Реферат по информатике. Архитектура, ОС, ПО. Реферат. Появление персональных компьютеров
 Скачать 212.25 Kb.
|
|
Дополнительные функции: Параллельное или псевдопараллельное выполнение задач (многозадачность). Эффективное распределение ресурсов вычислительной системы между процессами. Разграничение доступа различных процессов к ресурсам. Организация надёжных вычислений (невозможности одного вычислительного процесса намеренно или по ошибке повлиять на вычисления в другом процессе), основана на разграничении доступа к ресурсам. Взаимодействие между процессами: обмен данными, взаимная синхронизация. Защита самой системы, а также пользовательских данных и программ от действий пользователей (злонамеренных или по незнанию) или приложений. Многопользовательский режим работы и разграничение прав доступа. Процесс. Управление процессами Процесс — это некоторая сущность, которая присутствует практически во всех ОС, это программа, использующая множество ресурсов. Рассмотрим две программы (то есть код и данные, которые используются) и рассмотрим все те ресурсы, которые принадлежат программе (это могут быть: пространство оперативной памяти, данные на внешнем запоминающем устройстве, права владения линиями связи и тд). Если множества ресурсов, принадлежащих двум программам, совпадают, то в этом случае мы не можем говорить об этих программах, как о двух процессах, - это один процесс. Если у каждой программы есть свое множество ресурсов, причем, эти множества могут пересекаться, но не совпадать, то мы говорим о двух процессах. Под управлением процессами понимается: 1) Управление использованием времени центрального процессора. Это ещё иногда называют планированием ЦП, то есть управление тем, в какой момент времени какая из задач или какой из процессов будет владеть активностью ЦП: на какой из процессов будет работать ЦП. 2) Управление «подкачкой» и буфером ввода. Процессором обрабатывается несколько процессов, и перед нами стоит задача освободить реальную оперативную память для других задач. В этом случае возникает необходимость какие-то из обрабатываемых задач откачать на внешнее запоминающее устройство. Как более или менее выгодно организовать процесс откачки является одной из задач ОС. Если в системе образовывается масса задач, то вся вычислительная система не может принять для работы в мультипрограммном режиме все задачи. 19 Типы операционных систем Если ЦП выделен одному из процессов, то этот процесс будет занимать ЦП до наступления одной из следующих ситуаций: Обращение к внешнему устройству. Завершение процесса. Зафиксированный факт зацикливания процесса. Исчерпание выделенного данному процессу времени t. Как только наступила одна из этих ситуаций, управление передается другому процессу. Количество передач управления от одного процесса к другому минимизировано. Так как при передаче управления с одного процесса на другой ОС должна выполнить набор некоторых действий, а это потеря времени, то здесь эти потери минимизированы. Такой режим работы ОС называется пакетным режимом. ОС, которая работает в таком режиме, называется пакетной ОС. При наступлении одного из упомянутых событий планировщик ОС выбирает из процессов, готовых к выполнению, некоторый процесс и передает ему ресурсы ЦП. А выбирает он этот процесс в зависимости от того алгоритма планирования, который был использован в данной конкретной ОС. Например, процесс может выбираться случайно. Второй способ заключается в том, что происходит как бы последовательный обход процессов, то есть мы взяли в работу сначала один из процессов, затем он освободился, и время ЦП будет предоставлено следующему по порядку процессу из готовых к выполнению. Третьим критерием, по которому отбирается очередная задача, может быть время, которое данный процесс не обслуживался ЦП. В этом случае система может выбирать процесс, у которого такое время самое большое. Эти алгоритмы должны быть реализованы в ОС, а значит, они должны быть простыми, иначе система будет работать неэффективно, сама на себя (хотя такие системы есть: в частности, этим страдает семейство Windows). Такой тип ОС называется ОС разделения времени. Она работает в режиме, при котором минимизируется время реакции системы на запрос пользователя. В идеале, за счет того, что время ответа на запрос минимально, у пользователя должна создаваться иллюзия, что все ресурсы системы предоставлены только ему. Файловая система Каждая из операционных систем оперирует некоторыми сущностями, одной из которых является процесс. Есть вторая сущность, которая также важна - это понятие файла. Файловая система - это компонент операционной системы, обеспечивающий организацию создания, хранения и доступа к именованным наборам данных. Эти именованные наборы данных называются файлами. 20 Конструкция ОС Практически любая ОС имеет понятие ядра. Ядром ОС обычно является ее резидентная часть, то есть та часть ОС, которая не участвует в процессах подкачки (она всегда присутствует в оперативной памяти) и работает в режиме ОС. В ядро входят базовые средства управления основными сущностями, характерными для данной ОС, а также может входить набор программ, обеспечивающих управление некоторыми физическими устройствами. В функции ядра, в частности, входит обработка прерываний. Программы, управляющие ресурсами, иногда называют драйверами устройств (физических или логических). К примеру, в ядро ОС должен входить драйвер оперативного запоминающего устройства. Далее, вокруг ядра наращиваются программы управления ресурсами вычислительной системы. Первый уровень в основном состоит из драйверов физических устройств. Следующий уровень - управление логическими устройствами и так далее. Таких уровней может быть достаточно много. Вовсе не обязательно, что все компоненты работают в режиме ОС. Многие из компонентов, которые логически достаточно удалены от ядра, могут работать в обыкновенном пользовательском режиме. Так же не обязательно, чтобы все эти компоненты ОС работали в резидентном режиме. Обычно, для многих функций это не требуется. Одной из главных частей ОС является интерфейс — универсальный механизм управления любым приложением ОС, независимо от его назначения и предметной области. Интерфейс является удобная оболочкой, с которой общается пользователь. Именно на неё обращают внимание при выборе ОС, - о ядре же, главной части ОС, вспоминают во вторую очередь. Поэтому нестабильная и ненадёжная с точки зрения ядра ОС, как, например, Windows 95, и пользовалась успехом благодаря красивой обёртке-интерфейсу. Состав ОС Структуру ОС составляют следующие модули: базовый модуль (ядро ОС) — управляет работой программ и файловой системой, обеспечивает доступ к ней и обмен файлами между периферийными устройствами; т.