Тема 4. Операционная система и приложения

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 (Boot Record); ядро ОС; 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 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 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 требуются в тех случаях, когда обмен информацией с устройствами должен происходить иначе, чем определено в BIOS.Драйверы устройств – 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). Некоторые стандартные команды (TYPE, DIR и другие) командный процессор выполняет сам. Такие команды называются внутренними (как правило, это основные команды работы с файлами и каталогами). Для выполнения внешних команд пользователя командный процессор ищет на дисках программу с соответствующим именем и расширением СОМ, ЕХЕ (например, FORMAT.COM), и если находит ее, то загружает в память и передает ей управление. По окончании работы программы командный процессор удаляет ее из памяти.Таким образом, внешние команды ОС – это программы, поставляемые вместе с операционной системой в виде отдельных файлов.Реестр Windows или системный реестр— иерархически построенная база данных параметров и настроек в большинстве операционных систем Microsoft Windows.Реестр содержит информацию и настройки для аппаратного обеспечения, программного обеспечения, профилей пользователей, предустановки. Большинство изменений в Панели управления, ассоциации файлов, системные политики, список установленного ПО фиксируются в реестре.Реестр Windows был введён для упорядочения информации, хранившейся до этого во множестве INI-файлов, которые использовались для хранения настроек до того, как появился реестр.

Системными ресурсами называются коммуникационные каналы, адреса и сигналы, используемые узлами компьютера для обмена данными с помощью шин. Обычно под системными ресурсами подразумевают:¦ адреса памяти;
¦ каналы запросов прерываний (IRQ);¦ каналы прямого доступа к памяти (DMA);¦ адреса портов ввода-вывода.Все эти ресурсы важны для различных компонентов компьютера. Платы адаптеров используют ресурсы для взаимодействия со всей системой и для выполнения своих специфических функций. Каждой плате адаптера нужен свой набор ресурсов. Так, последовательным портам для работы важны каналы IRQ и уникальные адреса портов ввода-вывода, для аудиоустройств требуется еще хотя бы один канал DMA. Большинством сетевых плат используется блок памяти емкостью 16 Кбайт, канал IRQ и адрес порта ввода-вывода. Ресурсы могут проявляться во множестве различных форм. Совместное использование ресурсов означает общий доступ к файлам и папкам.

Установка программ. Удаление прогамм.Запускается процесс установки с помощью специальных программ установки, которые или загружаются автоматически (например, после вставки диска в дисковод) или с помощью ручного запуска необходимых файлов, которые обычно называются setup.exe или install.exe. Сам процесс установки большинства приложений несложен и состоит из того, что Вы отвечаете на вопросы программы установки и нажимаете кнопку Далее. Обычно во время установки сначала идёт окно приветствия, потом окно с лицензионным соглашением, а затем выбор места для установки программы.Удаление делается так: Пуск – Панель управления – Установка и удаление программ.В открывшемся окне находим удаляемое приложение, выделяем его щелчком мыши и нажимаем кнопку удалить.Утилита - программный продукт, предназначенный не для решения какой-либо прикладной задачи, а для решения вспомогательных задач.Большинство утилит оформлены как встроенные служебные программы системы. Они адаптированы к возможностям системы данного типа и используются:-для проверки работы диска, его дефрагментации, -создания рабочих архивов, -для восстановления системы, -очистки системы и ее модернизации.

Утилиты предназначены для расширения возможностей операционной системы и встроенных в систему служебных программ за счет введения новых или усовершенствования уже существующих функций.

Так компьютерные утилиты можно разделить на три группы: -Утилиты сервисного обслуживания компьютера, -утилиты расширения функциональности -информационные утилиты. Буфер памяти.

Для временного хранения пакетов и последующей их отправки по нужному адресу коммутатор может использовать буферизацию. Буферизация может быть также использована в том случае, когда порт пункта назначения занят. Буфером называется область памяти, в которой коммутатор хранит передаваемые данные.

Буфер памяти может использовать два метода хранения и отправки пакетов — буферизация по портам и буферизация с общей памятью. При буферизации по портам, пакеты хранятся в очередях (queue), которые связаны с отдельными входными портами. Пакет передается на выходной порт только тогда, когда все пакеты, находившиеся впереди него в очереди, были успешно переданы. При этом возможна ситуация, когда один пакет задерживает всю очередь из-за занятости порта его пункта назначения. Эта задержка может происходить даже в том случае, когда остальные пакеты могут быть переданы на открытые порты их пунктов назначения.

При буферизации в общей памяти, все пакеты хранятся в общем буфере памяти, который используется всеми портами коммутатора. Количество памяти, отводимой порту, определяется требуемым ему количеством. Такой метод называется динамическим распределением буферной памяти. После этого пакеты, находившиеся в буфере динамически распределяются по выходным портам. Это позволяет получить пакет на одном порте и отправить его с другого порта, не устанавливая его в очередь.

Коммутатор поддерживает карту портов, в которые требуется отправить пакеты. Очистка этой карты происходит только после того, как пакет успешно отправлен.

Поскольку память буфера является общей, размер пакета ограничивается всем размером буфера, а не долей предназначенной для конкретного порта. Это означает, что крупные пакеты, могут быть переданы с меньшими потерями, что особенно важно при асимметричной коммутации, т. е. когда порт с шириной полосы пропускания 100 Мб/с должен отправлять пакеты на порт 10 Мб/с.