Назначение и интерфейс ос: Понятие программного интерфейса и его назначение

Содержание

Понятие программного интерфейса, его назначение. Виды интерфейсов.

Интерфейс – это внешняя оболочка приложения вместе с программами управления доступом и другими скрытыми от пользователя механизмами управления, дающая возможность работать с документами, данными и другой информацией, хранящейся в компьютере или за его пределами.

Главная цель любого приложения – обеспечить максимальное удобство и эффективность работы с информацией: документами, базами данных, графикой или изображениями. Поэтому интерфейс является самой важной частью любого приложения.

Интерфейс пользователя — разновидность интерфейсов, в котором одна сторона представлена человеком (пользователем), другая — машиной/устройством. Представляет собой совокупность средств и методов, при помощи которых пользователь взаимодействует с различными, чаще всего сложными, с множеством элементов, машинами и устройствами. В ранних операционных системах пакетного режима функции пользовательского интерфейса были сведены к минимуму и не требовали наличия терминала. Команды языка управления заданиями набивались на перфокарты (Носитель информации, предназначенный для использования в системах автоматической обработки данных. Сделанная из тонкого картона, перфокарта представляет информацию наличием или отсутствием отверстий в определённых позициях карты.), а результаты выводились на печатающее устройство.

Современные ОС поддерживают развитые функции пользовательского интерфейса для интерактивной работы за терминалами двух типов: алфавитно-цифровыми и графическими.

Алфавитно-цифровой терминал. При работе с таким терминалом пользователь имеет в своем распоряжении систему команд, мощность который отражает функциональные возможности данной ОС. Обычно командный язык ОС позволяет запускать и останавливать приложения, выполнять различные операции с файлами и каталогами, получать информацию о состоянии ОС (количество работающих процессов, объем свободного пространства на дисках и т. п.), администрировать систему. Команды могут вводиться не только в интерактивном режиме с терминала, но и считываться из так называемого командного файла, содержащего некоторую последовательность команд.

Графический пользовательский интерфейс. В этом случае пользователь для выполнения нужного действия с помощью мыши выбирает на экране нужный пункт меню или графический символ.

Интерфейс прикладного программирования прикладные программисты используют в своих приложениях обращения к ОС, когда для выполнения тех или иных действий им требуется особый статус, которым обладает только операционная система. В большинстве современных ОС все действия, связанные с управлением аппаратными средствами компьютера, может выполнять только ОС. Помимо этих функций прикладной программист может воспользоваться набором сервисных функций ОС, которые упрощают написание приложений. Функции такого типа реализуют универсальные действия, часто требующиеся в различных приложениях, такие, например, как обработка текстовых строк. Эти функции могли бы быть выполнены и самим приложением, однако гораздо проще использовать уже готовые, отлаженные процедуры, включенные в состав операционной системы. В то же время даже при наличии в ОС соответствующей функции программист может реализовать ее самостоятельно в рамках приложения, если предложенный операционной системой вариант его не вполне устраивает. Возможности операционной системы доступны прикладному программисту в виде набора функций, называющегося интерфейсом прикладного программирования (Application Programming Interface, API). От конечного пользователя эти функции скрыты за оболочкой алфавитно-цифрового или графического пользовательского интерфейса. Для разработчиков приложений все особенности конкретной операционной системы представлены особенностями ее API. Поэтому операционные системы с различной внутренней организацией, но с одинаковым набором функций API кажутся им одной и той же ОС, что упрощает стандартизацию операционных систем и обеспечивает переносимость приложений между внутренне различными ОС, соответствующими определенному стандарту на API. Например, следование общим стандартам API UNIX, одним из которых является стандарт Posix, позволяет говорить о некоторой обобщенной операционной системе UNIX, хотя многочисленные версии этой ОС от разных производителей иногда существенно отличаются внутренней организацией. Приложения выполняют обращения к функциям API с помощью системных вызовов. Способ, которым приложение получает услуги операционной системы, очень похож на вызов подпрограмм. Информация, нужная ОС и состоящая обычно из идентификатора команды и данных, помещается в определенное место памяти, в регистры и/или стек. Затем управление передается операционной системе, которая выполняет требуемую функцию и возвращает результаты через память, регистры или стеки. Если операция проведена неуспешно, то результат включает индикацию ошибки. Способ реализации системных вызовов зависит от структурной организации ОС, которая, в свою очередь, тесно связана с особенностями аппаратной платформы. Кроме того, он зависит от языка программирования. При использовании ассемблера программист устанавливает значения регистров и/или областей памяти, а затем выполняет специальную инструкцию вызова сервиса или программного прерывания для обращения к некоторой функции ОС. При использовании языков высокого уровня функции ОС вызываются тем же способом, что и написанные пользователем подпрограммы, требуя задания определенных аргументов в определенном порядке.

 

Понятие программного интерфейса и его назначение — Мегаобучалка

ТЕМА: Назначение операционной системы.

Операционная система (ОС) - это комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые с одной стороны выступают как интерфейс между устройствами вычислительной системы и прикладными программами, а с другой стороны — предназначены для управления устройствами. Управления вычислительными процессами, предназначено для эффективного распределения вычислительных ресурсов между вычислительными процессами и организации надёжных вычислений. Это определение применимо к большинству современных ОС общего назначения.

ТЕМА: Функции операционной системы:

Управление ресурсами компьютера:

 

1. процессорным временем,

2. распределением внутренней памяти,

3. распределение файлами,

4. внешними устройствами,

5. организация диалога с пользователем.

Резидентная часть ОС ( ядро ОС) постоянно занимает раздел ПО компьютера. Туда она загружается с системного диска при включении машины (PC/ПК). Эта процедура называется первоначальной загрузкой. Вся дальнейшая работа на компьютере происходит под контролем и управлением ОС. ОС осуществляет загрузку в ПО (всех программ), передает им в начале их работы, выполняет различные действия по запросу исполняемых программ и освобождает занимаемую программами память при их завершении. Важнейшей функцией ОС является работа с файлами. В файлах на внешних носителях хранится всё: программы, данные, сама ОС. Средствами ОС создается файловая система – определенная структура файлов на внешних носителях.

Процессорное время — это время, затраченное процессором компьютера на обработку задачи (программы и т.д.). Распределяется между процессами в соответствии с используемым режимом операционной системы.

Ядро ОС – это главная составляющая любой операционной системы, которая отвечает за координацию доступа программ и приложений к таким данным, как процессорное время, память, внешние устройства. В большинстве случаев также ядро содержит в себе службы файловых систем и сетевых протоколов.



Файл – это именованная область данных.

1. Все действия с файлами (создание, удаление, копирование, именование и т. д.) производятся пользователем с помощью ОС.

2. Для общения ОС с пользователем используется специальный командный язык ОС.

Для упрощения диалога пользователя с ОС применяются так называемые диалоговые оболочки к ОС. Примером популярной оболочки является Norton Commander. При работе с подобной оболочкой пользователю не приходится набирать на клавиатуре команды по буквам, он выбирает их из меню в среде оболочки на экране. В последнее время стала популярной ОС Windows со встроенной графической оболочкой.

Тема: Структура ОС

 

Структура ОСсоставляет следующие модули:

1. базовый (ядро ОС ) – управляет файловой системой, обеспечивает доступ к ней и обмен файлами между периферийными устройствами ПУ,

2. командный процессор – расшифровывает и исполняет команды пользователя, поступающие через клавиатуру,

3. драйверы периферийных устройств – программно обеспечивают согласованность работы этих устройств с процессором.

Дополнительные сервисные программы ( утилиты ) – делают удобным и многосторонним процесс общения пользователя с компьютером.

Обязательно в ОЗУ должны находиться ядро ОС и командный процессор. Драйверы устройств и утилиты могут загружаться в ОЗУ по мере необходимости.

Тема: Загрузка ОС.

 

При включении компьютера начинают работать программы проверки оборудования, находящиеся в постоянной памяти компьютера. Если они находят ошибку, то выводят код ошибки на экран .

После окончания тестирования программа начальной загрузки пытается прочесть с диска, установленной на дисководе, программу – загрузчик ОС ( ВООТ ) ( расположенная в начале диска ). После того, как с диска , с которого загружалась ОС, прочитана программа – загрузчик ОС, эта программа считывает в память модули ОС ( базовый модуль и ему передается управление).

На IBM-совместимых персональных компьютерах используются операционные системы корпорации Microsoft Windows……, 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.

 

 

ТЕМА: Состав ОС

Операционная система (ОС) –это главная программа, осуществляющая общение между ПК и человеком (пользователем).

 

ОС –это передатчик между ПК и остальными программами.

 

ОС -принимает на себя сигналы-команды, которые посылают другие программы, и «переводит» их на понятный машине язык.

 

ОС -управляет всеми подключенными к ПК устройствами, обеспечивает доступ к другим программам.

 

 

ОС состоит из 3-х обязательных частей:

1) Ядро –«переводчик с программного языка на язык машинных кодов.

2) Программы-драйверы предназначены для управления различными устройствами, входящими в состав компьютера.

3) Интерфейс –удобнаяоболочка, с которой общается пользователь. Это система связи между периферийными устройствами (модулями), программами и пользователями. А также между операционной системой и (программы, устройства и пользователи).

 

 

ТЕМА: Понятие программного интерфейса и его назначение

Интерфейс — это способ общения пользователя с персональным компьютером, пользователя с прикладными программами и программ между собой. Интерфейс служит для удобства управления программным обеспечением компьютера. Интерфейсы бывают однозадачные и многозадачные, однопользовательские и многопользовательские. Интерфейсы отличаются между собой по удобству управления программным обеспечением, то есть по способу запуска программ. Существуют универсальные интерфейсы, допускающие все способы запуска программ.

Универсальные интерфейсы — это псевдобезопасные аналоги не универсальных интерфейсов, предназначенные для сортировки и сравнения на равенство, а также для реализации функциональности, совместно используемой универсальными коллекциями.

Ряд важнейших программ, например все виды DOS, запускаются автоматически при включении компьютера, другие с помощью файлов autoexeс.bat или config.sys (различные драйверы). Ряд программ могут при необходимости автоматически загружаться при запуске оболочек Windows.

Интерфейс — это в общем случае набор правил, согласно которым взаимодействуют два объекта и более.

 

 

Вопрос 10. Назначение и функции операционной системы (ОС). Интерфейс ОС MS Windows.

Операционная система, сокр. ОС (англ. operatingsystem, OS) — комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между устройствами вычислительной системы и прикладными программами, а с другой стороны — предназначены для управления устройствами, управления вычислительными процессами, эффективного распределения вычислительных ресурсов между вычислительными процессами и организации надёжных вычислений. Это определение применимо к большинству современных ОС общего назначения.

В логической структуре типичной вычислительной системы ОС занимает положение между устройствами с их микроархитектурой, машинным языком и, возможно, собственными (встроенными) микропрограммами — с одной стороны — и прикладными программами с другой. Операционныесистемы: MS DOS 7.0, Windows Vista Business, Windows 2008 Server, OS/2, UNIX, Linux.

Основные функции ОС:

· управление устройствами компьютера (ресурсами), т.е. согласованная работа всех аппаратных средств ПК: стандартизованный доступ к периферийным устройствам, управление оперативной памятью и др.

· управление процессами, т.е. выполнение программ и их взаимодействие с устройствами компьютера.

· управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как жесткий диск, компакт-диск и т.д.), как правило, с помощью файловой системы.

· ведение файловой структуры.

· пользовательский интерфейс, т.е. диалог с пользователем.

Интерфейс – совокупность средств и правил, которые обеспечивают взаимодействие устройств, программ и человека.

Особенно важен интерфейс, обеспечивающий взаимодействие пользователя с персональным компьютером, называемый пользовательским интерфейсом. Пользовательский интерфейс может быть символьным и графическим.