е. переводит команды с языка программ на язык «машинных кодов», понятый компьютеру командный процессор — расшифровывает и исполняет команды пользователя, поступающие прежде всего через клавиатуру; 21 драйверы периферийных устройств — программно обеспечивают согласованность работы этих устройств с процессором (каждое периферийное устройство обрабатывает информацию по-разному и в различном темпе); т.е. специальные программы, которые обеспечивают управление работой устройств и согласование информационного обмена с другими устройствами. Любому устройству соответствует свой драйвер. дополнительные сервисные программы(утилиты) — делают удобным и многосторонним процесс общения пользователя с компьютером т.е. такие программы позволяют обслуживать диски, выполнять операции с файлами, работать в компьютерных сетях и т.д. Эволюция операционных систем и основные идеи Предшественником ОС следует считать служебные программы (загрузчики и мониторы), а также библиотеки часто используемых подпрограмм, начавшие разрабатываться с появлением универсальных компьютеров 1-го поколения (конец 1940-х годов). Служебные программы минимизировали физические манипуляции оператора с оборудованием, а библиотеки позволяли избежать многократного программирования одних и тех же действий. В 1950-60-х годах сформировались и были реализованы основные идеи, определяющие функциональность ОС: пакетный режим, разделение времени и многозадачность, разделение полномочий, реальный масштаб времени, файловые структуры и файловые системы. Классы 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. 22 OC Linux Linux — самая современная, устойчивая и быстроразвивающаяся система, почти мгновенно вбирающая в себя самые последние технологические новшества. Она обладает всеми возможностями, которые присущи современным полнофункциональным операционным системам. 1. Надежная многозадачная многопользовательская ОС для персональных компьютеров. 2. Осуществляет эффективное управление памятью. 3. Поддерживает различные файловые системы. 4. Предоставляет сетевые возможности. 5. Работает на разных аппаратных платформах (на всех версиях микропроцессоров Intel, на процессорах AthlonиDuronотAMD, разработаны версии ОС и для других типов процессоров — ARM, DEC Alpha, SUN Sparc, M68000 (Atari и Amiga), MIPS, PowerPC). Дистрибутивы Linux Самые первые версии Linux помещались на двух дискетах. Первая дискета была загрузочной и содержала ядро, а вторая - корневую файловую систему и основные утилиты, разработанные в рамках проекта GNU. Процесс конфигурирования и настройки системы производился вручную и требовал обширных знаний. Чтобы установка Linux стала доступна не только экспертам, стали разрабатываться дистрибутивы Linux. Дистрибутив Linux – это набор пакетов программного обеспечения, включающий базовые компоненты операционной системы, набор программных приложений, программу инсталляции, которая позволяет установить на компьютер пользователя операционную систему GNU/Linux и набор прикладных программ, необходимых для конкретного применения системы. Поскольку разработкой дистрибутивов занимается большое количество независимых групп программистов, то сейчас в мире существует уже сотни различных дистрибутивов Linux (см. http://distrowatch.com/), и все время появляются новые. Новые дистрибутивы создаются, в основном, не на пустом месте, а на основе одного из уже существующих дистрибутивов. Отличаются дистрибутивы, прежде всего: программой инсталляции; используемым средством установки программных пакетов (системой управления пакетами); составом утилит и прикладных программ, включенных в дистрибутив; 23 Можно выделить три основные группы дистрибутивов: На основе дистрибутива Red Hat, переименованного позднее в Fedora Core. Наиболее известные дистрибутивы этой группы – Mandrake (или Mandriva), в том числе русифицированные – ASPLinux, Linux Ink, AltLinux (на основе Mandrake) и др. На основе дистрибутива Debian. К этой группе относятся наиболее популярный сейчас во всем мире дистрибутив Ubuntu, также Knoppix, Storm и др. На основе дистрибутива Slackware. К этой группе относится openSuSe. В России сложилось три команды разработчиков, создающих и поддерживающих русифицированные дистрибутивы. Одна из команд «ALTLinux» (http://www.altlinux.ru), которая выпускает собственный дистрибутив ALTLinux. На протяжении последних лет ALTLinux активно работает в направлении внедрения свободного программного обеспечения в образовательные учреждения России. Они разработали специальный «Пакет свободного программного обеспечения для образования». Вторая команда представлена фирмой «ASPLinux» (http://www.asplinux.ru), которая тоже выпустила собственный дистрибутив ASPLinux. Третья команда – Санкт-Петербургская фирма «Linux Ink» (http://www.linux-ink.ru), которая выпускает дистрибутив «НауЛинукс», основанный на всемирно известном дистрибутиве Scientific Linux. Так же выпускает версии дистрибутивов, специально ориентированных для использования в образовательных учреждениях. 