Симонович С.В. (ред.) Информатика для юристов и экономистов
Подождите немного. Документ загружается.
2.Назовите четыре основных уровня программного обеспечения. Каков порядок их
взаимодействия?
3.К какому классу относятся программные средства, встроенные в видеомагнитофон,
программируемую стиральную машину, СВЧ-плиту?
4.В чем преимущества и недостатки выполнения офисных работ (например
копировально-множительных) аппаратными и программными средствами?
5.Какие категории программного обеспечения могут быть использованы в работе
малого предприятия и для каких целей? '
6.Какие виды работ, характерные для крупного промышленного предприятия
(например машиностроительного завода), могут быть автоматизированы с помощью
компьютеров? Какие категории программных средств для этого необходимы?
7.Назовите основные категории программного обеспечения, предназначенного для
создания бумажных документов. В чем состоит принципиальная разница между этими
категориями?
8.Что общего и в чем различие между понятиями программное обеспечение и
информационное обеспечение средств вычислительной техники?
9. Чем различаются понятия компьютер и компьютерная система?
10.Назовите основные узлы персонального компьютера.
11.Как вы понимаете понятие совместимость сверху вниз?
12.От чего зависит совместимость программного и аппаратного обеспечения?
13.Какие устройства ввода данных вы знаете?
14.Какие устройства вывода данных вам известны?
15.Какие технические средства используют для транспортировки данных между
компьютерами?
16.Какие технические средства используют для перевода документов из бумажной
формы в электронную?
17.Как называются программы, с помощью которых компьютер может работать с
подключенными к нему внешними устройствами?
18. Назовите внешнее устройство персонального компьютера, для работы с которым
не требуется никакое программное обеспечение. Все, что нужно для его работы, уже
записано в микросхеме постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), имеющейся на
материнской плате.
101
ГЛАВА 3 ОСНОВЫ РАБОТЫ С
ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМОЙ WINDOWS 98
3.1. ПОНЯТИЕ И ФУНКЦИИ ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
Диалог с компьютером
Существует два режима работы с компьютером. Первый режим
называется пакетным, а второй — диалоговым. Если мы посмотрим, как Чарльз
Бэббидж планировал использовать свою Аналитическую машину, то увидим,
что он рассчитывал на пакетный режим. Сначала на «складе» устанавливаются
рычаги и шестерни в такое положение, которое соответствует исходным
данным. Потом в «мельницу» закладывается пакет перфорированных карточек,
отверстия которых соответствуют запланированным командам, после чего
машина приводится в действие. Она работает, пока все команды из пакета не
будут выполнены. По окончании работы состояние исполнительных
механических органов покажет результат.
Примерно так же работали и первые электронные компьютеры. Сначала в
их оперативную память вводили программы (последовательности команд).
Затем в компьютер вводили данные, после чего компьютер запускали. Он
работал до тех пор, пока не исполнялась последняя команда, а затем
выключался. Результат работы находили в его оперативной памяти и/или в
регистрах процессора.
Такую работу с компьютером трудно назвать удобной. В частности, во
время выполнения задачи компьютер был недоступен для внешнего
управления. Единственным возможным управляющим воздействием было
прерывание текущей работы путем выключения компьютера.
Диалоговый режим работы гораздо более прогрессивен. В этом режиме
компьютер находится в непосредственном взаимодействии с пользователем и
техническими устройствами. Все персональные компьютеры сегодня работают
в диалоговом режиме.
Возможность диалоговой работы с компьютером основана на
прерываниях. Каждый процессор имеет так называемую систему прерываний.
Получив сигнал по линии прерывания, он способен приостановить текущую
работу по программе, сохранить временные данные и перейти к новой
программе, которую тоже можно прервать, и так далее. Завершив обработку
очередного прерывания, процессор возвращается к последней прерванной
задаче.
Процессор как бы все время что-то делает, но в то же время ждет
внешних прерываний. Он всегда готов откликнуться на нажатие клавиши
клавиатуры, на движение мыши или щелчок ее кнопки, на поступление
сигналов через модем и даже на сигналы от собственных внутренних часов.
