Главная страницаОбратная связьКарта сайта

Операционная система.Типы программ

Операционная система

Операционная система — это система, которая позволяет работать с компьютером и обеспечивает взаимодействие всех подсистем. Когда действует какая-либо программа, то для ее функционирования должна быть среда, в которой она работает, которая ее запускает и позволяет организовать работу с внешними устройствами, выделяет память и пр. Такая среда называется операционной системой. Существует несколько ее разновидностей. Прежде всего это наиболее распространенная DOS, далее Windows, OS/2, Unix. Имеются и другие операционные системы, например Bee, но они не получили широкого распространения.

Программа (или прикладная программа) — это комплекс инструкций для процессора, позволяющий выполнять определенные действия, например, текстовый редактор, база данных, игровая программа и другие.

Пакет программ — несколько программ, объединенных для какой-либо цели. Например текстовый редактор Word. При выполнении однотипных действий, например ввода текста, может использоваться одна программа, а для изменения шрифта — другая. Разделение на программу или пакет программ происходит чисто условно, и чем больше программа, тем выше вероятность, что она будет названа пакетом программ.

В принципе, можно написать программу, которая сама бы выводила сообщения на экран, на принтер, распределяла оперативную память и выполняла прочие задачи. Однако такую программу очень трудно написать, затрачивая в сотни, если не в тысячи раз больше времени на ее написание, чем требуется для обыкновенной программы, тем более что пришлось бы использовать в основном язык Ассемблер. Кроме того, операционная система удобна для пользователя, имеет продуманный интерфейс, позволяя работать с разными приложениями одновременно.

Существует три основных версии DOS. Это разработки компаний IBM, Microsoft и Novell (разработанная компанией Digital Research). Система Novell используется в основном для компьютерных сетей и отдельными пользователями не используется. Наиболее популярной является DOS компании Microsoft. Первые версии DOS компании IBM и Microsoft создавались совместно до версии 5.0, а последние версии MS-DOS (компании Microsoft) и PC-DOS (компании IBM) — раздельно и отличаются друг от друга.

Сама операционная система помещается на нескольких дискетах и состоит из ядра, командного процессора и внешних команд. Ядром является центральная часть системы, которая загружается в оперативную память, она содержится в файлах lo.sys, Msdos.sys и имеет третий файл Dblspace.bin, или Drvspace.bin, — утилиту динамического сжатия данных. Когда создается системный диск или дискета, то эти файлы на ней присутствуют. Командный процессор содержится в файле Command.com и. включает основные команды операционной системы, такие, как Dir — для просмотра списка файлов в директории и другие. Это внутренние команды. Внешние команды содержатся в отдельных файлах, которые находятся в директории, куда заносятся файлы операционной системы при ее загрузке. Например, Format — программа, используемая для форматирования дисков, Defrag — программа, служащая для дефрагментации дисков.

Первоначально Windows была оболочкой над системой DOS, но с течением времени она зависела от нее все меньше и ныне уже независима от нее. Первая, наиболее известная система Windows 3.11 вызывалась непосредственно из системы DOS и работала с сервисом DOS, однако в каждой последующей версии возможности DOS применялись в более ограниченных пределах. Windows 95 стала выполнять 32-разрядные приложения, имеет также для загрузки файлы lo.sys и Msdos.sys, в которых много из системы DOS, но добавлены и свои функции.

В системе Windows 3.1x появился графический интерфейс пользователя (Gui), при котором основная работа стала вестись с графическими символами, программисты получили интерфейс прикладных программ, которые стали давать больше возможностей при ра-. боте, в системе появилась возможность одновременно запускать разные приложения. В первых версиях использовался реальный режим работы, но потом от него отказались.

Вскоре появились такие версии Windows 3.1х, которые использовались для одноранговой сети компьютеров, при этом позволяя с одного компьютера пользоваться ресурсами другого, что называется удаленным доступом к файлам. Система работает с 16-разрядными приложениями. Чтобы работать с 32-разрядными, нужно выполнить Windows 32S Upgrade Kit, которая установит необходимые для этого модули.

Следующей моделью стала Windows NT, которая в основном предназначается для работы компьютера в сети и имеет два вида: Windows NT Server (для сервера, который управляет работой в сети) и Windows NT Workstation, которая поставляется для пользователя. Эта система достаточно надежна, работает и с компьютерами, на которых установлен Windows 3.11.