24 ОС Mac OS Mac OS (Macintosh Operating System) -- семейство проприетарных операционных систем с графическим интерфейсом. Вместе с Mac OS X вторая по популярности в мире операционная система (обычно занимает около 10% рынка). Разработана корпорацией Apple (ранее -- Apple Computer) для своей линейки компьютеров Macintosh. Популяризация графического интерфейса пользователя в современных операционных системах часто считается заслугой Mac OS. Она была впервые представлена в 1984 году вместе с оригинальным Macintosh 128K. Apple хотела, чтобы Макинтош представлялся как компьютер «для всех остальных» («fortherestofus»). Сам термин «Mac OS» в действительности не существовал до тех пор, пока не был официально использован в середине 1990-х годов. С тех пор термин применяется ко всем версиям операционных систем Макинтоша как удобный способ выделения их в контексте других операционных систем. Ранние версии Mac OS были совместимы только с Макинтошами, основанными на процессорах Motorola 68k, следующие версии были совместимы с архитектурой Power PC (PPC). С недавних пор Mac OS X стала совместима с архитектурой Intel x86. Но политика фирмы Apple такова, что она разрешает устанавливать систему Mac OS только на компьютеры Apple. Mac OS вышла в свет в 1984 году вместе с первым персональным компьютером Macintosh от компании Apple. Идеи, воплощенные в первой версии системы Mac OS, ее авторы почерпнули у фирмы Xerox. В исследовательском центре Xerox PARC в то время уже существовал компьютер с графической операционной системой, что тогда было настоящим прорывом в эволюционном развитии операционных систем. Соединив уже имеющиеся наработки и собственные идеи, программисты компании Apple создали Mac OS, первую доступную для всех графическую операционную систему. В ней уже тогда был использован всем нам привычный оконный интерфейс, папки с файлами, и впервые был применен манипулятор, названный компьютерной мышью, способный передвигать курсор по всей области экрана. Уже тогда авторы Mac OS задались целью создать такую операционную систему, которая будет удобна и интуитивно понятна любому пользователю, даже не изучавшему компьютер ранее. До этого времени компьютерными программами и процессами управляли с помощью командной строки, поэтому появление наглядных значков, обозначавших папки, корзину, компьютер и другие элементы стало настоящей сенсацией того времени. Разработчики Mac OS определили основы дальнейшего развития всех операционных систем, многое из того, что они придумали в далеком 1984 году, сейчас является эталоном для всех разработчиков программного обеспечения. 25 MS DOS MS DOS (Microsoft Disk Operating System – дисковая операционная система фирмы Microsoft) – это 16-разрядная однопользовательская однозадачная операционная система, принятая в качестве базовой для работы на IBM-совместимых компьютерах. В определении дана почти полная характеристика названной операционной системе. Во-первых, MS DOS предназначена для загрузки в память ПЭВМ с магнитного диска (гибкого или жесткого). В ней не предусмотрено встроенной поддержки накопителей на магнитных лентах. Во-вторых, MS DOS является однопользовательской однозадачной ОС. Это значит, что она позволяет одновременно решать только одну задачу (т. е., может обслуживать только одну программу) или отвечать на запросы (выполнять команды) только одного пользователя. Отсюда следует, что MS DOS является операционной системой реального времени (такая ОС может обслуживать только те вычислительные процессы, скорость которых согласована со скоростью временных процессов, т. е., ходом реального времени). С начала 80-х годов (первый IBM PC с операционной системой MS DOS поступил в продажу в 1981 г.) и по настоящее время было выпущено несколько версий операционной системы MS DOS. Последними такими версиями стали MS DOS 6.22 и MS DOS 7.0. Все они отличались друг от друга, в основном, возможностями по управлению накопителями на магнитных дисках и оперативной памятью. В частности, в последних версиях MS DOS программы могут занимать только первый мегабайт пространства оперативной памяти ПЭВМ, остальная память используется только для хранения данных. Наибольшую популярность у пользователей ПЭВМ последних лет получила версия ОС MS DOS 6.22, появившаяся в мае 1994г. Она содержит, в отличие от первоначальных версий, множество усовершенствований. Например, в операционную систему встроены программные модули сжатия файлов Drive Space, программа резервного копирования, оптимизатор жесткого диска, дефрагментатор файлов и программа автоматического конфигурирования памяти. Базовая система ввода-вывода (BIOS) находится в интегральной схеме ПЗУ ПЭВМ. BIOS представляет операционной системе стандартные программы для обслуживания операций ввода-вывода. Это – наиболее простые программы-драйверы, предназначенные для работы всех стандартных устройств – дисплея, клавиатуры, дисков, принтера, последовательного порта, интервального таймера, часов реального времени. Драйверы устройств – программы ввода-вывода, дополняющие BIOS для нестандартных устройств. Они позволяют расширить возможности операционной системы, обеспечивая обслуживание новых или нестандартных устройств, для которых отсутствуют программы-драйверы в BIOS. 26 Прикладные программы MS DOS поставляются для реализации таких важных операций, как проверка дисков, форматирование и т.д. Драйверы устройств и прикладные программы могут размещаться как на системном (загрузочном) диске, так и на других дисках. По первому учебному вопросу можно сделать следующие выводы: Операционная система MS DOS является дисковой операционной системой (т. е., загрузка ее модулей в ОЗУ персонального компьютера возможна только с магнитного диска). Основными составными частями ОС MS DOS являются: базовая система ввода-вывода, программа-загрузчик, модуль расширения BIOS (файл IO.SYS) и модуль обработки прерываний (файл MSDOS.SYS), командный процессор (файл COMMAND.COM), драйверы устройств и внешние команды DOS. Системные файлы должны размещаться на загрузочном диске, как правило, в строго определенных местах. 