Для того чтобы мы могли не думать о том, как в компьютере происходит работа процессора с программами, данными и с аппаратными устройствами, существует специальный комплекс программ, называемых операционной системой.

Операционные системы разные, но их назначение и функции одинаковые. Операционная система является базовой и необходимой составляющей ПО компьютера, без нее компьютер не может работать в принципе.

Операционная система – комплекс программ, обеспечивающих взаимодействие всех аппаратных и программных частей компьютера между собой и взаимодействие пользователя и компьютера.

Операционная система обеспечивает связь между пользователем, программами и аппаратными устройствами.

Структура операционной системы:

Ядро – переводит команды с языка программ на язык «машинных кодов», понятный компьютеру.

Драйверы – программы, управляющие устройствами.

Интерфейс – оболочка, с помощью которой пользователь общается с компьютером.

Операционная система обеспечивает совместное функционирование всех устройств компьютера и предоставляет пользователю доступ к его ресурсам.

Процесс работы компьютера в определенном смысле сводится к обмену файлами между устройствами. В операционной системе имеются программные модули, управляющие файловой системой.

В состав операционной системы входит специальная программа - командный процессор, которая запрашивает у пользователя команды и выполняет их. Пользователь может дать, например, команду выполнения какой-либо операции над файлами (копирование, удаление, переименование), команду вывода документа на печать и т. д. Операционная система должна эти команды выполнить.

К магистрали компьютера подключаются различные устройства (дисководы, монитор, клавиатура, мышь, принтер и др.). В состав операционной системы входят драйверы устройств - специальные программы, которые обеспечивают управление работой устройств и согласование информационного обмена с другими устройствами. Любому устройству соответствует свой драйвер.

Для упрощения работы пользователя в состав современных операционных систем, и в частности в состав Windows, входят программные модули, создающие графический пользовательский интерфейс. В операционных системах с графическим интерфейсом пользователь может вводить команды посредством мыши, тогда как в режиме командной строки необходимо вводить команды с помощью клавиатуры.

Операционная система содержит также сервисные программы, или утилиты. Такие программы позволяют обслуживать диски (проверять, сжимать, дефрагментировать и т. д.), выполнять операции с файлами (архивировать и т. д.), работать 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.

Запуск компьютера

При поступлении сигнала о запуске процессор обращается к специально выделенной ячейке памяти. В ОЗУ в этот момент ничего нет, если бы там была какая-либо программ, то она начала бы выполнятся.

Для того чтобы компьютер мог начать работу необходимо наличие специальной микросхемы – ПЗУ. Программы ПЗУ записываются на заводе и называются BIOS.

После включения компьютера процессор начинает считывать и выполнять микрокоманды, которые хранятся в микросхеме BIOS. Прежде всего начинает выполнятся программа тестирования POST, которая проверяет работоспособность основных устройств компьютера. В случае неисправности выдаются определенные звуковые сигналы, а после инициализации видеоадаптера процесс тестирования отображается на экране монитора.

Затем BIOS начитает поиск программы-загрузчика операционной системы. Программа-загрузчик помещается в ОЗУ и начинается процесс загрузки файлов операционной системы.

Файлы операционной системы хранятся во внешней, долговременной памяти (на жестком диске, на CD …). Однако программы могут выполнятся, только если они находятся в ОЗУ, поэтому файлы ОС необходимо загрузить в оперативную память.

Диск, на котором находятся файлы операционной системы и с которого происходит загрузка, называют системным. Если системные диски в компьютере отсутствуют, на экране монитора появляется сообщение "Non system disk" и компьютер «зависает», т. е. загрузка операционной системы прекращается и компьютер остается неработоспособным.

После окончания загрузки операционной системы управление передается командному процессору. В случае использования интерфейса командной строки на экране появляется приглашение системы для ввода команд, в противном случае загружается графический интерфейс операционной системы. В случае загрузки графического интерфейса операционной системы команды могут вводиться с помощью мыши.

Неграфические операционные системы

В дальнейшем операционные системы развивались параллельно с аппаратным обеспечением. Появлялись новые дисководы гибких дисков, менялись и операционные системы. С появлением жестких дисков открылась возможность хранить на них не десятки, а сотни и тысячи файлов. В именах файлов стало так же легко запутаться, как в номерах дорожек и секторов. 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. Когда же жесткие диски приобрели еще большие размеры, операционная система «научилась» делить их на несколько логических дисков.

Вместе с развитием жестких и гибких дисков происходило увеличение оперативной памяти компьютера, менялись также процессоры. Каждая новая операционная система все лучше использовала оперативную память и могла работать со все более мощными процессорами.

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.

Графические оболочки

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 Microsoft Windows 95. До появления Microsoft Windows 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.

Оболочки Windows запускались под управлением МS-DOS, то есть не были самостоятельными операционными системами. Но поскольку с появлением Windows открылись некоторые новые возможности, все-таки принято называть Windows не оболочкой, а средой. Вот некоторые особенности Windows, отличающие эту среду от прочих оболочек:

Многозадачность.

Единый программный интерфейс.

Единый интерфейс пользователя.

Графический интерфейс пользователя.

Единый аппаратно-программный интерфейс.

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.

Производители аппаратного обеспечения изготавливают узлы и приборы так, чтобы они были совместимы с Windows. Мы можем достаточно смело приобретать новые устройства и устанавливать их в компьютер, рассчитывая на то, что все прочие устройства и программы будут работать нормально. Система Windows ввела новый стандарт самоустанавливающихся устройств (plud-and-play). Подключение таких устройств происходит автоматически. Операционная система сама «узнает», что установлено в компьютере, и настраивается на работу с новым оборудованием.

