Назначение операционной системы. Составные части ОС. Загрузка операционной системы. Системный диск. Bios. Cmos. Post. Этапы процесса загрузки операционной системы

Операционная система: назначение и состав

На IBM-совместимых персональных компьютерах используются операционные системы корпорации Microsoft Windows 9х/МЕ, свободно распространяемая операционная система Linux. На персональных компьютерах фирмы Apple используются различные версии операционной системы Mac OS. На рабочих станциях и серверах наибольшее распространение получили операционные системы Windows NT/2000/XP и UNIX.

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

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

Современные операционные системы имеют сложную структуру, каждый элемент которой выполняет определенные функции по управлению компьютером.

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

Командный процессор. В состав операционной системы входит специальная программа - командный процессор, - которая запрашивает у пользователя команды и выполняет их.

Пользователь может дать команду запуска программы, выполнения какой-либо операции над файлами (копирование, удаление, переименование), вывода документа на печать и так далее. Операционная система должна эту команду выполнить.

Драйверы устройств. К магистрали компьютера подключаются различные устройства (дисководы, монитор, клавиатура, мышь, принтер и др.). Каждое устройство выполняет определенную функцию (ввод информации, хранение информации, вывод информации), при этом техническая реализация устройств существенно различается.

В состав операционной системы входят драйверы устройств, специальные программы, которые обеспечивают управление работой устройств и согласование информационного обмена с другими устройствами, а также позволяют производить настройку некоторых параметров устройств. Каждому устройству соответствует свой драйвер.

Технология "Plug and Play" (подключи и играй) позволяет автоматизировать подключение к компьютеру новых устройств и обеспечивает их конфигурирование. В процессе установки Windows определяет тип и конкретную модель установленного устройства и подключает необходимый для его функционирования драйвер. При включении компьютера производится загрузка драйверов в оперативную память.

Пользователь имеет возможность вручную установить или переустановить драйверы.

Графический интерфейс. 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 с помощью мыши, тогда как в режиме командной строки необходимо вводить команды с помощью клавиатуры.

Сервисные программы. В состав операционной системы входят также сервисные программы, или утилиты. Такие программы позволяют обслуживать диски (проверять, сжимать, дефрагментировать и так далее), выполнять операции с файлами (архивировать и так далее), работать в компьютерных сетях и так далее.

Справочная система. Для удобства пользователя в состав операционной системы обычно входит также справочная система. Справочная система позволяет оперативно получить необходимую информацию как о функционировании операционной системы в целом, так и о работе ее отдельных модулей.

Работа со справочной системой

1. Вызов справочной системы осуществляется из Главного меню командой [Справка].

2 На диалоговой панели Справка Windows пользователь может выбрать один из трех способов поиска необходимой ему справочной информации с помощью вкладокСодержание, Указатель, Поиск.

Рис. 5 – Диалоговое окно справки Windows

Воспользуемся вкладкой Указатель для поиска информации о способах копирования файлов и папок. Для этого:

· введем в поле ввода слово копирование, в левом окне появится список вариантов копирования различных объектов,

· найдем и активизируем нужный элемент списка: копирование файлов и папок;

· в правом окне появится пояснение по проведению операций копирования.

Составные части ОС

Состав операционной системы входят: Ядро операционной системы, обеспечивающей распределение и управление ресурсами вычислительной системы; базовый набор прикладного программного обеспечения, системные библиотеки и программы обслуживания. Ядро системы - это набор функций, структур данных и отдельных программных модулей, загружаемых в память компьютера при загрузке операционной системы и обеспечивают три типа системных сервисов: управления вводом-выводом информации (подсистема ввода-вывода ядра ОС); управления оперативной памятью (подсистема управления оперативной памятью ядра ОС); управление процессами (подсистема управления процессами ядра ОС). Каждая из этих подсистем представлена соответствующими функциями ядра системы. Многозадачные операционные системы также включают еще одну обязательную составляющую - механизм поддержки многозадачности. Эта составляющая не предоставляется в качестве системного сервиса и поэтому не может быть отнесена к одной из подсистем.