27 Windows Windows — семейство коммерческих операционных систем (OC) корпорации Microsoft, ориентированных на применение графического интерфейса при управлении. Изначально Windows была всего лишь графической надстройкой-программой для операционной системы 80-х и 90-х годов MS-DOS. По состоянию на август 2014 года, под управлением операционных систем семейства Windows, по данным ресурса Net Applications, работает около 88% персональных компьютеров. Windows работает на платформах x86, x86-64, IA-64 и ARM. Существовали также версии для DEC Alpha, MIPS, PowerPC и SPARC. История и виды операционной системы Windows Понятие «персональный компьютер», вместо его трактовки в истинном значении как технического устройства, с которым во время одной сессии может работать лишь один человек, давно используют как термин, обозначающий компьютер на базе ОС Windows. Тогда как компьютерные устройства на базе прочих операционных систем носят названия, связанные с их программной составляющей – макинтош, макбук, хромбук. Ассоциация с общим понятием – результат популярности Windows, правда, наработанной прежде, в условиях небольшой конкуренции. Долгое время на рынке десктопов и лэптопов Windows удерживала лидерство: по 2011 год включительно доля этой ОС превышала 80%. Windows 7 и 10 и ныне занимают лидирующие позиции в нише десктопов – 40% и 27% соответственно по состоянию на конец 2016 года. Но в целом среди различных устройств пользователей (десктопы, лэптопы, мобильные гаджеты) доля Windows по итогам 2016 года не превысила и 40%. Пользовательская аудитория нынче предпочитает (точнее, не столько предпочитает, сколько сам ритм жизни обуславливает) работать с мобильной техникой. А, соответственно, с их программными платформами Android и iOS. Тем не менее... Windows – это целая эпоха развития компьютерных технологий. Сможет ли Windows в формате десктопной, мобильной ОС или среды голографической реальности завоевать былые симпатии аудитории в будущем, покажет лишь время. В этой же статье отправимся в прошлое Windows и вспомним её былое - каков был её путь от версии к версии. Историю Windows не стоит путать с историей её создателя – компании Microsoft. Компания возникла в 1975 году и 10 лет до выпуска Windows создавала примитивное ПО (примитивное с высот наших дней). В частности, выпустила известную MS-DOS, ставшую основой для первых версий Windows. 28 Windows 1.0 Дебютная версия Windows 1.0 была выпущена в 1985 году. Она, по сути, являла собой надстройку с графическим интерфейсом к MS-DOS. Windows 1.0 запускалась из-под MS-DOS и расширяла возможности последней. Это, в частности, касалось многозадачности ОС. С самой первой версией Windows неразрывно связана история названия ОС. Конечному решению назвать продукт «Windows» предшествовала идея Билла Гейтса дать системе название «Interface Manager». Автором идеи с названием «Windows» был руководитель маркетингового отдела Microsoft. Базируясь на принципах маркетинга, тот посоветовал Гейтсу использовать простенькое, незамысловатое, понятное массам название. Название «Windows» (переводится как «Окна») было именно таким, плюс к этому, оно отображает принцип оконного режима ОС. Windows 2.0 В 1987 году была выпущена версия Windows 2.0. Это была ОС, в целом не сильно отличающаяся от дебютной версии, но с некоторыми усовершенствованиями. Во второй версии Windows, в частности, была улучшена поддержка процессоров, несколько увеличена скорость работы, добавлена возможность перекрытия окон. Windows 3.0 Ни Windows 1.0, ни 2.0 не совершили фурора на тогдашнем IT-рынке. Успех у пользовательской аудитории удалось завоевать лишь Windows 3.0, вышедшей в 1990 году. Модернизация коснулась прежде всего функциональности ОС. В её графическом интерфейсе можно было запускать написанные под MS-DOS текстовые редакторы. Появились новые системные настройки, возможность смены цветовой схемы интерфейса, функции для отслеживания активности программ и оперирования файлами. Третья версия Windows – родоначальница известных и ныне штатных приложений «Блокнот», «Калькулятор», карточных игр. Windows 3.1 Версия-апгрейд Windows 3.1 была выпущена в 1992 году. Будучи 16-разрядной ОС, она поддерживала 32-разрядный доступ к жёсткому диску. Из прочих особенностей версии – поддержка сетей, компьютерной мышки, функции Drag & Drop (бери и бросай), шрифтов TrueType. В штате системы присутствовал свой антивирус. Windows 95 Новой вехой в эволюции этой ОС стала Windows 95, выпущенная, как видим в названии, в 1995 году. Её интерфейс был серьёзно переработан, увеличились производительность и функциональность. Именно Windows 95 представила миру функции, которые составляют костяк современных версий этой ОС – рабочий стол с ярлыками, меню «Пуск», панель задач. Чуть позднее в составе Windows 95 стал поставляться Internet Explorer. 29 Windows 98 Windows 98, выпущенная в 1998 году, являла собой последовательницу Windows 95, но работающую более стабильно и усовершенствованную. ОС стала поддерживать графический порт AGP, ТВ-тюнеры, WebTV. Главной особенностью этой версии стала поставка обновлений с серверов Microsoft. Именно в этой версии впервые можно было работать с двумя и более подключёнными к системному блоку мониторами. В Windows 98 дебютировали также Windows Media Player и спящий режим. Это первая операционная система, с которой я начал работать. Windows 2000 Следующий этап эволюции ОС – Windows 2000, представленная в феврале, соответственно, 2000 года. Её базой стала Windows NT – ветка Windows для серверов. Её ключевыми особенностями стали надёжность, защищённость, поддержка 64-разрядных процессоров (правда, только в отдельной редакции ОС). Эта версия ОС стала симбиозом, вобравшим в себя лучшее, что было в системах ветки Windows NT и версии-предшественнице Windows 98. Windows Me Windows Me (её полное название - Windows Millenium Edition) была представлена официально в том же 2000 году, но под конец года – в сентябре. Эта версия ОС является «чистой» наследницей Windows 98. Windows Me увеличила возможности предшественницы по части работы с мультимедийным контентом и Интернетом. В её штате появились, в частности, совершенствованный Windows Media Player, простенький видеоредактор Windows Movie Maker, обновлённый Internet Explorer, мессенджер IM-клиент MSN Messenger. Улучшился штатный проводник, расширилась поддержка подсоединяемых к компьютеру внешних устройств. Слабым местом Windows Me были частые подвисания и аварийное завершение работы. Windows XP Яркий след в истории Windows оставила версия XP. Причём настолько яркий, что его свет до сих пор никак не может угаснуть. Windows XP, выпущенная в 2001 году на базе ветки Windows NT, по сути, стала новым форматом этой ОС. Она была стабильной, на порядок производительнее своих предшественниц, с эффектным и настраиваемым интерфейсом, с новым штатным функционалом, в числе которого – многопользовательский режим, функция удалённого помощника, штатная запись CD-дисков, штатные программы-архиваторы для форматов ZIP и CAB и пр. На базе Windows XP, несмотря на то, что её поддержка разработчиком прекращена ещё в 2014 году, по-прежнему работает порядка 9% компьютеров во всём мире, а это, на минуточку, больше доли Linux-систем с их 2,17%. Windows XP оказалась настолько удачным проектом, что все её улучшения оформлялись в сервис-паки. Лишь через 5 лет Microsoft представила миру преемницу XP. 30 Windows Vista Официально представленной в 2007 году Windows Vista суждено было стать провальным проектом Microsoft. В Vista привнесён новый полупрозрачный стиль интерфейса Windows Aero. Эта версия стала родоначальницей многих улучшений в функционале, которые перекочевали в версии-последовательницы системы. Это, в частности, настройки персонализации, улучшенный поиск файлов, мультимедийный софт DVD Maker и Windows Media Center. Слабыми сторонами Windows Vista стали несовместимость драйверов и отдельных сторонних программ, разработанных для XP, повышенные требования к аппаратным мощностям компьютеров, использование системой большего пространства на жёстком диске. Слабые стороны не смогли перевесить новшества Vista, её наработки публика оценила позднее и уже в следующей версии ОС. Windows 7 Вышедшая в 2009 году Windows 7 являла собой, по сути, доработанную Vista – более производительную, более стабильную, совместимую с ПО для XP, с улучшенным интерфейсом, поддержкой сенсорных экранов и прочими технологиями, избавляющими от необходимости использования стороннего ПО. Windows 7 удалось не просто повторить успех XP, но даже обойти её по популярности. Версия 7 до сих пор остаётся популярной и востребованной ОС. Секрет её успеха кроется в том, что она появилась на рынке в нужное время и при нужных обстоятельствах. Windows XP морально устаревала, модернизация компьютеров стала более доступной (и в финансовом плане, и в плане наличия предложений на рынке, в том числе и на рынке вторичном). А Microsoft приложила к созданию версии 7 больше усилий, чем обычно, в страхе повторения истории Vista. Однако истории Vista суждено было повториться. Windows 8 Традицию провальных проектов в 2012 году продолжила Windows 8 – созданная в гонке за нишу планшетов ОС с надстройкой в виде интерфейса Metro (Modern) и упразднённым меню «Пуск». Эти новшества подверглись жесточайшей критике. И это несмотря на то, что десктопная среда Windows 8 являла собой привычную версию 7, организовать в которой классическое меню «Пуск» можно было с помощью стороннего ПО. В лавине негатива остались незамеченными многие достойные улучшения, в частности, более совершенная среда восстановления, расширенная поддержка драйверов, штатное средство чтения ISO-образов, перекочевавший из серверных редакций гипервизор Hyper-V и пр. Не спасла репутацию Windows 8 даже её значительно усовершенствованная версия-апгрейд 8.1, в которой был доработан интерфейс Metro. Несмотря на то, что Windows 8.1 является на данной момент самой стабильной системой из всех Windows, по итогам 2016 года доля Win 8.1 на рынке десктопных ОС не превысила даже долю Linux. 31 Windows 10 Windows 10 стала результатом тщательного анализа сделанных прежде ошибок Microsoft. В ней возвращено и улучшено меню «Пуск», а интерфейс Metro трансформировался в отдельный от классического штатного функционала в формате универсальных приложений. В числе значимых новшеств Windows 10: браузер Microsoft Edge, новый формат штатных настроек, виртуальные рабочие столы. Версия 10 отличается от предшественниц не только функциональными и дизайн-новинками, это открытая для пользовательских отзывов и постоянно обновляемая система. Функциональные обновления «обкатываются» на тестовых сборках системы в рамках проекта Windows Insider, а затем уже крупным обновлением (по типу патчей) внедряются в ОС. 32 Программное обеспечение Классификация программного обеспечения Что такое программное обеспечение В компьютерном жаргоне часто используется слово «софт» от английского software, которое, в этом смысле впервые применил в статье American Mathematical Monthly математик из Принстонского университета Джон Тьюки (John W. Tukey) в 1958 г К программному обеспечению (ПО) относится также вся область деятельности по проектированию и разработке ПО: технология проектирования программ (например, нисходящее проектирование, структурное и объектно-ориентированное проектирование и др.); методы тестирования программ; методы доказательства правильности программ; анализ качества работы программ; документирование программ; разработка и использование программных средств, облегчающих процесс проектирования программного обеспечения, и многое другое. Программное обеспечение – неотъемлемая часть компьютерной системы. Оно является логическим продолжением технических средств. Сфера применения конкретного компьютера определяется созданным для него ПО. Сам по себе компьютер не обладает знаниями ни в одной области применения. Все эти знания сосредоточены в выполняемых на компьютерах программах. Программное обеспечение в настоящее время составляет сотни тысяч программ, которые предназначены для обработки самой разнообразной информации с самыми различными целями. 