Конечно, существуют такие программы, которые полностью
«монополизируют» процессор и не дадут возможности воздействовать на
компьютер, пока не завершат свою работу, но таких программ меньшинство.
102
Большинство современных программ рассчитаны на диалоговый режим.
Однако для того, чтобы компьютер находился в диалоговом режиме, на
нем предварительно должна работать какая-то программа (а точнее говоря,
система программ), которая обеспечит возможность прерывания процессора,
распределит ресурсы компьютера между всеми прикладными программами,
обеспечит взаимодействие разных устройств. Эта система программ должна
организовать регулярный опрос клавиатуры, мыши и других устройств, с
помощью которых пользователь общается с компьютером. Она должна также
проследить, чтобы прикладные программы не монополизировали работу
процессора, и проконтролировать, чтобы разные программы не перепутали
свои данные, хранящиеся в оперативной памяти. Такая система программ
называется операционной системой.
На самом деле, мы привели лишь ничтожную долю функций, которые
выполняет операционная система, — их гораздо больше, и ниже мы их
рассмотрим. Но если спросить, в чем заключается основная функция
операционной системы, то можно сказать, что это обеспечение диалога между
человеком и компьютером. Без операционных систем с компьютерами могли
бы работать только очень квалифицированные специалисты, как это и было
пятьдесят лет назад.
Когда мы нажимаем кнопку мыши и видим, что компьютер выполняет
какие-то действия, то этим мы обязаны операционной системе. Она находится в
режиме постоянной готовности к внешним событиям. Событий,
обрабатываемых операционной системой, великое множество. Среди них
события, вызываемые пользователем, программами, оборудованием. Если
принтер выдает сигнал о том, что у него в лотке кончилась бумага, для
процессора это сигнал, а для операционной системы — событие. Процессор
ничего не знает о таких внешних устройствах, как принтер, и не знает, что
делать с их сигналами. В свою очередь операционная система знает, что ей
делать при наступлении тех или иных событий. В частности, она может вызвать
функцию драйвера принтера, предназначенную для остановки печати, и может
открыть на экране сообщение, адресованное пользователю, с описанием
проблемы.
Человек воспринимает постоянную готовность операционной системы к
обслуживанию событий как диалоговый режим работы. Она как бы постоянно
предлагает создать событие, и мы этим пользуемся. Основные средства для
создания событий — это клавиатура и мышь, но к компьютеру можно
подключить и другие устройства. При установке они регистрируются
операционной системой, и она настраивается на обработку событий, связанных
с ними. Так благодаря операцио-ной системе компьютер не только готов к
диалогу с пользователем, но способен развиваться и совершенствоваться.
Операционная система представляет комплекс системных и служебных
программных средств. С одной стороны, она опирается на базовое программное
обеспечение компьютера, входящее в его систему BIOS (базовая система ввода-
вывода), с другой стороны, она сама является опорой для программного
обеспечения более высоких уровней — прикладного и служебного.
103
Приложениями конкретной операционной системы принято называть
программы, предназначенные для работы под управлением данной системы.
Основная функция всех операционных систем — посредническая. Она
заключается в обеспечении нескольких видов интерфейса:
• между пользователем и программно-аппаратными средствами
компьютера (интерфейс пользователя);
• между программным и аппаратным обеспечением (аппаратно-
программный интерфейс);
• между разными видами программного обеспечения (программный
интерфейс).
Даже для одной аппаратной платформы, например такой, как IBM PC,
существует несколько операционных систем. Различия между ними
рассматривают в двух категориях: внутренние и внешние. Внутренние различия
характеризуются методами реализации основных функций. Внешние различия
определяются наличием и доступностью приложений данной системы,
необходимых для удовлетворения технических требований, предъявляемых к
конкретному рабочему месту.