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

Операционные системы компании Microsoft:

DOS (Disk Operating System). Интерфейс – командная строка. Все команды приходилось набирать вручную, в командной строке ОС.

Windows 3.1 и 3.11. – первый графический интерфейс. Хотя многие не считали эту систему операционной, а лишь системой, расширяющей возможности DOS. У всех дальнейших операционных систем интерфейс графический.

• Семейство Windows-98 / NT / ME / 2000 / XP.

Элементы интерфейса Windows:

Рабочий стол. Название «Рабочий стол» подобрано удачно. На нем, как и на обычном рабочем столе расположены раз-личные программы и инструменты, представленные в виде значков, или иконки.

Значки. Значками в Windows обозначаются программы, документы. Запуск производится двойным щелчком кнопки мыши по значку. Программа может быть расположена непосредственно на Рабочем столе, а может быть скрыта глубоко на диске, но и в этом случае представлена на Рабочем столе своим образом – ярлыком.

Ярлыки. Ярлык программы – это не сама программа, а только ее образ, указание на то место на диске, где она находится. Двойной щелчок по ярлыку также вызывает запуск программы. Ярлыки от значков отличаются наличием небольшой стрелочки внизу слева.

Панель задач. Располагается в нижней части экрана. На ней находятся: кнопка Пуск, кнопки открытых окон, индикаторы и часы.

Окно. Окно – один из главных элементов интерфейса Windows.

Важнейшим достоинством большинства ОС является модульность. Это свойство позволяет объединить в каждом модуле определенные логически связанные группы функций. Если возникает необходимость в замене или расширении такой группы функций, это можно сделать путем замены или модификации лишь одного модуля, а не всей системы.

Большинство ОС состоит из следующих основных модулей:

базовая система ввода-вывода (BIOS – Basic Input Output System);

загрузчик операционной системы;

• драйверы устройств;

  командный процессор;

  внешние команды (файлы).

Базовая система ввода-вывода (BIOS) – это набор микропрограмм, реализующих основные низкоуровневые (элементарные) операции ввода-вывода. Они хранятся в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) компьютера и записываются туда при изготовлении материнской платы. Данная система, по сути, «встроена» в компьютер и является одновременно его аппаратной частью и частью операционной системы.

Первая функция BIOS – автоматическое тестирование основных компонентов компьютера при его включении. При обнаружении ошибки на экран выводится соответствующее сообщение и / или выдается звуковой сигнал.

Далее BIOS осуществляет вызов блока начальной загрузки операционной системы, находящейся на диске (эта операция выполняется сразу по окончании тестирования). Загрузив в оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) этот блок, BIOS передает ему управление, а он в свою очередь загружает другие модули ОС.

Еще одна важная функция BIOS – обслуживание прерываний. При возникновении определенных событий (нажатие клавиши на клавиатуре, щелчок мыши, ошибка в программе и т.д.) вызывается одна из стандартных подпрограмм BIOS по обработке возникшей ситуации.

Загрузчик операционной системы – это короткая программа, находящаяся в первом секторе любого загрузочного диска (дискеты или диска с операционной системой). Функция этой программы заключается в считывании в память основных дисковых файлов ОС и передаче им дальнейшего управления ЭВМ.

Ядро ОС реализует основные высокоуровневые услуги, загружается в ОЗУ и остается в ней постоянно. В ядре ОС выделяют несколько подсистем, каждая из которых отвечает за выполнение той или иной задачи:

файловая система (отвечает за размещение информации на устройствах хранения);

система управления памятью (размещает программы в памяти);

система управления программами (осуществляет запуск и выполнение программ);

система связи с драйверами устройств (отвечает за взаимодействие с внешними устройствами);

система обработки ошибок;

служба времени (предоставляет всем программам информацию о системном времени).

Модуль расширения BIOS придает гибкость операционной системе, позволяя добавлять драйверы, обслуживающие дополнительные устройства.

Драйверы – это программы, управляющие работой внешних (периферийных) устройств на физическом уровне. Они дополняют систему ввода-вывода ОС и обеспечивают обслуживание новых устройств или нестандартное использование имеющихся. Они передают или принимают данные от аппаратуры и делают пользовательские программы независимыми от ее особенностей.

Драйверы загружаются в память компьютера при загрузке операционной системы; необходимость и порядок их загрузки указываются в специальных файлах конфигурации. Такая схема облегчает подключение к машине новых устройств и позволяет делать это, не затрагивая системные файлы ОС.

Командный процессор – это программа, функции которой заключаются в следующем:

прием и синтаксический разбор команд, полученных с клавиатуры или из командного файла;

исполнение внутренних команд операционной системы;

загрузка и исполнение внешних команд (реализованных в виде самостоятельных программ) операционной системы и прикладных программ пользователя (файлы с расширением СОМ, ЕХЕ или ВАТ).

исполнение командных файлов (это текстовые файлы с набором команд и расширением ВАТ). Когда в качестве команды задается имя такого файла, командный процессор начинает последовательно читать и интерпретировать содержащиеся в нем строки, каждая из которых может содержать одну команду, метку или комментарий. Если в очередной строке стоит команда, осуществляющая вызов какой-то программы, выполнение командного файла приостанавливается и начинается работа вызванной программы. После ее завершения происходит выполнение следующей команды командного файла.