Существует три основных механизма обеспечения многозадачности (планирование задач): путем предоставления процессора отдельной задачи на квант времени, который определяется самой задачей (кооперативная Многозадачность; последнее время практически не используется или область использования значительно ограничена внутри процессов); путем предоставления процессора отдельной задачи на квант времени, который определяется оборудованием вычислительной системы - интервальным таймером; выделение под отдельную задачу отдельного процессора в многопроцессорных системах.

В первых двух случаях на каждом из процессоров в отдельно взятый момент времени обсчитывается только одна задача, но за счет достаточно малого кванта времени (в пределах миллисекунд), что поочередно предоставляется каждой из задач, возникает иллюзия одновременного выполнения в системе многих задач. В современных системах, как правило комбинируется методы 2 и 3.

Загрузка операционной системы

Файлы операционной системы хранятся во внешней, долговременной памяти (на жестком, гибком или лазерном диске). Однако программы могут выполняться, только если они находятся в оперативной памяти, поэтому файлы операционной системы необходимо загрузить в оперативную память.

Диск (жесткий, гибкий или лазерный), на котором находятся файлы операционной системы и с которого производится ее загрузка, называется системным.

После включения компьютера производится загрузка операционной системы с системного диска в оперативную память. Загрузка должна выполняться в соответствии с программой загрузки. Однако для того чтобы компьютер выполнял какую-нибудь программу, эта программа должна уже находиться в оперативной памяти. Разрешение этого противоречия состоит в последовательной, поэтапной загрузке операционной системы.

Самотестирование компьютера. В состав компьютера входит энергонезависимое постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), содержащее программы тестирования компьютера и первого этапа загрузки операционной системы - это BIOS (Basic Input/Output System - базовая система ввода/вывода).

После включения питания компьютера или нажатия кнопки Reset на системном блоке компьютера или одновременного нажатия комбинации клавиш {Ctrl+Alt+Del} на клавиатуре процессор начинает выполнение программы самотестирования компьютера POST (Power-ON Self Test). Производится тестирование работоспособности процессора, памяти и других аппаратных средств компьютера.

В процессе тестирования сначала могут выдаваться диагностические сообщения в виде различных последовательностей коротких и длинных звуковых сигналов (например, 1 длинный и 3 коротких - не подключен монитор, 5 коротких - ошибка процессора и так далее). После успешной инициализации видеокарты краткие диагностические сообщения выводятся на экран монитора.

Для установки правильной даты и времени, а также внесения изменений в конфигурацию аппаратных средств компьютера в процессе выполнения самотестирования необходимо нажать клавишу {Del}. Загрузится системная утилита BIOS Setup, имеющая интерфейс в виде системы иерархических меню. Пользователь может установить новые параметры конфигурации компьютера и запомнить их в специальной микросхеме памяти, которая при выключенном компьютере питается от батарейки, установленной на системной плате. В случае выхода из строя батарейки конфигурационные параметры теряются и компьютер перестает нормально загружаться.

Загрузка операционной системы. После проведения самотестирования специальная программа, содержащаяся в BIOS, начинает поиск загрузчика операционной системы. Происходит поочередное обращение к имеющимся в компьютере дискам (гибким, жестким, CD-ROM) и поиск на определенном месте (в первом, так называемом загрузочном секторе диска) наличия специальной программы Master Boot (программы-загрузчика операционной системы).

Если диск системный и программа-загрузчик оказывается на месте, то она загружается в оперативную память и ей передается управление работой компьютера. Программа ищет файлы операционной системы на системном диске и загружает их в оперативную память в качестве программных модулей (рис. 4.20).