Виды интерфейсов пользователя
Интерфейс командной строки. По реализации интерфейса пользователя
различают неграфические и графические операционные системы.
Неграфические операционные системы реализуют интерфейс командной
строки. Основным устройством управления в данном случае является
клавиатура. Управляющие команды вводят в поле командной строки, где их
можно и редактировать. Исполнение команды начинается после ее
утверждения, например нажатием клавиши ENTER. Для компьютеров
платформы IBM PC интерфейс командной строки обеспечивается семейством
операционных систем под общим названием MS-DOS (версии от MS-DOS 1.0
до MS-DOS 6.2).
Графический интерфейс. Графические операционные системы реализуют
более сложный тип интерфейса, в котором в качестве органа управления кроме
клавиатуры может использоваться мышь или иное устройство
позиционирования. Работа с графической операционной системой основана на
взаимодействии активных и пассивных экранных элементов управления.
Активные и пассивные элементы управления. В качестве активного
элемента управления выступает указатель мыши — графический объект,
перемещение которого на экране синхронизировано с перемещением мыши.
В качестве пассивных элементов управления выступают графические
элементы управления приложений (экранные кнопки, значки, переключатели,
флажки, раскрывающиеся списки, строки меню и многие другие).
Характер взаимодействия между активными и пассивными элементами
управления выбирает сам пользователь. В его распоряжении приемы наведения
указателя мыши на элемент управления, щелчки кнопками мыши и другие
средства.
104
Обеспечение автоматического запуска
Все операционные системы обеспечивают свой автоматический запуск.
Для дисковых операционных систем в специальной (системной} области диска
создается запись программного кода. Обращение к этому коду выполняют
программы, находящиеся в базовой системе ввода-вывода (BIOS). Завершая
свою работу, они дают команду на загрузку и исполнение содержимого
системной области диска.
Недисковые операционные системы характерны для специализированных
вычислительных систем, в частности для компьютеризированных устройств
автоматического управления. Математическое обеспечение, содержащееся в
микросхемах ПЗУ таких компьютеров, можно условно рассматривать как
аналог операционной системы. Ее автоматический запуск осуществляется
аппаратно. При подаче питания процессор обращается к фиксированному
физическому адресу ПЗУ (его можно изменять аппаратно с использованием
логических микросхем), с которого начинается запись программы
инициализации операционной системы.
Организация файловой системы
Понятие цилиндра. Все современные дисковые операционные системы
обеспечивают создание файловой системы, предназначенной для хранения
данных на дисках и обеспечения доступа к ним. Принцип организации
файловой системы зависит от операционной системы. Наиболее
распространенный тип — табличный.
Во-первых, диск представляется как набор поверхностей. У гибких
дисков их всего две (верхняя и нижняя), но жесткие диски — это на самом деле
«этажерки», состоящие из нескольких пластин, поэтому количество
поверхностей у них больше.
Во-вторых, каждая поверхность диска разделяется на кольцевые дорожки,
а каждая дорожка — на секторы. Размеры секторов фиксированы и равны 512
байт.
Чтобы найти на диске тот или иной файл, надо знать, где он расположен,
то есть, нужен его адрес. Проще всего было бы записать адрес файла в виде
номера поверхности, номера дорожки и номера сектора, но на самом деле это
выполняется не совсем так. Дело в том, что у каждой поверхности есть своя
головка для чтения/ записи, и эти головки перемещаются не порознь, а
одновременно. То есть, если, например, пятая головка подводится к тридцатой
дорожке, то и все головки подводятся к своим тридцатым дорожкам. Поэтому
вместо понятия дорожки используют понятие цилиндра. Цилиндр — это
совокупность всех дорожек, имеющих одинаковые номера, то есть
равноудаленных от оси вращения. Поэтому реально местоположение файла на
жестком диске определяется номером цилиндра, номером поверхности и
номером сектора.