Структуру ОС составляют следующие модули:

базовый моду ль (ядро ОС)- управляет работой программы и файловой системой, обеспечивает доступ к ней и обмен файлами между периферийными устройствами;

командный процессор - расшифровывает и исполняет команды пользователя, поступающие прежде всего через клавиатуру;

драйверы периферийных устройств - программно обеспечивают согласованность работы этих устройств с процессором (каждое периферийное устройство обрабатывает информацию по разному и в различном темпе);

дополнительные сервисные программы (утилиты) - делают удобным и многосторонним процесс общения пользователя с компьютером.

Первая задача ОС – организация связи, общения пользователя с компьютером в целом и его отдельными устройствами. Такое общение осуществляется с помощью команд, которые в том или ином виде человек сообщает операционной системе. В ранних вариантах операционных систем такие команды просто вводились с клавиатуры в специальную строку. В последующем были созданы программы – оболочки ОС, которые позволяют общаться не только с ОС не только текстовым языком команд, а с помощью меню (в том числе пиктографического) или манипуляций с графическими объектами.

Вторая задача ОС – организация взаимодействия всех блоков компьютера в процессе выполнения программы, которую назначил пользователь для решения задачи. В частности, ОС организует и следит за размещением в оперативной памяти и на диске нужных для работы программы данных, обеспечивает своевременное подключение устройств компьютера по требованию программы и т.п.

Третья задача ОС – обеспечение так называемых системных работ, которые бывает необходимо выполнить для пользователя. Сюда относится проверка, “лечение” и форматирование диска, удаление и восстановление файлов, организация файловой системы и т.п. Обычно такие работы осуществляются с помощью специальных программ, входящих в ОС и называемых утилитами.

Операционная система выполняет роль связующего звена между аппаратурой компьютера, с одной стороны, и выполняемыми программами, а также пользователем, с другой стороны.

ОС обычно хранится во внешней памяти компьютера – на диске. При включении компьютера она считывается с дисковой памяти и размещается в ОЗУ.

Этот процесс называют загрузкой ОС.

ОС можно назвать программным продолжением устройства управления компьютера.

В зависимости от количества одновременно обрабатываемых задач и числа пользователей, которых могут обслуживать ОС, различают четыре основных класса операционных систем:

• 1. однопользовательские однозадачные , которые поддерживают одну клавиатуру и могут работать только с одной (в данный момент) задачей;
• 2. однопользовательские однозадачные с фоновой печатью , которые позволяют помимо основной задачи запускать одну дополнительную задачу, ориентированную как правило, на вывод информации на печать.
• 3. однопользовательские многозадачные , которые обеспечивают одному пользователю параллельную обработку нескольких задач.
• 4. многопользовательские многозадачные , позволяющие на одном компьютере запускать несколько задач нескольким пользователям.

ОС для персонального компьютера, ориентированного на профессиональное применение, должна содержать следующие основные компоненты:

• - программы управления вводом/выводом;
• - программы, управляющие файловой системой и планирующие задания для компьютера;
• - процессор командного языка, который принимает, анализирует и выполняет команды, адресованные ОС.

Анализ и исполнение команд пользователя, включая загрузку готовых программ из файлов в оперативную память и их запуск, осуществляет командный процессор ОС.

Важным классом системных программ являются драйверы устройств.

Для управления внешними устройствами компьютера используются специальные системные программы – драйверы. Драйверы стандартных устройств образуют в совокупности базовую систему ввод-вывод (BIOS ), которая обычно заносится в ПЗУ компьютера.

Нередко к системным программам относят антивирусные средства, программы архивирования файлов и т.п.

Второй класс программ – это прикладные программы. Здесь нет единой точки зрения, какие именно программы относятся к этому классу. Обычно прикладной называют любую программу, позволяющую пользователю без программирования решать определенный класс задач

Операционная система блестяще справляется со своими обязанностями. На практике одно из основных преимуществ использования OS заключается в простоте ее понимания, несмотря на функциональную сложность (То есть система рассчитана на выполнение достаточно сложных функций).

Существуют несколько наиболее распространенных ОС.

Например, MS-DOS расшифровывается как дисковая операционная система. Разработчиком MS-DOS является Корпорация Microsoft.

Драйвер - это программа, обеспечивающая взаимодействие компьютера с оборудованием и устройствами. Без драйверов невозможна нормальная работа подключенного к ПК оборудования, например видеоадаптера или принтера.

В большинстве случаев драйверы поставляются вместе с Windows, или их можно найти, перейдя в центр обновления Windows на панели управления и проверив наличие обновлений. Если в Windows отсутствует требуемый драйвер, перейдите на веб-сайт центра совместимости Windows 7 , который содержит сведения о тысячах устройств и прямые ссылки на страницы загрузки драйверов. Кроме того, драйверы можно часто найти на диске, входящем в комплект поставки требуемого оборудования или устройства, либо на веб-сайте производителя.

Утилиты - это программы вспомогательного назначения, программы помощники, предназначенные для конкретных задач, таких как оптимизация системы, обслуживания файловой системы или дисков.
Их можно разделить на несколько основных видов.
Программы контроля – эти программы используются для проверки функционирования устройств и обнаружения неисправностей.
Драйверы – расширяющие возможности системы.
Упаковщики – которые позволяют сжимать информацию.
Антивирусные программы разработанные для борьбы с вирусами.
Утилиты для управления памятью , позволяющие управлять оперативной памятью и многие другие.