Windows NT отличается от других систем Windows тем, что для каждого приложения выделяется определенный квант времени. То есть если программа зависнет, то в любом случае произойдет передача управления от приложения к операционной системе. В других системах Windows, особенно в Windows 3.1, предполагается, что каждая программа, получив управление, отказывается от ресурсов, когда они ей не требуются, но в случае зависания операционная система не может функционировать, зависает сама и не может закрыть зависшие приложения. В Windows 95 организован и тот и другой подход, поэтому она надежнее, чем Windows 3.1x, но надежнее всех — Windows NT и Windows XP.

Система Windows 95 предназначена для отдельных пользователей. Она почти полностью перешла в защищенный режим из реального, позволяет работать с 32-разрядными приложениями, поддерживает широкий диапазон аппаратного обеспечения. Кроме того, в этой системе полностью поменялся интерфейс с пользователем, ко­торому соответствует версия 7 MS-DOS, она стала воспринимать длинные имена файлов, в отличие от версии 6.22. Версии DOS 7.1 соответствует Windows 98, которая работает с новыми возможностями FAT-32. С этими возможностями работает также и Windows 95 OSR2.

Windows 98 добавила к своим возможностям программу работы с Интернет, позволяет работать с несколькими мониторами, кроме того, имеет ряд других новшеств, в том числе расширена возможность поддержки новых устройств. Программы, которые работали в Windows 95, будут работать и в Windows 98, что и следует из принципов организации компьютера. Однако часто имеется и обратная совместимость, то есть те программы, которые работали с Windows 98, будут работать и в Windows 95.

Системы Windows 95 и Windows 98 начинают свою загрузку в реальном режиме DOS, после чего загружается 32-разрядная операционная система защищенного режима. Однако часть BIOS и часть DOS используются в этой системе, особенно та часть, которая связана с работой жестких дисков. Стандарт представления формата жесткого диска (FAT) был взят из системы DOS, в частности формат для гибких дисков. Другие операционные системы также используют систему DOS, но при этом могут поддерживать и новые форматы организации данных.

Windows Me явилась дальнейшим развитием системы Windows, однако не пользуется большой популярностью. Для того чтобы ее установить, требуются определенные ограничения на мощность центрального процессора и оперативной памяти, поэтому ко времени ее выхода она могла устанавливаться не на всех компьютерах. Кроме того, Windows Me не в состоянии правильно работать при объемах оперативной памяти в 512 Мб и более из-за некорректного освобождения оперативной памяти после окончания работы приложений.

Windows СЕ используется в компьютерах с ограниченными возможностями, таких, как персональные цифровые помощники, в бытовых электронных устройствах.

Windows 2000 является дальнейшей разработкой операционной системы Windows NT.

Windows ХР построена на основе Windows NT, Windows 2000 и взяла лучшие черты предыдущих операционных систем. Имеет надежную систему работы с файлами, менее склонна к зависанию. Как обычно расширен список драйверов подключаемых устройств. Система Windows ХР поставляется в двух модификациях: Windows Home — для одиночного пользователя и Windows Professional — для работы в группе, хотя вторая версия используется и для одиночной работы. В настоящее время используется версия системы: SR2 Pro.

OS/2 компании IBM является достаточно надежной операционная системой, в которой приложения также работают в защищенном режиме. В Windows приложения используют одну локальную таблицу и при ошибках в приложениях система может зависнуть. В ОС/2 для каждого приложения запускается Windows, после чего запускаются приложения. Можно в одной Windows запустить несколько приложений, а можно в двух Windows запустить по одному приложению. Во втором случае повышается надежность, но он требует больше памяти и ресурсов.

В силу того что разработчики ОС/2 и Windows раньше работали вместе, то в ОС/2 можно запустить 16-разрядные приложения Windows, то есть те приложения, которые работают в Windows 3.1. Со временем можно будет запускать и другие приложения, которые работают в Windows более поздних версий.

Unix имеет много разновидностей. Linax — операционная система, которая свободно (бесплатно) распространяется и была создана энтузиастами. Конечно, существует и не бесплатная операционная система, которую разработали известные компании. Эта система отличается высокой надежностью и возможностью работы в реальном
режиме времени, то есть время реакции компьютера на внешние события минимально. Многие компьютеры, на которых располагаются WWW, работают под управлением Unix. Версия QNX очень хороша для обработки большого количества данных, которые приходят от внешних устройств (датчиков и пр.), система надежна и позволяет выполнять программы DOS. Существуют и другие версии данной операционной системы.