33 Виды программного обеспечения Все программы, работающие на компьютере, можно условно разделить на три вида (рис. 1.): прикладные программы, непосредственно обеспечивающие выполнение необходимых пользователям работ; системные программы, предназначены для управления работой вычислительной системы, выполняют различные вспомогательные функции, например: управление ресурсами компьютера; создание копий используемой информации; проверка работоспособности устройств компьютера; выдача справочной информации о компьютере и др.; инструментальные программные системы, облегчающие процесс создания новых программ для компьютера. При построении классификации ПО нужно учитывать тот факт, что стремительное развитие вычислительной техники и расширение сферы приложения компьютеров резко ускорили процесс эволюции программного обеспечения. Если раньше можно было легко перечислить основные категории ПО — операционные системы, трансляторы, пакеты прикладных программ, то сейчас ситуация коренным образом изменилась. Развитие ПО пошло как вглубь (появились новые подходы к построению операционных систем, языков программирования и т.д.), так и вширь (прикладные программы перестали быть прикладными и приобрели самостоятельную ценность). Соотношение между требующимися программными продуктами и имеющимися на рынке меняется очень быстро. Даже классические программные продукты, такие, как операционные системы, непрерывно развиваются и наделяются интеллектуальными функциями, многие из которых ранее относились только к интеллектуальным возможностям человека. 34 Прикладное программное обеспечение Какие программы называют прикладными Прикладная программа — это любая конкретная программа, способствующая решению какой-либо задачи в пределах данной проблемной области. Прикладные программы могут носить и общий характер, например, обеспечивать составление и печатание документов и т.п. В противоположность этому, операционная система или инструментальное ПО не вносят прямого вклада в удовлетворение конечных потребностей пользователя. Прикладные программы могут использоваться либо автономно, то есть решать поставленную задачу без помощи других программ, либо в составе программных комплексов или пакетов. Наиболее часто встречающееся прикладное ПО Редакторы документов – это наиболее широко используемый вид прикладных программ. Они позволяют подготавливать документы гораздо быстрее и удобнее, чем с помощью пишущей машинки. Текстовые редакторы могут обеспечивать выполнение разнообразных функций, а именно: редактирование строк текста; возможность использования различных шрифтов символов; копирование и перенос части текста с одного места на другое или из одного документа в другой; контекстный поиск и замена частей текста; задание произвольных межстрочных промежутков; автоматический перенос слов на новую строку; автоматическая нумерацию страниц; обработка и нумерация сносок; выравнивание краев абзаца; создание таблиц и построение диаграмм; проверка правописания слов и подбор синонимов; распечатка подготовленного текста на принтере в нужном числе экземпляров и т.п. Возможности текстовых редакторов различны — от программ, предназначенных для подготовки небольших документов простой структуры, до программ для набора, оформления и полной подготовки к типографскому изданию книг и журналов (издательские системы). 35 Представители редакторов документов – программы Microsoft Word, Wordpad, Microsoft Publisher, Corel Ventua и Adobe ageMaker Табличные процессоры. При работе с табличным процессором на экран выводится прямоугольная таблица, в клетках которой могут находиться числа, пояснительные тексты и формулы для расчета значения в клетке по именующимся данным. Все распространенные табличные процессоры позволяют вычислять значения элементов таблиц по заданным формулам, строить по данным в таблицах различные графики и т.д. Табличные процессоры представляют собой удобное средство для проведения бухгалтерских и статистических расчетов. В каждом пакете имеются сотни встроенных математических функций и алгоритмов статистической обработки данных. Кроме того, имеются мощные средства для связи таблиц между собой, создания и редактирования электронных баз данных. Специальные средства позволяют автоматически получать и распечатывать настраиваемые отчеты с использованием десятков различных типов таблиц, графиков, диаграмм, снабжать их комментариями и графическими иллюстрациями. Табличные процессоры имеют встроенную справочную систему, предоставляющую пользователю информацию по конкретным командам меню и другие справочные данные. Многомерные таблицы позволяют быстро делать выборки в базе данных по любому критерию. Представители семейства табличных процессоров: Microsoft Excel, Quatro Pro, Lotus 1-2-3 Графические редакторы позволяют создавать и редактировать рисунки. В простейших редакторах предоставляются возможности рисования линий, кривых, раскраски областей экрана, создание надписей различными шрифтами и т.д. Большинство редакторов позволяют обрабатывать изображения, полученные с помощью сканеров. Представители графических редакторов – программы Adobe Photoshop, Corel Draw. Правовые базы данных содержат тексты нормативных документов и предоставляют возможности справки, контекстного поиска, распечатки и т.д. Представители правовых баз данных – пакеты Гарант и Консультант+. Системы автоматизированного проектирования (САПР) или CAD (англ. Computer-Aided Design) — программный пакет, предназначенный для создания чертежей, конструкторской и/или технологической документации и/или 3D моделей. Среди систем малого и среднего класса в мире наиболее популярна система AutoCad фирмы AutoDesk. Отечественный пакет с аналогичными функциями – Компас. 