Графический пользовательский интерфейс – интерфейс, где для взаимодействия человека и компьютера используются графические средства.

Ярким примером графического пользовательского интерфейса служит интерфейс Windows. При разработке этой операционной системы специалисты широко использовали возможные графические средства: рисунки, специальные значки, цветовое оформление, разнообразные начертания шрифтов, дизайн экрана и др. В результате интерфейс стал «дружественным» по отношению к человеку и уже не требует специальных программистских знаний, как было раньше в других операционных системах.

Элементы пользовательского интерфейса :

1. Рабочий стол.

При загрузке системы Windows на экране монитора отображается рабочий стол. Рабочий стол является самой главной, корневой папкой, в которой могут содержаться файлы, другие папки. Элементы рабочего стола – значки. Значки изображают программы, документы, устройства. Значки все перечисленных элементов являются обозначениями соответствующих папок.



Мой компьютер представляет системную папку, обеспечивающую быстрый доступ к ресурсам компьютера: дискам, принтерам, сетевым дискам и принтерам и их настройке. Мои документы – это системная папка, в которую помещаются создаваемые документы и их варианты. Корзина – это системная папка, которая служит местом хранения удаленных с жесткого диска файлов.

2. Панель задач.

Панель задач расположена в нижней части рабочего стола и является основным средством взаимодействия пользования с системой. Слева на Панели задач находится кнопка Пуск и кнопки чаще всего используемых программ. Далее идут кнопки с именами открытых, но свернутых в данный момент приложений, индицируется текущая раскладка клавиатуры, время и др.

3. Главное меню.

Главное меню обеспечивает доступ ко всем функциям системы.

Назначение пунктов главного меню

- Программы - выводит перечень имеющихся программ, позволяет запускать программы;

- Документы – отображают список 15 последних документов, с которыми работал пользователь;

- Настройка – отображает список компонентов операционных систем, настройку которых можно изменить;

- Найти – позволяет найти и открыть конкретный файл или папку;

- Справка – обеспечивает вызов справочной системы для получения сведений о работе и настройки операционной системы;

- Завершение работы – завершает работу с Windows, позволяет перезагрузить компьютер.

4. Контекстное меню – или меню правого щелчка.

Щелчок правой кнопки мыши по объекту выводит на экран небольшое меню, которое позволяет выполнить доступные в данный момент для данного объекта команды.

5. Ярлык.

Ярлык – это не сам объект, а указатель (ссылка) на него. Ярлык служит для ускорения запуска программ или документов.

Назначение операционной системы

Сами по себе компоненты системы и периферийные устройства представляют собой не более чем набор электронных и механических деталей. Чтобы эти детали смогли совместно работать над выполнением конкретного задания, необходима специальная компьютерная программа, известная как операционная система (ОС).

Предположим, что пользователь хочет написать отчет и распечатать его с помощью установленного принтера. Для выполнения этой задачи нужен текстовый редактор. Информация вводится с клавиатуры, отображается на мониторе, сохраняется на диск и, наконец, отправляется на принтер.

Для выполнения всех этих действий текстовый редактор должен взаимодействовать с ОС, которая контролирует ввод и вывод. Кроме того, введенные данные проходят обработку внутри компьютера, сохраняются в ОЗУ и обрабатываются ЦП. ОС контролирует и эту внутреннюю обработку. ОС необходима для работы всех компьютерных устройств, например, серверов, настольных компьютеров, ноутбуков и ручных компьютеров.

Назначение операционной системы состоит в том, что она выступает посредником между пользовательскими приложениями и аппаратным обеспечением. Пользователь взаимодействует с компьютерной системой через приложение, например, программу редактирования текста или таблиц, компьютерную игру или программу мгновенного обмена сообщениями. Прикладные программы разработаны для конкретной цели, например, для работы с текстом, и ничего не знают об установленной электронике. Например, приложение не контролирует процесс ввода с клавиатуры. Операционная система отвечает за обмен данными между приложением и аппаратным обеспечением.

При включении компьютер загружает ОС в ОЗУ (обычно с диска). Часть кода ОС, которая непосредственно взаимодействует с аппаратным обеспечением компьютера, называется ядром ОС. Часть, которая обеспечивает связь между приложениями и пользователем, называется оболочкой. Пользователь взаимодействует с оболочкой посредством интерфейса командной строки (CLI) или графического интерфейса пользователя (GUI).

При использовании интерфейса командной строки происходит непосредственное обращение к системе в текстовом режиме методом ввода команд с клавиатуры в командную строку. Система выполняет команду, часто выводя выходные данные в текстовом формате. Графический интерфейс обеспечивает взаимодействие с системой в среде, где используются графические изображения, мультимедиа и текст. Действия выполняются с помощью изображений на экране. Графический интерфейс удобнее и не требует таких знаний структуры команд, как интерфейс командной строки. Именно поэтому многие используют GUI. В большинстве операционных систем есть оба интерфейса.

Далее: Что такое сеть?

Графический интерфейс операционных систем

В настоящее время операционные системы и приложения предоставляют пользователю возможность доступа к ресурсам компьютера с использованием графического интерфейса.

Графический интерфейс представляет собой совокупность диалоговых панелей, меню и окон.

Итак, графический интерфейс позволяет осуществлять взаимодействие человека с компьютером в форме диалога с использованием окон и меню.

Теперь давайте разберемся со всеми элементами по порядку.

Диалоговые окна могут включать в себя несколько вкладок, переключение между которыми осуществляется щелчком мышью по их названиям. На вкладках размещаются разнообразные элементы управления.

Щелчок по кнопке обеспечивает выполнение того или иного действия, а надпись на кнопке поясняет ее значение.

В текстовом поле можно ввести последовательность символов.

Раскрывающийся список - представляет собой набор значений и выглядит как текстовое поле, снабженное кнопкой с направленной вниз стрелкой;

Счетчик представляет собой пару стрелок, которые позволяют увеличить или уменьшить значение в связанном с ним поле;

Флажки обеспечивает присваивание какому-либо параметру определенного значения. Флажки могут располагаться как группами, так и поодиночке. Флажок имеет форму квадратика, когда флажок установлен, в нем присутствует «галочка»;

Переключатель служит для выбора одного из взаимоисключающих вариантов, варианты выбора представлены в форме маленьких белых кружков. Выбранный вариант обозначается кружком с точкой внутри;

Ползунок позволяет плавно изменять значение, какого либо параметра.

Пользователь с помощью координатного устройства ввода может указателем осуществлять одинарные или двойные щелчки правой или левой кнопкой мыши по элементам графического интерфейса. В результате операционная система будет выполнять определенные действия: запуск программ, операции над файлами и т. д.

Теперь рассмотрим контекстное меню. Для вызова контекстного меню необходимо осуществить щелчок правой кнопкой мыши по значку объекта. Контекстные меню дисков, папок и файлов позволяют ознакомиться с их свойствами, а так же выполнить над этими объектами различные операции (копирование, удаление, перемещение и др.)

Важнейшим элементом графического интерфейса операционных систем и приложений являются окна.

Рассмотрим основные элементы окна.

Рамка, ограничивающая окно с четырех сторон, это границы окна. Размеры окна можно изменять. Для этого нужно подвести указатель мыши на границу, он примет форму двусторонней стрелки, нажать левую кнопку мыши и, не отпуская ее, изменяем размер окна.

Заголовок окна - это строка под верхней границей окна, содержащая название окна.

Кнопки, находящиеся в строке заголовка справа, это кнопки управления состоянием окна, т.е. они позволяют развернуть, свернуть или закрыть окно.

Под строкой заголовок располагается строка меню окна. Она представляет собой перечень тематически сгруппированных команд

Под этой строкой располагается панель инструментов. Она представляет собой набор кнопок, которые обеспечивают быстрый доступ к наиболее важным и часто используемым пунктам меню окна;

Внутренняя часть окна, в которой производится работа с файлами, дисками, документами - это рабочая область.

Если содержимое окна имеет больший размер, чем рабочая область окна, то мы можем воспользоваться полосами прокрутки, которые позволяют перемещать содержимое окна по вертикали и горизонтали.

Панель адреса располагается под панелью инструментов. Она позволяет ввести путь к папке или файлу.

В левой части окна располагается список папок. Этот список позволяет быстро переходить от папки к папке.

По способу представления окна в операционной системе Windows могут быть в виде пиктограммы (свернутое окно), в нормальном представлении (это когда окно развернуто на весь экран) и занимают часть экрана (это когда размер окна восстановлен).

После загузки операционной системы на экране монитора появляется Рабочий стол, на котором автоматически размещаются значки некоторых папок.

Если мы часто используем какую-либо папку или приложение, то для бустрого доступа пользователь может создать на Рабочем столе их ярлыки. Для того чтобы открыть папку и запустить приложение, достаточно осуществить щелчок мышью по соответствующему значку или ярлыку.

В нижней части экрана располагается панель задач, на которой слева находится кнопка ПУСК. С помощью этой кнопки мы можем вызвать Главное меню, которое позволяет запускать программы.

Спава на панели задач находятся часы и индикатор раскладки клавиатуры.

Графический интерфейс операционных систем и приложений (8 класс)

В настоящее время операционные системы и приложения предоставляют пользователю возможность доступа к ресурсам компьютера с использованием графического интерфейса. Графический интерфейс представляет собой совокупность диалоговых окон с элементами управления, окон папок и приложений, содержащих меню, контекстных меню объектов графического интерфейса (окон, значков дисков, папок, файлов и т. д.).

Графический интерфейс позволяет осуществлять взаимодействие человека с компьютером в форме диалога с использованием окон и меню.

Диалоговые окна.
Диалоговые окна могут включать несколько вкладок, переключение между которыми осуществляется щелчком мышью по их названиям. На вкладках размещаются разнообразные элементы управления, некоторые из них перечислены ниже:

  • щелчок по кнопке обеспечивает выполнение того или иного действия, а надпись на кнопке поясняет ее назначение;
  • в текстовое поле можно ввести последовательность символов;
  • раскрывающийся список представляет собой набор значений и выглядит как текстовое поле, снабженное кнопкой с направленной вниз стрелочкой;
  • счетчик представляет собой пару стрелок, которые позволяют увеличивать или уменьшать значение в связанном с ними поле;
  • флажки обеспечивают присваивание какому-либо параметру определенного значения и могут располагаться как группами, так и поодиночке. Флажки имеют форму квадратика, когда флажок установлен, в нем присутствует «галочка» ;
  • переключатели служат для выбора одного из взаимоисключающих вариантов, варианты выбора представлены в форме маленьких белых кружков. Выбранный вариант обозначается точкой внутри кружка;
  • ползунок позволяет плавно изменять значение какого-либо параметра.

Пользователь может осуществлять одиночные или двойные щелчки левой и правой кнопками мыши по объектам графического интерфейса. В результате операционная система будет выполнять определенные действия: запуск программ, операции над файлами и т. д.

Окна папок и приложений.
Окна папок и приложений во многом идентичны в операционных системах Windows и Linux. Окна папок содержат:

  • рабочую область — это внутренняя часть окна, в которой производится работа с дисками, папками и файлами;
  • заголовок окна — это строка под верхней границей окна, содержащая название окна;
  • кнопки управления состоянием окна — кнопки справа в строке заголовка, позволяют развернуть, свернуть или закрыть окно;
  • меню окна — располагается под заголовком, представляет собой перечень тематически сгруппированных команд;
  • панель инструментов — располагается под строкой меню, представляет собой набор кнопок, который обеспечивает быстрый доступ к наиболее важным и часто используемым пунктам меню окна;
  • поле адреса — располагается под панелью инструментов, позволяет ввести путь к папке или файлу;
  • список папок — располагается в левой части окна, позволяет быстро переходить от папки к папке;
  • границы — рамка, ограничивающая окно с четырех сторон. Размеры окна можно изменять, ухватив и перемещая границу мышью;
  • полосы прокрутки — появляются, если содержимое окна имеет больший размер, чем рабочая область окна, позволяют перемещать содержимое окна по вертикали или горизонтали.

Контекстные меню.
Контекстные меню дисков, папок и файлов позволяют ознакомиться с их свойствами, а также выполнить над этими объектами различные операции (копирование, перемещение, удаление и др.). Для вызова контекстного меню необходимо осуществить щелчок правой кнопкой мыши по значку объекта.

Контрольные вопросы:

  1. Какие управляющие элементы могут содержаться в диалоговых окнах и каково их назначение?
  2. Каковы основные элементы окон?

Задания:

  1. Произвести установку параметров экранной заставки, которая в случае бездействия пользователя появляется через заданное время на экране монитора.
  2. Ознакомиться с контекстными меню файла, папки и диска.

Содержание

1.1 Назначение и функции операционных систем . Операционные системы

Операционная система компьютера представляет собой комплекс взаимосвязанных программ, который действует как интерфейс между приложениями и пользователями с одной стороны, и аппаратурой компьютера с другой стороны [11]. Операционная система выполняет две группы функций:

• предоставляет пользователю или программисту вместо реальной аппаратуры компьютера расширенной виртуальной машины;

• повышает эффективность использования компьютера путем рационального управления его ресурсами в соответствии с некоторым критерием.

Пользователь, как правило, не интересуется деталями устройства аппаратного обеспечения компьютера, он видится ему как набор приложений, которые можно написать на одном из языков программирования. Операционная система предоставляет программисту ряд возможностей, которые могут использовать программы с помощью специальных команд, называемых системными вызовами. Поэтому программное приложение включает в себя множества системных вызовов, необходимых, например, для работы с файлами. Операционная система скрывает от программиста детали аппаратного обеспечения и предоставляет удобный интерфейс для исполнения системы операционной среды.

В тоже время операционная система выступает в качестве менеджера ресурсов. В соответствии с этим подходом работа операционной системы заключается в обеспечении организованного и контролируемого распределения процессоров, памяти и устройств ввода-вывода между различными программами. Работа операционной системы имеет следующие особенности:

• функции операционной системы работают так же, как и остальное программное обеспечение – реализуются в виде отдельных программ или набора программ, исполняющихся процессов;

• операционная система должна передавать управление другими процессами и ожидать, когда процессор снова выделит ей время для выполнения своих обязанностей.

Управление ресурсами включает решение следующих общих, не зависящих от типа ресурса задач:

• планирование ресурса – то есть определение, какому процессу, когда и в каком количестве (если ресурс может выделяться частями) следует выделить данный ресурс;

• удовлетворение запросов на ресурсы;

• отслеживание состояния и учет использования ресурса – то есть поддержание оперативной информации о том, занят или свободен ресурс и какая доля ресурса уже распределена;

• разрешение конфликтов между процессами [11].

Управление ресурсами включает в себя их мультиплексирование (распределение) двумя способами: во времени и в пространстве. Когда ресурс распределяется во времени, различные пользователи и программы используют его по очереди. Сначала один из них получает доступ к использованию ресурса, потом другой и т. д. Например, несколько программ хотят обратиться к центральному процессору. В этой ситуации операционная система сначала разрешает доступ к процессору одной программе, затем, после того как она поработала достаточное время, другой программе, затем следующей и, в конце концов, опять первой. Определение того, как долго ресурс будет использоваться во времени, кто будет следующим и на какое время ему предоставляется ресурс – это задача операционной системы. Другой вид распределения – это пространственное мультиплексирование. Вместо поочередной работы каждый клиент получает часть ресурса. Обычно оперативная память разделяется между несколькими работающими программами, так что все они одновременно могут постоянно находиться в памяти (например, используя центральный процессор по очереди). Если предположить, что памяти достаточно для того, чтобы хранить несколько программ, эффективнее разместить в памяти сразу несколько программ, чем выделить всю память одной программе, особенно если ей нужна лишь небольшая часть имеющейся памяти. Конечно, при этом возникают проблемы справедливого распределения, защиты памяти и т. д., и для разрешения подобных вопросов существует операционная система [14].

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес Операционные системы

- Введение в информационные и коммуникационные технологии

Распространенные современные ОС включают Microsoft Windows, Mac OS X и Linux. Microsoft Windows занимает значительную долю рынка настольных компьютеров и рынки портативных компьютеров, в то время как рынки серверов и встраиваемых устройств разделены между несколькими ОС.

Linux

Linux (также известный как GNU / Linux) - один из самых ярких примеров бесплатных программного обеспечения и разработки с открытым исходным кодом, что означает, что обычно все основные исходный код может свободно изменяться, использоваться и распространяться кем угодно.Название «Linux» происходит от ядра Linux, созданного в 1991 году Линусом Торвальдсом. В системные утилиты и библиотеки обычно поступают из операционной системы GNU (поэтому он также известен как GNU / Linux).

Linux в основном известен своим использованием на серверах. Он также используется как операционная система для широкого спектра компьютерного оборудования, включая настольные компьютеры, суперкомпьютеры, игровые системы и встроенные устройства, такие как мобильные телефоны и роутеры.

Проект

Linux - это модульная Unix-подобная ОС.Его базовая конструкция во многом заимствована из принципы, установленные в Unix в 1970-х и 1980-х годах. Linux использует монолитное ядро, которое управляет процессами, сетью, а также периферийными и доступ к файловой системе. Драйверы устройств интегрированы непосредственно с ядром. Большая часть высокоуровневых функций Linux обеспечивается отдельными проектами. которые взаимодействуют с ядром. Пользовательское пространство GNU - важная часть большинства Системы Linux, предоставляющие оболочку и инструменты Unix, которые выполняют многие базовые ОС задачи.Эти инструменты, помимо ядра, образуют систему Linux с графическим интерфейсом пользователя, который может использоваться, обычно работает в системе X Windows (X).

Linux может управляться одним или несколькими текстовыми интерфейсами командной строки. (CLI), GUI или через элементы управления на самом устройстве (например, на встроенном машины). Настольные машины имеют 3 популярных пользовательских интерфейса (UI): KDE, GNOME, и Xfce. Эти пользовательские интерфейсы работают поверх X, что обеспечивает прозрачность сети, возможность отображения графического приложения, работающего на одном компьютере, и контролируется другим (это похоже на запуск игры на вашем компьютере, но ваш компьютер друга может контролировать и видеть игру со своего компьютера).Окно менеджер предоставляет средства для контроля размещения и внешнего вида отдельных окна приложений и взаимодействует с оконной системой X.

Скриншот GNOME

Система Linux обычно предоставляет некоторый интерфейс командной строки через оболочку. Linux дистрибутивы для сервера могут использовать только CLI и ничего больше. Самый низкий уровень Компоненты Linux используют исключительно интерфейс командной строки. CLI особенно подходит для автоматизирует повторяющиеся или отложенные задачи и обеспечивает очень простой межпроцессного взаимодействия.Графический терминал часто используется для доступа к CLI с рабочего стола Linux.

Bash Скриншот

Развитие

Основное различие между Linux и многими другими ОС заключается в том, что Linux ядро и другие компоненты являются бесплатным программным обеспечением с открытым исходным кодом. Свободное программное обеспечение проекты, хотя и разрабатываются в сотрудничестве, часто производятся независимо друг от друга. Дистрибутив Linux, обычно называемый «дистрибутив», это проект, который управляет удаленной коллекцией программного обеспечения на базе Linux, и облегчает установку ОС Linux.Дистрибутивы включают системное программное обеспечение и прикладное программное обеспечение в виде пакетов. Распределение отвечает за конфигурация по умолчанию установленных систем Linux, безопасность системы и многое другое как правило, интеграция различных программных пакетов в единое целое весь.

Linux во многом определяется сообществами разработчиков и пользователей. Некоторые поставщики разрабатывать и финансировать свои дистрибутивы на волонтерской основе. Другие поддерживают версия их коммерческих дистрибутивов от сообщества. Во многих городах и регионах местные ассоциации, известные как группы пользователей Linux (LUG), продвигают Linux и бесплатные программное обеспечение.Есть также много онлайн-сообществ, которые стремятся оказать поддержку пользователям и разработчикам Linux. В большинстве дистрибутивов также есть чаты IRC или группы новостей для общения. Интернет-форумы - еще одно средство поддержки. В дистрибутивах Linux также есть списки рассылки.

Большинство дистрибутивов Linux поддерживают десятки языков программирования. Самый распространенный сборник утилит для сборки как приложений Linux, так и программ ОС находится в цепочке инструментов GNU, которая включает коллекцию компиляторов GNU (GCC) и система сборки GNU.GCC предоставляет компиляторы для Ada, C, C ++, Java, и Фортран. Большинство дистрибутивов также включают поддержку Perl, Ruby, Python и другие динамические языки. Два основных фреймворка для разработки графического приложения принадлежат GNOME и KDE.

Компакт-диск с Ubuntu

Использует

Наряду с теми, которые предназначены для общего использования на настольных компьютерах и серверах, дистрибутивы могут быть специализированы для разных целей, включая: компьютер поддержка архитектуры, встроенные системы, стабильность, безопасность, локализация на конкретный регион или язык, ориентация на определенные группы пользователей, поддержка приложения реального времени или привязанность к данной среде рабочего стола.Linux работает на более разнообразной компьютерной архитектуре, чем любая другая ОС.

Хотя для некоторых Mac OS X и Microsoft Windows отсутствуют порты Linux программы в таких областях, как настольные издательские системы и профессиональное аудио, приложения, примерно эквивалентные тем, которые доступны для OS X и Windows, доступно для Linux. В большинстве дистрибутивов Linux есть какая-то программа для просмотра через список бесплатных программных приложений, которые уже были протестированы и настроен для конкретного дистрибутива.Есть много популярных бесплатных программ. в Windows, которые доступны для Linux точно так же, растет количество проприетарного программного обеспечения, которое поддерживается для Linux.

Исторически Linux использовалась в качестве серверной ОС и была очень успешной в эта область из-за ее относительной стабильности и длительного времени безотказной работы. Linux - это краеугольный камень комбинации сервер-программное обеспечение LAMP (Linux, Apache, MySQL, Perl / PHP / Python), пользующийся популярностью среди разработчиков и являющийся одна из наиболее распространенных платформ для хостинга веб-сайтов.

Windows

Windows (созданная Microsoft) - самая доминирующая операционная система на рынке сегодня. В две самые популярные версии Windows для настольных ПК - это XP и Vista (Vista последняя версия). Существует также мобильная версия Windows, а также серверная версия Windows (последней является Windows Server 2008). Windows есть все проприетарные, с закрытым исходным кодом, что сильно отличается от лицензий Linux. Большинство популярных производителей делают все свое оборудование совместимым с Windows, которая заставляет работать Windows, и почти все виды нового оборудования.

XP

Термин «XP» означает опыт. Windows XP является преемником обоих Windows 2000 Professional и Windows ME. В XP есть 2 основных редакции: Домашний и профессиональный. Версия Professional имеет дополнительные функции и ориентирована на опытных пользователей и бизнес-клиентов. Также есть Медиацентр версия с дополнительными мультимедийными функциями, расширяющими возможности записывать и смотреть телешоу, смотреть фильмы в формате DVD и слушать музыку.

Windows XP имеет графический интерфейс на основе задач.XP анализирует влияние производительности визуальные эффекты и использует это, чтобы определить, включать ли их, чтобы предотвратить чрезмерное потребление дополнительной обработки новой функциональностью накладные расходы. Различные темы контролируются пользователем, изменяя их предпочтения.

Скриншот Windows XP

Windows XP выпустила набор пакетов обновления (на данный момент их 3), которые исправить проблемы и добавить функции. Каждый пакет обновления является расширенным набором всех предыдущих пакеты обновлений и исправления, поэтому требуется только последний пакет обновлений. установлен, а также включает новые версии.Поддержка пакета обновления Windows XP 2 закончится 13 июля 2010 года (через 6 лет после его общей способности).

