Специальные программы которые обеспечивают управление работой устройств

1 Правила эксплуатации компьютерной техники и систем связи.

2 Технология обработки данных.

3 Программное обеспечение, используемое.

4 Последовательность выполнения операций в компьютерных системах (пределах).

5 Стандарты унифицированной системы организационно — распорядительной документации, делопроизводство.

6 Правила орфографии и пунктуации.

7 Правила защиты информации.

К аппаратному обеспечению относятся устройства, образующую конфигурацию компьютера. Различают внутренние и внешние устройства. Согласование между отдельными узлами и блоками выполняется с помощью аппаратно-логических устройств, называемых аппаратными интерфейсами. Стандарты на аппаратные интерфейсы называют протоколами. Протокол — это совокупность технических условий, которые должны быть обеспечены разработчиками устройств.

Персональный компьютер — универсальная техническая система, конфигурацию которой можно изменять по мере необходимости. Тем ни менее существует понятие базовой конфигурации. В настоящее время базовая конфигурация состоит из 4 составляющих:

Машечкин И. В. — Операционные системы — Управление внешними устройствами

Системный блок — основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты. Устройства, находящиеся внутри системного блока называются внутренними, а подключаемые к нему снаружи — внешними и периферийными. Основной характеристикой корпуса системного блока является параметр, называемый форм-фактором.

От него зависят требования, предъявляемые к размещаемым устройствам. Форм-фактор системного блока обязательно должен быть согласован с форм-фактором главной (системной, материнской) платы. В настоящее время наиболее распространенны корпуса с форм-фактором ATX. Корпуса поставляются вместе с блоком питания.

Материнская плата — основная плата компьютера. На ней размещаются:

1 процессор — основная микросхема, выполняющая арифметические и логические операции — мозг компьютера. Процессор состоит из ячеек, похожих на ячейки оперативной памяти, но в этих ячейках данные могут не только храниться, но и изменяться. Внутренние ячейки процессора называются регистрами. Часть регистров являются командными, то есть такими, которые воспринимают данные как команды, управляющие обработкой данных в других регистрах. Управляя засылкой данных в разные регистры, можно управлять обработкой данных. На этом основано исполнение программ;

2 микропроцессорный комплект (чипсет) — набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств и определяющих основные функциональные возможности материнской платы;

3 шины — наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами;

4 оперативная память — набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных.

Оперативная память (RAM — random access memory) — массив ячеек, способных хранить данные. Память может быть динамической и статической. Ячейки динамической памяти можно представить в виде микроконденсаторов, накапливающих электрический заряд. Динамическая память является основной оперативной памятью компьютера.

ОПД #3-4. Ввод-вывод по прерыванию

Ячейки статической памяти представляют собой тригеры — элементы в которых хранится не заряд, а состояние (включен/выключен). Этот вид памяти более быстрый, но и более дорогой и используется в т.н. кэш-памяти, предназначенной для оптимизации работы процессора. Оперативная память размещается на стандартных панельках (модулях, линейках). Модули вставляются в специальные разъёмы на материнской плате;

5 ПЗУ — постоянное запоминающее устройство. В момент включения компьютера его оперативная память пуста. Но процессору, чтобы начать работать, нужны команды. Поэтому сразу после включения на адресной шине выставляется стартовый адрес. Это происходит аппаратно. Этот адрес указывает на ПЗУ.

В ПЗУ находятся «зашитые» программы, которые записываются туда при создании микросхем ПЗУ и образуют базовую систему ввода-вывода(BIOS — Base Input/Output System). Основное назначение этого пакета — проверить состав и работоспособность базовой конфигурации компьютера и обеспечить взаимодействие с клавиатурой, монитором, жёстким диском и дисководом гибких дисков;

6 разъёмы для подключения дополнительных внутренних устройств (слоты).

Жёсткий диск — устройство для долговременного хранения больших объёмов данных и программ.

На самом деле, это не один диск, а группа дисков, имеющих магнитное покрытие и вращающихся с высокой скоростью. Над поверхностью каждого диска располагается головка чтения-записи. При высоких скоростях вращения возникает аэродинамическая подушка между поверхностью диска и головкой.

