Классификация ЭВМ и ПО

Применительно к ПЭВМ типа IBM PC, у которых пользователь является одновременно и оператором, этот процесс видоизменен. Для каждой ПЭВМ создается так называемый системный диск с соответствующим набором программ дисковой операционной системы (ДОС).

Для наиболее распространенных моделей ПК конфигурация аппаратных средств задается установкой перемычек на системной плате (motherboard) и платах контроллеров периферийных устройств, а также записывается в область данных BIOS и в энергонезависимую память CMOS. При первом включении компьютера программа BIOS SETUP PROGRAM (программа начальных установок) записывает основные параметры системы, которые сохраняются в CMOS-памяти компьютера. Окончательная настройка ДОС производится файлами AUTOEXEC.BAT и CONFIG.SYS, а также выполнением отдельных команд, набираемых в командной строке ДОС.

Для каждого типа ЭВМ  возможно использование нескольких типов ОС. Все они имеют несколько версий. Для IBM PC распространение получили MS DOS фирмы Microsoft, OS/2Warp и DOS фирмы IBM, DR DOS фирмы Digital Research, Novell DOS фирмы Novell. Отличия ОС определяются составом и детализацией системных функций. Более распространенной является MS DOS, она используется в большинстве компьютеров. Система DR DOS имеет развитые средства защиты информации и разграничение доступа, что предопределяет ее использование в системах с закрытием обрабатываемой информации. OS/2Warp позволяет более полно использовать возможности самых мощных микропроцессоров при организации вычислительного процесса. Novell DOS ориентирована на работу ЭВМ в сети.

Для уяснения процедур планирования вычислениями конкретизируем понятие вычислительного процесса.

Вычислительный процесс  в системе представляется в виде последовательности, как правило, ветвящейся, простых процессов — одноразовых работ, выполняемых ресурсами ВС. Ресурсы ВС — это средства, необходимые для вычислений. К ресурсам ВС в первую очередь относят машинное время ЭВМ (процессоров), объемы внешней и особенно оперативной памяти, любые внешние устройства, подключаемые к ВС, вплоть до каналов связи. Ресурсами являются и программные средства как общего, так и специального ПО и даже отдельные информационные массивы, например базы данных, библиотеки и т.д.

Функции управления ресурсами  осуществляет операционная система путем построения специальных управляющих таблиц, отражающих наличие и состояние ресурсов. Связь процессов в цепочки осуществляется по событиям, где событие — это изменение состояния ресурса, изменение его характеристик. Именно по событиям ОС включается в работу и адекватно реагирует на сложившуюся ситуацию.

Управление вычислительным процессом практически не может  быть оптимизировано, если не считать  «заложенной стратегии» в саму ОС, так как для этого просто отсутствуют  необходимые данные.

Основу любой ОС составляет управляющая программа, основными функциями которой являются: управление заданиями, управление задачами, т. е. управление ходом выполнения отдельных программ, и управление данными.

Задание — это требование пользователя на выполнение некоторого объема вычислительных работ. Процедуры управления заданиями обеспечивают предварительное планирование работы ЭВМ и оперативную связь пользователя и оператора с машиной во время работы. Планирование работы включает: ввод пакетов или одиночных заданий, формирование очередей заданий в соответствии с их приоритетами, активизацию (запуск) и завершение заданий.

Каждое  задание реализуется как определенная последовательность отдельных программ — задач. Задачи образуют отдельные программы вместе с обрабатываемыми ими данными. Например, типовое задание пользователя включает этапы трансляции, редактирования и собственно выполнения сформированной машинной программы. На каждом из этих этапов выполняется некоторая программа (задача), обрабатывающая определенные данные. Комплекс программ управления задачами обеспечивает автоматическое выполнение последовательности программ каждого задания пользователя.

Управление задачами требует распределения и назначения ресурсов (управления временем работы процессора, распределения оперативной памяти для программ пользователей и программ ПО, синхронизации выполнения задач и организации связей между ними, управления очередностью задач, внешними устройствами, защиты задач от взаимных помех). Ведущей программой управления задачами является управляющая программа-диспетчер: супервизор, базовый модуль ДОС и др. Часто используемые модули образуют ядро ОС, которое постоянно находится в оперативной памяти и быстро реагирует на изменяющиеся условия функционирования. Примером такой программы может служить командный процессор command.com для ПЭВМ типа IBM PC. Остальные программы ОС вызываются из ВЗУ в оперативную память ЭВМ по мере их надобности в вычислительном процессе.

Набор программ управления данными обеспечивает процессы организации, идентификации, размещения в ОП и на ВЗУ, хранения, построения библиотек и выборки всех данных, которые могут обрабатываться в ЭВМ.

