2. Операционные системы и их основные функции. Организация файловой системы

Основные функции любого компьютера – ввод, хранение, обработка и вывод данных. Общие принципы работы электронных вычислительных машин сформулировал в 40-ых годах нашего века американский математик Дж. Фон Нейман. Согласно этим принципам, любую ЭВМ образуют три главных компонента, показанных на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Принципиальная схема ЭВМ

Рис. 2.1. Принципиальная схема ЭВМ

Информация, с которой работает ЭВМ, делится на два принципиально разных типа:

  • набор команд по обработке (программа);
  • данные, которые обрабатывает программа.

Руководит обработкой процессор, который в свою очередь состоит из двух блоков: устройства управления и арифметико-логического устройства.

Команды и данные вводятся в оперативную память машины. Устройство управления процессора выбирает команды из ОЗУ и организует их выполнение, а арифметико-логическое устройство проводит арифметические и логические операции над данными.

Таким образом, без программ не может работать никакая вычислительная машина. Программы для ЭВМ делятся на два больших класса:

  • системное программное обеспечение (операционные системы);
  • прикладное программное обеспечение.

Операционные системы служат для обеспечения работы всех частей компьютера и для упрощения взаимодействия пользователя с компьютером.

Первые компьютеры обладали очень скромными вычислительными возможностями и программы в них вводились вручную, путём набора кодов команд, которые мог выполнить процессор. По мере усложнения компьютеров появились первые программы, целью которых было упростить работу с компьютером. Такая программа обычно называлась «Монитор». С помощью монитора можно было просмотреть содержимое участка памяти, можно было скопировать данные из одного участка в другой, можно было ввести программу пользователя и даже сохранить её на внешнем носителе и потом обратно загрузить в память компьютера. Можно считать, что это была первая операционная система, хотя она так никогда не называлась.

С усложнением самих компьютеров и ростом их производительности монитора стало явно недостаточно, и была действительно создана операционная система, которая называлась MS DOS. В её названии аббревиатура DOS расшифровывалась как дисковая операционная система. Слово дисковая говорило о том, что эта операционная система позволяла компьютеру иметь внешнюю память на магнитных дисках. Причём, информация на дисках хранилась в так называемых файлах, и операционная система брала на себя все операции по работе с файлами. Так появилась первая файловая организация хранения информации, и были выработаны принципы работы с файловой системой.

Диски, на которых хранилась информация, получили имена, состоящие из одной буквы латинского алфавита. Файлы имели имена, состоящие не более чем из 8 символов и расширения, состоящего из трёх символов. Кроме этого имелась ещё одна структура файловой системы, которая называлась директорией и служила хранилищем для файлов и других директорий. Таким образом, у файла появился так называемый полный путь, который характеризовал местонахождения файла и состоял в общем случае из имени диска, имени директории, имени поддиректории, … и, наконец, имени файла. Эта структура сохранилась и в настоящее время.

Операционная система MS DOS была достаточно простой. В её задачи входило обеспечить работу составляющих частей компьютера, обеспечить работу файловой системы, и обеспечить взаимодействие с пользователем. Взаимодействие компьютера с пользователем в этой ОС осуществлялось с помощью так называемой командной строки. Операционная система выполняла определённый набор команд, и чтобы команда была выполнена, надо было набрать на клавиатуре имя этой команды и соответствующие параметры. Всё, что набиралось - отображалось в строке на экране монитора, так как графического интерфейса ещё не было и мониторы работали в текстовом режиме.

Например, чтобы запустить на выполнение программу, надо было набрать имя файла этой программы, а команда

copy c:/temp/referat.txt d:/docs/

производила копирование текстового файла referat.txt из директории temp на диске с: в директорию docs на диске d:.

Работать с такой операционной системой было не очень удобно, во-первых, набирать команды на клавиатуре не очень производительно, а во-вторых, помнить наизусть все команды было непросто. Поэтому с развитием компьютерной техники, когда вычислительные мощности и производительность процессоров достигли определённого уровня, появилась возможность разработать графический интерфейс. Для графического интерфейса характерно представление файлов и директорий в виде небольших изображений, а работа с ними производится с помощью устройства ввода, называемым мышью.

Практически все современные операционные системы в качестве интерфейса с пользователем используют графическое представление информации, хотя и сохраняют возможность работы с командной строкой. Наиболее распространённой операционной системой в настоящее время является ОС Microsoft Windows. Она имеет графический интерфейс, хотя и предусмотрена возможность работы с командной строкой. Напротив, операционная система Linux ориентирована на работу с командной строкой, хотя в последнее время, имеет возможность в случае необходимости работать и с графическим интерфейсом.

Кроме рассмотренных ОС имеется множество других, например, Unix, Mac OS, FreeBSD, Solaris и т.д.

Одной из важнейших характеристик операционной системы является наличие так называемой многозадачности. Первые операционные системы не обладали многозадачностью, т.е. запущенная на выполнение программа целиком захватывала все ресурсы компьютера и пока она не заканчивала работу, нельзя было запустить на выполнение другую программу. Современные операционные системы являются многозадачными, т.е. в них можно запустить на выполнение одновременно несколько программ, которые будут работать независимо друг от друга. Многозадачность осуществляется в основном программными средствами, но в последнее время всё большее распространение получают компьютеры, в которых находятся более одного процессора. В таких компьютерах одна программа может выполняться на одном процессоре, а другая на другом.

Контрольные вопросы

1. Каковы основные функции компьютера?

2. Роль программ в работе компьютера?

3. На какие классы делятся программы для компьютера?

4. Какой была первая операционная система?

5. Какие принципы заложены в организацию файловой системы?

6. Каким был интерфейс первой операционной системы?

7. Каков интерфейс большинства современных операционных систем?

8. В чём заключается принцип работы графического интерфейса операционной системы?

9. В чём заключается принцип многозадачности в операционных системах?

Информатика


*****

© 2009-2017 Банк лекций siblec.ru
Лекции для преподавателей и студентов. Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.