Сжатие данных - процедура перекодирования данных, производимая с целью уменьшения их объёма. Применяется для более рационального использования устройств хранения и передачи данных.
Сжатие бывает без потерь (когда возможно восстановление исходных данных без искажений) или с потерями (восстановление возможно с незначительными искажениями) . Сжатие без потерь используется при обработке компьютерных программ и данных. Сжатие с потерями обычно применяется для сокращения объёма звуковой, фото- и видеоинформации, оно значительно эффективнее сжатия без потерь.
Сжатие основано на устранении избыточности информации, содержащейся в исходных данных. Примером избыточности является повторение в тексте фрагментов (например, слов естественного или машинного языка) . Подобная избыточность обычно устраняется заменой повторяющейся последовательности более коротким значением (кодом) . Другой вид избыточности связан с тем, что некоторые значения в сжимаемых данных встречаются чаще других, при этом возможно заменять часто встречающиеся данные более короткими кодами, а редкие - более длинными (вероятностное сжатие) . Сжатие данных, не обладающих свойством избыточности (например, случайный сигнал или шум) , невозможно. Также, обычно невозможно сжатие зашифрованной информации.

Архиватор - компьютерная программа, которая осуществляет сжатие данных в один файл архива для более легкой передачи, или компактного их хранения. В качестве данных обычно выступают файлы и папки. Процесс создания архива называется архивацией или упаковкой (сжатием, компрессией), а обратный процесс - распаковкой или экстракцией.
·7-Zip ·WinRAR ·Universal Extractor ·IZArc ·Hamster Free ZIP Archiver ·HaoZip ·PeaZip ·TUGZip .

7.Защита информации в компьютерных системах. Причины утери информации, мероприятия по защите информации. Понятие компьютерного вируса. Виды вирусов. Антивирусная защита.

Потеря информации может произойти, например, по следующим причинам:

1) нарушение работы компьютера;

2) отключение или сбои питания;

3) повреждение носителей информации;

4) ошибочные действия пользователя;

5) действие компьютерных вирусов;

6) несанкционированные умышленные действия других лиц.

Защита от компьютерных вирусов и несанкционированного доступа будут рассматриваться в отдельных разделах. Предотвратить причины 1–4 можно резервированием данных, что является наиболее общим и простым выходом.

Для защиты информации от несанкционированно доступа применяются:

I. Организационные мероприятия,

II. Технические средства.

III. Программные средства.

IV. Криптография.

> Организационные мероприятия включают в себя:

Пропускной режим;

Хранение носителей и устройств в сейфе (дискеты, монитор, клавиатура и т.д.);

Ограничение доступа лиц в компьютерные помещения

> Технические средства включают в себя различные аппаратные способы защиты информации:

Фильтры, экраны на аппаратуру;

Ключ для блокировки клавиатуры;

Устройства аутентификации – для чтения отпечатков пальцев, формы руки, радужной оболочки глаза, скорости и приемов печати и т.д.;

Электронные ключи на микросхемах и т.д.

> Программные средства защиты информации разработка специального программного обеспечения, которое бы не позволяло постороннему человеку, не знакомому с этим видом защиты, получать информацию из системы. Программные средства включают в себя:

Парольный доступ – задание полномочий пользователя;

Блокировка экрана и клавиатуры с помощью комбинации клавиш в утилите Diskreet из пакета NortonUtilites;

Использование средств парольной защиты BIOS – на сам BIOS и на ПК в целом

> Под криптографическим способом защиты информации подразумевается ее шифрование при вводе в компьютерную систему.

Базовые принципы защиты инф-и: конфиденциальность (защита важной инф-и от несанкционированного доступа, конфиденциальная инф-ия требует защиты и должна быть доступна только тем, кто имеет на это право, ее несанкционированное раскрытие, модификация или сокрытие может принести ощутимый убыток или ущерб); целостность (защита точности и полноты инф-и и ПО); доступность инф-и (обесп-е чтения инф-и, ее обработки и основных услуг авторизованным пользователям в нужное для них время).
Защищенность информационной с-мы пор-ся способностью противостоять несанкционированному доступу кконфиденциальной инф-и , ее искажению/разрушению. Защита включает в себя меры предотвращения и отслеживания несанкционированного доступа неавторизованных лиц, неправомерного исп-ия/искажения/повреждения/копирования/уничтожения и т.д. Она учитывает и проблему надежности аппаратуры.
Компьютерный вирус – программа (код программы), которая на диске или в сети способна несанкционированно, т.е. без разрешения
запуском файла winword.exe будет запускать файл winword.com, который будет располагаться в памяти компьютера. Обычно вирусы-компаньоны генерируются вирусами-фагами.

Ныне существует немало разновидностей вирусов, различающихся по основному способу распространения и функциональности. Если изначально вирусы распространялись на дискетах и других носителях, то сейчас доминируют вирусы, распространяющиеся через Интернет. Растёт и функциональность вирусов, которую они перенимают от других видов программ.

В настоящее время не существует единой системы классификации и именования вирусов (хотя попытка создать стандарт была предпринята на встрече CARO в 1991 году). Принято разделять вирусы:

· по поражаемым объектам (файловые вирусы, загрузочные вирусы, сценарные вирусы, макровирусы, вирусы, поражающие исходный код);

· по поражаемым операционным системам и платформам (DOS, MicrosoftWindows, Unix, Linux);

· по технологиям, используемым вирусом (полиморфные вирусы, стелс-вирусы, руткиты);

· по языку, на котором написан вирус (ассемблер, высокоуровневый язык программирования, сценарный язык и др.);

· по дополнительной вредоносной функциональности (бэкдоры, кейлоггеры, шпионы, ботнеты и др.).