Vista

Windows Vista содержит множество изменений и новых функций по сравнению с XP, включая обновление графического интерфейса и визуального стиля, улучшенные функции поиска, новые мультимедиа инструменты для создания и переработанные сети, аудио, печать и отображение подсистемы. Vista также нацелена на повышение уровня связи между машины в домашней сети, используя одноранговую технологию для упрощения совместного использования файлы и цифровые носители между компьютерами и устройствами.

Windows Vista предназначена быть технологическим выпуском, чтобы обеспечить основу включать передовые технологии, любая из которых связана с тем, как система функции и, следовательно, не видны пользователю. Примером является полная реструктуризация архитектуры аудио, печати, дисплея и сетей подсистемы; пока результаты этой работы видны разработчикам программного обеспечения, конечные пользователи будут видеть только то, что кажется эволюционными изменениями в пользовательском интерфейсе.

Скриншот Windows Vista

Vista включает технологии, использующие быструю флэш-память для улучшения системы. производительность путем изменения часто используемых программ и данных.Другая новая технология использует методы машинного обучения для анализа шаблонов использования, чтобы позволить Windows Vista, чтобы принимать разумные решения о том, какой контент должен присутствовать в системная память в любой момент времени. В рамках редизайна сети архитектура, IPv6 был полностью включен в ОС и ряд были введены улучшения производительности, такие как масштабирование окна TCP. Для графика, он имеет новую модель драйвера дисплея Windows и основную версию Direct3D. В основе ОС много улучшений памяти. менеджер, планировщик процессов и планировщик ввода / вывода.

Безопасность

Windows - наиболее уязвимая ОС для атак. Программное обеспечение безопасности необходимо, когда вы используете Windows, которая сильно отличается от Linux и OS X. критикуется за уязвимость к вредоносным программам, вирусам, троянским коням и черви. Проблемы безопасности усугубляются тем фактом, что пользователи Home редакция по умолчанию получает учетную запись администратора, которая предоставляет неограниченный доступ к основам системы. Если администратор учетная запись взломана, нет ограничений на контроль, который может быть установлен через скомпрометированный ПК.

Windows исторически была заманчивой целью для создателей вирусов из-за его доминирование на мировом рынке. Дыры в безопасности часто не видны, пока не будут эксплуатируются, что затрудняет упреждающие действия. Microsoft заявила, что выпуск патчей для исправления дыр в безопасности часто является причиной распространения против тех самых дыр, когда взломщики выясняли, какие проблемы исправления исправлены, а затем начать атаки на незащищенные системы. это рекомендуется включить автоматические обновления, чтобы система не атакован не исправленной ошибкой.

OS X

OS X - основная операционная система, созданная Apple Inc. его предшественник (называемый Classic или OS 9), OS X основан на UNIX Операционная система. В настоящее время OS X находится в версии 10.5, при этом 10.5.3 является было объявлено последнее крупное обновление программного обеспечения и планы на 10.6. яблоко решил называть каждую версию OS X в честь большой кошки с 10.0, Cheetah, 10,1 как Puma, 10,2 как Jaguar, 10,3 как Panther, 10,4 как Tiger, 10.5 как Leopard, а невыпущенный 10.6 по имени Снежный Барс.

Apple также разрабатывает серверную OS X, которая очень похожа на обычную OS X, но разработан для работы с оборудованием Apple X-Serve. Некоторые инструменты в состав сервера OS X входят управление и администрирование рабочей группы программное обеспечение, обеспечивающее упрощенный доступ к общим сетевым сервисам, включая агент пересылки почты, сервер Samba, сервер LDAP, домен сервер имен, графический интерфейс для распределенных вычислений (который Apple вызывает Xgrid Admin) и другие.

Описание

OS X - это ОС на базе UNIX, построенная на основе ядра XNU со стандартным Unix средства, доступные из интерфейса командной строки. Apple разработала ряд компоненты над этой базой, включая их собственный графический интерфейс. Самый заметный особенностями их графического интерфейса являются Док и Finder.

Док - это панель в нижней части экрана. Слева от пунктирного в строке вы можете разместить приложения, которые вы используете чаще всего, и любые приложение, которое в данный момент запущено, будет отображаться синим светом под ним.Справа вы можете разместить любые документы, к которым у вас есть доступ чаще всего. В 10.5 Leopard они добавили инструмент под названием Stacks. правая часть дока. Стеки - это папки, которые при нажатии на них разверните вверх, чтобы открыть содержимое, не открывая искатель окно.

Панель задач OS X

Finder делает именно то, что он говорит. Он находит все в вашем машина. Так вы найдете все документы, приложения, фильмы, музыку, фотографии и все, что вы храните на своем компьютере.Там четыре способа просмотреть содержимое каталога, который вы просматриваете. выбираются из четырех значков в верхнем левом углу окна: значки, список, столбец или Cover Flow. Виды значков и списков довольно стандартные, но столбцы и представления Cover Flow уникальны для OS X.

Совместимость

OS X не имеет обратной совместимости с более ранними версиями Mac OS. Он функционирует как Системы Linux на основе Unix, что означает, что большинство пакетов BSD или Linux могут быть запустить на OS X.Из-за более ранних процессоров PowerPC в OS X есть образ не совместимость со стандартами Windows, документами и т. д. Однако с новыми Машины на базе Intel, двойная загрузка и виртуальные машины стали возможный.

Безопасность и использование

OS X - более безопасная ОС, чем Windows, как и Linux. Вместо Linux однако OS X - это закрытая ОС. Последняя версия OS X (10.5 - Leopard) был разработан, чтобы добавить гораздо больше функций. Следующая версия OS X будет сосредоточьтесь больше на функциональности, чем на интересных функциях.

Функции операционной системы - GeeksforGeeks

Предварительные условия - Введение в операционную систему - набор 1
Операционная система действует как коммуникационный мост (интерфейс) между пользователем и компьютерным оборудованием. Цель операционной системы - предоставить платформу, на которой пользователь может выполнять программы удобным и эффективным способом.

Операционная система - это часть программного обеспечения, которая управляет распределением компьютерного оборудования. Согласование оборудования должно быть подходящим, чтобы гарантировать правильную работу компьютерной системы и предотвратить вмешательство пользовательских программ в правильную работу системы.
Пример. Точно так же, как начальник отдает приказ своему сотруднику, точно так же мы запрашиваем или передаем наши приказы в операционную систему. Основная цель операционной системы состоит в том, чтобы сделать компьютерную среду более удобной для использования, а второстепенная цель - максимально эффективно использовать ресурсы.

Что такое операционная система?
Операционная система - это программа, в которой выполняются прикладные программы, которая действует как коммуникационный мост (интерфейс) между пользователем и компьютерным оборудованием.

Основная задача, которую выполняет операционная система, - это распределение ресурсов и служб, таких как выделение памяти, устройств, процессоров и информации. Операционная система также включает программы для управления этими ресурсами, такие как контроллер трафика, планировщик, модуль управления памятью, программы ввода-вывода и файловую систему.

Важные функции операционной системы:


  1. Безопасность -
    Операционная система использует парольную защиту для защиты данных пользователя и аналогичные другие методы.он также предотвращает несанкционированный доступ к программам и пользовательским данным.

  2. Контроль над производительностью системы -
    Отслеживает общее состояние системы, помогая повысить производительность. записывает время ответа между запросами на обслуживание и ответом системы, чтобы иметь полное представление о состоянии системы. Это может помочь повысить производительность, предоставив важную информацию, необходимую для устранения проблем.

  3. Учет заданий -
    Операционная система Отслеживает время и ресурсы, используемые различными задачами и пользователями, эту информацию можно использовать для отслеживания использования ресурсов конкретным пользователем или группой пользователей.

  4. Средства обнаружения ошибок -
    Операционная система постоянно контролирует систему для обнаружения ошибок и предотвращения сбоев в работе компьютерной системы.

  5. Координация между другим программным обеспечением и пользователями -
    Операционные системы также координируют и назначают интерпретаторы, компиляторы, ассемблеры и другое программное обеспечение различным пользователям компьютерных систем.

  6. Управление памятью -
    Операционная система управляет основной памятью или основной памятью.Основная память состоит из большого массива байтов или слов, где каждому байту или слову назначен определенный адрес. Основная память - это быстрое хранилище, и к ней может обращаться напрямую процессор. Чтобы программа могла быть выполнена, она должна быть сначала загружена в основную память. Операционная система выполняет следующие действия для управления памятью:

    Она отслеживает первичную память, то есть, какие байты памяти используются какой пользовательской программой. Адреса памяти, которые уже были выделены, и адреса памяти, которая еще не использовалась.При многопрограммировании ОС определяет порядок, в котором процессу предоставляется доступ к памяти, и на какой срок. Он выделяет память процессу, когда процесс запрашивает ее, и освобождает память, когда процесс завершается или выполняет операцию ввода-вывода.

  7. Управление процессором -
    В многопрограммной среде ОС определяет порядок, в котором процессы имеют доступ к процессору, и сколько времени занимает каждый процесс.Эта функция ОС называется планированием процессов. Операционная система выполняет следующие действия для управления процессором.

    Отслеживает статус процессов. Программа, выполняющая эту задачу, известна как контроллер трафика. Выделяет ЦП, который является процессором, процессу. Освобождает процессор, когда процесс больше не требуется.

  8. Управление устройствами -
    ОС управляет обменом данными между устройствами через соответствующие драйверы. Он выполняет следующие действия для управления устройством.Следит за всеми устройствами, подключенными к системе. обозначает программу, отвечающую за каждое устройство, известное как контроллер ввода / вывода. Решает, какой процесс получает доступ к определенному устройству и на какой срок. Распределяет устройства эффективным и действенным способом. Освобождает устройства, когда они больше не требуются.

  9. Управление файлами -
    Файловая система организована в каталоги для эффективной или простой навигации и использования. Эти каталоги могут содержать другие каталоги и другие файлы.Операционная система выполняет следующие действия по управлению файлами. Он отслеживает, где хранится информация, настройки доступа пользователей, состояние каждого файла и многое другое ... Эти средства вместе известны как файловая система.

Кроме того, операционная система также предоставляет определенные услуги компьютерной системе в той или иной форме.
Операционная система предоставляет пользователям определенные услуги, которые могут быть перечислены следующим образом:

  1. Выполнение программы : Операционная система отвечает за выполнение всех типов программ, будь то пользовательские программы или системные программы.Операционная система использует различные ресурсы, доступные для эффективного выполнения всех типов функций.
  2. Обработка операций ввода / вывода : Операционная система отвечает за обработку всех видов входных данных, например, с клавиатуры, мыши, рабочего стола и т. Д. Операционная система выполняет все взаимодействия наиболее подходящим образом для всех типов входов и Выходы.
    Например, существует различие в природе всех типов периферийных устройств, таких как мышь или клавиатура, тогда за обработку данных между ними отвечает операционная система.
  3. Манипуляции с файловой системой : Операционная система отвечает за принятие решений относительно хранения всех типов данных или файлов, то есть гибких дисков / жестких дисков / флеш-накопителей и т. Д. Операционная система решает, как данные следует манипулировать и хранить.
  4. Обнаружение и обработка ошибок : Операционная система отвечает за обнаружение любых типов ошибок или ошибок, которые могут возникнуть при выполнении любой задачи. Хорошо защищенная ОС иногда также выступает в качестве контрмеры для предотвращения любого взлома компьютерной системы из любого внешнего источника и, возможно, обработки их.
  5. Распределение ресурсов: Операционная система гарантирует правильное использование всех доступных ресурсов, решая, какой ресурс кем и сколько времени будет использоваться. Все решения принимает Операционная система.
  6. Учет: Операционная система отслеживает учет всех функций, выполняемых в компьютерной системе одновременно. Все подробности, такие как типы возникших ошибок, записываются операционной системой.
  7. Защита информации и ресурсов: Операционная система отвечает за использование всей информации и ресурсов, доступных на машине, наиболее защищенным способом.Операционная система должна препятствовать попыткам любого внешнего ресурса воспрепятствовать любым данным или информации.