36 Существуют остроумные способы визуализации наиболее простых многомерных объектов — множеств точек. Один из них носит название "лица Чернова" (Чернов — современный американский математик). {there must be pictures here} Этим способом можно отображать 10-20-мерные множества. Суть способа такова: каждому из измерений сопоставляется один из параметров схематически изображённого человеческого лица, например, первое измерение дает отношение высоты лица к ширине, второе – размер носа, третье – расстояние между глазами и т.д. Таким образом, каждой точке исходного множества будет сопоставлено лицо. Рассматривая эти лица, можно отобрать похожие между собой или же выделить абсолютно непохожие и тем самым произвести некую классификацию исходного множества. Системы управления базами данных (СУБД) позволяют управлять большими информационными массивами - базами данных. Программные системы этого вида позволяют обрабатывать на компьютере массивы информации, обеспечивают ввод, поиск, сортировку выборку записей, составление отчетов и т.д. Представители данного класса программ – Microsoft Access, Clipper, Paradox, FoxPro. Интегрированные системы сочетают в себе возможность системы управления базами данных, табличного процессора, текстового редактора, системы деловой графики, а иногда и другие возможности. Как правило, все компоненты интегрированной системы имеют схожий интерфейс, что облегчает обучение работе с ними. Представители интегрированных систем – пакет Microsoft Office и его бесплатный аналог Open Office. Системные программы Роль и назначение системных программ Системные программы выполняются вместе с прикладными и служат для управления ресурсами компьютера — центральным процессором, памятью, вводом-выводом. Это программы общего пользования, которые предназначены для всех пользователей компьютера. Системное программное обеспечение разрабатывается так, чтобы компьютер мог эффективно выполнять прикладные программы. Системное программное обеспечение направлено: на создание операционной среды функционирования других программ; на обеспечение надежной и эффективной работы самого компьютера и вычислительной сети; на проведение диагностики и профилактики аппаратуры компьютера и вычислительных сетей; 37 на выполнение вспомогательных технологических процессов (копирование, архивирование, восстановление файлов программ и баз данных и т.д.). Данный класс программных продуктов тесно связан с типом компьютера и является его неотъемлемой частью. Программные продукты в основном ориентированы на квалифицированных пользователей — профессионалов в компьютерной области: системного программиста, администратора сети, прикладного программиста, оператора. Однако знание базовой технологии работы с этим классом программных продуктов требуется и конечным пользователям персонального компьютера, которые самостоятельно не только работают со своими программами, но и выполняют обслуживание компьютера, программ и данных. Программные продукты данного класса носят общий характер применения, независимо от специфики предметной области. К ним предъявляются высокие требования по надежности и технологичности работы, удобству и эффективности использования. Структура системного программного обеспечения Системного программное обеспечение можно разделить на: Базовое программное обеспечение (base software) — минимальный набор программных средств, обеспечивающих работу компьютера, (как правило, поставляется вместе с компьютером). В базовое программное обеспечение входят: операционная система; операционные оболочки (текстовые и графические); сетевая операционная система. Сервисное программное обеспечение — программы и программные комплексы, которые расширяют возможности базового программного обеспечения и организуют более удобную среду работы пользователя – утилиты, (может быть приобретено дополнительно) Что такое операционная система Операционная система — это комплекс взаимосвязанных системных программ, назначение которого — организовать взаимодействие пользователя с компьютером и выполнение всех других программ. Операционная система выполняет роль связующего звена между аппаратурой компьютера, с одной стороны, и выполняемыми программами, а также пользователем, с другой стороны. Операционная система обычно хранится во внешней памяти компьютера — на диске. При включении компьютера она считывается с дисковой памяти и размещается в ОЗУ. Этот процесс называется загрузкой операционной системы. 38 В функции операционной системы входит: осуществление диалога с пользователем; ввод-вывод и управление данными; планирование и организация процесса обработки программ; распределение ресурсов (оперативной памяти и кэша, процессора, внешних устройств); запуск программ на выполнение; всевозможные вспомогательные операции обслуживания; передача информации между различными внутренними устройствами; программная поддержка работы периферийных устройств (дисплея, клавиатуры, дисковых накопителей, принтера и др.). Анализ и исполнение команд пользователя, включая загрузку готовых программ из файлов в оперативную память и их запуск, осуществляет командный процессор операционной системы. Операционную систему можно назвать программным продолжением устройства управления компьютера. Операционная система скрывает от пользователя сложные ненужные подробности взаимодействия с аппаратурой, образуя прослойку между ними. В результате этого люди освобождаются от очень трудоёмкой работы по организации взаимодействия с аппаратурой компьютера. Кроме того, именно ОС обеспечивает возможность индивидуальной настройки компьютера: ОС определяет, из каких компонентов собран компьютер, на котором она установлена, и настраивает сама себя для работы именно с этими компонентами. В зависимости от количества одновременно обрабатываемых задач и числа пользователей, которых могут обслуживать ОС, различают четыре основных класса операционных систем: однопользовательские однозадачные, которые поддерживают одну клавиатуру и могут работать только с одной (в данный момент) задачей; однопользовательские однозадачные с фоновой