Можно выбрать одну операционную систему, но некоторые пользователи устанавливают две и более операционные системы на свой компьютер, для чего существует специальная утилита. Кроме того, ОС/2 имеет встроенную утилиту, которая требует 1 мегабайта на жестком диске и помечает его как загрузочный. После загрузки на экране появляется меню, где можно выбрать вид операционной системы для загрузки, а после запроса считывается соответствующая загрузочная программа./ При переходе с одной операционной системы на другую нужно учитывать, что они могут иметь разные файловые системы, поэтому могут возникнуть проблемы, которые, в принципе, легко преодолеваются.

Типы программ

Основная программа — это операционная система. Как правило, раньше на большей части компьютеров устанавливалась MS-DOS, или просто DOS. MS обозначает фирму Microsoft, разработавшую эту программу, DOS — Дисковая Операционная Система. В настоящее время используются другие операционные системы — Windows. Операционная система необходима для обслуживания всех программ и фактически является оболочкой, которая запускает программы, отслеживает ошибки и выполняет другие действия, о которых пользователи, как правило, не подозревают. Операционная система должна быть на любом компьютере. В силу того что операционная система довольно сложна (пользователям видна лишь малая часть ее работы), то она может иметь ошибки. Существует даже стандарт, определяющий количество ошибок, возникающих в сложных системах. Но в силу того, что DOS — система старая, она доста-* точно отлажена и ошибки в ней встречаются редко. Однако в системе Windows их больше, хотя от версии к версии их становится все меньше. Наиболее распространенной версией является DOS 6.22. Цифра 6 обозначает номер версии. Вначале появились версия 1, затем 2 и т.д. Каждая версия имеет подверсию, которая также обозначается цифрой и начинается с нуля, потом 1 и т.д. Не все версии доходят до пользователя, однако некоторые становятся довольно широко распространенными. Следующая версия DOS — 7.0, которая, хотя и современна, на практике используется реже.

Более развитой системой является система Windows. Существует несколько распространенных систем Windows; это Windows 3.1x, которая работала на старых 386 компьютерах, Windows 95, которая уже снята с производства, Windows 98, Windows 2000, Windows ME, Windows XP. Основными отличиями системы Windows от DOS являются более удобный интерфейс, возможность работы в многозадачном режиме, когда программы работают независимо друг от друга, то, что она позволяет устанавливать новые устройства, и т.д.

Как правило, программы состоят из нескольких модулей. В этом случае их называют пакетами программ. Если программа небольшая и предназначена для обслуживания пользователя, она называется утилитой.

Бывают следующие пакеты программ:

1. Трансляторы. Текст программы обычно пишут, используя символику языка программирования, которая не понятна процессору. Чтобы сделать ее понятной, существуют трансляторы, переводящие текст программы в инструкции, понятные для процессора. Есть еще интерпретаторы с языков, программирования, отличающиеся от трансляторов тем, что интерпретатор переводит каждую строку текста программы в процессорные инструкции, в то время как транслятор просматривает весь текст программы, после чего создает инструкции для процессора и оптимизирует их. Интерпретатору требуется меньше времени для перевода текста программы, но больше — для выполнения инструкций.

2.    Следующий пакет программ — базы данных. Любая организация имеет свои данные. Например, в работе склада требуется хранить информацию о поставщиках и плательщиках, о товарах, имеющихся в наличии, и сроках их поступлениях. Другим организациям — банкам, фондам, больницам и так далее — необходимы свои данные, имеющие различную структуру. Имеются пакеты программ, такие, как Foxpro и Access. Пакет Norton Utilities — это сборник утилит, облегчающий работу на компьютере. Данный пакет описан в разделе DOS.

Существуют другие пакеты программ — САПР, экспертные системы, рисовальные, текстовые, сбора и анализа данных и так далее. Многие из них узкоспециализированные и используются достаточно редко. Наиболее распространенные рассматриваются в этой книге.