Все эти услуги обеспечиваются операционной системой для удобства пользователей и упрощения задачи программирования. Все разные типы операционных систем более или менее предоставляют одни и те же услуги.

Вниманию читателя! Не прекращайте учиться сейчас. Практикуйте экзамен GATE задолго до самого экзамена с помощью предметных и общих викторин, доступных в курсе GATE Test Series Course .

Изучите все концепции GATE CS с бесплатными живыми классами на нашем канале YouTube.

Введение в операционную систему - набор 1

Операционная система действует как посредник между пользователем компьютера и компьютерным оборудованием. Цель операционной системы - предоставить среду, в которой пользователь может удобно и эффективно выполнять программы.

Операционная система - это программное обеспечение, управляющее аппаратным обеспечением компьютера. Аппаратное обеспечение должно обеспечивать соответствующие механизмы для обеспечения правильной работы компьютерной системы и предотвращения вмешательства пользовательских программ в правильную работу системы.

Операционная система - Определение:

  • Операционная система - это программа, которая управляет выполнением прикладных программ и действует как интерфейс между пользователем компьютера и компьютерным оборудованием.
  • Более общее определение состоит в том, что операционная система - это единственная программа, постоянно работающая на компьютере (обычно называемая ядром), а все остальное - это прикладные программы.
  • Операционная система занимается распределением ресурсов и служб, таких как память, процессоры, устройства и информация.Операционная система, соответственно, включает в себя программы для управления этими ресурсами, такие как контроллер трафика, планировщик, модуль управления памятью, программы ввода-вывода и файловую систему.

Функции операционной системы - Операционная система выполняет три функции:

  1. Удобство: ОС делает использование компьютера более удобным.
  2. Эффективность: ОС позволяет эффективно использовать системные ресурсы компьютера.
  3. Способность к развитию: ОС должна быть сконструирована таким образом, чтобы позволять одновременно эффективно разрабатывать, тестировать и внедрять новые системные функции, не мешая обслуживанию.
  4. Пропускная способность: ОС должна быть сконструирована так, чтобы обеспечивать максимальную пропускную способность (количество задач в единицу времени).

Основные функции операционной системы:



  • Управление ресурсами: Когда в ОС происходит параллельный доступ, это означает, что когда к системе обращаются несколько пользователей, ОС работает как диспетчер ресурсов, в его обязанности входит предоставление оборудования для Пользователь.Это снижает нагрузку на систему.
  • Управление процессами: Оно включает в себя различные задачи, такие как планирование , завершение процесса. ОС одновременно выполняет различные задачи. Здесь CPU Scheduling означает, что все задачи будут выполняться множеством алгоритмов, которые используются для планирования.
  • Управление хранилищем: Файловая система Механизм , используемый для управления хранилищем. NIFS , CFS , CIFS , NFS и т. Д.есть несколько файловых систем. Все данные хранятся на различных дорожках жестких дисков, которые все управляются менеджером хранилища. Он включал , жесткий диск .
  • Управление памятью: Относится к управлению первичной памятью. Операционная система должна отслеживать, сколько памяти было использовано и кем. Он должен решить, какому процессу требуется место в памяти и сколько. ОС также должна выделять и освобождать пространство памяти.
  • Управление безопасностью / конфиденциальностью: Операционная система также обеспечивает конфиденциальность с помощью паролей, чтобы неавторизованные приложения не могли получить доступ к программам или данным.Например, Windows использует проверку подлинности Kerberos для предотвращения несанкционированного доступа к данным.

Операционная система процесса как пользовательский интерфейс:

  1. Пользователь
  2. Системные и прикладные программы
  3. Операционная система
  4. Аппаратное обеспечение

Каждый универсальный компьютер состоит из аппаратного обеспечения, операционной системы, системных программ и прикладных программ . Аппаратное обеспечение состоит из памяти, ЦП, ALU и устройств ввода-вывода, периферийных устройств и запоминающих устройств.Системная программа состоит из компиляторов, загрузчиков, редакторов, ОС и т. Д. Прикладная программа состоит из бизнес-программ, программ баз данных.

Рис. 1. Концептуальный вид компьютерной системы

На каждом компьютере должна быть операционная система для запуска других программ. Операционная система координирует использование оборудования различными системными программами и прикладными программами для различных пользователей. Он просто предоставляет среду, в которой другие программы могут выполнять полезную работу.

Операционная система - это набор специальных программ, которые запускаются в компьютерной системе, что позволяет ей работать должным образом. Он выполняет основные задачи, такие как распознавание ввода с клавиатуры, отслеживание файлов и каталогов на диске, отправка вывода на экран дисплея и управление периферийными устройствами. ОС
предназначена для двух основных целей:

  1. Она контролирует распределение и использование ресурсов вычислительной системы между различными пользователями и задачами.
  2. Он обеспечивает интерфейс между аппаратным обеспечением компьютера и программистом, который упрощает и делает возможным кодирование, создание и отладку прикладных программ.

Операционная система должна поддерживать следующие задачи. Задачи:



  1. Предоставляет средства для создания, изменения программ и файлов данных с помощью редактора.
  2. Доступ к компилятору для перевода пользовательской программы с языка высокого уровня на машинный.
  3. Предоставьте программу-загрузчик для перемещения скомпилированного программного кода в память компьютера для выполнения.
  4. Предоставьте подпрограммы, которые обрабатывают детали программирования ввода-вывода.

Управление системой ввода-вывода -
Модуль, отслеживающий состояние устройств, называется контроллером трафика ввода-вывода. Каждое устройство ввода-вывода имеет обработчик устройства, который находится в отдельном процессе, связанном с этим устройством.
Подсистема ввода-вывода состоит из

  • Компонент управления памятью, который включает кэширование буферизации и буферизацию.
  • Общий интерфейс драйвера устройства.

Драйверы для конкретных аппаратных устройств.

Ассемблер -
Входными данными для ассемблера является программа на языке ассемблера. Результатом является объектная программа плюс информация, которая позволяет загрузчику подготовить объектную программу к выполнению. Одно время компьютерный программист имел в своем распоряжении базовую машину, которая аппаратно интерпретировала определенные фундаментальные инструкции. Он запрограммировал бы этот компьютер, записав серию единиц и нулей (машинный язык), и поместил бы их в память машины.

Компилятор -
Языки высокого уровня - примеры FORTRAN, COBOL, ALGOL и PL / I обрабатываются компиляторами и интерпретаторами. Компилятор - это программа, которая принимает исходную программу на «языке высокого уровня» и создает соответствующую объектную программу. Интерпретатор - это программа, которая выполняет исходную программу, как если бы это был машинный язык. Одно и то же имя (FORTRAN, COBOL и т. Д.) Часто используется для обозначения как компилятора, так и связанного с ним языка.

Загрузчик -
Загрузчик - это процедура, которая загружает объектную программу и подготавливает ее к выполнению.Существуют различные схемы загрузки: абсолютная, перемещаемая и прямолинейная. Обычно загрузчик должен загружать, перемещать и связывать объектную программу. Загрузчик - это программа, которая помещает программы в память и подготавливает их к выполнению. В простой схеме загрузки ассемблер выводит машинный перевод программы на вторичном устройстве, а загрузчик помещает его в ядро. Загрузчик помещает в память машинную версию программы пользователя и передает ей управление.Поскольку программа-загрузчик намного меньше ассемблера, они делают доступным больше ядра для программы пользователя.

История операционной системы -
Операционная система развивалась на протяжении многих лет. В следующей таблице показана история ОС.

Транзисторы
Поколение Год Используемое электронное устройство Типы устройств OS
Первый 1945-55 Вакуумные трубки Заглушки Вторые Пакетные системы
Третий 1965-80 Интегральные схемы (IC) Мультипрограммирование
Четвертый С 1980 г. операционной системы -

  • Пакетная операционная система - последовательность заданий в программе на компьютере без ручного вмешательства.
  • Операционная система с разделением времени - позволяет многим пользователям совместно использовать ресурсы компьютера. (Максимальное использование ресурсов).
  • Распределенная операционная система - управляет группой разных компьютеров и делает их похожими на один компьютер.
  • Сетевая операционная система - компьютеры, работающие в разных операционных системах, могут участвовать в общей сети (используется в целях безопасности).
  • Операционная система реального времени - предназначались приложения для фиксации сроков.

Примеры операционной системы: -

  • Windows (на основе графического интерфейса пользователя, ПК)
  • GNU / Linux (Personal, Workstations, ISP, File and print server, Three-tier client / Server)
  • macOS (Macintosh), используется для персональных компьютеров и рабочих станций Apple (MacBook, iMac).
  • Android (Операционная система Google для смартфонов / планшетов / умных часов)
  • iOS (ОС Apple для iPhone, iPad и iPod Touch)

Ссылки -
Концепции операционной системы - Книга
Введение в операционную систему - NPTEL

Вниманию читателя! Не прекращайте учиться сейчас. Практикуйте экзамен GATE задолго до самого экзамена с помощью предметных и общих викторин, доступных в курсе GATE Test Series Course .

Изучите все концепции GATE CS с бесплатными живыми классами на нашем канале YouTube.


Пользовательский интерфейс ОС, интерпретатор команд и графический пользовательский интерфейс





Пользовательский интерфейс операционной системы

Существует два основных подхода к взаимодействию пользователей с операционной системой. Один из способов - предоставить интерфейс командной строки или интерпретатор команд, который позволяет пользователям напрямую вводить команды, которые должны выполняться операционной системой. Второй подход позволяет пользователю взаимодействовать с операционной системой через графический интерфейс пользователя или GUI.

Командный интерпретатор

Некоторые операционные системы включают в ядро ​​интерпретатор команд. Другие, такие как Windows XP и UNIX, рассматривают интерпретатор команд как специальную программу, которая запускается при запуске задания или при первом входе пользователя в систему (в интерактивных системах). В системах с несколькими интерпретаторами команд на выбор интерпретаторы называются оболочками. Например, в системах UNIX и Linux пользователь может выбрать несколько различных оболочек, включая оболочку Bourne, оболочку C, оболочку Bourne-Again, оболочку Korn и т. Д.Большинство оболочек предоставляют аналогичные функции с небольшими отличиями; большинство пользователей выбирают оболочку в зависимости от личных предпочтений. Основная функция интерпретатора команд - получить и выполнить следующую указанную пользователем команду. Многие команды, данные на этом уровне, управляют файлами: создание, удаление, список, печать, копирование, выполнение и т. Д. Оболочки MS-DOS и UNIX работают таким образом. Есть два основных способа реализации этих команд. В одном из подходов интерпретатор команд сам содержит код для выполнения команды.

Например, команда на удаление файла может заставить интерпретатор команд перейти к разделу своего кода, который устанавливает параметры и выполняет соответствующий системный вызов. В этом случае количество команд, которые можно дать, определяет размер интерпретатора команд, поскольку для каждой команды требуется свой собственный код реализации. Альтернативный подход - используемый UNIX среди других операционных систем - реализует большинство команд через системные программы. В этом случае интерпретатор команд никак не понимает команду; он просто использует команду для идентификации файла, который будет загружен в память и выполнен.Таким образом, команда UNIX для удаления файла rm file.tx t будет искать файл с именем rm, загружать файл в память и выполнять его с файлом параметров. текст. Функция, связанная с командой rm, будет полностью определяться кодом в файле rm. Таким образом, программисты могут легко добавлять новые команды в систему, создавая новые файлы с собственными именами. Программа интерпретатора команд, которая может быть небольшой, не требует изменения для добавления новых команд.

