Автор: Пользователь скрыл имя, 11 Января 2012 в 21:28, лекция
Мы не станем рассматривать самый низший уровень этой схемы – аппаратное обеспечение, а начнем на ступеньку выше – с посредника, находящегося между аппаратным обеспечением и медицинской программой, называемого операционной системой. Большинство из вас знакомо с двумя из операционных систем – Windows и MS DOS. Как вы увидите далее, это не единственные и не самые лучшие ОС, хотя и наиболее распространенные.
Тем не менее, во многих ситуациях выбор по-прежнему делается в пользу MS Windows. При этом выдвигаются следующие аргументы:
Например, OS/2 способна исполнять практически все прикладное ПО, разработанное для DOS и MS Windows; для этой системы существует также ряд собственных офисных приложений.
Для Linux приложений конторской направленности меньше, однако они существуют - например, бесплатно распространяемый пакет StarOffice фирмы Sun, во многих отношениях напоминающий MS Office.
Это не так, особенно при работе в сети. Например, FreeBSD на 386DX более 2х лет работала на кафедре в качестве сервера рабочей группы, WWW сервера и Internet-шлюза совершенно не требуя обслуживания.
Это действительно серьезный аргумент, т.к. большинство современных специалистов знакомы лишь с MS DOS/MS Windows.
Нужно отметить, впрочем, что MS Windows, несмотря на низкую надежность и ряд функциональных недостатков, вполне адекватна большинству задач конторской направленности. Проблемы возникают, когда решаемые задачи выходят за рамки набора писем в MS Word.
Основная проблема MS Windows помимо низкой надежности состоит том, что она не обеспечивает путей плавного и безболезненного перехода под другие ОС, даже если возникает необходимость. Строго говоря, этот недостаток свойствен всем так называемым “закрытым” системам.
Альтернативой закрытым решениям является концепция открытых систем. Идея открытых систем исходит из того, что для разных задач необходимы разные системы - как специализированные, так и системы общего назначения, просто по-разному настроенные и сбалансированные. Сложность состоит в том, чтобы:
Эти задачи решаются при помощи открытых стандартов - стандартных сетевых протоколов, стандартных форматов данных, стандартизации программных интерфейсов - API (Application Program Interface - интерфейс прикладных программ) и, наконец, стандартизации пользовательского интерфейса. К сожалению, далеко не все из перечисленного сейчас имеет утвержденные стандарты.
В качестве стандартного сетевого протокола сейчас de facto является протокол TCP/IP, реализованный в большинстве ОС.
Среди форматов данных в настоящее время существует много общепризнанных стандартов представления изображений (особенно растровых) и звуковых данных, но некоторые типы данных так и не имеют признанной стандартной формы.
Для того чтобы как-то обеспечить переносимость программ между системами различных типов, принимались различные стандарты интерфейса между пользовательской программой и ОС. Одним из первых таких стандартов был стандарт библиотек ANSI C. Он основан на системных вызовах ОС Unix, но функции MS DOS для работы с файлами тоже достаточно близки к этому стандарту.
Со стандартизацией интерфейса пользователя ситуация несколько сложнее. Существуют 2 подхода к его реализации: CLI – интерфейс командной строки и GUI – графический интерфейс. Каждый из подходов имеет свои достоинства и недостатки. Если GUI хорош для рядового (слабо подготовленного) пользователя, то CLI подходит для персонала, обслуживающего компьютерную систему. Хотя CLI интерфейс кажется устаревшим и невзрачным, в его пользу говорит тот факт, что фирма Apple, изобретатель GUI, под давлением пользователей была вынуждена добавить интерфейс командной строки.
Мощности современных персональных компьютеров достаточно для работы большинства операционных систем, поэтому выбор конкретной платформы должен диктоваться задачей, которую вы собираетесь решать.
Финогенов К.Г. MS-DOS 5.0: В 2-х частях.– М.: МП “Малип”, 1992.– 64 с.– (Настольная книга пользователя ПК).
Нортон П. Программно-аппаратная организация IBM PC: Пер. с англ. – М.: Радио и связь, 1992.– 336 с.
Фролов А.В., Фролов Г.В. Тонкая настройка и оптимизация MS-DOS.– М.: “Диалог-МИФИ”, 1993.– 96 с.– (Библиотека системного программиста; Т. 5)
История персональных компьютеров началась в 1971, когда Intel выпустила свои первые микропроцессоры 4004 и 8008. Процессор 4004 был 4х разрядным и использовался в микрокалькуляторах (именно отсюда пошла BCD арифметика). В 1974 году был разработан процессор 8080, завоевавший огромную популярность. У него было 16 адресных линий и он мог адресовать 64К памяти. В те времена память стоила дорого и такого объема было вполне достаточно. Это роковое число 64К наложило отпечаток на архитектуру всех последующих микропроцессоров серии 80ХХХ.