Антивирусная программа (антивирус) - специализированная программа для обнаружения компьютерных вирусов, а также нежелательных (считающихся вредоносными) программ вообще и восстановления заражённых (модифицированных) такими программами файлов, а также для профилактики - предотвращения заражения (модификации) файлов илиоперационной системы вредоносным кодом.

Классифицировать антивирусные продукты можно сразу по нескольким признакам, таким, как: используемые технологии антивирусной защиты, функционал продуктов, целевые платформы.

По используемым технологиям антивирусной защиты:

· Классические антивирусные продукты (продукты, применяющие только сигнатурный метод детектирования)

· Продукты проактивной антивирусной защиты (продукты, применяющие только проактивные технологии антивирусной защиты);

· Комбинированные продукты (продукты, применяющие как классические, сигнатурные методы защиты, так и проактивные)

По функционалу продуктов:

· Антивирусные продукты (продукты, обеспечивающие только антивирусную защиту)

· Комбинированные продукты (продукты, обеспечивающие не только защиту от вредоносных программ, но и фильтрацию спама, шифрование и резервное копирование данных и другие функции)

По целевым платформам:

· Антивирусные продукты для ОС семейства Windows

· Антивирусные продукты для ОС семейства *NIX (к данному семейству относятся ОС BSD, Linux и др.)

· Антивирусные продукты для ОС семейства MacOS

· Антивирусные продукты для мобильных платформ (WindowsMobile, Symbian, iOS, BlackBerry, Android, WindowsPhone 7 и др.)

Антивирусные продукты для корпоративных пользователей можно также классифицировать по объектам защиты:

· Антивирусные продукты для защиты рабочих станций

· Антивирусные продукты для защиты файловых и терминальных серверов

· Антивирусные продукты для защиты почтовых и Интернет-шлюзов

· Антивирусные продукты для защиты серверов виртуализации

8.Понятие операционной системы. Характеристика ОС Windows: графический интерфейс, многозадачность, сетевые возможности.

Операционная система представляет собой комплекс системных и служебных программных средств. С одной стороны, она опирается на базовое программное обеспечение компьютера, входящее в его систему 5705 (базовая система ввода-вывода);с другой стороны, она сама является опорой для программного обеспечения более высоких уровней - прикладных и большинства служебных приложений. Приложениями 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:

* интерфейса между пользователем и программно-аппаратными средствами компьютера (интерфейс пользователя);

* интерфейса между программным и аппаратным обеспечением (аппаратно-программный интерфейс);

* интерфейса между разными видами программного обеспечения (программный интерфейс).

Графический интерфейс. ГРАФИЧЕСКИЙ ИНТЕРФЕЙС WINDOWS

В настоящее время все операционные системы для персональных компьютеров обеспечивают взаимодействие с пользователем с помощью графического интерфейса.

Это позволяет даже начинающему пользователю компьютера уверенно работать в среде операционной системы (проводить операции с файлами, запускать программы и так далее).

Графический интерфейс позволяет осуществлять взаимодействие человека с компьютером в форме диалога с использованием окон, меню и элементов управления.

2.1 Операции графического интерфейса

1. Работа с мышью . Для работы с графическим интерфейсом используется мышь или другое координатное устройство ввода, при этом пользователь должен уметь производить:

левый щелчок -- однократное нажатие и отпускание основной (обычно левой) кнопки мыши;

правый щелчок -- однократное нажатие и отпускание дополнительной (обычно правой) кнопки мыши;

двойной щелчок -- два нажатия основной кнопки мыши с минимальным интервалом времени между ними;

перетаскивание -- нажатие левой или правой кнопки мыши и перемещение объекта с нажатой кнопкой.

2. Рабочий стол . Основную часть экрана занимает Рабочий стол, на котором располагаются значки и ярлыки (значки с маленькими стрелочками в нижнем левом углу). Значки и ярлыки обеспечивают (с помощью двойного щелчка) быстрый доступ к дискам, папкам, документам, приложениям и устройствам.Значки появляются на Рабочем столе после установки Windows.

Для быстрого доступа к дискам, принтеру, часто используемым документам целесообразно создать на рабочем столе ярлыки. Ярлык отличается от значка тем, что обозначает объект, фактически расположенный не на Рабочем столе, а в некоторой другой папке. Стрелочка означает, что мы имеем не сам объект, а ссылку на него. Ярлыки создаются перетаскиванием значков объектов на Рабочий стол.

3. Панель задач . В нижней части экрана располагается Панель задач, на которой находятся кнопка Пуск, кнопки выполняемых задач и открытых папок, индикаторы и часы.

Кнопка Пуск позволяет вызывать Главное меню, которое обеспечивает доступ практически ко всем ресурсам системы и содержит команды запуска приложений, настройки системы, поиска файлов и документов, доступа к справочной системе и др.

Windows является многозадачной операционной системой, то есть параллельно могут выполняться несколько приложений. Каждое запущенное приложение обозначается кнопкой на Панели задач, при этом переход от работы в одном приложении к работе в другом может производиться с помощью щелчка по кнопке. Работающее (активное) приложение изображается на панели задач в виде нажатой кнопки.

4. Окна . Важнейшим элементом графического интерфейса Windows являются окна, действительно ведь «windows» в переводе означает «окна». Существуют два основных типа окон -- окна приложений и окна документов:

· Окна приложений . В окне приложения выполняется любое запущенное на выполнение приложение или отражается содержимое папки. Открыть или закрыть окно приложения -- то же, что и запустить программу на выполнение или завершить ее. Окна приложений можно перемещать на любое место Рабочего стола, разворачивать на весь экран или сворачивать в кнопки на панели задач.

Основными элементами окна приложения являются:

- рабочая область : внутренняя часть окна, содержит вложенные папки или окна документов;

- границы : рамка, ограничивающая окно с четырех сторон. Размеры окна можно изменять, перемещая границу мышью;

- заголовок : строка непосредственно под верхней границей окна, содержащая название окна;

- значок системного меню : кнопка слева в строке заголовка открывает меню перемещения и изменения размеров окна;

- строка горизонтального меню : располагается непосредственно под заголовком, содержит пункты меню, обеспечивает доступ к командам;

- панель инструментов : располагается под строкой меню, представляет собой набор кнопок, обеспечивает быстрый доступ к некоторым командам;

- кнопки Свернуть, Развернуть/Восстановить, Закрыть расположены в верхней правой части окна.

· Окна документов . Окна документов предназначены для работы с документами и «живут» внутри окон приложений. Можно раскрывать, сворачивать, перемещать или изменять размеры этих окон, однако они всегда остаются в пределах окна своего приложения. Окно документа имеет те же кнопки управления, что и окно приложения.

Окно документа всегда содержит зону заголовка (содержащую имя документа) и часто полосы прокрутки (появляющиеся, когда документ не помещается полностью в окне) и линейки. Открытое окно документа может находиться в активном либо в пассивном состоянии. Если окно находится в пассивном состоянии (зона заголовка не выделена цветом), то, щелкнув по любой его части мышью, можно перевести его в активное состояние.

5. Меню. Меню является одним из основных элементов графического интерфейса и представляет собой перечень команд (как правило, тематически сгруппированных), из которых необходимо сделать выбор (поместив на пункт меню указатель мыши и произведя щелчок). Выбор пункта меню приводит к выполнению определенной команды. Если за командой меню следует многоточие, то ее выбор приведет к появлению диалоговой панели, которая позволяет пользователю получить или ввести дополнительную информацию.

6. Диалоговые панели. Диалоговые панели могут включать в себя разнообразные элементы.

7. Вкладки. Диалоговые панели могут включать в себя несколько «страниц», которые называются вкладками.

8. Командные кнопки. Нажатие на кнопку (щелчок) обеспечивает выполнение того или иного действия, а надпись на кнопке поясняет ее назначение. Так, щелчок по кнопке с надписью Найти позволяет начать процесс поиска.

9. Текстовые поля. Текстовое поле называется иногда полем редактирования и позволяет вести какую либо страницу.

10. Списки . Список представляет собой набор предлагаемых на выбор значений. Раскрывающийся список выглядит как текстовое поле, снабженное кнопкой с направленной вниз стрелочкой. Раскрытие списка осуществляется с помощью левого щелчка по кнопке.

11.Переключатели . Переключатели служат для выбора одного из взаимоисключающих вариантов, варианты выбора представлены в форме маленьких белых кружков. Выбранный вариант обозначается кружком с точкой внутри. Выбор варианта производится с помощью левого щелчка.

12. Флажки. Флажок обеспечивает присваивание какому-либо параметру определенного значения. Флажки могут располагаться как группами, так и поодиночке. Флажок имеет форму квадратика; когда флажок установлен, в нем присутствует «галочка». Установка флажков производится с помощью левого щелчка.

13. Ползунки . Ползунок позволяет плавно изменять значение какого-либо параметра. Например, с помощью ползунков можно менять уровень громкости воспроизведения и записи звука, баланс левого и правого канала и т. п.

14. Контекстные меню . Объектно-ориентированный подход, используемый в операционной системе Windows, позволяет рассматривать диски, папки и файлы как объекты. Все эти объекты имеют определенные свойства, и над ними могут проводиться определенные операции.

Например, документы (документом называется любой файл, обрабатываемый с помощью приложений) имеют определенный объем и их можно копировать, перемещать и переименовывать; окна имеют размер, который можно изменять и так далее.

Хотя каждый из этих объектов имеет свои конкретные свойства и над ним возможны определенные операции, технология работы с объектами и интерфейс универсальны. Это позволяет пользователю достичь единообразия при работе с разными объектами.

Ознакомиться со свойствами объекта, а также выполнить над ним разрешенные операции можно с помощью контекстного меню. Для вызова контекстного меню необходимо осуществить правый щелчок на значке объекта.

Структуру ОС составляют следующие модули:

базовый модуль (ядро ОС)- управляет работой программы и файловой системой, обеспечивает доступ к ней и обмен файлами между периферийными устройствами;

командный процессор - расшифровывает и исполняет команды пользователя, поступающие прежде всего через клавиатуру;

драйверы периферийных устройств - программно обеспечивают согласованность работы этих устройств с процессором (каждое периферийное устройство обрабатывает информацию по разному и в различном темпе);

дополнительные сервисные программы (утилиты) - делают удобным и многосторонним процесс общения пользователя с компьютером.

Загрузка ОС. Файлы, составляющие ОС, хранятся на диске, поэтому система называется дисковой операционной (ДОС). Известно, что для их выполнения программы - и, следовательно, файлы ОС - должны находится в оперативной памяти (ОЗУ). Однако, чтобы произвести запись ОС в ОЗУ, необходимо выполнить программу загрузку, которой сразу после включения компьютера в ОЗУ нет. Выход из этой ситуации состоит в последовательной, поэтапной загрузке ОС в оперативную память.

Первый этап загрузки ОС. В системном блоке компьютера находится постоянное запоминающее устройство (ПЗУ, постоянная память, ROM-Read Only Memory - память с доступом только для чтения), в котором содержатся программы тестирования блоков компьютера и первого этапа загрузки ОС. Они начинают выполнятся с первым импульсом тока при включении компьютера. На этом этапе процессор обращаются к диску и проверяет наличие на определенном месте (в начале диска) очень небольшой программы - загрузчика. Если эта программа обнаружена, то она считывается в ОЗУ и ей передается управление.

Второй этап загрузки ОС. Программа - загрузчик, в свою очередь, ищет на диске базовый модуль ОС, переписывает его память и передает ему управление.

Третий этап загрузки ОС. В состав базового модуля входит основной загрузчик, который ищет остальные модули ОС и считывает их в ОЗУ. После окончания загрузки ОС управление передается командному процессору и на экране появляется приглашение системы к вводу команды пользователя.

Заметим, что в оперативной памяти во время работы компьютера обязательно должны находится базовый модуль ОС и командный процессор. Следовательно, нет необходимости загружать в оперативную память все файлы ОС одновременно. Драйверы устройств и утилиты могут подгружаться в ОЗУ по мере необходимости, что позволяет уменьшать обязательный объем оперативной памяти, отводимый под системное программное обеспечение.

Первая задача ОС – организация связи, общения пользователя с компьютером в целом и его отдельными устройствами. Такое общение осуществляется с помощью команд, которые в том или ином виде человек сообщает операционной системе. В ранних вариантах операционных систем такие команды просто вводились с клавиатуры в специальную строку. В последующем были созданы программы – оболочки ОС, которые позволяют общаться не только с ОС не только текстовым языком команд, а с помощью меню (в том числе пиктографического) или манипуляций с графическими объектами.

Вторая задача ОС – организация взаимодействия всех блоков компьютера в процессе выполнения программы, которую назначил пользователь для решения задачи. В частности, ОС организует и следит за размещением в оперативной памяти и на диске нужных для работы программы данных, обеспечивает своевременное подключение устройств компьютера по требованию программы и т.п.

Третья задача ОС – обеспечение так называемых системных работ, которые бывает необходимо выполнить для пользователя. Сюда относится проверка, “лечение” и форматирование диска, удаление и восстановление файлов, организация файловой системы и т.п. Обычно такие работы осуществляются с помощью специальных программ, входящих в ОС и называемых утилитами.

Операционная система выполняет роль связующего звена между аппаратурой компьютера, с одной стороны, и выполняемыми программами, а также пользователем, с другой стороны.

ОС обычно хранится во внешней памяти компьютера – на диске. При включении компьютера она считывается с дисковой памяти и размещается в ОЗУ.

Этот процесс называют загрузкой ОС.

В функции ОС входит:

· - осуществление диалога с пользователем;

· - ввод-вывод и управление данными;

· - планирование и организация процесса обработки программ;

· - распределение ресурсов (оперативной памяти, процессора, внешних устройств);

· - запуск программ на выполнение;

· - всевозможные вспомогательные операции обслуживания;

· - передача информации между различными внутренними устройствами;

· - программная поддержка работы периферийных устройств (дисплея, клавиатуры, принтера и др.).

ОС можно назвать программным продолжением устройства управления компьютера.

В зависимости от количества одновременно обрабатываемых задач и числа пользователей, которых могут обслуживать ОС, различают четыре основных класса операционных систем:

· 1. однопользовательские однозадачные, которые поддерживают одну клавиатуру и могут работать только с одной (в данный момент) задачей;

· 2. однопользовательские однозадачные с фоновой печатью, которые позволяют помимо основной задачи запускать одну дополнительную задачу, ориентированную как правило, на вывод информации на печать.

· 3. однопользовательские многозадачные, которые обеспечивают одному пользователю параллельную обработку нескольких задач.

· 4. многопользовательские многозадачные, позволяющие на одном компьютере запускать несколько задач нескольким пользователям.

ОС для персонального компьютера, ориентированного на профессиональное применение, должна содержать следующие основные компоненты:

· - программы управления вводом/выводом;

· - программы, управляющие файловой системой и планирующие задания для компьютера;

· - процессор командного языка, который принимает, анализирует и выполняет команды, адресованные ОС.

В каждой ОС имеется свой командный язык, который позволяет пользователю выполнять те или иные действия:

· - обращаться к каталогу;

· - выполнять разметку внешних носителей;

· - запускать программы;

· - … и другие действия.

Анализ и исполнение команд пользователя, включая загрузку готовых программ из файлов в оперативную память и их запуск, осуществляет командный процессор ОС.

Важным классом системных программ являются драйверы устройств.

Для управления внешними устройствами компьютера используются специальные системные программы – драйверы. Драйверы стандартных устройств образуют в совокупности базовую систему ввод-вывод (BIOS), которая обычно заносится в постоянное ЗУ компьютера.

Нередко к системным программам относят антивирусные средства, программы архивирования файлов и т.п.

Второй класс программ – это прикладные программы. Здесь нет единой точки зрения, какие именно программы относятся к этому классу. Обычно прикладной называют любую программу, позволяющую пользователю без программирования решать определенный класс задач

Операционная система блестяще справляется со своими обязанностями. На практике одно из основных преимуществ использования OS заключается в простоте ее понимания, несмотря на функциональную сложность (То есть система рассчитана на выполнение достаточно сложных функций).

Существуют несколько наиболее распространенных ОС.

Например, MS-DOS расшифровывается как дисковая операционная система. Разработчиком MS-DOS является Корпорация Microsoft.

Операционная система является базовой и необходимой составляющей программного обеспечения компьютера (Software ) . Операционная система обеспечивает управление всеми аппаратными компонентами компьютера (Hardware ). Другими словами, операционная система обеспечивает функционирование и взаимосвязь всех компонентов компьютера, а также предоставляет пользователю доступ к его аппаратным возможностям.

К системному блоку компьютера подключаются через специальные согласующие платы (контроллеры) периферийные устройства (дисковод, принтер и т.д.). Каждое периферийное устройство обрабатывает информацию по-разному и с различной скоростью, поэтому необходимо программно согласовать их работу с работой процессора. Для этого в составе операционной системы имеются специальные программы – драйверы устройств. Каждому устройству соответствует свой драйвер.

Процесс работы компьютера в определенном смысле сводится к обмену файлами между периферийными устройствами, т.н. необходимо уметь управлять файловой системой. Ядром операционной системы является программа, которая обеспечивает управление файловой системой. Пользователь общается с компьютером через устройства ввода информации (клавиатура, мышь). После ввода команды операционной системы специальная программа, которая называется командный процессор, расшифровывает команды и исполняет их.

Процесс общения пользователя с компьютером должен быть удобным. В состав современных операционных систем (Windows ) обязательно входят модули, создающие графический интерфейс.

Таким образом, в структуру операционной системы входят следующие модули:

• Базовый модуль, управляющий файловой системой;
• Командный процессор, расшифровывающий и выполняющий команды;
• Драйверы периферийных устройств;
• Модули, обеспечивающие графический интерфейс.

Файлы операционной системы находятся на диске (жестком или гибком). Однако программы могут выполняться, только если они находятся в оперативной памяти, поэтому файлы операционной системы необходимо загрузить в оперативную память. Все файлы операционной системы не могут одновременно находиться в оперативной памяти, так как объем современных операционных систем составляет десятки мегабайт. Для функционирования компьютера обязательно должны находиться в оперативной памяти базовый модуль , командный процессор и драйверы подключенных устройств. Модули операционной системы, обеспечивающие графический интерфейс, могут быть загружены по желанию пользователя. В операционной системе Windows 95 выбор варианта загрузки представлен в виде меню.

После включения компьютера производится загрузка операционной системы в оперативную память. В системном блоке компьютера находится ПЗУ (BIOS ), в котором содержатся программы тестирования компьютера и первого этапа загрузки операционной системы. После включения компьютера эти программы начинают выполняться, причем информация о ходе этого процесса высвечивается на экране дисплея.

На этом этапе процессор обращается к диску и ищет на определенном месте (в начале диска) наличие очень небольшой программы-загрузчика BOOT . Программа-загрузчик считывается в память, и ей передается управление. В свою очередь она ищет на диске базовый модуль операционной системы, загружает его в память и передает ему управление.

В состав базового модуля операционной системы входит основной загрузчик, который ищет остальные модули операционной системы и загружает их в оперативную память. После окончания загрузки операционной системы управление передается командному процессору, на экране появляется приглашение системы.

Система готова к работе, т.е. пользователь может начинать вводить команды операционной системы, а командный процессор их расшифровывать и выполнять. В случае использования графического интерфейса выбор действий (команд) производится с помощью мыши. В процессе выполнения команд осуществляется взаимодействие всех модулей операционной системы, причем необходимые в данный момент дополнительные модули могут подгружаться с диска.

Существует несколько наиболее распространенных операционных систем, каждая из которых ориентирована на определенное семейство процессоров и, соответственно, компьютеров.

MS - DOS (Microsoft Disk Operation System - Дисковая операционная система Microsoft ). Операционная система MS -DOS была разработана в начале 80-х годов для работы на компьютерах IBM PC /XT , созданных на базе процессора 8086 фирмы Intel . MS -DOS была наиболее распространенной операционной системой с интерфейсом командной строки, которая устанавливалась на компьютерах, созданных на базе процессоров 80 286, 80 386, 80 486, Pentium . Последней версией была MS -DOS 6.22.

Microsoft Windows (Windows 3.1, Windows 3.11, Windows 95, 2000, NT, XP) . В настоящее время более 90% персональных компьютеров реализованы на платформе Intel & Windows , т.е. в них установлен Intel -совместимый процессор (Pentium ) и инсталлирована операционная система Windows .

К основным достоинствам современных операционных систем (Windows 95 и выше) следует отнести

• технологию «подключи и работай»,
• многозадачность,
• графический интерфейс.

Технология «подключи и работай» ( Plug - and - Play ) позволяет даже начинающему пользователю подключить к компьютеру новое устройство (например, принтер) и продолжить работу. Windows сама установит необходимый драйвер и выделит ресурсы.

Многозадачность предоставляет пользователю возможность загрузить в оперативную память сразу несколько приложений (например, текстовый редактор Word , электронные таблицы Excel , браузер Internet Explorer и др.). Переход от работы в одном приложении в другое происходит очень быстро и просто, посредством перехода от одного открытого «окна»Windows к другому.

Графический интерфейс реализован с использованием технологии Drag -and -Drop . Это позволяет выполнять практически любые операции с помощью мыши.

UNIX . На высокопроизводительных компьютерах, которые иногда называют «рабочие станции», широко распространена операционная система UNIX . Начало разработок этой системы относится к 1969 году, и к настоящему времени уже известно более 20 различных версий. В настоящее время достаточно большое количество серверов в Internet работают под управлением этой системы.