Рис. 6 – Процесс загрузки операционной системы

Если системные диски в компьютере отсутствуют, на экране монитора появляется сообщение "Non system disk", и компьютер "зависает", то есть 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 к вводу команд. Приглашение представляет собой последовательность символов, сообщающих о текущем диске и каталоге. Например, если загрузка операционной системы была произведена с диска С:, а операционная система была установлена в каталог WINDOWS, то появится приглашение:

C:\WINDOWS>

В случае загрузки графического интерфейса операционной системы команды могут вводиться с помощью мыши.

Системный диск присутствует на каждом компьютере, где есть операционная система. Каждый винчестер на компьютере делится на локальные диски, или на жестком может быть только один локальный диск. Один из этих дисков по любому будет являться системным.

Здесь, мы больше будем обсуждать системный диск ОС Windows Xp.

Системный диск - это локальный диск, на котором установлена операционная система. Все файлы системы хранятся на таком диске.

По умолчанию система ставится на диск C, если при установке вы не поменяли пути установки файлов. Все остальные диски называются локальными, системный диск тоже является локальным, но так как на нем установлена операционная система - он имеет приоритет над другими дисками и с него происходит загрузка ОС.

BIOS (англ. basic input/output system — «базовая система ввода-вывода»), также БСВВ, — реализованная в видемикропрограмм часть системного программного обеспечения, которая предназначается для предоставления операционной системе API доступа к аппаратуре компьютера и подключенным к нему устройствам.

В персональных IBM PC-совместимых компьютерах, использующих микроархитектуру x86, BIOS представляет собой набор записанных в микросхему EEPROM (ПЗУ) персонального компьютера микропрограмм (образующих системное программное обеспечение), обеспечивающих начальную загрузку компьютера и последующий запуск операционной системы.

Подробнее по этой теме см.: Начальная загрузка компьютера.

Для новых платформ компания Intel на замену традиционному BIOS предлагает Extensible Firmware Interface.

Основные производители BIOS для ноутбуков, персональных компьютеров и серверов (кроме продавцов-производителей):

American Megatrends (AMI)

Award Software (англ.)русск.

Phoenix Technologies

Для компьютеров на базе иных платформ для обозначения встроенного ПО используются другие термины. Например, в архитектуре SPARC такой набор микропрограмм может называться PROM, или Boot.

POST (англ. Power-On Self-Test) — самотестирование после включения. Проверка аппаратного обеспечения компьютера, выполняемая при его включении. Выполняется программами, входящими в BIOS материнской платы.

Функции, аналогичные POST компьютера, характерны для многих современных электронных устройств — от ПЛК досмартфонов.

Сокращённый тест включает:

Проверку целостности программ BIOS в ПЗУ, используя контрольную сумму.

Обнаружение и инициализацию основных контроллеров, системных шин и подключенных устройств (графического адаптера, контроллеров дисководов и т. п.), а также выполнение программ, входящих в BIOS устройств и обеспечивающих их самоинициализацию.

Определение размера оперативной памяти и тестирования первого сегмента (64 килобайт).

Полный регламент работы POST:

1. Проверка регистров процессора;

2. Проверка контрольной суммы ПЗУ;

3. Проверка системного таймера и порта звуковой сигнализации (для IBM PC — ИМС i8255 или аналог);

4. Тест контроллера прямого доступа к памяти;

5. Тест регенератора оперативной памяти;

6. Тест нижней области ОЗУ для проецирования резидентных программ в BIOS;

7. Загрузка резидентных программ;

8. Тест стандартного графического адаптера (VGA);

9. Тест оперативной памяти;

10. Тест основных устройств ввода (НЕ манипуляторов);

11. Тест CMOS

12. Тест основных портов LPT/COM;

13. Тест накопителей на гибких магнитных дисках (НГМД);

14. Тест накопителей на жёстких магнитных дисках (НЖМД);

15. Самодиагностика функциональных подсистем BIOS;

16. Передача управления загрузчику.