В 1978 году был разработан новый 16-разрядный Intel 8086, имевший уже 20-разрядную шину адреса с возможностью адресации 1М памяти. Для обеспечения совместимости с предыдущей моделью была реализована сегментная структура памяти: адрес состоял из адреса сегмента и адреса смещения. Полный 20-разрядный адрес получался сложением адреса сегмента, умноженного на 16, с адресом смещения. Используя такой механизм, процессор мог обращаться к любому участку памяти размером 64К используя 2 16-разрядных регистра. На основе этого процессора IBM разработала свои первые персональные компьютеры IBM PC и ХТ.
Для этих компьютеров IBM потребовалась операционная система. Существует несколько версий, почему заказ на разработку новой ОС достался именно Microsoft, а не признанному лидеру в этой области – фирме Digital Research, однако факт остается фактом. Благодаря этому контракту фирма Microsoft резко пошла в гору, поскольку в контракте специально оговаривалось, что IBM обязуется выпускать компьютеры только с этой ОС, отчисляя Microsoft процент с продаж.
В MS DOS была реализована довольно простая концепция персональных вычислений, т.е. предполагалось что компьютер используется одним пользователем, который в каждый момент выполняет только одну задачу. При этом все аппаратные средствами компьютера находятся в безраздельном распоряжении пользовательской программы. Такая концепция позволила существенно снизить требования к аппаратным средствам, ценой снижения уровня предоставляемого сервиса. MS DOS обеспечивает лишь 4 из 10 функций операционной системы: загрузку и исполнение пользовательских программ, работа с устройствами долговременной памяти (диски), работа с различными устройствами ввода/вывода (терминал, модем, принтер), некоторый пользовательский интерфейс.
Главным назначением DOS, от которого она получила свое название, является работа с дисками. Информация на диске физически организована следующим образом. Диск имеет одну или более сторон (магнитных головок), информация на каждой стороне организована в дорожки (треки) и сектора. Размер сектора фиксирован для большинства дисков и равен 512 байтам. Количество сторон, треков и секторов различно для разных дисков. При считывании информации с диска магнитная головка позиционируется на определенную дорожку, дожидается пока под ней окажется нужный сектор и считывает его. За один раз можно считать или записать не менее одного сектора. Это общий принцип организации дисковой памяти. Дальнейшая структура хранения зависит от операционной системы.
MS DOS делит диск на 2 части: системную область и область данных. Системная область в свою очередь подразделяется на блок начальной загрузки, таблицу размещения файлов и корневой каталог:
Блок начальной загрузки содержит данные о параметрах диска: количество сторон, треков и секторов, а также маленькую программу, осуществляющую начальную загрузку DOS в память (запускается только при старте DOS).
В MS DOS сектора нумеруются насквозь (по сторонам и дорожкам) от 0 до некоторого максимального числа и называются кластерами. Элементом дисковых операций (чтения и записи) в DOS является кластер. (Кластер – это один или более секторов, с которыми DOS обращается как с единым целым.) Каждый файл записывается в свой кластер. Если размер файла больше кластера, то он записывается в несколько кластеров. DOS выполняет все операции по разбиению файла на кластеры при записи на диск и по сборке файла при чтении его с диска, освобождая пользователя от этой обязанности. Данные одного файла могут быть разбросаны по всему диску. Чтобы знать, какому файлу принадлежит данный кластер имеется специальная таблица размещения файлов, называемая FAT. Организована она следующим образом: элементы таблицы содержат номер следующего кластера, принадлежащего данному файлу. Если данный кластер – последний, то вместо номера следующего кластера таблица содержит специальный признак конца файла (см. рис)
В зависимости от того, какой максимальный номер кластера может храниться в FAT (какого размера элемент FAT), зависит максимальный размер диска, с которым ОС может работать. В настоящее время MS DOS использует 3 стандартных типа FAT: FAT12— для мальньких дисков (дискет), где количество кластеров не превышает 4096 (размер элемента FAT – 12 бит), FAT16— для дисков среднего размера (размер элемента FAT – 16 бит, количество кластеров – до 65535), FAT32— для очень больших дисков (размер элемента FAT – 32 бит).
Вообще говоря, один и тот же диск можно отформатировать под любой тип FAT. Разница между ними будет в размере кластера. Если FAT32 позволяет иметь очень маленький кластер (напр., размером в 1 сектор), то для FAT16 и FAT12, кластер будет включать несколько секторов. Эти 2 варианта имеют свои плюсы и минусы. В первом случае (FAT32) сильно увеличиваются служебные области диска, во втором – неэкономно расходуется дисковое пространство, поскольку любой, даже самый маленький файл должен записываться в отдельный кластер. Оптимум, как обычно, лежит где-то посередине. К сожалению, не все программы могут воспринимать 32-битный номер кластера, поэтому FAT32 иногда создает проблемы для пользователя.
Корневой каталог – содержит имена файлов (8 символов), расширение (3 символа), размер файла, дату и время создания файла, номер начального кластера и атрибуты файла. Существует всего 6 атрибутов: