Операционная система компьютера

(назначение, состав, способ организации диалога с пользователем). Загрузка компьютера.

1. 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. е. 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.

После включения компьютера производится за­грузка операционной системы в оперативную па­мять, т. е. выполняется программа загрузки. Одна­ко для того чтобы компьютер выполнял какую-ни­будь программу, эта программа должна уже нахо­диться в оперативной памяти. Выход из этого противоречия состоит в последовательной, поэтап­ной загрузке.

В соответствии с английским названием этого процесса — bootstrap, — система как бы «поднимет себя за шнурки ботинок». 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.

В случае, если в дисковод вставлен несистемный диск или диск вообще отсутствует, на экране дисп­лея появляется соответствующее сообщение.

Вышеописанная процедура запускается автома­тически при включении питания компьютера (так называемый «холодный» старт), однако часто ис­пользуется процедура «перезагрузки» операцион­ной системы («горячий» старт), которая происхо­дит по нажатию на кнопку RESET или одновремен­ного нажатия на клавиши <Ctrl> + <Alt> + <Del>.

После окончания загрузки базового модуля систе­мы, происходит загрузка графического интерфейса.

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.

Команды операционной системы — это фактиче­ски программы на машинном языке, которые разме­щены в файле командного процессора. Поскольку эти программы размещены непосредственно в опе­ративной памяти, они могут выполняться сразу (без обращения к диску). Такие команды (програм­мы) называются резидентными.

Однако набор таких программ и их возможности ограничены.

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 95,98, Windows XP). Многозадачная опера­ционная система с графическим интерфейсом Win­dows пришла на смену MS-DOS. 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) следует отнести технологию «подключи и работай», много­задачность и 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.

OS/2 (Operation System). Операционная система OS/2 была разработана корпорацией IBM в конце 80-х годов для компьютеров PS/2 (Personal system/2). Большого распространения не получила.

Apple System (Операционная система фирмы Apple). Различные версии этой системы устанавли­ваются на компьютерах фирмы Apple (Macintosh, PowerPC и др.). В этой операционной системе в кон­це 80-х годов впервые был использован многоокон­ный графический интерфейс и управление с помо­щью манипулятора типа мышь.

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.