В ПЭВМ программы  управления заданиями представлены достаточно слабо, так как они изначально создавались как однопользовательские и однозадачные ЭВМ. С появлением ОС типа Windows, ориентированных на многозадачные и многопользовательские режимы, появились и эти процедуры. Программы управления задачами и данными представлены достаточно полно. Так, ядро MS DOS включает следующие системы: файловую, управления памятью, управления программами, связи с драйверами устройств для управления внешними устройствами, обработки ошибок, службы времени, ввода-вывода для консоли оператора.

Структурно  ОС IBM PC состоит из следующих элементов, представленных на рис. 10.3. Кроме программных компонентов, указанных на рисунке, к ДОС относят еще вспомогательные файлы autoexec.bat и config.sys. Они предназначаются для настройки на конкретные режимы работы.

Программа начальной загрузки (Boot Record) находится в первом секторе на нулевой дорожке системного диска. Она занимает объем 512 байт. После включения компьютера и его проверки постоянный модуль BIOS формирует вызов данной программы и ее запуск. Назначением программы начальной загрузки является вызов модуля расширения io.sys и базового модуля ДОС MSDOS.sys.

Базовая система ввода-вывода (BIOS) является надстройкой аппаратуры компьютера. Постоянный модуль BIOS отвечает за тестирование компьютера после его включения, за вызов программы начальной загрузки. Он обрабатывает прерывания вычислительного процесса нижнего уровня и обслуживает стандартную периферию: дисплей, клавиатуру, принтер и дисководы.

Модуль расширения BIOS обеспечивает подключение к компьютеру дополнительных периферийных устройств, изменение некоторых параметров ДОС, замещение некоторых стандартных функций, загрузку командного процессора и его запуск.

Базовый модуль ДОС (MSDOS.sys или IBMDOS.corn) отвечает за работу файловой системы, обслуживает прерывания верхнего уровня (32...63), обеспечивает информационное взаимодействие с внешними устройствами.

Командный процессор (command.com) предназначен для выполнения команд, загружаемых в командную строку ДОС. Все команды делят на внутренние и внешние. Внутренние команды содержатся внутри самого файла command.com. Внешние команды — это требования запуска каких-либо программ, находящихся на дисках. Кроме этого командный процессор выполняет команды файла autoexec.bat, если он находится на системном диске.

Файл autoexec.bat содержит список команд, выполнение которых позволяет развернуть в оперативной памяти компьютера некоторый набор вспомогательных программ или пакетов для обеспечения последующей работы пользователя.

Файл config.sys отражает специфические особенности формирования конфигурации компьютера, т.е. состава его технических и программных средств.

В связи с постоянным совершенствованием ПЭВМ все больше усиливается роль интегрированных ОС типа MS Windows 98, Windows 2000, Linux, NetWare.

Первая из них предназначается в основном для работы пользователей в автономном режиме.

Версия Windows 2000 пришла на смену Windows NT (операционной сетевой среде крупных предприятий и корпораций). Фирма Microsoft включила в ее состав четыре различных версии операционной среды:

• Windows 2000 Professional - для профессиональной работы на автономных ПК;

• Windows 2000 Server;

• Windows 2000 Advanced Server;

• Windows 2000 Data Center.

Они представлены в порядке  увеличения их возможностей. Последние три версии служат для комплектования серверов вычислительных сетей.

Больших успехов и  признательности пользователей-профессионалов добилась операционная система Linux. Она, так же, как и Windows 2000, является многозадачной, многопроцессорной и многопользовательской средой. Отличительными ее особенностями являются свободное и бесплатное распространение; открытость программного кода, что позволяет постоянно ее совершенствовать; более высокая, чем у Windows, надежность и устойчивость, масштабируемость, а также ориентация на Unix-платформу.

Современные операционые системы

Windows Millennium Edition

Более новая, следующая  за Windows 98 операционная система называется Millennium Edition. Предварительная версия этой операционной системы появилась еще в конце 1999 г. Microsoft предложила несколько новых возможностей по сравнению с Windows 95/98. Рассмотрим основные нововведения Millennium.

• Во-первых, интерфейс был сохранен практически полностью, только был добавлен ряд небольших удобств.
• Во-вторых, отсутствует возможность запустить DOS с загрузочной дискеты, больше такого режима нет.
• В третьих, введен новый режим ожидания. Его особенностью является сохранение текущего состояния операционной системы и активных приложений.
• В четвертых, есть возможность доступа к Интернету через один модем со всех компьютеров небольшой сети в офисе или дома.
• Пятое новшество — программа переноса изображения с цифровой камеры или сканера прямо в компьютер (Picture Acquisition Wizard).
• Шестое новшество — поддержка распаковывания архивов «zip» в Explorer.
• Седьмое новшество — утилита восстановления системы, позволяющая автосконфигурировать Windows по-прежнему после неудачных изменений. Данное нововведение актуально, если учесть особенности сегмента, для которого позиционируется новая операционная система.

