

•

двойной

т^елчок

—

два щелчка, выполненные

малым интервалом времени между

ними;

• щелчок

правой кнопкой — то

же,

что и

щелчок,

но с

использованием правой кнопки;

118 Глава 5. Основы работы с операционной системой Windows

ХР

•

перетаскивание {drag-and-drop) —

выполняется путем перемещения мыши при

нажатой левой кнопке (обычно сопровождается перемещением экранного

объекта, на котором установлен указатель);

•

протягивание мыши (click-and-drag) —

выполняется, как и

перетаскивание,

но

при этом

происходит

не

перемещение экранного

объекта,

а изменение

его

формы;

• специальное

перетаскивание —

выполняется, как

перетаскивание,

но при

нажа-

той правой кнопке мыши, а не левой;

•

зависание —

наведение указателя мыши на значок объекта

или на

элемент управ-

ления и задержка его на некоторое время (при этом обычно на экране появля-

ется

всплывающая

подсказка,

кратко характеризующая свойства объекта).

Значки и ярлыки объектов

Создание ярлыков объектов

—

это одна из функций приема специального перетас-

кивания, но нам надо пояснить, что же такое ярлык. Рассмотрим это понятие на

примере Корзины.

Корзина

—

специальный объект

Windows,

выполняющий функции

контейнера.

Она

служит для временного хранения удаляемых объектов. Если какой-то документ

или программа стали не нужны, их можно удалить, но при этом они не удаляются

безвозвратно, а откладываются в Корзину, из которой их впоследствии можно вос-

становить.

Откройте окно Мой Компьютер и попробуйте перетащить в него значок ..

Корзины. Это не получится, поскольку Корзина --

реквизитный

значок

Рабочего

стола.

Невозможность перетаскивания отображается специаль- Qy

ным указателем мыши.

Теперь попробуйте перетащить значок Корзины в окно

Мои

документы. Обратите

внимание на

то,

что

возле указателя мыши появляется небольшая стрелочка, кото-

рая показывает, что при отпускании кнопки мыши будет создан ярлык

—

копия

значка Корзина со стрелкой в левом нижнем углу. Ярлыком можно пользоваться

точно так же, как обычно пользуются значками.

Значок является

графическим представлением

объекта.

То,

что

мы

делаем

со

знач-

ком, мы на самом деле делаем с объектом. Например, удаление значка приводит к

удалению объекта; копирование значка приводит к копированию объекта и т. д.

Ярлык же является только

указателем

на объект. Удаление ярлыка приводит к

удалению указателя, но

не

объекта; копирование ярлыка приводит к копированию

указателя, но не объекта.

Для пользователя приемы работы с ярлыками ничем не отличается от приемов

работы со значками. Точно так же можно запускать программы двойным щелчком

на

их

ярлыках, так

же

можно

открывать

документы.

Зато ярлыки позволяют

эко-

номить место на жестком диске.

Если объект (например, файл

текстовым документом) имеет большой размер, то

его многократное копирование в различные окна папок привело бы фактически к

появлению новых объектов (копий файла). При этом многократно увеличился бы

5.2. Файлы и папки Windows 119

расход рабочего пространства на жестком диске, а у пользователя появились бы

сложнейшие заботы

по

синхронизации содержимого этих копий (при редактирова-

нии одной копии ее изменения без специальных мер никак не отразятся на содер-

жимом других копий).

С другой стороны, ярлык является лишь ухсазателем, он занимает ничтожно мало

места, и его размножение позволяет обеспечить удобный доступ к связанному с

ним объекту из разных мест операционной системы. При этом расход рабочего

пространства

на

жестком диске

ничтожен,

нет проблем

синхронизацией данных.

Из какой бы папки ни открывался документ щелчком на

его

ярлыке, редактирова-

нию всегда подвергается только один связанный с ним объект.

5.2. Файлы и папки Windows

Способ хранения файлов на дисках компьютера называется

файловой

системой.

Иерархическая структура,

в виде

которой операционная система отображает файлы

и папки диска, называется

файловой

структурой.

Как

все

дисковые операционные

системы,

Windows

ХР предоставляет средства для управления этой структурой.

Просмотр папок Windows

Откройте окно

Мой

компьютер

найдите

в нем

значок жесткого диска

С:.

Щелкните

на нем дважды, и на экране откроется новое окно, в котором представлены значки

объектов, присутствующих на жестком

диске.

Обратите внимание

на

значки,

пред-

ставляющие папки,'и значки, представляющие файлы. Двойной щелчок на значке

любой папки открывает

ее окно и

позволяет ознакомиться

содержимым.

Так можно

погружаться вглубь структуры папок до последнего уровня вложения. В соответ-

ствующем окне будут представлены только значки файлов.

Окно папки

—

это

контейнер,

содержимое которого графически отображает содер-

жимое папки. Любую папку

Windows

можно открыть в своем окне. Количество

одновременно открытых окон может быть достаточно большим

—

это зависит от

параметров конкретного компьютера. Окна

—

одни из самых важных объектов

Windows.

Абсолютно все операции, которые мы делаем, работая с компьютером,

происходят либо на Рабочем столе, либо в каком-либо окне.

Окна папок

—

не единственный тип окон в

Windows.

По наличию однородных эле-

ментов управления

оформления можно выделить

и другие

типы

окон:

диалоговые

окна,

окна

справочной системы и рабочие окна

приложений,

а внутри окон многих

приложений могут существовать отдельные окна документов (если приложение

позволяет работать с несколькими документами одновременно).

И Если подходить к терминологии

академической

строгостью,

то

за каждым открытым

окном скрывается некое работающее приложение (принято говорить

процесс)

и все

окна можно было бы назвать окнами приложений

{окнами

процессов),

но

учебных

целях их лучше все-таки рассматривать порознь.