Графические пользовательские интерфейсы

Вторая стратегия взаимодействия с операционной системой заключается в удобном для пользователя графическом интерфейсе пользователя или GUI.Вместо того, чтобы заставлять пользователей вводить команды напрямую через интерфейс командной строки, графический интерфейс пользователя предоставляет в качестве интерфейса систему окон и меню на основе мыши. Графический интерфейс пользователя представляет собой метафору рабочего стола, в которой мышь перемещается, чтобы разместить указатель на изображениях или значках на экране (рабочем столе), которые представляют программы, файлы, каталоги и системные функции. В зависимости от положения указателя мыши нажатие кнопки мыши может вызвать программу, выбрать файл или каталог, известный как папка, или раскрыть меню, содержащее команды.Графические пользовательские интерфейсы впервые появились отчасти благодаря исследованиям, проводившимся в начале 1970-х годов в исследовательском центре Xerox PARC. Первый графический интерфейс появился на компьютере Xerox Alto в 1973 году.

Однако графические интерфейсы получили более широкое распространение с появлением компьютеров Apple Macintosh в 1980-х годах. Пользовательский интерфейс операционной системы Macintosh (Mac OS) за последние годы претерпел различные изменения, наиболее значительными из которых стало принятие интерфейса Aqua, появившегося в Mac OS X.Первая версия Windows от Microsoft - версия 1.0 - была основана на графическом интерфейсе пользователя для операционной системы MS-DOS. Различные версии систем Windows, использующие эту первоначальную версию, внесли косметические изменения во внешний вид графического интерфейса пользователя и несколько улучшений его функциональных возможностей, включая проводник Windows. Традиционно в системах UNIX преобладают интерфейсы командной строки, хотя доступны различные графические интерфейсы, включая Common Desktop Environment (CDE) и системы X-Windows, которые распространены в коммерческих версиях UNIX, таких как Solaris и система IBM AIX.

Тем не менее, дизайн графического интерфейса пользователя значительно улучшился в рамках различных проектов с открытым исходным кодом, таких как K Desktop Environment (или KDE) и рабочий стол GNOME в рамках проекта GNU. Обода рабочих столов KDE и GNOME в Linux и различных системах UNIX доступны по лицензиям с открытым исходным кодом, что означает, что их исходный код находится в открытом доступе. Выбор использования интерфейса командной строки или графического интерфейса пользователя в основном зависит от личных предпочтений. Как правило, многие пользователи UNIX предпочитают интерфейс командной строки, поскольку они часто предоставляют мощные интерфейсы оболочки.В качестве альтернативы, большинство пользователей Windows с удовольствием используют среду графического интерфейса Windows и почти никогда не используют интерфейс оболочки MS-DOS. Различные изменения, которые претерпели операционные системы Macintosh, по контрасту представляют собой хорошее исследование. Исторически Mac OS не предоставляла интерфейс командной строки, всегда требуя от пользователей взаимодействия с операционной системой с помощью графического интерфейса пользователя.

Однако с выпуском Mac OS X (которая частично реализована с использованием ядра UNIX) операционная система теперь предоставляет как новый интерфейс Aqua, так и интерфейс командной строки.Пользовательский интерфейс может варьироваться от системы к системе и даже от пользователя к пользователю внутри системы. Обычно он существенно удаляется из реальной структуры системы. Таким образом, разработка полезного и дружелюбного пользовательского интерфейса не является прямой функцией операционной системы. В этой книге мы концентрируемся на фундаментальных проблемах обеспечения надлежащего обслуживания пользовательских программ. С точки зрения операционной системы мы не делаем различий между пользовательскими программами и системными программами.



Часто задаваемые вопросы

+

Операционная система ServicesAns: Операционная система предоставляет среду для выполнения программ.Он предоставляет определенные услуги программам и пользователям этих программ. Конкретные предоставляемые услуги, конечно, различаются от одной операционной системы к другой, но мы можем выделить общие классы. Эти службы операционной системы предоставляются для удобства программиста, чтобы упростить задачу программирования. к услугам относятся: пользовательский интерфейс, выполнение программы, операции ввода-вывода, манипуляции с файловой системой, связь, обнаружение ошибок, выделение ресурсов, учет, защита и безопасность..

+

Избегание взаимоблокировокAns: Избежание взаимоблокировок Алгоритмы предотвращения взаимоблокировок, как обсуждалось в разделе 7.4, предотвращают взаимоблокировки, ограничивая способы выполнения запросов. Ограничения гарантируют, что по крайней мере одно из необходимых условий для тупиковой ситуации не может произойти и, следовательно, тупиковые ситуации не могут сохраниться. Однако возможные побочные эффекты предотвращения взаимоблокировок этим методом - низкая загрузка устройства и снижение пропускной способности системы. Альтернативный способ избежать взаимоблокировок - запросить дополнительную информацию о том, как должны запрашиваться ресурсы.Например, в системе с одним ленточным накопителем и одним принтером системе может потребоваться знать, что процесс P сначала запросит ленточный накопитель, а затем принтер, прежде чем освободить оба ресурса, тогда как процесс Q запросит сначала принтер, а затем ленту. привод. Зная полную последовательность запросов и релизов для каждого процесса, система может решить для каждого запроса, должен ли процесс ждать, чтобы избежать возможной тупиковой ситуации в будущем. подробнее ..



PadaKuu

478 просмотров


Определение операционной системы | PCMag

Главная управляющая программа компьютера.Когда компьютер включен, небольшая «программа загрузки» загружает операционную систему. Хотя при необходимости могут быть загружены дополнительные системные модули, основная часть, известная как «ядро», постоянно находится в памяти (ОЗУ).

Операционная система (ОС) устанавливает стандарты для всех прикладных программ, работающих на компьютере. Приложения «общаются» с операционной системой для всех операций пользовательского интерфейса и управления файлами. Операционная система, также называемая «руководителем» или «супервизором», выполняет следующие функции.

Пользовательский интерфейс
Вся графика, основанная сегодня, пользовательский интерфейс включает в себя окна, меню и метод взаимодействия между пользователем и компьютером. До появления графических пользовательских интерфейсов (GUI) все операции выполнялись путем ввода команд. Однако интерфейсы командной строки не исчезли. Фактически, они включены во все основные операционные системы, а технические операции обычно выполняются из командной строки программистами и администраторами. Операторы командной строки часто выполняют работу более эффективно, чем с графическим интерфейсом, и они легко группируются в файл и выполняются сразу.См. Пакетный файл, PowerShell и сценарий оболочки.

Операционные системы могут поддерживать дополнительные интерфейсы. Хотя подавляющее большинство людей работают с интерфейсом по умолчанию, разные «оболочки» предлагают различные функциональные возможности, а «оболочки» предоставляют различный вид. См. Графический интерфейс, оболочку и скин.

Управление заданиями
Управление заданиями контролирует время и последовательность запуска приложений или утилит. Распространенный в среде серверов и мэйнфреймов язык управления заданиями (JCL) IBM был разработан несколько десятилетий назад для планирования ежедневной работы.Выполнение скриптов в течение дня или в конце дня, недели или месяца является обычным явлением в мире серверов.

Управление задачами
Многозадачность, то есть возможность одновременного выполнения нескольких программ, сегодня доступна во всех операционных системах. Критически важно для среды серверов и мэйнфреймов, приложениям можно отдавать приоритет, чтобы они выполнялись быстрее или медленнее, в зависимости от их назначения. В мире настольных компьютеров многозадачность чаще всего является «переключением задач», при котором приложения остаются открытыми, чтобы пользователи могли переключаться между ними.См. Многозадачность.

Управление данными
Управление данными отслеживает данные в хранилище (на диске или SSD). Прикладная программа обрабатывает данные по имени файла и определенному месту в файле. Файловая система операционной системы знает, где физически хранятся данные (какие секторы), а взаимодействие между приложением и операционной системой осуществляется через программный интерфейс (API). Когда приложению необходимо получить или сохранить данные, оно обращается к файловой системе, которая отвечает за фактическое открытие, чтение, запись и закрытие файлов.См. SSD, API и файловую систему.

Управление устройствами
Управление устройствами контролирует периферийные устройства, отправляя им команды на их собственном машинном языке. Программная процедура, которая работает с каждым устройством, называется «драйвером», а ОС требует драйверов для каждого периферийного устройства, подключенного к компьютеру. Когда подключено периферийное устройство другого типа, драйвер этого устройства должен быть добавлен в операционную систему, если он не был установлен ранее. Увидеть водителя.

Безопасность
Операционные системы обеспечивают защиту паролем для предотвращения доступа неавторизованных пользователей в систему.Ведутся журналы активности, которые могут обеспечивать учет времени для выставления счетов. Обычно они предоставляют процедуры резервного копирования и восстановления для запуска в случае сбоя системы.

История


В 1950-х годах программисты написали свои собственные процедуры ввода / вывода для чтения и записи магнитной ленты. Когда несколько лет спустя на рынке появились магнитные диски, стало необходимо иметь отдельную программу для управления ими по мере добавления и удаления данных. Кроме того, для одновременного запуска нескольких приложений (разделение времени и многозадачность) требовалась управляющая программа для отслеживания всего.Так родилась операционная система. Сегодня почти все вычислительные устройства используют операционную систему, за исключением устройств с нестандартным оборудованием (см. ASIC).

Общие операционные системы


Основными используемыми компьютерными операционными системами являются Windows Server, Windows XP, 7, 8 и 10, macOS, многие версии Linux и Unix, IBM i (начиная с AS / 400 среднего уровня) и z / OS (мэйнфреймы IBM). DOS все еще используется для некоторых приложений, и есть еще несколько (см. Систему реального времени и встроенную систему).

Мобильные операционные системы обеспечивают почти те же функции, что и операционные системы настольного компьютера или сервера. Смартфоны и планшеты используют iOS от Apple, Android от Google, QNX от BlackBerry и Windows 10 Mobile от Microsoft.

Master Control

Операционная система является главной управляющей программой в компьютере.

Драйверы и периферийные устройства


Операционная система взаимодействует с периферийными устройствами компьютера через программные драйверы устройств.На старых компьютерах были другие драйверы (см. Устаревшие драйверы).

Операционная система и приложения

Во время работы приложения постоянно приказывают операционной системе отображать информацию на экране и выполнять операции чтения / записи файлов.

Введение в операционные системы


Введение в операционные системы


Загрузить документ (на английском языке): СЛОВО, PDF

I, определение и типы

Операционная система ( OS ) может считаться самой важной программой, которая выполняется на компьютере.Каждый компьютер общего назначения должен иметь операционную систему, обеспечивающую программную платформу , поверх которой могут запускаться другие программы (прикладное программное обеспечение). Это также основная управляющая программа компьютера, которая планирует задачи, управляет хранилищем и обеспечивает связь с периферийными устройствами. Центральным модулем операционной системы является «ядро ». Это часть операционной системы, которая загружается первой и остается в основной памяти. Поскольку оно остается в памяти, важно, чтобы ядро ​​было как можно меньше, но при этом предоставляло все основные службы, необходимые для других частей операционной системы и приложений.Обычно ядро ​​отвечает за управление памятью, управление процессами и задачами, а также за управление дисками.

Обычно прикладное программное обеспечение должно быть написано для работы поверх конкретной операционной системы. Таким образом, ваш выбор операционной системы в значительной степени определяет приложения, которые вы можете запускать. Для ПК наиболее популярными операционными системами являются Windows 95/98, MS-DOS (Microsoft-Disk Operating System), OS / 2, но доступны и другие, такие как Linux, BeOS

.