Понятие кластера. Сектор — это наименьшая единица хранения данных,
но для адресации она используется далеко не во всех файловых системах. Для
этого она слишком мала. Такие операционные системы, как MS-DOS, Windows,
105
OS/2, используют для адресации более крупную единицу хранения,
называемую кластером. Кластер — это группа соседних секторов. Размер
кластера зависит от размера жесткого диска. Чем больше диск, тем большим
назначается размер кластера. Типовые значения: 8,16, 32 или 64 сектора.
Данные о том, в каком кластере диска начинается тот или иной файл,
хранятся в системной области диска в специальных таблицах размещения
файлов (Е4Г-табли-цах). Поскольку нарушение .РЛГ-таблицы приводит к
невозможности воспользоваться данными, записанными на диске, к ней
предъявляются особые требования надежности, и она существует в двух
экземплярах, идентичность которых регулярно контролируется средствами
операционной системы.
Операционные системы MS-DOS, OS/2, Windows 95 и Windows NT
реализуют 16-разрядные поля в таблицах размещения файлов. Такая файловая
система называется FAT 16. Она позволяет разместить в .РЛГ-таблицах не
более 65 536 записей (216) о местоположении данных. Из-за этого ограничения
данные операционные системы не позволяют работать с жесткими дисками
размером более 2 Гбайт.
В настоящее время операционные системы Windows 98, Windows 2000 и
Windows Millenium обеспечивают более совершенную файловую систему
— .Е4Г32 с 32-разрядными полями в таблице размещения файлов. Это
позволяет работать с любыми современными жесткими дисками.
Обслуживание файловой структуры
Несмотря на то что данные о местоположении файлов хранятся в
табличной структуре, пользователю они представляются в виде иерархической
структуры — людям так удобнее, а все необходимые преобразования берет на
себя операционная система. К функции обслуживания файловой структуры
относятся следующие операции, происходящие под управлением операционной
системы:
• создание файлов и присвоение им имен;
• создание каталогов (папок) и присвоение им имен;
• переименование файлов и каталогов (папок);
• копирование и перемещение файлов между дисками компьютера и
между каталогами (папками)одного диска;
• удаление файлов и каталогов (папок);
• навигация по файловой структуре с целью доступа к заданному файлу,
каталогу (папке);
• управление атрибутами файлов.
Создание и именование файлов
Файл - это именованная последовательность байтов произвольной длины.
Поскольку из этого определения вытекаёт, что файл может иметь нулевую
длйну, то фактически создание файла состоит в присвоении ему имени и
регистрации его в файловой системе — это одна из функций операционной
системы. Даже когда мы создаем файл, работая в какой-то прикладной
программе, в общем случае для этого привлекаются средства операционной
106
системы.
По способам именования файлов различают «короткое» и «длинное» имя.
До появления операционной системы Windows 95 общепринятым способом
именования файлов на компьютерах IBM PC было соглашение 8.3. Согласно
этому соглашению, принятому в MS-DOS, имя файла состоит из двух частей:
собственно имени и расширения имени. На имя файла отводится 8 символов, а
на его расширение — 3 символа. Имя от расширения отделяется точкой. Как
имя, так и расширение могут включать только алфавитно-цифровые символы
латинского алфавита.
Соглашение 8.3 не является стандартом, и потому в ряде случаев
отклонения от правильной формы записи допускаются как операционной
системой, так и ее приложениями. Так, например, в большинстве случаев
система «не возражает» против использований некоторых специальных
символов (восклицательный знак, символ подчеркивания, дефис, тильда и т. п.),
а некоторые версии MS-DOS даже допускают использование в именах файлов
символов русского и других алфавитов. Сегодня имена файлов, записанные в
соответствии с соглашением 8.3, считаются «короткими».
Основным недостатком «коротких» имен является их низкая
содержательность. Далеко не всегда удается выразить несколькими символами
характеристику файла, поэтому с появлением операционной системы Windows
95 было введено понятие «длинного» имени. Такое имя может содержать до
256 символов. Этого вполне достаточно для создания содержательных имен
файлов. «Длинное» имя может содержать любые символы, кроме девяти
специальных: \ /:*?"<> |. В имени разрешается использовать пробелы и
несколько точек. Расширением имени считаются все символы, идущие после
последней точки.