печатью, которые позволяют помимо основной задачи запускать одну дополнительную задачу, ориентированную, как правило, на вывод информации на печать. Это ускоряет работу при выдаче больших объёмов информации на печать; однопользовательские многозадачные, которые обеспечивают одному пользователю параллельную обработку нескольких задач. Например, к одному компьютеру можно подключить несколько принтеров, каждый из которых будет работать на "свою" задачу; 39 многопользовательские многозадачные, позволяющие на одном компьютере запускать несколько задач нескольким пользователям. Эти ОС очень сложны и требуют значительных машинных ресурсов. В различных моделях компьютеров используют операционные системы с разной архитектурой и возможностями. Для их работы требуются разные ресурсы. Они предоставляют разную степень сервиса для программирования и работы с готовыми программами. Что такое программы-оболочки. Оболочки — это программы, созданные для упрощения работы со сложными программными системами, такими, например, как DOS. Они преобразуют неудобный командный пользовательский интерфейс в дружественный графический интерфейс или интерфейс типа "меню". Оболочки предоставляют пользователю удобный доступ к файлам и обширные сервисные услуги. Самая популярная у пользователей IBM-совместимого ПК оболочка — пакет программ Norton Commander. Он обеспечивает: создание, копирование, пересылку, переименование, удаление, поиск файлов, а также изменение их атрибутов; отображение дерева каталогов и характеристик, входящих в них файлов в форме, удобной для восприятия человека; создание, обновление и распаковку архивов (групп сжатых файлов); просмотр текстовых файлов; редактирование текстовых файлов; выполнение из её среды практически всех команд DOS; запуск программ; выдачу информации о ресурсах компьютера; создание и удаление каталогов; Что такое сетевые операционные системы. Сетевые операционные системы — комплекс программ, обеспечивающий обработку, передачу и хранение данных в сети. Сетевая ОС предоставляет пользователям различные виды сетевых служб (управление файлами, электронная почта, процессы управления сетью и др.), поддерживает работу в абонентских системах. Сетевые операционные системы используют архитектуру клиент-сервер или одноранговую архитектуру. Они оцениваются по комплексу критериев: производительность, разнообразие возможностей связи пользователей, возможности администрирования. 40 Что такое утилиты Важными классами системных программ являются также программы вспомогательного назначения — утилиты (лат. utilitas — польза). Они либо расширяют и дополняют соответствующие возможности операционной системы, либо решают самостоятельные важные задачи. Кратко опишем некоторые разновидности утилит: программы контроля, тестирования и диагностики, которые используются для проверки правильности функционирования устройств компьютера и для обнаружения неисправностей в процессе эксплуатации; указывают причину и место неисправности; программы-драйверы, которые расширяют возможности операционной системы по управлению устройствами ввода-вывода, оперативной памятью и т.д.; с помощью драйверов возможно подключение к компьютеру новых устройств или нестандартное использование имеющихся; программы-упаковщики (архиваторы), которые позволяют за счет применения специальных алгоритмов упаковки информации сжимать информацию на дисках, т.е. создавать копии файлов меньшего размера, а также объединять копии нескольких файлов в один архивный файл. Применение программ-архиваторов очень полезно при создании архива файлов, так как в большинстве случаев значительно удобнее их хранить, предварительно сжав программами-архиваторами. Представители данных программ –WinRar и WinZip. антивирусные программы, предназначенные для предотвращения заражения компьютерными вирусами и ликвидации последствий заражения вирусами. Компьютерный вирус — это специально написанная небольшая по размерам программа, которая может "приписывать" себя к другим программам для выполнения каких-либо вредных действий — портит файлы, "засоряет оперативную память и т.д. Представители антивирусного семейства программ – Kaspersky Antivirus, DrWeb, Norton Antivirus Согласно исследованию организации AVIEWS (Antivirus Information & Early Warning System), Sophos обнаруживает не менее 80 процентов неизвестных зловредных кодов, значительно опережая многие другие весьма популярные и именитые программы. Второе место занял «Антивирус Касперского», который обнаруживает 65 процентов угроз. Интересно, что третье место с 60 процентами занял Ikarus, не известная широким массам программа. А такая именитая программа, как Panda, показала всего 10%. Программы для создания резервных копий информации позволяют периодически копировать важную информацию, находящуюся на жестком диске компьютера, на дополнительные носители. Представители программ резервного копирования – APBackUp, Acronis True Image 41 программы оптимизации и контроля качества дискового пространства; программы восстановления информации, форматирования, защиты данных; коммуникационные программы, предназначены для организации обмена информацией между компьютерами. Это программы позволяют удобно пересылать файлы с одного компьютера на другой при соединении кабелем их последовательных портов. Другой вид таких программ обеспечивает возможность связи компьютеров по телефонной сети (при наличии модема). Они дают возможность посылать и принимать телефаксные сообщения. Представители коммуникационных программ – Venta Fax, Cute FTP. программы для управления памятью, обеспечивающие более гибкое использование оперативной памяти; Программы для печати экрана бывают весьма полезны при использовании графических программ для вывода на печать содержимого экрана, так как отнюдь не всегда это можно сделать с помощью самой графической программы. Представители программ для печати экрана – SnagIt, HyperSnap-DX. программы для записи CD-ROM, CD-R и многие другие. |