Для больших систем операционная система имеет еще большие обязанности и полномочия.Это как гаишник: он следит за тем, чтобы одновременно работающие разные программы и пользователи не мешали друг другу. Операционная система также отвечает за безопасность, гарантируя, что неавторизованные пользователи не получат доступ к системе. С этой точки зрения операционные системы можно классифицировать следующим образом:

  • Многопользовательский: позволяет двум или более пользователям запускать программы одновременно. Некоторые операционные системы допускают одновременную работу сотен или даже тысяч пользователей.
  • Многопроцессорность: поддерживает выполнение программы на нескольких процессорах.
  • Многозадачность: позволяет одновременно запускать несколько программ.
  • Многопоточность: позволяет одновременно запускать разные части одной программы.
  • Real-time: Операционная система реального времени (RTOS) мгновенно реагирует на ввод. Операционные системы общего назначения, такие как DOS и UNIX, не работают в режиме реального времени.

ОС - это 16-битная операционная система, если она обрабатывает 16 бит данных одновременно, например.г .: ДОС. С другой стороны, Windows 98 и OS / 2 Warp являются 32-битными операционными системами, поскольку они могут обрабатывать 32 бита данных одновременно.

Сетевая операционная система (NOS) - это операционная система, которая позволяет компьютерам находиться в сети и управляет различными аспектами сети. Некоторые примеры: Windows для рабочих групп, Windows NT, AppleTalk, DECnet и LANtastic

.

II, Управление хранением

Для управления хранилищем операционная система использует файлы.Файл - это набор данных или информации, имеющий имя, называемое именем файла. Существует много разных типов файлов: файлы данных, текстовые файлы, программные файлы. В файлах разных типов хранятся разные типы информации, поэтому тип файла отражает его использование. В DOS, Windows 95 и некоторых других операционных системах одна или несколько букв добавляются в конце имени файла и называются расширением . Расширения имени файла обычно следуют за точкой (точкой) и указывают тип информации, хранящейся в файле.Например, в имени файла EDIT.COM расширение COM, что указывает на то, что файл является командным.

В операционной системе есть система управления файлами для организации и отслеживания файлов. Хотя все операционные системы предоставляют свою собственную систему управления файлами, вы можете установить другую систему управления файлами, которая взаимодействует с операционной системой и предоставляет больше функций, таких как улучшенные процедуры резервного копирования и более строгая защита файлов. Наиболее часто используемой файловой системой является иерархическая , которая использует каталоги для организации файлов в древовидную структуру .Может быть одна древовидная структура для каждой единицы хранения или одна древовидная структура, включающая все единицы хранения и представленная некоторыми специальными каталогами.

Каталог - это особый вид файла, используемый для организации других файлов. Он содержит бухгалтерскую информацию о файлах, которые, образно говоря, находятся под ними. Вы можете представить себе каталог как папку или шкаф, содержащий файлы и, возможно, другие папки. Фактически, многие графические пользовательские интерфейсы используют термин «папка» вместо «каталог».

В компьютерных руководствах каталоги и файловые структуры часто описываются в виде перевернутого дерева. Файлы и каталоги любого уровня содержатся в каталоге над ними. Самый верхний каталог называется корневой каталог . Каталог, расположенный ниже другого каталога, называется подкаталогом . Каталог над подкаталогом называется родительским каталогом .

Чтобы получить доступ к файлу, вам может потребоваться указать имена всех каталогов над ним, то есть указать его доступ путь (сокращенно: путь ).Абсолютный путь к файлу - это список имен всех каталогов над ним от корня. Операционная система также отслеживает каталог, в котором вы в настоящее время работаете. Имена путей, которые не начинаются с корневого каталога, предполагаются операционной системой для запуска из рабочего каталога; это относительные пути. В каждой операционной системе есть свои правила указания путей. В системах DOS, например, корневой каталог называется '\', родительский каталог может именоваться '.. ' , и каждый подкаталог отделяется дополнительной обратной косой чертой. В UNIX корневой каталог называется /, а за каждым подкаталогом ставится косая черта. В среде Macintosh каталоги разделяются двоеточием.

Так, например, допустимые абсолютные пути DOS для двух файлов на рисунке 1:

\ DOS \ Example.txt и \ Other \ Mine \ Account.xls

Теперь, если рабочий каталог - '\ Other', относительные пути DOS:

.. \ DOS \ Example.txt и Mine \ Account.xls

подстановочные знаки символ - это специальный символ, обозначающий один или несколько символов. Многие операционные системы и приложения поддерживают подстановочные знаки для идентификации файлов и каталогов. Это позволяет выбрать несколько файлов с одной спецификацией. Например, в DOS и Windows звездочка (*) - это подстановочный знак, обозначающий любую комбинацию букв, а знак вопроса - подстановочный знак, обозначающий любую отдельную букву.Таким образом, спецификация файла 'm *' относится ко всем файлам, начинающимся с m. Точно так же спецификация m * .doc относится ко всем файлам, которые начинаются с m и заканчиваются на .doc. Многие текстовые процессоры также поддерживают подстановочные знаки для выполнения текстового поиска.

В разных операционных системах накладываются разные ограничения на имена файлов. Например, большинство операционных систем запрещают использование определенных символов (особенно подстановочных знаков) в имени файла и накладывают ограничение на длину имени файла (DOS ограничивает имя файлов до 8 символов и расширение до 3 символов).В пределах одного каталога имена файлов должны быть уникальными. Однако два файла в разных каталогах могут иметь одно и то же имя. Некоторые операционные системы, такие как UNIX и Macintosh, позволяют файлу иметь более одного имени, называемого псевдонимом, ссылками или символическими ссылками.

При открытии файла операционная система присваивает ему временный номер, который называется дескриптором файла . Операционная система использует дескриптор файла внутри при доступе к файлу.Специальная область основной памяти зарезервирована для дескрипторов файлов, и размер этой области определяет, сколько файлов может быть открыто одновременно. Например, в DOS и Windows вы можете установить максимальное количество открытых файлов с помощью оператора FILES = в файле CONFIG.SYS, который содержит некоторые параметры конфигурации ОС.

Для поиска файлов на диске операционная система использует таблицу: Таблица размещения файлов ( FAT ). Из-за фрагментации файл может быть разделен на множество разделов, разбросанных по диску.FAT отслеживает все эти части. В системах DOS файлы FAT хранятся в скрытых файлах, называемых файлами FAT. VFAT - это сокращение от Virtual File Allocation Table, файловой системы, используемой в Windows для рабочих групп и Windows 95. VFAT - это 32-разрядная версия более старой 16-разрядной FAT, поддерживающая длинные имена файлов. Новая версия VFAT доступна в Windows 95 OSR 2 и Windows 98: FAT32, которая увеличивает количество битов, используемых для адресации кластеров, а также уменьшает размер каждого кластера. В результате он может поддерживать диски большего размера (до 2 терабайт) и повышать эффективность хранения (меньше свободного места).

NTFS - это сокращение от файловой системы NT, одной из файловых систем операционной системы Windows NT (Windows NT также поддерживает файловую систему FAT). NTFS имеет функции для повышения надежности, такие как журналы транзакций для восстановления после сбоев диска. Чтобы контролировать доступ к файлам, вы можете установить разрешения для каталогов и / или отдельных файлов. Файлы NTFS недоступны из других операционных систем, таких как DOS. Для больших приложений NTFS поддерживает составные тома, что означает, что файлы и каталоги могут быть распределены по нескольким физическим дискам.

Чтобы подготовить носитель данных, обычно диск, к чтению и записи, вы должны отформатировать его. Когда вы форматируете диск, операционная система стирает всю бухгалтерскую информацию на диске, проверяет диск, чтобы убедиться, что все секторы надежны, помечает плохие сектора (то есть те, которые поцарапаны) и создает внутренние таблицы адресов, которые она позже использует. найти информацию. Перед использованием диск необходимо отформатировать.

III, Пользовательский интерфейс

Как и большая часть программного обеспечения, операционная система имеет пользовательский интерфейс (UI).Пользовательский интерфейс - это часть программы, которая связывает компьютер с человеком-оператором (пользователем). Есть также интерфейсы для подключения программ, подключения устройств и подключения программ к устройствам.

Первым и самым старым типом интерфейса является интерфейс , управляемый командами, . Это относится к программам и операционным системам, которые принимают команды в виде специальных слов или букв. Напротив, программы, которые позволяют вам выбирать из списка опций в меню, называются управляемыми меню.Программное обеспечение, управляемое командами, часто более гибкое, чем программное обеспечение, управляемое меню, но его труднее выучить, поскольку оно подразумевает изучение командного языка . Этот язык представляет собой язык программирования, с помощью которого пользователь взаимодействует с операционной системой или приложением. Например, язык команд DOS включает в себя команды DIR, COPY и DEL, и это лишь некоторые из них. Часть операционной системы, которая отвечает на команды операционной системы, называется командным процессором.Когда отображается командная строка, командный процессор ожидает команды. После ввода команды командный процессор анализирует синтаксис, чтобы убедиться, что команда действительна, а затем либо выполняет команду, либо выдает предупреждение об ошибке. Другой термин для командного процессора - это интерпретатор командной строки .

A Графический интерфейс пользователя (GUI) позволяет вводить команды, указывая и щелкая объекты, появляющиеся на экране.Он использует графические возможности компьютера, чтобы упростить использование программы. Хорошо продуманные графические пользовательские интерфейсы могут освободить пользователя от изучения сложных командных языков. С другой стороны, многие пользователи обнаруживают, что они работают более эффективно с интерфейсом, управляемым командами, особенно если они уже знают командный язык.

Графические пользовательские интерфейсы, такие как Microsoft Windows и тот, который используется в Apple Macintosh, включают следующие основные компоненты:

  • Указатель: символ, который появляется на экране дисплея и который вы перемещаете для выбора объектов и команд.Обычно указатель выглядит как небольшая угловая стрелка. Однако приложения для обработки текста используют двутавровый указатель, имеющий форму заглавной буквы I. Указатель управляется указывающим устройством, таким как мышь, шаровой манипулятор, джойстики, сенсорные панели и световые ручки.
  • Значки: маленькие изображения, представляющие команды, файлы или окна. Переместив указатель на значок и нажав кнопку мыши, вы можете выполнить команду или преобразовать значок в окно. Вы также можете перемещать значки по экрану, как если бы они были реальными объектами на вашем столе.
  • Рабочий стол: область на экране дисплея, где сгруппированы значки, часто называют рабочим столом, потому что значки предназначены для представления реальных объектов на реальном рабочем столе.
  • Windows: вы можете разделить экран на разные области. В каждом окне вы можете запускать другую программу или отображать различную информацию. Вы можете перемещать окна по экрану и изменять их форму и размер по своему желанию.
  • Меню. Большинство графических пользовательских интерфейсов позволяют выполнять команды, выбирая их из меню.
  • Папки: графическое представление каталога.

Первый графический пользовательский интерфейс был разработан Исследовательским центром в Пало-Альто корпорации Xerox в 1970-х годах, но только в 1980-х и появлении Apple Macintosh графические пользовательские интерфейсы стали популярными. Одной из причин их медленного распространения было то, что они требовали значительной мощности процессора и высококачественного монитора, которые до недавнего времени были непомерно дорогими.

Помимо визуальных компонентов, графические пользовательские интерфейсы также упрощают перенос данных из одного приложения в другое. Настоящий графический интерфейс включает стандартные форматы для представления текста и графики. Поскольку форматы четко определены, разные программы, работающие под общим графическим интерфейсом пользователя, могут обмениваться данными. Это позволяет, например, скопировать график, созданный программой для работы с электронными таблицами, в документ, созданный текстовым процессором ( «копировать-вставить» ).Для этого операционная система реализует буфер обмена , который представляет собой специальный файл или область памяти (буфер), где данные временно хранятся перед копированием в другое место.

Выражение «перетаскивание» описывает приложения, которые позволяют перетаскивать объекты в определенные места на экране для выполнения действий с ними. Например, в среде Macintosh или Windows 95/98 вы можете перетащить документ на значок корзины, чтобы удалить его.При правильной реализации функция перетаскивания работает быстрее и более интуитивно понятна, чем альтернативы, такие как выбор параметров из меню или ввод команд.