Наряду с «длинным» именем операционные системы Windows
95/98/Me/2000 создают также и короткое имя файла — оно необходимо для
возможности работы с данным файлом на рабочих местах с устаревшими
операционными системами.
Особенности Windows 95/98/Me/2000. Использование «длинных» имен
файлов в последних операционных системах Windows имеет ряд особенностей.
1.Если «длинное» имя файла включает пробелы, то в служебных
операциях его надо заключать в кавычки. Рекомендуется не использовать
пробелы, а заменять их символами подчеркивания.
2.В корневой папке диска (на верхнем уровне иерархической файловой
структуры) нежелательно хранить файлы с длинными именами — в отличие от
прочих папок в ней ограничено количество единиц хранения, причем чем
длиннее имена, тем меньше файлов можно разместить в корневой папке.
3.Кроме ограничения на длину имени файла (256 символов) существует
гораздо более жесткое ограничение на длину полного имени файла (в него
входит путь доступа к файлу, начиная от вершины иерархической структуры).
Полное имя не может быть длиннее 260 символов.
4.Разрешается использовать символы любых алфавитов, в том числе и
русского, но если документ готовится для передачи, с заказчиком
107
(потребителем документа) необходимо согласовать возможность
воспроизведения файлов с такими именами на его оборудовании. Если заказчик
не определен, надежнее пользоваться символами английского языка.
5.Прописные и строчные буквы не различаются операционной системой.
Имена Письмо.txt и письмо.txt соответствуют одному и тому же файлу. Однако
символы разных регистров исправно отображаются операционной системой, и,
если для наглядности надо использовать прописные буквы, это можно делать.
6.Программисты давно научились использовать расширение имени файла
для передачи операционной системе, исполняющей программе или
пользователю сведений о том, к какому типу относятся данные, содержащиеся
в файле, и о формате, в котором они записаны. В ранних операционных
системах этот факт использовался мало. В современных операционных
системах любое расширение имени файла может нести информацию для
операционной системы. Системы Windows 95/98/Me/2000 имеют средства для
регистрации свойств типов файлов по расширению их имени, поэтому во
многих случаях выбор расширения имени файла не является частным делом
пользователя. Приложения этих систем предлагают выбрать только основную
часть имени и указать тип файла, а соответствующее расширение имени
приписывают автоматически.
Создание каталогов (папок)
Каталоги (папки) важные элементы иерархической структуры,
необходимые лля обеспечения удобного доступа к файлам, если файлов на
носителе слишком много. Файлы объединяются в каталоги по любому общему
признаку, заданному их создателем (по типу, по принадлежности, по
назначению, по времени создания и т. п.). Каталоги низких уровней
вкладываются в каталоги более высоких уровней и являются для них
вложенными. Верхним уровнем вложеннЪсти иерархической структуры
является корневой каталог диска.
Все современные операционные системы позволяют создавать каталоги.
Правила присвоения имени каталогу ничем не отличаются от правил
присвоения имени файлу, хотя негласно для каталогов не принято задавать
расширения имен.
В иерархических структурах данных адрес объекта задается маршрутом
(путем доступа), ведущим от вершины структуры к объекту. При записи пути
доступа к файлу, проходящего через систему вложенных каталогов, все
промежуточные каталога разделяются между собой определенным символом.
Во многих операционных системах в качестве такого символа используется «\»
(обратная косая черта), например:
108
Особенности Windows 95/98/Me/2000. До появления операционной
системы Windows 95 при описании иерархической файловой структуры
использовался введенный выше термин каталог. С появлением этой системы
был введен новый термин — папка. В том, что касается обслуживания
файловой структуры носителя данных, эти термины равнозначны: каждому
каталогу файлов на диске соответствует одноименная папка операционной
системы. Основное отличие понятий папка и каталог проявляется не в
организации хранения файлов, а в организации хранения объектов иной
природы. Так, например, в последних операционных системах семейства
Windows существуют специальные папки, представляющие собой удобные
логические структуры, которым не соответствует ни один каталог диска.