Выбор между прохождением полного или сокращенного набора тестов при включении компьютера можно задать в программе настройки базовой системы ввода-вывода, Setup BIOS.

В большинстве персональных компьютеров в случае успешного прохождения POST системный динамик издаёт один короткий звуковой сигнал, в случае сбоя —различные последовательности звуковых сигналов. Кроме того, BIOS генерирует код текущего состояния загрузки (и, в случае сбоя, соответственно ошибки), который можно узнать при помощи комбинации светодиодов или семисегментных индикаторов (на некоторых материнских платах), а также на POST Card — плате, которая вставляется в слот расширения на материнской плате (либо уже встроена в нее) и отображает код ошибки на своем индикаторе.

Рис. 7 – POST-карта, позволяющая диагностировать неполадки на стадии запуска компьютера

Сопоставить конкретный звуковой код, текстовое сообщение на мониторе или код POST с причиной сбоя во время загрузки компьютера можно по документации производителя BIOS, материнской платы или дополнительной платы контроллера устройства.

5.Графический интерфейс Windows. Программная обработка данных: данные, программа, программное обеспечение

Графический интерфейс позволяет осуществлять взаимодействие человека с компьютером в форме диалога с использованием окон, меню и элементов управления (диалоговых панелей, кнопок и так далее).

Интерфейс — это посредник, переводчик, задача которого преобразовать все внутренние «рычаги управления» Windows в понятную людям графическую форму. Можно без конца спорить о многочисленных недостатках и недоработках в тех или иных элементах интерфейса Windows. Можно, потрясая пыльными историческими справочниками, доказывать, что все лучшее, что заключено в нем, Microsoft просто-напросто скопировала у своих конкурентов — Unix, MacOS, Linux, OS/2... Но только зачем? В любом случае то, что мы видим во время сеанса работы с Windows, выглядит не просто логично и удобно, но в некоторых случаях еще и просто красиво!

Интерфейс Windows прост и доступен, а разгадать почти все его загадки может практически каждый.

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 (протаскивание) — нажатие левой или правой кнопки мыши и перемещение объекта с нажатой кнопкой.

Элементы графического интерфейса Windows:

• Рабочий стол.

Название «Рабочий стол» подобрано удачно. На нем, как и на обычном рабочем столе расположены различные 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.

Рабочий стол. Как найти Рабочий стол? — спрашивают многие начинающие пользователи. Никак. В том смысле, что Рабочий стол не найти просто невозможно. Ибо все, что вы видите на своем экране после запуска Windows — это он и есть.

Название «Рабочий стол» выбрано крайне удачно. На своем обычном рабочем столе люди держат все необходимые им инструменты, документы и так далее. На виртуальном Рабочем столе Windows также собраны самые необходимые вам программы и инструменты, представленные в виде значков.

На нашем Рабочем столе пока что лежат лишь несколько небольших значков. Какие-то из них выглядят как прямоугольные папки желтого цвета, какие-то обозначены другими картинками. У одних в левом нижнем углу красуется значок в виде стрелочки, у других нет.

Кроме значков, на Рабочем столе могут располагаться окна, контекстное меню и многое другое.

Значки. И программы, и документы обозначаются похожими друг на друга значками-иконками. Щелкнув по любому из них, вы можете запустить нужную вам программу и тут же открыть в ней документ. Все просто — сиди себе и щелкай по значкам!

Значок соответствует одному файлу — документу или программе. Программа часто состоит из нескольких сотен файлов, но Microsoft считает (и не без основания), что пользователю совершенно не нужно видеть их все. Хватит одного — того файла, который запускает программу. И это часто разумно.

Значки документа заменяют расширения файлов. Так что в подписи к значкам вы увидите только название файла.

У каждой программы, установленной в Windows, есть собственный, оригинальный значок. И значок этот, как правило, в той или иной мере присутствует в значке документа, созданного с помощью этой программы. Таким образом, глядя на значок, вы всегда узнаете, какому именно типу файлов он соответствует.

