11. Функции ос пк. Обеспечение интерфейса пользователя. Обеспечение автоматического запуска. Организация и обслуживание файловой системы.

ОС представляет комплекс сист. и служебных прогр. средств. С одной стороны она опирается на базовое программное обеспечение компьютера, входящее в его систему BIOS (базовая система ввода-вывода), с другой стороны, она сама является опорой для программного обеспечения более высоких уровней - прикладных и большинства служебных приложений. Ниже перечислены основные функции ОС: 1. Основная функция всех ОС – посредническая. Она заключается в обеспечении нескольких видов интерфейса: - интерфейс между пользователем и программно-аппаратными средствами компьютера (интерфейс пользователя);

- интерфейс между программным и аппаратным обеспечением (аппаратно-программный интерфейс);

- интерфейс между разными видами программного обеспечения (программный интерфейс) Интерфейс пользователя может быть графическим, а может быть текстовым. Понятие интерфейса вообще можно описать как набор методов для организации взаимодействия двух и более единиц При работе с пользователем все ОС способны обеспечивать как пакетный, так и диалоговый режим работы. В пакетном режиме ОС автоматически исполняет заданную последовательность команд. Суть диалогового режима состоит в том, что ОС находится в ожидании команды пользователя и, получив ее, приступает к исполнению, а, исполнив, возвращает отклик и ждет очередной команды. Диалоговый режим работы основан на использовании прерываний процессора. Различают неграфические и графические ОС. Неграфические ОС реализуют интерфейс командной строки (например, ОС MS DOS). Основное устройство управления – клавиатура. Графические ОС реализуют более сложный тип интерфейса, основанный на взаимодействии активных и пассивных экранных элементов управления. Активный элемент – указатель мыши. Пассивные элементы – экранные кнопки, значки, переключатели, флажки, раскрывающиеся списки, строки меню и др. Органы управления – клавиатура и устройство позиционирования (мышь). 2. Обеспечение автоматического запуска. Все ОС обеспечивают свой автоматический запуск. Для дисковых ОС в специальной (системной) области диска создается запись программного кода. Обращение к этому коду выполняют программы, находящиеся в базовой системе ввода-вывода (BIOS). Завершая свою работу, они дают команду на загрузку и исполнение содержимого системной области диска.  Недисковые ОС характерны для специализированных вычислительных систем (например, для устройств автоматического управления). Математическое обеспечение, содержащееся в микросхемах ПЗУ таких компьютеров, можно условно рассматривать как аналог ОС. При подаче питания процессор обращается к фиксированному физическому адресу ПЗУ, с которого начинается запись программы инициализации ОС. 3. Организация файловой системы.  Файловая система - общая структура, определяющая в операционной системе именование, сохранение и размещение файлов. Различными типами файловых систем являются системы FAT, FAT32, NTFS (для  ОС  семейства Windows) и ext3, ext4 (для  ОС  семейства Linux). Основные функции любой файловой системы нацелены на решение следующих задач: именование файлов; программный  интерфейс  работы с файлами для приложений; логической модели файловой системы на физическую организацию хранилища данных; устойчивость файловой системы к сбоям питания, ошибкам аппаратных и программных средств; содержание параметров файла, необходимых для правильного его взаимодействия с другими объектами системы (ядро, приложения и пр.)

В многопользовательских системах появляется еще одна задача: защита файлов одного пользователя от несанкционированного доступа другого пользователя, а также обеспечение совместной работы с файлами, к примеру при открытии файла одним из пользователей, для других этот же файл временно будет доступен в режиме только чтение.

Принцип организации файловой системы -- табличный. Поверхность жесткого диска рассматривается как трехмерная матрица, измерениями которой являются номера поверхности, цилиндра и сектора.

Под цилиндром понимается совокупность всех дорожек, принадлежащих разным поверхностям и находящихся на равном удалении от оси вращения.

Данные о том, в каком месте диска записан тот или иной файл, хранятся в системной области диска. Формат служебных данных определяется конкретной файловой системой. Нарушение целостности служебных сведений приводит к невозможности воспользоваться данными, записанными на диске. Поэтому к системной области предъявляются особые требования по надежности. Целостность, непротиворечивость и надежность этих данных регулярно контролируется средствами ОС.

Наименьшей физической единицей хранения данных является сектор. Размер сектора равен 512 байт.

Кластер является наименьшей единицей адресации при обращении к данным. Размер кластера, в отличие от размера сектора, строго не фиксирован. Обычно он зависит от емкости диска.

Операционные системы MS-DOS, OS/2, Windows 95 и другие используют файловую FAT16. Она позволяет разместить в FAT-таблицах не более 65 536 записей (216) о местоположении единиц хранения данных.

Начиная с Windows 98 операционные системы семейства Windows поддерживают более совершенную версию файловой системы на основе FAT-таблиц -- FAT32 с 32-разрядными полями в таблице размещения файлов.

Операционные системы Windows NT и Windows ХР, Windows Vista способны поддерживать NTFS.

Файловая система NTFS - улучшенная файловая система, обеспечивающая уровень быстродействия и безопасности, а также дополнительные возможности, недоступные ни в одной версии файловой системы FAT. Например, для обеспечения целостности данных тома в файловой системе NTFS используются стандартные технологии записи и восстановления транзакций. В случае сбоя компьютера целостность файловой системы восстанавливается с помощью файла журнала NTFS и данных о контрольных точках. Поскольку из этого определения вытекает, что файл может иметь нулевую длину, то фактически создание файла состоит в присвоении ему имени и регистрации его в файловой системе -- это одна из функций операционной системы. Файлы объединяются в каталоги по любому общему признаку, заданному их создателем (по типу, по принадлежности, по назначению, по времени создания и т. п.). Каталог представляет собой логическое разбиение дисковой памяти на части, в которых могут храниться файлы и другие каталоги. Совокупность каталогов образует дерево каталогов с корневым каталогом. Все каталоги, кроме корневого, называются подкаталогами. Верхним уровнем вложенности иерархической структуры является корневой каталог диска. 4. Обслуживание файловой структуры.  К функции обслуживания файловой структуры относятся следующие операции ОС: создание файлов и присвоение им имен; создание папок и присвоение им имен; переименование файлов и папок;

копирование и перемещение файлов между дисками компьютера и между папками одного диска; удаление файлов и папок; навигация по файловой структуре; управление атрибутами файла.

Файл – это именованная последовательность байтов произвольной длины. Создание файла состоит в присвоении ему имени и регистрации его в файловой системе – это одна из функций ОС. Различают «короткое» и «длинное» имя файла. В ОС MS DOS имя файла состоит из двух частей: собственно имени (8 символов) и расширения имени (3 символа), которые разделяются между собой точкой. В качестве символов используются алфавитно-цифровые символы латинского алфавита. Основной недостаток «коротких» имен – их низкая содержательность. С появлением ОС Windows 95 было введено понятие «длинное» имя, состоящее уже не из восьми символов, а из 256. Расширение имени также состоит из трех символов. Расширение отражает тип файла. В иерархических структурах адрес объекта задается маршрутом, ведущим от вершины структуры к объекту: С:\Мои документы \Текущие \Рефераты \Операц_системы.doc. Кроме имени и расширения ОС хранит для каждого файла дату его создания и атрибуты файла (свойства файла). ОС позволяют контролировать атрибуты и изменять их. Основные атрибуты следующие:  Read only (только для чтения), Hidden (скрытый), System (системный – важные файлы, которые нельзя изменить средствами ОС), Archive (архивный – старый атрибут, сейчас, как правило, не используется) 5. Управление исполнением, установкой и удалением приложений.  Исполнение. С точки зрения управления исполнением приложений различают однозадачные и многозадачные ОС. Однозадачные ОС – MS DOS. Современные графические ОС - многозадачные. Они управляют распределением ресурсов вычислительной системы между задачами и обеспечивают: возможность одновременной или поочередной работы нескольких приложений; возможность обмена данными между приложениями; возможность совместного использования программных, аппаратных, сетевых и прочих ресурсов вычислительной системы несколькими приложениями. Установка. Необходимость в установке связана с тем, что разработчики программного обеспечения не могут заранее предвидеть особенности аппаратной и программной конфигурации вычислительной системы. Для установки приложений в Windows достаточно дать команду: Пуск/Панель управления/ Установка и удаление программ. Удаление. Для удаления приложений служит та же команда, что и для установки - Пуск/Панель управления/ Установка и удаление программ. 6. Обеспечение взаимодействия с аппаратной конфигурацией. Гибкость аппаратных и программных конфигураций вычислительных систем поддерживается за счет того, что каждый разработчик оборудования прикладывает к нему специальные программные средства управления – драйверы. Драйверы имеют точки входа для взаимодействия с прикладными программами, а диспетчеризация обращений прикладных программ к драйверам устройств – это одна из функций ОС. Строго говоря, выпуская устройство, например, модем, его разработчик прикладывает к нему несколько драйверов, предназначенных для основных ОС, как-то: Windows 95, 98, 2000, XP, MS-DOS и т.п. В общем случае оборудование подключается к компьютеру дважды: аппаратно и программно. Под аппаратным подключением понимают физическое соединение с компьютером либо с помощью слотов на материнской плате, либо с помощью внешних разъемов стандартных портов на задней стенке системного блока. Под программным подключением понимают установку программы – драйвера. При установке драйвера происходит выделение операционной системой части ресурсов новому устройству, а также регистрация нового устройства и его драйвера в реестре ОС. 7. Обслуживание компьютера. Для этого в базовый состав ОС включаются первоочередные служебные приложения: средства проверки дисков (средства логической и физической проверки) (ScanDisk);

средства уплотнения дисков (DriveSpace);

средства управления виртуальной памятью; средства дефрагментации диска (Defrag); средства резервного копирования данных (Backap) 8. Прочие функции ОС: возможность поддерживать функционирование в локальной сети без специального программного обеспечения; наличие средств защиты от несанкционированного доступа; возможность работы с компьютером для лиц, имеющих физические недостатки и т.д.