Windows NT и Windows 2000

Windows NT 4.0 — это высокопроизводительная 32-разрядная операционная система фирмы Microsoft, которая гарантирует повышенную, по сравнению с Windows 95/98, надежность и отказоустойчивость. Система разработана таким образом, что ее сложно использовать как с уже имеющимся в вашем распоряжении программным обеспечением, так и внедрять новые технологии, кроме того, осуществляется поддержка 16-разрядных приложений. Windows NT 4.0 обеспечивает работу со всей системной памятью как с непрерывным пространством. Windows NT 4.0 имеет множество мастеров для конфигурации системы в целом, в том числе: добавление учетных записей пользователей; управление группами; управление сетевыми клиентами; правление доступом к файлам и папкам; добавление принтера, модема; установки и удаления программ; Task Manager; Network Monitor.

Windows NT Server 4.0 – платформа для электронной почты, файлового сервера, серверов баз данных и связи. Windows NT 4.0 имеет службу каталогов, которая способна поддерживать более 25000 пользователей в одном домене и сотни тысяч пользовавши по всей фирме. Особо нужно отметить, что Windows NT Server 4.0 поддерживает программное обеспечение аппаратных устройств и множество сетевых протоколов (TCP/IP, IPX/SPX, NetBEUI, AppleTalk, DLC, HTTP, SNA, PPP и PPTP). Windows NT Server может использоваться в качестве маршрутизатора для малых и средних узлов. При этом не требуется приобретать дополнительное оборудование. Обеспечивает маршрутизацию для протоколов IPX/SPX, TCP/IP и AppleTalk. Позволяет использовать общедоступные сети передачи данных для создания виртуальной локальной сети или объединения нескольких реальных локальных сетей. Windows NT 4.0 позволяет организовать доступ к ресурсам, находящимся в сети Intranet или в Internet, и предоставляет возможность совместной работы Windows NT и UNIX-серверов для поддержки DNS.

Все процессы, выполняющиеся в среде Windows NT, полностью независимы и поэтому вероятность сбоя в системе незначительна. Система спроектирована таким образом, что если в одном из работающих приложений возникает ошибка, это не приводит к «зависанию» всей системы, что приводит к снижению затрат на техническую поддержку.

Права доступа к данным системы распределяются согласно критериям привилегий пользователей, что снижает порчу файлов неквалифицированными пользователями. Но даже при этом все их действия сводятся в файл протокола. Это приводит к улучшению дисциплины на рабочем месте.

В отличие  от Windows 98, NT является «закрытой» для неавторизованного доступа извне к ресурсам компьютера или локальной сети, т. е., не являющийся пользователем домена, не сможет получить доступ к ресурсам сети.

Как и  Windows 98, NT поддерживает профили пользователя, то есть набор данных для описания установок текущей рабочей среды. Это позволяет администратору заранее сформировать профиль пользователя, сэкономить рабочее время. При выходе из строя рабочей станции настройки пользователя сохраняются в специальном файле и переносятся на другую машину.

Важной  чертой Windows NT является системная политика. Системная политика — это специальный механизм воздействия на рабочую среду пользователя для ограничения функциональности системы, доступной каждому конкретному пользователю на любой рабочей станции, путем автоматической модификации параметров, хранящихся в реестре. Так, администратор может ограничить возможность пользователя изменить функционирование базовых функций системы и конкретных приложений.

Ведение системной политики снижает риск непреднамеренных действий пользователя по нарушению целостности операционной системы. С другой стороны, наряду с ограничительными функциями, здесь предусматриваются и функции упрощения работы, определения параметров программного обеспечения в зависимости от потребности пользователя. Это также снижает расходы на эксплуатацию рабочих станций.

Windows 2000, по мнению разработчиков из Microsoft, является высокопроизводительной однопользовательской ОС. Windows 2000 разрабатывался специально для корпоративных пользователей. Данная ОС является фактически версией «5.0» Windows NT и базируется на ее 32-разрядной архитектуре. Несмотря на то, что Windows 2000 не является практическим продолжением серии Windows 3.x/95/98, ОС поддерживает основные особенности Windows 95/98: конфигурирование аппаратуры методом Plug&Play, технологии USB (универсальной последовательной шины), файловую систему FAT 32, Web-интерфейс.

Самое крупное новшество  содержится в сетевой версии Windows 2000: единая база данных всех ресурсов и пользователей сети предприятия (Active Directory). Интерфейс также содержит некоторые изменения, к числу которых можно отнести новую технологию использования меню «Пуск»: теперь там остаются только нужные программы, а полный список меню становится доступен при удерживании мыши на кнопке «Пуск». Также меняется и средство «Network Neighborhood» (сетевое окружение), которое теперь называется «My Network Places» (мои места в сети). Еще более усовершенствована технология защиты. Системные требования к ОС серии Windows NT всегда были очень высокими, и Windows 2000 не стала исключением: для эффективной работы требуется не менее 128 Мбайт оперативной памяти и мощный процессор.