Значок может обозначать не только файл, но и папку. Или каталог, или директорию — кто как привык. Щелкнув по нему левой кнопкой мышки, вы можете раскрыть папку в виде окна. При этом все файлы, живущие в этой папке, будут представлены своеобразной «портретной галереей» — рядом значков с подписями.
Щелкнув по значку программы, вы дадите команду на ее выполнение — как говорят компьютерщики, «запустите».

Любые значки вы можете переименовывать, перемещать из папки в папку, удалять или копировать с помощью мышки. Однако помните, что любые операции над значками — это операции с оригинальными файлами программ или документом Удаляя значок с Рабочего стола или из любой папки, вы тем самым физически удаляете файл с диска — а это стоит делам только в том случае, если вы точно уверены в необходимости этого действия.

Ярлыки. Существуют, однако, и другие типы значков, любые операции с которыми ни как не отразятся на оригинальных файлах — ярлыки. Эти значки отличаются от обычных наличием маленькой черной стрелочки в левом нижнем углу.

Английский термин shortcut переведя словом «ярлык» не совсем удачно. Точнее было бы «указатель», поскольку этот самый shortcut на Рабочем столе указывая на файл, находящийся в другом месте, служит как бы его тенью, отражением.

Дело в том, что, несмотря на всю Красочность и новизну графического интерфейса Windows, под ним скрывается обычная, знакомая нам всем структура «дерева каталогов». Каждая программа лежит в своем собственном каталоге. И наш Рабочий стол — это, по сути дела, самый настоящий каталог.

Что происходит, если мы хотим пометить на наш Рабочий стол какую-нибудь программу, например, Microsoft Word? Программу запускает файл winword.exe, который находится вместе с другими файлами Word в папке C:\Program Files\Microsoft Office\Office\. И переместить файл ни в какую другую папку, в том числе и на Рабочий стол, нельзя — программа работать не будет... Но можно создать на Рабочем столе указатель - ярлык! Этот значок будет отличаться от значка самой программы только стрелочкой в уголке, но зато предоставит пользователю прямо-таки неограниченные возможности! Значок можно безбоязненно переименовывать или удалять, не опасаясь за судьбу самой программы или документа — при любых изменениях они останутся в добром здравии.

Ярлыки не требуют присутствия в папке, куда мы этот ярлык поместим, самой программы. Внутри ярлыка находится не сама программа, а лишь ссылка, содержащая точный адрес программы.

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.

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.

На панели задач можно отобразить различные панели.В крайней правой части Панели задач находится языковая панель, на которой указывается язык ввода символов. Например, индикатор Ru обозначает, что в текущий момент используется русская раскладка клавиатуры.

Область уведомлений (tray(трей)) используется для отображения значков некоторых программ, связанных с работой компьютера. Чтобы не загромождать панель задач, вместо значков редко используемых объектов, представленных в области уведомления, может быть видна кнопка со стрелкой. Для отображения всех значков щелкните по этой кнопке.

Цифровые часы на панели задач показывают текущее время. Чтобы увидеть текущую дату, месяц и год, достаточно подвести к часам указатель мыши.

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.

Окно – это обрамленная часть экрана, в которой отображается приложение, документ или сообщение.

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 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.

• полосы прокрутки. Если текст или картинка полностью не помещается в окне программы, то для ее просмотра снизу или справа появляются полосы прокрутки, которые можно двигать, открывая участки, не помещающиеся на экране.

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 содержит зону заголовка (содержащую имя документа) и часто полосы прокрутки (появляющиеся, когда документ не помещается полностью в окне) и линейки.

Окно является активным (текущим), если с ним в данный момент работает пользователь. В противном случае окно будет пассивным (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.

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.

Date: 2016-07-25; view: 2366; Нарушение авторских прав