При изменении силы тока, протекающего через головку, меняется напряженность магнитного поля в зазоре, что вызывает изменение магнитного поля ферромагнитных частиц, образующих покрытие диска. Так осуществляется запись на диск. Чтение происходит в обратном порядке. Намагниченные частицы наводят в головке ЭДС самоиндукции, возникают электромагнитные сигналы, которые усиливаются и передаются на обработку. Управление работой жёсткого диска осуществляется специальным устройством — контроллером жесткого диска.

Дисковод для компакт-дисков CD или DVD

Принцип действия устройства CD состоит в считывании(записи) данных, с помощью лазерного луча, отражающегося от поверхности диска. При этом плотность записи, по сравнению с магнитными дисками, очень высокая. На стандартный CD-диск можно записать до 650Мб. Появление формата DVD ознаменовало собой переход на новый, более продвинутый, уровень в области хранения и использования данных, звука и видео.

Совместно с монитором видеокарта образует видеосистему компьютера. Видеокарта(видеоадаптер) выполняет все операции, связанные с управлением экраном монитора и содержит видеопамять в которой хранятся данные об изображении.

Звуковая карта выполняет операции, связанные с обработкой звука, речи, музыки. Звук воспроизводится через колонки (наушники), подключаемые к выходу звуковой карты. Имеется также разъём для подключения микрофона. Основным параметром ЗК является разрядность, Чем выше разрядность, тем меньше погрешность, связанная с оцифровкой, тем лучше звучание.

Разъемы звуковой карты: для подключения колонок, микрофона и линейный выход.

Периферийные устройства подключаются к интерфейсам компьютера и предназначены для выполнения вспомогательных операций. По значению периферийные устройства можно подразделить на:

1 устройства ввода данных:

клавиатура — устройство ввода символьных данных;

ТЕМА 1.3: ОПЕРАЦИОННОЕ ОКРУЖЕНИЕ

Операцио́нное окруже́ние (англ. operating environment) – среда, в которой пользователь запускает программу. Например, операционное окружение DOS состоит из всех команд DOS, доступных пользователю. С другой стороны, операционное окружение Macintosh включает в себя графический интерфейс пользователя, использующий иконки и меню вместо команд.

Между операционным окружением и shell (командной оболочкой) пролегает очень тонкая грань. Исторически shell создавались как интерфейс к операционной системе. Он не добавляли новых возможностей и свойств. В задачу shell входило создание более удобного пользовательского интерфейса.

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

В различных операционных системах состав среды окружения может сильно различаться.

К составу среды окружения обычно относят:

· Текущие пути на различных дисках (в случае поддержки нескольких дисков операционной системой)

· Точка монтирования каталогов (в том числе корневого), используется в unix-подобных операционных системах для обеспечения режима «тюрьмы» (англ. jail)

· Связь стандартных потоков ввода-вывода с файловыми хэндлерами (описателями) или устройствами (используется для перенаправления ввода-вывода)

· Ограничения на количество одновременно открытых файлов, стеков и т.д.

· Набор прав (обычно соответствует правам пользователя, запустившего процесс, но может изменяться как в сторону большего набора прав, так и в сторону ужесточения)

· Дисковые квоты, ограничение на максимальный объём оперативной памяти, загрузки процессоров и т.д.

· Значения показателей использования ресурсов, получаемые от родительского процесса (на некоторых системах)

Также операционное окружение иногда называют контролирующей программой (control program).

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

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

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

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

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

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

Пользователь имеет возможность вручную установить или переустановить драйверы.

Графический интерфейс. Для упрощения работы пользователя в состав современных операционных систем, и в частности в состав Windows, входят программные модули, создающие графический пользовательский интерфейс. В операционных системах с графическим интерфейсом пользователь может вводить команды с помощью мыши, тогда как в режиме командной строки необходимо вводить команды с помощью клавиатуры.

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

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

Управляющая программа определяет порядок выполнения обрабатывающих программ и обеспечивает необходимым набором услуг для их выполнения. Основные функции управляющей программы: последовательное или приоритетное выполнение каждой работы (управление задачами); хранение, поиск и обслуживание данных независимо от их организации и способа хранения (управление данными).