Человеко-машинный интерфейс

Пользовательский интерфейс, строго говоря, не является частью операционной системы, это промежуточный уровень программного обеспечения, позволяющий пользователю эффективно взаимодействовать с операционной системой. В некоторых операционных системах программное обеспечение пользовательского интерфейса тесно интегрировано с программным обеспечением операционной системы (примеры включают Microsoft Windows и Mac OS).

В других операционных системах пользовательский интерфейс четко отделен от операционной системы, что позволяет пользователям выбирать из ряда доступных пользовательских интерфейсов (хорошим примером является Linux). Однако практически все операционные системы предоставляют интерфейс командной строки , обычно называемый командной оболочкой , который можно использовать для ввода коротких текстовых команд для выполнения системных команд, запуска программ или управления файлами и каталогами.Windows 7, например, предоставляет средство командной строки под названием cmd.exe .

Хотя сегодня большинство пользователей предпочитают использовать более интуитивно понятный графический интерфейс пользователя (GUI) с его окнами приложений, значками программ и меню, управляемыми мышью, среда командной строки предоставляет некоторые мощные функции, особенно с точки зрения системы. администраторы, которые могут использовать его для быстрого выполнения задач низкоуровневого управления и настройки системы.

С другой стороны, графический интерфейс использует тот факт, что пользователи могут распознавать визуальные подсказки и реагировать на них, и устраняет необходимость изучать непонятные команды, позволяя использовать указывающее устройство (обычно мышь) для выполнения таких операций, как открытие пользовательское приложение или навигация по файловой системе одним нажатием кнопки.

Современное прикладное программное обеспечение обычно пишется для конкретной операционной системы.Это позволяет программисту пользоваться преимуществами интерфейса (API) операционной системы , который предоставляет стандартный набор функций для создания пользовательского интерфейса для приложения.

В результате все приложения, написанные для конкретной операционной системы, предоставляют пользователю стандартизированный интерфейс. Это упрощает использование, поскольку пользователь, сталкивающийся с новым программным приложением, может сразу сосредоточиться на изучении основных функций приложения, без необходимости привыкать к совершенно другому стилю пользовательского интерфейса.

Исследование взаимодействия человека и компьютера (HCI) связано с проектированием и реализацией интерактивных систем, а также с взаимодействием между людьми и компьютерами. Часто неясно, является ли это отраслью информатики, когнитивной психологии, социологии или даже промышленного дизайна.

С точки зрения этого обсуждения, нас больше всего интересуют аспекты информатики, хотя другие дисциплины играют вспомогательную роль, например, теория коммуникации, графический дизайн, лингвистика и социальные науки.В первую очередь, мы заинтересованы в эффективном сотрудничестве между людьми и компьютерами при совместном выполнении различных задач.

Дизайн, спецификация и реализация интерфейсов должны учитывать способы, которыми люди могут эффективно общаться с машинами, и как они учатся использовать интерфейс, с помощью которого это достигается. Человеко-машинный интерфейс в современной операционной системе вполне может представлять более половины программного кода операционной системы.

Применение принципов разработки и проектирования программного обеспечения, очевидно, важно для разработки программного обеспечения операционной системы, но необходимо также учитывать производительность пользователя. Графический пользовательский интерфейс не обязательно является наиболее эффективным видом интерфейса, но для большинства людей это предпочтительный способ работы с компьютером. Обычно гораздо проще и быстрее научиться пользоваться графическим пользовательским интерфейсом, чем стать достаточно опытным в среде командной строки.

Если вы посмотрите на клавиатуру, вы заметите, что в первом ряду букв написано «QWERTYUIOP». Этот макет был первоначально разработан для пишущих машинок и был разработан изобретателем Кристофером Скоулзом из Милуоки примерно в 1872 году. Клавиши расположены таким образом не просто так. В первых пишущих машинках клавиши представляли собой последовательность молотков, расположенных по кругу, которые ударяли по красящей ленте. Лента была прижата к бумаге, оставив отпечатанный символ.

Поскольку клавиши часто заедали вместе, если нажимать одну за другой слишком быстро, Скоулз расположил их таким образом, чтобы любые пары букв, которые машинистка могла бы быстро нажать подряд, не были рядом друг с другом. Компоновка стала стандартной для пишущих машинок, а впоследствии была перенесена на компьютерные клавиатуры.

До сих пор более эргономичная клавиатура не нашла широкого распространения, хотя альтернатива существует с 1932 года в виде клавиатуры Dvorak .Основные претензии к компоновке Дворжака заключаются в том, что она более удобна в использовании и может помочь уменьшить количество травм от повторяющихся напряжений.


Ранняя клавиатура пишущей машинки QWERTY


Мышь была изобретена в 1964 году и была стандартной функцией человеко-машинного интерфейса с 1973 года, хотя только в 1980-х годах она начала использоваться с ПК на базе IBM.Графический интерфейс пользователя (GUI) был впервые популяризирован компьютером Apple Macintosh в 1983 году и стал стандартной функцией всех современных операционных систем для настольных ПК.

GUI использует метафоры, такие как рабочий стол, и его характерные особенности включают Windows, значки, меню и указатели (термин GUI заменяет старую аббревиатуру WIMP). Windows - это рабочие области, внутри которых запускается каждое приложение, и их размер, как правило, можно изменять, перемещать и скрывать по требованию пользователя.

Иконки - это небольшие изображения, которые используются в качестве ярлыков, например, для открытия приложений, файлов или каталогов. Меню содержит краткий список функций, позволяющий пользователю легко выбрать задачу, которую он хочет выполнить. Указатели - это подвижные изображения, управляемые указательным устройством, например мышью, которые позволяют пользователю отслеживать свое положение на экране и выбирать окна, значки или пункты меню одним нажатием кнопки.


Рабочий стол Windows 7



Принципы проектирования интерфейсов

При создании пользовательского интерфейса задействован ряд принципов дизайна:

  • Профилирование пользователей - важно знать, кто ваш пользователь.Какие навыки и опыт у них есть? Как вы поможете им достичь своих целей? Операционная система для настольных ПК может иметь множество пользователей.
  • Метафоры - метафоры заимствуют поведение из знакомых систем, например, метафора магнитофона, наблюдаемая в аудиоприложениях. Однако, если вы начнете использовать метафору, вы должны быть последовательны и использовать ее во всем приложении. Остерегайтесь также негативных ассоциаций и культурных границ.
  • Видимость - убедитесь, что пользователь может четко видеть, какие функции доступны, например, с помощью графических панелей инструментов.Основные функции программы должны быть полностью открыты, а второстепенные функции (например, пункт меню) должны быть открыты простым жестом пользователя. Элементы подменю могут быть открыты более активным жестом пользователя. Любая основная сложность должна быть скрыта от пользователя (например, сообщения об ошибках должны быть содержательными и не описывать детали низкоуровневой ошибки).
  • Coherence - интерфейс должен быть логичным, последовательным и понятным. Если один атрибут объекта изменяется с помощью всплывающего меню, то же самое должно происходить и с другими атрибутами объекта (внутренняя согласованность , ).Прикладные программы должны принимать поведение, соответствующее среде операционной системы, в которой они находятся ( внешняя согласованность, ). По возможности следует соблюдать существующие стандарты пользовательского интерфейса.
  • Визуализация состояния - любое изменение в поведении программы должно сопровождаться изменением внешнего вида интерфейса, чтобы различные режимы работы можно было отличить друг от друга. Например, должно быть очевидно, что такое текущий выбор , поскольку это объект, на который повлияет следующая команда.Однако выделение следует затемнить, если окно, в котором он находится, не имеет фокуса .
  • Ярлыки - системы меню облегчают жизнь неопытным пользователям, разбивая сложные действия на серию простых шагов. По мере того, как пользователи приобретают опыт, должны быть доступны ярлыки , обеспечивающие быстрый доступ к мощным функциям. Часто предоставляется возможность записи макроса . Ярлыки - это мощные и более абстрактные методы, которые не должны быть самыми открытыми.
  • Focus - человеческий глаз нелинейный и обладает краевым обнаружением и детектором движения "аппаратными средствами". По этой причине он обращается к анимированным областям отображения, и изменения в этих областях отображения легко заметить. Пользователи приобретают привычку отслеживать указатель мыши, и об изменениях часто сигнализирует изменение внешнего вида указателя.
  • Грамматика - определяет правила пользовательского интерфейса.Например, для грамматики action-object сначала выбирается действие (или инструмент ). Затем инструмент работает с любым выбранным объектом , то есть режим сохраняется до тех пор, пока действие не будет отменено. Примером может служить выбор определенного инструмента рисования в графической программе. В грамматике объект-действие объект выбирается первым, а последующие действия действуют с выбранным объектом - метод, используемый во многих приложениях для обработки текстов.Таким образом, доступны многие действия, поскольку режим может изменяться. Прямое манипулирование - это особый случай, когда сам объект является своего рода инструментом, т. Е. Перетаскиванием или изменением размера окна.
  • Справка - это может быть:
    • Целенаправленная - «Что я могу делать с этой программой?»
    • Описательный - «Что это? Что он делает?»
    • Процедура - «Как мне это сделать?»
    • Интерпретация - «Почему это произошло?»
    • Навигационная - «Где я?»
  • Безопасность - обеспечивает безопасность.Человеческий разум имеет конверт риска , который различается для разных людей и ситуаций. Уровень, комфортный для новичка, может заставить опытного пользователя почувствовать себя ограниченным. Новые пользователи должны чувствовать себя в безопасности: «Вы уверены ...?». Опытные пользователи должны иметь возможность отключать проверки безопасности.
  • Контекст - текущий документ, выбор диалогового окна. Ограничьте пользователя одним четко определенным контекстом. Например, двумя разными состояниями могут быть выделение абзаца текста и выделение отдельного символа.Затемните выделение, которое не применимо в текущем контексте, и избегайте внезапного изменения контекста, которое может сбивать с толку.
  • Эстетика - интерфейс программы не должен раздражать глаз. Применяйте принципы графического дизайна и не включайте что-то похожее на ошибку, например, похожие кнопки не совсем одинакового размера. Программа должна реагировать своевременно и не должна казаться вялой.

Будущие разработки в дизайне интерфейсов

Попытки предсказать будущее технологий часто оказывались совершенно неточными.Поэтому полезно иметь в виду, что любые предположения о будущем интерфейса человек-компьютер могут быть основаны только на том, что в настоящее время известно как возможное. Текущая экономическая модель - это модель, в которой стоимость оборудования снижается, в то время как скорость и емкость увеличиваются, что предполагает, что вычислительные средства будут становиться все более повсеместными и что степень взаимодействия человека с компьютером будет продолжать расти.

Миниатюризация аппаратных компонентов вместе со все более низким потреблением энергии позволит развертывать встраиваемые компьютерные системы во все большем диапазоне приложений, включая портативные мобильные устройства, транспортные средства, бытовую технику и личную экипировку.

Уже появились новые технологии отображения, позволяющие просматривать мультимедийный контент или участвовать в видеоконференции, например, с помощью мобильного телефона. Мониторы TFT, хотя в настоящее время все еще значительно дороже, чем мониторы с ЭЛТ, имеют много преимуществ, в том числе они легче, занимают меньше места, потребляют значительно меньше энергии и излучают меньше тепла и излучения.

Освоение вычислений в среде означает, что уже можно автоматизировать мониторинг и контроль температуры, влажности и уровней освещения в офисном здании.Новые разработки в методах ввода-вывода могут означать, что клавиатура и мышь скоро выйдут из употребления, поскольку наши компьютеры учатся распознавать голосовые команды или даже учатся разговаривать с нами. Альтернативные методы ввода-вывода уже разрабатываются для повышения доступности вычислительных ресурсов для различных уязвимых групп.


.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *