Операционные системы микрокомпьютеров

Программное обеспечение микрокомпьютеров, как и других машин, разрабатывается с учетом применяемых операционных систем и аппаратного обеспечения. Сами операционные системы имеют ряд отличительных особенностей – таких как поддержка многозадачности, GUI и др.– которые определяют архитектору создаваемых для них приложений.

В ниже приведены некоторые характеристики некоторых наиболее распространенных ОС.

Популярные Операционные системы

Название	Поддержка функций				Применение
	Много- задачность	Много- поточность	GUI	SMP
Windows 98	Есть	Есть	Есть	Нет	ПК, рабочие станции
Windows XP	Есть	Есть	Есть	Есть	ПК, рабочие станции, серверы, кластеры серверов
System 7	Есть	Есть	Есть	Нет	ПК Macintosh фирмы Apple
Unix	Есть	Есть	Есть	Есть	ПК, рабочие станции, серверы, кластеры серверов, миникомпьютеры
Linux	Есть	Есть	Есть	Есть	ПК, рабочие станции, серверы

Наиболее традиционное сравнение ОС осуществляется по следующим характеристикам процесса обработки информации:

• управление памятью (максимальный объем адресуемого пространства, типы памяти, технические показатели использования памяти);

• функциональные возможности вспомогательных программ (утилит) в составе операционной системы;

• наличие компрессии диска;

• возможность архивирования файлов;

• поддержка многозадачного режима работы;

• поддержка сетевого программного обеспечения;

• наличие качественной документации;

• условия и сложность процесса инсталляции.

Операционная система MS DOS (фирма Microsoft) появилась в 1981 г. В настоящее время существуют версии 6.22 и 7.0 (в составе Windows 95), а также ее разновидности других фирм-разработчиков (DR DOS, PC DOS). Сегодня эта операционная система установлена на подавляющем большинстве персональных компьютеров. Начиная с 1996 г. MS DOS распространяется в виде Windows 95 - 32-разрядной многозадачной и многопоточной операционной системы с графическим интерфейсом и расширенными сетевыми возможностями.

Операционная система OS/2 разработана фирмой IBM для персональных компьютеров на основе системной прикладной архитектуры, ранее используемой для больших ЭВМ. Это многозадачная, однопользовательская, высоконадежная операционная система, обеспечивающая как текстовый, так и графический интерфейс пользователя. OS/2 обеспечивает:

• поддержку графического интерфейса пользователя;

• одновременную обработку нескольких приложений;

• многопоточную обработку нескольких задач одного приложения;

• 32-разрядную обработку данных;

• сжатие данных при записи на магнитные диски;

• защиту памяти.

Важной особенностью операционной системы OS/2 является высокопроизводительная файловая система HPFS, имеющая преимущества для серверов баз данных (в отличие от MS DOS поддерживаются длинные имена файлов), поддержка мультипроцессорной обработки - до 16 процессоров типа INTEL и PowerPC. Версия OS/2 Warp работает с мультисредой и имеет встроенный доступ в сеть Internet, систему распознавания речи VoiceType, интегрированную версию Lotus Notes Mail для передачи через Internet почты. В OS/2 могут выполняться прикладные программы Windows 3.1 и Win32s, но не могут выполняться приложения, работающие в среде Windows 95 или Windows NT. Спецификация Open 32 позволяет поставщикам программного обеспечения переносить его на новую платформу.

Перспективной является многопользовательская и многозадачная операционная система Unix. Данная операционная система реализует принцип открытых систем и широкие возможности по комплексированию в составе одной вычислительной системы разнородных технических и программных средств.

Unix обладает наиболее важными качествами, такими, как:

• переносимость прикладных программ с одного компьютера на другой;

• поддержка распределенной обработки данных в сети ЭВМ;

• сочетаемость с процессорами RISC.

Unix получила распространение для суперкомпьютеров, рабочих станций и профессиональных персональных компьютеров, имеет большое количество версий, разработанных различными фирмами. Согласно прогнозам объем мирового рынка вычислительных систем базирующихся на ОС Unix, существенно будет возрастать, особенно с переходом к сетевым технологиям.