Копирование и перемещение файлов
В неграфических операционных системах операции копирования и
перемещения файлов выполняются вводом прямой команды в поле командной
строки. При этом указывается имя команды, путь доступа к каталогу-источнику
и путь доступа к каталогу-приемнику.
В графических операционных системах существуют приемы работы с
устройством позиционирования, позволяющие выполнять эти команды
наглядными методами.
Удаление файлов и каталогов (папок)
Средства удаления данных не менее важны для операционной системы,
чем средства их создания, поскольку ни один носитель данных не обладает
бесконечной емкостью. Существует как минимум три режима удаления
данных: удаление, уничтожение и стирание, хотя операционные системы
обеспечивают только два первых режима (режим надежного стирания данных
можно обеспечить лишь специальными программными средствами).
Удаление файлов является временным. В операционных системах
Windows 95/98/ Me/2000 оно организовано с помощью специальной папки,
которая называется Корзина. При удалении файлов и папок они перемещаются
в Корзину. Эта операция происходит на уровне файловой системы (изменяется
только путь доступа к файлам). На уровне файловой структуры жесткого диска
ничегоне происходит — файлы остаются в тех же секторах, где и были
записаны.
Уничтожение файлов происходит при их удалении в операционной
системе MS-DOS или при очистке Корзины в операционных системах Windows
109
95/98/Me/2000. В этом случае файл полностью удаляется из файловой системы,
но на уровне файловой структуры диска с ним происходят лишь
незначительные изменения. В таблице размещения файлов он помечается как
удаленный, хотя физически остается там же, где и был. Это сделано для
минимизации времени операции. При этом открывается возможность записи
новых файлов в кластеры, помеченные как «свободные».
Для справки укажем, что операция стирания файлов, выполняемая
специальными служебными программами, состоит именно в том, чтобы
заполнить якобы свободные кластеры, оставшиеся после уничтоженного файла,
случайными данными.
Поскольку даже после перезаписи данных их еще можно восстановить
специальными аппаратными средствами (путем анализа остаточного
магнитного гистерезиса), для надежного стирания файлов требуется провести
не менее пяти актов случайной перезаписи в одни и те же сектора. Эта
операция весьма продолжительна, и поскольку массовому потребителю она не
нужна, то ее не включают в стандартные функции операционных систем.
Навигация по файловой структуре
Навигация по файловой структуре является одной из наиболее
используемых функций операционной системы. Удобство этой операции часто
воспринимают как удобство работы с операционной системой. В операционных
системах, имеющих интерфейс командной строки, навигацию осуществляют
путем ввода команд перехода с диска на диск или из каталога в каталог. В связи
с крайним неудобством такой навигации широкое применение нашли
специальные служебные программы, называемые файловыми оболочками.
Как и операционные системы, файловые оболочки бывают
неграфическими и графическими. Наиболее известная неграфическая файловая
оболочка для MS-DOS — диспетчер файлов Norton Commander, а роль
графической файловой оболочки для MS-DOS в свое время исполняли
программы Windows 1.0 и Windows 2.0, которые постепенно развились до
понятия операционной среды (в версиях Windows 3.x) и далее до
самостоятельной операционной системы (Windows 95).
С приемами навигации в современных графических операционных
системах мы познакомимся при их изучении.
Управление атрибутами файлов
Кроме имени и расширения имени файла операционная система хранит
для каждого файла дату его создания (изменения) и несколько флаговых
величин, называемых атрибутами файла. Атрибуты — это дополнительные
параметры, определяющие свойства файлов. Операционная система позволяет
их контролировать и изменять; состояние атрибутов учитывается при
проведении автоматических операций с файлами.
Основных атрибутов четыре:
• Только для чтения (Read only);
• Скрытый (Hidden);
110