В состав управляющих программ входят:

Программы управления задачами считывают входные потоки задач, обрабатывают их в зависимости от приоритета, инициируют одновременное выполнение нескольких заданий; вызывают процедуры; ведут системный журнал.

Программы управления данными обеспечивают способы организации, идентификации, хранения, каталогизации и выборки обрабатываемых данных. Эти программы управляют вводом-выводом данных с различной организацией, объединением записей в блоки и разделением блоков на записи, обработкой меток томов и наборов данных.

Программы управления восстановлением после сбоя обрабатывают прерывания от систем контроля, регистрируют сбои и процессоре и внешних устройствах, формируют записи о сбое в журнале, анализируют возможность завершения затронутой сбоем задачи и переводят систему в состояние ожидания, если за­вершение задачи невозможно.

Конфигурация системы. Прикладная программа в операционных системах может получить от ОС в процессе своей работы характеристики конкретной реализации системы, в среде которой она функционирует: имя, версию и редакцию операционной системы, тип и технические характеристики компьютера. В ОС обычно имеются средства локализации, позволяющие настроить систему на конкретное национальное (местное) представление данных: представление десятичных дробей, денежных величин, даты и времени.

Операционные системы предоставляют программе пользователя возможность узнать текущие дату и время. За начало отсчета, например, в MS-DOS, принята дата 1 января 1980 года 0 часов 0 минут 0 секунд по Гринвичу, в Unix – 1 января 1970 года. Системы предоставляют возможность измерения временных интервалов короче 1 секунды с помощью специальных системных вызовов. ОС может переводить дату и время из внутреннего числового представления в символьное (пригодное к выводу, например, на терминал); местное время во время по Гринвичу и наоборот; предоставлять информацию о часовом поясе, летнем и зимнем времени.

Режим пользователя (User mode) — этонепривилегированный режим работы процессора, в котором выполняется код прикладных программ. Приложения, работающие в пользовательском режиме, не имеют доступа к системным данным, за исключением вызова промежуточных функций (subsystem-supplied functions), которые, в свою очередь, вызывают системные сервисы.

Супервизор (супервайзер) (англ. supervisor — букв. — надсмотрщик) — управляющая программа (или комплекс программ), предназначенная для организации многопрограммного режима работы ЭВМ (или вычислительной системы).

Режим супервизора — привилегированный режим работы процессора, как правило, используемый для выполнения ядра операционной системы.

В данном режиме работы процессора доступны привилегированные операции (операции ввода-вывода к периферийным устройствам, изменение параметров защиты памяти, настроек виртуальной памяти, системных параметров и прочих параметров конфигурации). Как правило, в режиме супервизора или вообще не действуют ограничения защиты памяти или же они могут быть произвольным образом изменены, поэтому код, работающий в данном режиме, как правило, имеет полный доступ ко всем системным ресурсам (адресное пространство, регистры конфигурации процессора и т.п.). Во многих типах процессоров это наиболее привилегированный режим из всех доступных режимов.

Известно одно исключение из данного правила: у некоторых современных процессоров может присутствовать еще более привилегированный режим гипервизора, как правило, используемый с целью виртуализации т.е. обеспечения параллельной работы сразу нескольких операционных систем на одном процессоре. В этом случае настройки, сделанные из режима гипервизора, могут вносить некоторые ограничения на прямой доступ к системным ресурсам и периферии из режима супервизора с целью предоставить гипервизору возможность арбитража и разграничения доступа к системным ресурсам и периферии незаметно для работающих параллельно операционных систем.

Дж. фон Нейман разработал принципы архитектуры современных компьютерных систем. Все устройства компьютера работают под управлением центрального процессора. Архитектура универсальной ЭВМ фон Неймана предусматривает пять базовых компонентов:

1. Центральное арифметико-логическое устройство (АЛУ).

2. Центральное устройство управления (УУ), ответственное за функционирование всех основных устройств ЭВМ.

3. Запоминающее устройство (ЗУ).

4 .Устройство ввода информации.

5. Устройство вывода информации.

Рис. 5. Базовая конфигурация ЭВМ.

В дальнейшем с изменениями в технологии ЭВМ, ее состав расширяется с помощью подключения новых устройств, таких как, звуковая плата, дополнительные слоты памяти, сетевые устройства – адаптеры сети, сканеры и цифровые камеры. С введением в состав ЭВМ специальных контроллеров было предложено организовать мультипрограммный, мультизадачный режим работы вычислительной системы. Он заключается в том, что пока один вычислительный процесс или задача ожидает завершения очередной операции ввода/вывода, другая задача может быть поставлена на решение.

При мультипрограммировании повышается пропускная способность системы, но отдельный процесс никогда не сможет быть выполнен быстрее, чем бы он был выполнен при однопрограммном режиме.

Задача посредством специальных вызовов команд или директив сообщает о своем требовании супервизору ОС, при этом указывается вид ресурса и если надо его объем. Директива обращения к ОС передает ей управление, переводя процессор в привилегированный режим работы (если такой существует).

Не все ОС имеют 2 режима работы. Режимы работы бывают привилегированными (режим супервизора), пользовательскими, режим эмуляции.

Ресурс может быть выдан задаче по ее запросу если:

1. Ресурс свободен и в системе нет запросов от задач более высокого приоритета к этому ресурсу.

2. Текущий запрос и ранее полуученый запросы допускают совместное использование ресурса.

3. Ресурс используется задачей более низкого приоритета и может быть временно отобран.

Источник: megaobuchalka.ru

Функции операционной системы

Операционная система – комплекс программ, обеспечивающих взаимодействие всех аппаратных и программных частей компьютера между собой и взаимодействие пользователя и компьютера.

Функции операционной системы:

Управление заданиями и распределение ресурсов

• определение, какому процессу, когда и в каком объеме следует выделить данный ресурс;
• отслеживание состояния и учет использования ресурса;
• разрешение конфликтов между процессами

Функции операционной системы:

Предоставление интерфейса работы пользователю.

Типы интерфейса :

• командный;
• графический.

Функции операционной системы:

Организация работы с файлами (файловая система).

Компоненты :

• совокупность всех файлов на диске;

• наборы служебных структур данных, используемых для управления файлами;
• комплекс системных программных средств, реализующих управление файлами.

Структура операционной системы:

• Ядро – переводит команды с языка программ на язык «машинных кодов», понятный компьютеру.
• Драйверы – программы, управляющие устройствами.
• Интерфейс – оболочка, с помощью которой пользователь общается с компьютером.

К магистрали компьютера подключаются различные устройства (дисководы, монитор, клавиатура, мышь, принтер и др.).

В состав операционной системы входят драйверы устройств — специальные программы, которые обеспечивают управление работой устройств и согласование информационного обмена с другими устройствами .

Любому устройству соответствует свой драйвер.

Графический пользовательский интерфейс

Для упрощения работы пользователя в состав современных операционных систем, и в частности в состав Windows , входят программные модули, создающие графический пользовательский интерфейс .

В операционных системах с графическим интерфейсом пользователь может вводить команды посредством мыши, тогда как в режиме командной строки необходимо вводить команды с помощью клавиатуры.

Операционная система содержит также сервисные программы , или утилиты .

Такие программы позволяют обслуживать диски (проверять, сжимать, дефрагментировать и т. д.), выполнять операции с файлами (архивировать и т. д.), работать в компьютерных сетях и т. д.

Для удобства пользователя в операционной системе обычно имеется и справочная система .

Она предназначена для оперативного получения необходимой информации о функционировании как операционной системы в целом, так и о работе ее отдельных модулей.

После включения компьютера процессор начинает считывать и выполнять микрокоманды, которые хранятся в микросхеме BIOS . Прежде всего начинает выполнятся программа тестирования POST , которая проверяет работоспособность основных устройств компьютера. В случае неисправности выдаются определенные звуковые сигналы, а после инициализации видеоадаптера процесс тестирования отображается на экране монитора.

Затем BIOS начитает поиск программы-загрузчика операционной системы. Программа-загрузчик помещается в ОЗУ и начинается процесс загрузки файлов операционной системы.

Загрузка операционной системы

Файлы операционной системы хранятся во внешней, долговременной памяти (на жестком диске, на CD …).

Однако программы могут выполнятся, только если они находятся в ОЗУ, поэтому файлы ОС необходимо загрузить в оперативную память.

Диск, на котором находятся файлы операционной системы и с которого происходит загрузка, называют системным .

Загрузка операционной системы

После окончания загрузки операционной системы управление передается командному процессору.

В случае использования интерфейса командной строки на экране появляется приглашение системы для ввода команд, в противном случае загружается графический интерфейс операционной системы.

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

Компьютеры без операционных систем

Первые персональные компьютеры не имели операционных систем и были похожи на современные игровые приставки.

При включении компьютера в сеть процессор обращался к постоянной памяти (ПЗУ), в котором была записана программа поддержки несложного языка программирования, например языка БЕЙСИК или похожего.

Первые дисковые операционные системы

Серьезная необходимость в операционных системах возникла, когда к персональным компьютерам стали подключать дисководы.

Поэтому команды загрузки стали очень сложными. Надо было указывать номер дорожки и номер сектора, в котором находится то, что надо загрузить. Например, для загрузки игры приходи-лось давать команду типа: LOAD *d* 29:37, 31:14

Была написана программа, которая переводит названия программ и файлов в номера дорожек и секторов. Человек мог загружать то, что ему нужно, пользуясь только названиями. Эта программа и стала дисковой операционной системой.

Дисковой операционной системе поручили и другие задачи.

Неграфические операционные системы

В дальнейшем операционные системы развивались параллельно с аппаратным обеспечением. Тогда дисковые операционные системы стали сложнее.

В них ввели средства для разбиения дисков на каталоги и средства для обслуживания каталогов (перенос и копирование файлов между каталогами, сортировка файлов и прочее). Так на дисках появилась файловая структура, а операционная система взяла на себя ее создание и обслуживание.

Для компьютеров IВМ РС основной операционной системой с 1981 г. по 1995 г. была так называемая система МS-DOS . За эти годы она прошла развитие от версии МS-DOS 1.0 до МS-DOS 6.22 .

МS-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 ОС было задачей, достаточно сложной для простого пользователя.

Так возникла необходимость в новом посреднике — тогда появились так называемые программы-оболочки. Оболочка — это программа, которая запускается под управлением операционной системы и помогает человеку работать с этой операционной системой. Одна из самых известных и распространенных во всем мире программ-оболочек называется Norton Comander .

Когда встал вопрос об использовании IВМ РС в качестве домашнего компьютера, возникла острая необходимость в графической операционной системе, которая наглядно выводит информацию на экран и которой можно управлять с помощью мыши.

Работы над графической операционной системой для IВМ РС в компании Microsoft начались еще в 1981 г. Были сделаны несколько графических оболочек Windows 1.0, Windows 2.0, Windows 3.0, Windows 3.1, , Windows 3.11.

• Многозадачность.
• Единый программный интерфейс.
• Единый интерфейс пользователя.
• Графический интерфейс пользователя.
• Единый аппаратно-программный интерфейс.

Графические операционные системы

Выпущенная в сентябре 1995 г. система Windows 95 стала первой графической операционной системой для компьютеров IВМ РС.

Все следующие версии операционных систем Windows (98, NT, ME, 2000, XP) являются графическими.

Операционные системы компании Microsoft:

• DOS (Disk Operating System). Интерфейс – командная строка. Все команды приходилось набирать вручную, в командной строке ОС.
• Windows 3.1 и 3.11. – первый графический интерфейс. Хотя многие не считали эту систему операционной, а лишь системой, расширяющей возможности DOS.

У всех дальнейших операционных систем интерфейс графический.

• Windows-95 .
• Семейство Windows-98 / NT / ME / 2000 / XP … 7, 8, 10

Словом UNIX обозначается не одна операционная система, а целое семейство ОС.

UNIX создавалась прежде всего для профессионалов, и поэтому никогда не содержала никаких « рюшечек » типа удобного графического интерфейса.

Важное было другое – совместимость, переносимость, настраиваемость и, самое главное, стабильность .

От мощного древа UNIX отпочковался и целый ряд «свободных» операционных систем: Linux , FreeBSD , NetBSD и OpenBSD .

Также существуют и другие альтернативные операционные системы.

-82%

Источник: videouroki.net