Сетевые операционные системы - комплекс программ, обеспечивающий обработку, передачу и хранение данных в сети. Сетевая ОС предоставляет пользователям различные виды сетевых служб (управление файлами, электронная почта, процессы управления сетью и др.), поддерживает работу в абонентских системах. Сетевые операционные системы используют архитектуру клиент-сервер или одноранговую архитектуру. Вначале сетевые операционные системы поддерживали лишь локальные вычислительные сети (ЛВС), сейчас эти операционные системы распространяются на ассоциации локальных сетей. Наибольшее распространение имеют LAN Server, NetWare, VINES. Windows NT, Windows 2000 Server.

Они оцениваются по комплексу критериев: производительность, разнообразие возможностей связи пользователей, возможности администрирования.

Операционные системы Windows NT и Windows 2000 являются многозадачными, предназначенными для архитектуры клиент-сервер и использования различных протоколов транспортного уровня сетевой операционной системы, имеют 32-разрядную архитектуру и обеспечивают функции локальной сети:

• возможность каждой абонентской системы в сети быть сервером или клиентом;

• совместную работу группы пользователей;

• адресацию оперативной и внешней памяти большого размера;

• многозадачность и многопоточность обработки данных;

• поддержку мультипроцессорной обработки и др.

Операционная система MS DOS

Для компьютеров IBM PC основной операционной системой с 1981 по 1995 годы была так называемая система MS-DOS. За эти годы она прошла развитие от версии MS-DOS 1.0 до MS-DOS 6.22. Операционная система MS-DOS позволила успешно работать с персональными компьютерами на протяжении почти 15 лет. Тем не менее, эту работу нельзя назвать удобной. Во-первых, MS-DOS -неграфическая операционная система, которая использует интерфейс командной строки. Это значит, что все команды надо набирать по буквам в специальной строке. Требовалось хорошо знать эти команды, помнить, как они записываются. Изучение операционной системы стало самостоятельной задачей, достаточно сложной для простого пользователя. Когда-то MS-DOS выступила «посредником» между человеком и компьютером и помогла превратить сложные команды обращения к дискам в более простые и понятные, но по мере развития сама «обросла» изобилием команд и стала сдерживать работу с компьютером.

Составные части DOS (на примере MS-DOS):

• Базовая система ввода вывода (BIOS). Её называют также CMOS Setup. В её энергонезависимой памяти записана конфигурация компьютера и находятся системные часы. Она при включении электропитания осуществляет тестирование памяти и основных устройств компьютера и вызывает загрузчик операционной системы.

• Загрузчик (Boot Record) и другие системные области на жёстком диске (таблица размещения файлов File Allocation Table, таблица разделения жёсткого диска на логические диски Partition Table, корневой каталог Root Directory). Системные области находятся на нулевой дорожке жёсткого диска (дискеты). Загрузчик находится в нулевом секторе диска (дискеты) и имеет небольшой размер 512 байт. Его функция состоит в загрузке основных модулей DOS - дисковых файлов IO.SYS и MSDOS.SYS.

• Дисковые файлы IO.SYS и MSDOS.SYS (они могут называться в других DOS и по-другому, например IBMIO.COM и IBMDOS.COM). Они загружаются в память загрузчиком операционной системы и остаются в памяти компьютера постоянно. Файл IO.SYS представляет собой дополнение к базовой системе ввода-вывода. Файл MSDOS.SYS реализует основные услуги MS-DOS высокого уровня.

• Командный процессор command.com. Дисковые файлы IO.SYS и MSDOS.SYS и командный процессор command.com образуют ядро DOS. Они находятся в корневом каталоге жёсткого диска (системной дискеты) и служат для загрузки компьютера. Уже одних этих файлов достаточно для простейшей загрузки компьютера.

• Утилиты (или вспомогательные программы) DOS, расположенные в каталоге DOS для MS-DOS или подкаталоге COMMAND для Windows. Они выполняют внешние команды DOS и оказывают некоторые дополнительные услуги.

• Драйверы внешних устройств, указанных в файлах config.sys и autoexec.bat.

Драйверы - это программы, расширяющие возможности DOS по управлению внешними устройствами (например, принтером, монитором, памятью, мышью, клавиатурой и др.).

Командный процессор command.com выполняет следующие функции:

• запуск прикладных программ на исполнение;

• выполнение внутренних команд DOS;

• запуск файла конфигурации config.sys и файла автозапуска машины autoexec.bat.

MS DOS включает 3 основные компоненты:

• файловую систему;

• систему взаимодействия с внешними устройствами;

• командный процессор.

Файловая система включает библиотеку программ и данных, а также средства ведения этой библиотеки. Основные объекты этой системы — файл и каталог. Где файл — это область памяти на внешнем носителе (гибком или жестком диске), имеющая имя.

Обозначение файла включает два элемента — имя и тип (расширение), они записываются рядом и разделяются точкой. Тип файла указывает вид информации, хранящейся в файле (ли расширение *.txt, то это текстовой файл). Тип (расширение) файла содержит не более 3-х символов.

Каталог диска — это список всех файлов, хранящихся на диске. Его обычно называют корневым каталогом.

Корневой каталог специального имени не имеет, он обозначается именем диска, на котором находится. Для удобства пользователя каталог диска разбивается на разделы.

Каждый раздел имеет свое имя и называется подкаталогом. В любом подкаталоге можно создавать свои подкаталоги, т. е. файловая система может иметь древовидную структуру.

В случае создания в системе нового файла, файловая система автоматически включает его имя в каталог диска, при удалении файла удаляет его имя из каталога.

Файловая система дает возможность пользователю просматривать каталоги дисков, создавать новые файлы и каталоги, копировать, удалять их и т. д.

Имя файла в MS-DOS может содержать не более 8 символов, в том числе цифры, буквы латинского алфавита, символы.

В каталоге диска при выводе его на экран для каждого файла указывается имя, тип, объем (в байтах), дата и время создания.

Для поиска файла в каталоге часто бывает недостаточно знать только его имя и тип. Поэтому используется еще один термин — «адрес файла» (или «путь к файлу»). Так называют имя диска и перечень всех подкаталогов, в которые входит файл.

В общем случае файл задается полным именем, которое включает адрес файла, непосредственное имя файла и его тип. Например, C:\DOS\forrnat.com

Поскольку ПК имеет большой набор внешних устройств, операционная система должна выполнять различные операции по согласованию этих устройств.

Для этой цели служат специальные программы, называемые драйверами. Они хранятся в файлах типа SYS, COM или ЕХЕ. Каждый тип внешних устройств обслуживается своим драйвером.

Драйверы стандартных внешних устройств (клавиатуры, монитора и т. д.) являются неотъемлемой частью рассматриваемой системы.

Все системные команды можно разделить на 2 вида — внутренние и внешние. Приведенные выше команды внутренние. Внутренняя команда выполняется программой, непосредственно включенной в состав командного процессора.

Внешняя команда исполняется собственной программой, которая хранится отдельно от ОС в одноименном файле.

Как правило, на диск ПК загружаются файлы не всех внешних команд MS-DOS, а лишь самых необходимых для пользователя с целью экономии дисковой памяти. Полный список таких команд довольно велик: он включает более пятидесяти команд.

Файл конфигурации позволяет изменять параметры ОС, а также подключать к системе драйверы внешних устройств при необходимости взаимодействия ПК с нестандартными устройствами подобного рода или при эксплуатации стандартных внешних устройств нестандартным образом. Информация, содержащаяся в указанном файле, считывается операционной системой при ее загрузке и при каждой перезагрузке.

Файл конфигурации MS-DOS имеет название CONFIG.SYS. Он располагается в корневом каталоге системного диска. В нем, в частности, указываются имена файлов-драйверов типа SYS, и тем осуществляется их запуск.

Файл автозапуска содержит некоторый набор системных команд. Файл (а значит и содержащийся в нем набор команд) начинает выполняться сразу после загрузки ОС и выполнения файла конфигурации. Он позволяет автоматически запускать в работу все необходимые пользователю программы и выдавить необходимую информацию после каждой загрузки и перезагрузки ОС.

Файл автозапуска системы MS-DOS - AUTOEXEC.BAT, располагается в корневом каталоге диска и помощью этого файла можно сообщить пользователю любую информацию в начале сеанса работы с ПК: потребовать ввода пароля и тем ограничить доступ к ПК, вывести данные о нем и ОC, вывести текущую дату и текущее время и т. д. В частности, из этого файла можно запускать файлы-драйверы типа СОМ, ЕХЕ, запустить любую другую программу.

При включении ПК происходит автоматическая загрузка MS-DOS в ОЗУ. При этом выполняется следующая последовательность операций:

1. Тестирование ОЗУ и прочих устройств ПК. При обнаружении неисправности выдается соответствующее сообщение, и работа его прекращается.

1. Если тестирование заканчивается успешно, то делается попытка загрузить ОС.

2. По окончании загрузки запускается в работу файл CONFIG.SYS, а затем файл AUTOEXEC.BAT. При этом на экране могут появляться различные сообщения, выдаваемые программами, указанными в этих двух файлах. В частности, на экране может появиться требование сообщить пароль, при неверном вводе пароля сеанс работы с ПК прекращается.

С помощью системных команд управлять ПК нелегко — нужно помнить формат каждой команды, а их более 50, да и многократный ввод команд утомляет.

Поэтому для облегчения работы с компьютером были разработаны операционные оболочки.

Операционные оболочки - специальные программы, предназначенные для облегчения общения пользователя с командами операционной системы. Операционные оболочки имеют текстовый и графический варианты интерфейса конечного пользователя.

Для MS-DOS разработано даже несколько видов подобных программ. Из наиболее известных к ним относятся XTree, Norton Desktop, PC Tools Desktop, Volcov Commander (отечественная разработка), MS-DOS Shell и т. д. Последняя включена в ОС MS-DOS, начиная с версии 4.0. В России наибольшее распространение получила система Norton Commander, ее мы рассмотрим более подробно.

Norton Commander

Norton Commander (NC) позволяет выполнять богатый набор операций, в том числе:

• все операции с файлами и каталогами, которые допускает MS-DOS, только более удобным для пользователя способом, т. е. операции создания, копирования, просмотра, удаления файлов и подкаталогов, просмотра каталогов дисков и т. д.;

• наглядно изображать содержание каталогов дисков;

• просматривать текстовые файлы, подготовленные различными редакторами текстов, и даже графические файлы;

• редактировать текстовые файлы;

• архивировать файлы и еще очень много полезных операций.

Основные внутренние команды DOS

1. Команда смены текущего дисковода:

a: - переход на дисковод a:

c: - переход на дисковод c:

2. Команда вывода оглавления каталога: dir

Поэкранный (постраничный) вывод оглавления каталога, если оглавление очень большое: dir/p

dir a:\ - команда вывода оглавления корневого каталога на диске а:.

Команда dir>dir.txt позволяет сохранить оглавление текущего каталога в виде текстового файла dir.txt.

Это общее правило записи результатов работы программ в текстовом режиме в текстовый файл. Пример: ide.com > ide.txt.

3. Команда смены текущего каталога: cd имя каталога

Переход в корневой каталог текущего диска: cd\

Переход из подкаталога в каталог: cd..

4. Команда создания каталога: md имя каталога.

5. Команда удаления пустого каталога: rd имя каталога.

6. Команда вывода содержимого текстового файла на экран: type имя файла.

7. Команда очистки экрана монитора: cls.

8. Команда копирования файлов: copy имя файла имя файла - копирование одного файла в другой файл

copy имя файла имя каталога - копирование файла в каталог;

copy имя файла prn - распечатка файла на принтере.

9. Создание текстового файла: copy con: имя файла, нажать Enter, ввести построчно текст, в конце каждой строки Enter, затем в конце F6 или Ctrl+Z и Enter.

10. Объединение содержимого двух и более текстовых файлов (конкатенация файлов):

copy имя 1-го файла + имя 2-го файла имя нового файла.

11. Команда удаления файла: del имя файла или erase имя файла.

12. Переименование файла: ren имя файла имя файла.

13. Вывод версии DOS: ver.