Резидентные программы. Данный тип программ часто используется в системе DOS. Они загружаются в память компьютера наряду с основной программой. При нажатии на горячую клавишу, которая ее вызывает, возникает прерывание, при котором выполняется обработчик прерываний резидентной программы. Последняя анализирует, какая клавиша была нажата, после чего, если была нажата горячая клавиша, управление передается резидентной программе, если нет, то обыкновенному обработчику прерываний. Это достигается за счет того, что в таблице векторов прерываний при установке программы изменяется адрес обработчика прерываний, в теле которого находится команда передачи управления резидентной программе, а если была нажата не горячая клавиша, а другая, то управление передается стандартной программе анализа прерываний от клавиатуры. Таким образом можно работать с несколькими программами. Обычно это программы справочного типа, антивирусные программы и так далее, и все они работают в системе DOS.

Где первоначально находятся программы обработки прерываний? Имеется несколько вариантов. При начале загрузки после включения компьютера используются стандартные программы, находящиеся в BIOS компьютера, затем часть из них заменяют программы операционной системы, после чего пользователь может их изменять, установив свои программы.

Программы. Для пытливых пользователей, которые хотели бы заглянуть вглубь компьютера, можно порекомендовать попробовать поработать со следующими программами:

1. Qbasic — программа с интерпретатором языка Бейсик, которая входит в стандартный набор программ системы DOS. Позволяет читать и изменять содержимое памяти, посылать и получать данные через порты, например, получить текущее время, выводить информацию в удобном для вас виде и т.д. Интересна для получения первого опыта в программировании.

2.      Debug — программа просмотра содержимого памяти, регистров и изменения их содержимого, позволяет читать и посылать информацию в порт, прочесть содержимое сектора по абсолютному адресу и т.д. Также входит в систему DOS.

3.      DiskEdit — программа из пакета Norton Utilities, которая позволяет просмотреть и скорректировать информацию на диске в удобной форме. Однако это довольно мощная программа, и, не зная ее, можно случайно нарушить структуру на диске. Поэтому при работе с ней нужно использовать только режим просмотра, который запрещает запись информации на диск, и, кроме того, первое время поработать с программой на ненужной дискете.

Чтобы начать работу с этими программами, желательно иметь описание с примерами их использования. В нашей книге имеется описание команд программы Debug.

Загрузочная программа создает некоторые таблицы, необходимые для загрузки операционной системы, например перечень подключенных основных устройств. Заканчивается программа, как уже указывалось, тестированием основных устройств, которое называется POST (Power-On Self Test). При неисправности устройств выдаются звуковые сигналы, количество которых определено фирмой-производителем, далее происходит поиск, а это зависит от устанавливаемых параметров BIOS.

Существует большое число языков, которые разделяются на два класса: низкого уровня и высокого. Язык низкого уровня позволяет писать программы, где каждая инструкция приближена к командам процессора. Примерами таких языков являются Ассемблер и Си++. Программы, написанные на этих языках, имеют большое быстродействие и занимают мало места. Однако они более трудоемкие.

Программы высокого уровня состоят из конструкций, каждая из которых после компиляции превращается в несколько команд, может быть, даже подпрограмм. На языках такого класса легко написать программу, но в силу их универсальности они требуют много времени для работы и больше памяти.

Как правило, программы, написанные на языках низкого уровня, пишутся для драйверов, подпрограмм операционной системы, то есть тех программ, которые часто используются и время их выполнения критично для пользователя. Кроме того, на этих языках пишутся программы сжатия, утилиты, программы-приложения и пр.

Приложения можно писать и на языках высокого уровня. Так, можно написать текстовый редактор на языке высокого уровня, но он будет работать дольше и требовать больше ресурсов.

Программу, написанную на языке высокого уровня, легче переносить с одного типа компьютера на другой, например с персонального компьютера на компьютер Мак, для чего ее нужно только перекомпилировать, а на низком уровне — переписывать или пользоваться другими методами, которые могут снизить быстродействие.

Языки высокого уровня делятся в зависимости от типов задач, для которых они предназначены. Например, для работы с базами данных, с искусственным интеллектом, коммерческими задачами и пр.

Языки программирования создаются разными фирмами-разработчиками, в основном это фирмы Borland и Microsoft. (Трансляторы фирмы Borland часто имеют приставку «Турбо», например Тур-боСи, а фирмы Microsoft — приставку Ms, например MsCh.)

Основные языки программирования: Ассемблер, Си, Паскаль, Бейсик, Ява и другие.

Язык Ассемблер наиболее приближен к машинным кодам (инструкциям процессора). Как правило, на нем пишут системные программисты, его преподают в учебных заведениях для более полного понимания работы подсистем компьютера.

Язык Си — мощный язык, на котором достаточно просто писать большие пакеты, такие, как трансляторы, операционные системы, утилиты и т.д. В то же время на языке Ассемблер пишутся небольшие программы, которые требуют мало места и быстро выполняются. Кроме того, возможны вставки текстов программ на языке Ассемблер в тело других языков, таких, как Си, Паскаль и др.

Язык Бейсик был придуман как интерпретатор для учебных целей, но получил развитие и поставляется в DOS под названием QBASIC. Одно время многие мини-компьютеры работали на этом языке. Сейчас он продолжает использоваться для учебных целей и для написания небольших наглядных графических программ.

Язык Фортран. Пожалуй, самый старый из языков высокого уровня. В 60-х годах после выхода более прогрессивных языков, таких, как Кобол, Алгол, ПЛ/1, онвсе равно сохранился, так как многие инженеры к нему привыкли и было создано много библиотек специальных математических функций (библиотека — набор подпрограмм или функций, которыми пользуется программист, например Sin, Cos и другие).

Язык Паскаль. Этот язык тоже хорош для написания небольших программ и обучения программированию.

Язык Ява. Этот язык появился недавно и сразу завоевал много поклонников. Его преимуществом является то, что каждый оператор хорошо транслируется в набор машинных команд и близок к нему.

Существует также понятие поколение языков. Первое поколение представляет собой машинный язык, состоящий из кодов команд и их операндов, написанных цифрами. К второму поколению относятся языки, которые имеют мнемонику для описания команд, как, например, язык Ассемблер, третье поколение включает языки высокого уровня — Бейсик, Паскаль, АДА и др.

Четвертое поколение содержит языки, которые сводят к минимуму усилия при программировании. Сюда входят языки описания Dbase, Visual Basic и пр. К пятому поколению можно отнести языки искусственного интеллекта, экспертные системы и пр.

Проблема 2000. В ранних версиях BIOS и программах имели значение две последние цифры года. Это делалось потому, что ощущалась нехватка памяти и она была в дефиците. Следовательно, компьютеру трудно было определить.следующий год, который наступил бы после 99: 2000 или 1900. Однако в современных компьютерах в BIOS имеются зарезервированные области памяти BIOS, и два байта из этой области выделено для столетия.

Со временем нехватка памяти стала ощущаться менее остро и под год стали вьщелять четыре позиции. Для этих программ переход в следующее столетие произошел без каких-либо проблем. В каких компьютерах могли быть проблемы с.переходом в XXI век? Прежде всего в старых компьютерах первых поколений: 86, 286 и 386, но таких компьютеров осталось очень мало, и они находятся у домашних или корпоративных пользователей, где дата не является жизненно важной. Основная проблема возникает у пользователей, которые работают с базами данных.

Большинство пользователей имеют программы, работающие с четырьмя позициями для года, но остались старые базы данных, в которых нужно изменить размерность полей и сделать изменения в программах. Если программисты имеют распечатки текстов программ и полей, то сделать такие изменения достаточно просто и быстро. Если же таких текстов нет, то возникают проблемы, связанные

с необходимостью написания программ и разработки новых структур баз данных. Для организации это могло стать довольно существенной проблемой. Но и в этом случае для большинства организаций невозможность перехода в следующий век не принесла бы катастрофических последствий.

Таким образом, лишь некоторым организациям потребовались серьезные затраты на изменение математического обеспечения, но в средствах массовой информации был поднят большой шум вокруг этой проблемы, писалось о громадных затратах в мире на ее решение, притом гораздо больших, чем требовалось на самом деле. От всего этого, конечно, выиграло большинство компаний, разрабатывающих программное обеспечение, которые подогревали ажиотаж, поднятый средствами массовой информации. Кончилось дело тем, что многие компании обновили программное обеспечение на компьютерах.

Обсудить статью на форуме


Если прочитаная статья из нашей обширной энциклопедия компьютера - "Операционная система.Типы программ", оказалась полезной или интересной, Вы можете поставить закладку в социальной сети или в своём блоге на данную страницу:

Так же Вы можете задать вопрос по статье через форму обратной связи, в сообщение обязательно указывайте название или ссылку на статью!
   


Copyright © 2008 - 2017 Дискета.info