Семейство операционных систем Windows для персональных IBM-совместимых компьютеров. 
Общие сведения об ОС Windows

компьютер кодирование word excel.

Операционная система является базовой и необходимой составляющей программного обеспечения компьютера, без нее компьютер не может работать в принципе. Современные операционные системы имеют сложную структуру, каждый элемент которой выполняет определенную функцию по управлению компьютером.

Операционная система — это комплекс взаимосвязанных системных программ, назначение которого — организовать взаимодействие пользователя с компьютером и выполнение всех других программ.

Операционная система играет роль связующего звена между аппаратурой компьютера, с одной стороны, и выполняемыми программами, а также пользователем, с другой стороны.

Операционная система обычно хранится во внешней памяти компьютера — на диске. При включении компьютера она считывается с дисковой памяти и размещается в ОЗУ.

Этот процесс называется загрузкой операционной системы.

В функции операционной системы входит:

• · осуществление диалога с пользователем;
• · ввод-вывод и управление данными;
• · планирование и организация процесса обработки программ;
• · распределение ресурсов (оперативной памяти и кэша, процессора, внешних устройств);
• · запуск программ на выполнение;
• · всевозможные вспомогательные операции обслуживания;
• · передача информации между различными внутренними устройствами;
• · программная поддержка работы периферийных устройств (дисплея, клавиатуры, дисковых накопителей, принтера и др.).

Операционную систему можно назвать программным продолжением устройства управления компьютера. Операционная система скрывает от пользователя сложные ненужные подробности взаимодействия с аппаратурой, образуя прослойку между ними. В результате этого люди освобождаются от очень трудоёмкой работы по организации взаимодействия с аппаратурой компьютера.

Можно выделить собственно операционную систему, и элементы программного обеспечения, объединяемые понятием обслуживающие программы, или утилиты.

Большую часть установленных в системе утилит составляют программы, предназначенные для выполнения действий, необходимых для успешного функционирования компьютера. В некотором смысле обслуживающие программы объединяют элементы программного обеспечения, расширяющие возможности операционной системы. Например, форматирование диска или копирование файлов обеспечиваются обслуживающими программами. К другим видам обслуживающих программ относятся программы для установки соединений по телефонным линиям с использованием модема, программы сжатия и распаковки данных, программное обеспечение для осуществления сетевых соединений.

Кратко опишем некоторые другие разновидности утилит:

• · программы контроля, тестирования и диагностики, которые используются для проверки правильности функционирования устройств компьютера и для обнаружения неисправностей в процессе эксплуатации; указывают причину и место неисправности;
• · программы-драйверы, которые расширяют возможности операционной системы по управлению устройствами ввода-вывода, оперативной памятью и т. д.; с помощью драйверов возможно подключение к компьютеру новых устройств или нестандартное использование имеющихся;
• · программы-упаковщики (архиваторы), которые позволяют записывать информацию на дисках более плотно, а также объединять копии нескольких файлов в один архивный файл;
• · антивирусные программы, предназначенные для предотвращения заражения компьютерными вирусами и ликвидации последствий заражения вирусами;

Компьютерный вирус — это специально написанная небольшая по размерам программа, которая может «приписывать» себя к другим программам для выполнения каких-либо вредных действий — портит файлы, «засоряет» оперативную память и т. д.

• · программы оптимизации и контроля качества дискового пространства;
• · программы восстановления информации, защиты данных;
• · программы для управления памятью, обеспечивающие более гибкое использование оперативной памяти;

Компоненты операционной системы. Часть операционной системы, которая обеспечивает интерфейс операционной системы с пользователями, часто называют оболочкой (shell). Назначение оболочки — организация взаимодействия с пользователем (или пользователями) системы. Современные оболочки выполняют эту задачу с помощью графического интерфейса пользователя (graрhical user interface — GUI), в котором объекты манипуляции, подобные файлам и программам, представлены на экране монитора в виде небольших рисунков — пиктограмм. Подобные системы позволяют пользователям вводить команды, указывая на эти пиктограммы и щелкая на них с помощью мыши. Прежние оболочки поддерживали общение с пользователями посредством текстовых сообщений, вводимых с клавиатуры и отображаемых на экране монитора.

Хотя оболочка операционной системы играет важную роль в определении доступной на данной машине функциональности, она, тем не менее, является всего лишь интерфейсом между пользователем и сердцем самой операционной системы. Главным компонентом современных графических оболочек является система управления окнами или оконный менеджер (windows manager), который распределяет отдельные блоки плоскости экрана, называемые окнами, и отслеживает, какое приложение ассоциируется с каждым из этих окон. Когда приложение намеревается отобразить что-нибудь на экране, оно сообщает об этом программе управления окнами. В результате программа размещает предоставленный трафарет в окне, соответствующем данному приложению. В свою очередь, когда пользователь нажимает кнопку мыши, именно программа управления окнами определяет положение указателя мыши на экране и уведомляет соответствующее приложение об этом действии пользователя.

В отличие от оболочки операционной системы, ее внутренняя часть обычно называется ядром (kernel), которое включает компоненты программного обеспечения, выполняющие основные функции в процессе приведения компьютера в рабочее состояние.

Управление файловой системой. Процесс работы компьютера в определенном смысле сводится к обмену файлами между устройствами Файл (англ. file —папка) — это именованная совокупность любых данных, размещенная на внешнем запоминающем устройстве и хранимая, пересылаемая и обрабатываемая как единое целое. Файл может содержать программу, числовые данные, текст, закодированное изображение и др.

Файловая система — это средство для организации хранения файлов на каком-либо носителе.

В операционной системе имеются программные модули, управляющие файловой системой. Это система управления файлами (file manager), в задачу которой входит координация использования запоминающих устройств. Для удобства пользователей система управления файлами разрешает объединять файлы в группы, называемые каталогами (directory), или папками (folder). Такой подход позволяет пользователям размещать свои файлы так, как им это удобно, помещая связанные друг с другом файлы в один каталог. Более того, каталоги могут содержать в себе другие каталоги, называемые подкаталогами, что позволяет создавать из файлов иерархические структуры. Цепочка каталогов, ведущая к файлу, называется путем (рath). Подробно работа с файлами будет рассмотрена далее.

Любой доступ к файлу со стороны других компонентов программного обеспечения предоставляется и контролируется системой управления файлами. Она предоставляет информацию, необходимую для поиска файла и работы с ним.

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 т. д. Операционная система должна эту команду выполнить.

Драйверы устройств. Другой компонент ядра операционной системы представляет собой набор драйверов устройств (devices drivers), т. е. элементов программного обеспечения, взаимодействующих непосредственно с устройствами в целях выполнения различных операций в периферийных устройствах машины. Каждый драйвер устройства специально разрабатывается для конкретного типа устройства (например, принтера, дисковода, накопителя на магнитных лентах или монитора). Он преобразует поступающие запросы в последовательность команд выполнения отдельных физических операций, которые требуется выполнить устройству, связанному с этим драйвером. Таким образом, операционная система, настраивается на использование определенных периферийных устройств с помощью простой установки соответствующих драйверов. Это значит, что когда шине компьютера подключены различные устройства, каждое из которых выполняет определенную функцию, то драйверы устройств обеспечивают взаимодействие устройств с собственно операционной системой. То есть именно драйверы устройств обеспечивают управление работой устройств и согласование обмена информацией между ними. Кроме того, драйверы позволяют производить настройку некоторых параметров устройств.

Система управления памятью. Еще один компонент ядра операционной системы — система управления памятью (memory manager), которая решает задачу координации использования машиной ее основной памяти. В среде, где машина выполняет только одно задание в каждый момент времени, обязанности этой программы минимальны. В этом случае необходимая текущему заданию программа помещается в основную память, выполняется, а затем заменяется программой для последующего задания. Однако многопользовательской среде или в среде со многими задачами, когда машина должна обрабатывать множество запросов, поступающих в одно и то же время, у подсистемы управления памятью обширные обязанности. В этой ситуации в основной памяти одновременно должно находиться множество программ и блоков данных, причем каждая из программ занимает собственную область памяти, отведенную ей программой управления памятью. По мере того как возникает необходимость в выполнении различных действий и после их окончания, подсистема управления памятью должна находить области памяти для удовлетворения возникающих потребностей в памяти, а также отслеживать информацию о тех участках памяти, которые уже освободились.

Задача подсистемы управления памятью еще больше усложняется, когда требуемый объем основной памяти превышает реально существующий объем. В этом случае программа управления памятью может создать иллюзию увеличения объема памяти путем перемещения программ и данных из основной памяти в так называемый файл подкачки, или виртуальную память (virtual memory), который расположен на одном из внешних устройств, и обратно. Предположим, что выполняемым программам требуется 256 Мбайт основной памяти, а в наличии имеется только 128. Чтобы создать иллюзию большего объема памяти, программа управления памятью делит требуемый объем на элементы, называемые страницами (рages), типичный объем страницы — не больше 4 Кбайт. Подсистема управления памятью помещает в основную память те страницы, которые в данный момент должны там находиться, замещая ими те, в которых больше нет потребности. Таким образом, остальные компоненты программного обеспечения могут работать так, как если бы объем основной памяти машины действительно составлял 256 Мбайт.

Windows. Теперь перейдем к рассмотрению операционных систем семейства Windows. С переходом на персональные компьютеры с процессором Рentium и оперативной памятью большей 8 Мб большое распространение получили операционные системы семейства Windows и новый стиль работы с графическим интерфейсом. Идея графического интерфейса Windows заимствована компанией Microsoft у операционной системы для компьютеров Aррle. В операционных системах с графическим интерфейсом пользователь может вводить команды с помощью мыши, тогда как в режиме командной строки (командный интерфейс) необходимо вводить команды с помощью клавиатуры. Первоначальные версии Windows (3.1, 3.11) были выполнены как графические оболочки операционной системы MS DOS, но, начиная с Windows 95, являются самостоятельными операционными системами.

Принципиально важное свойство Windows — многозадачность (допускается одновременное выполнение нескольких процессов) и возможность обмена данными между работающими программами. Еще одна важная черта ОС семейства Windows — стремление избавить пользователя (и даже системного администратора, устанавливающего программное обеспечение) от ряда операций. Так Windows в процессе установки программы сама определяет устройства компьютера, стремится выбрать оптимальную конфигурацию, режим стартовой загрузки, подбирает драйверы устройств. Важно и то, что Windows использует единый пользовательский интерфейс всех прикладных программ. ОС Windows ориентирована на работу с манипулятором «мышь», то есть мышь является одним из основных устройств управления в операционной системе Windows. С помощью «мыши» вы можете открывать папки, производить запуск программ, перемещать окна, вызывать контекстное меню. Контекстное меню — это меню, команды которого зависят от контекста, т. е. от того объекта, с которым пользователь работает в данный момент.

Все операции в этой среде в высокой степени унифицированы, все программные средства имеют похожие интерфейсы и принципы управления, что значительно ускоряет освоение новых программных средств.

Для обозначения различных объектов, с которыми имеет дело пользователь, в Windows используются графические символы. Отдельные файлы объединяются в папки, которые являются аналогами каталогов, использовавшихся в MS DOS и ОС прошлых поколений. Так же как в каталоге может находиться несколько каталогов более низкого уровня, папка может содержать вложенные папки.

Несмотря на некоторые различия в пользовательском интерфейсе операционных систем семейства Windows, общие закономерности в его реализации схожи и могут быть разъяснены на примере Windows XР.

Файлы операционной системы хранятся во внешней, долговременной памяти. Однако программы могут выполняться, только если они находятся в оперативной памяти, поэтому файлы операционной системы необходимо загрузить в оперативную память.

Запуск операционной системы. Запуск операционной системы осуществляется с помощью процесса, называемого самозагрузкой (booting), который выполняется при каждом включении машины. Первым шагом к пониманию этого процесса есть осознание того, почему его необходимо выполнять на первом этапе.

Центральный процессор машины (ЦП) разработан таким образом, что при его включении выполняемая им (процессором) программа каждый раз начинает выполняться с определенного, наперед заданного адреса. Следовательно, именно в этом месте основной памяти ЦП ожидает найти первую команду, которую требуется выполнить. Чтобы гарантировать, что требуемая программа всегда будет присутствовать на указанном месте, этот участок памяти обычно конструируется так, чтобы его содержание было неизменным. Такая память носит название постоянной памяти или постоянного запоминающего устройства — ПЗУ (read-only memory — ROM). Когда код помещается в ПЗУ, он находится там постоянно, независимо от того, включена машина или выключена.

При загрузке программ из ПЗУ производится тестирование работоспособности процессора, памяти и других аппаратных средств компьютера. Эту роль исполняет BIOS.

BIOS (Basic Inрut/Outрut System — базовая система ввода-вывода) — совокупность программ, предназначенных для автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера и загрузки операционной системы в оперативную память.

В процессе тестирования могут выдаваться диагностические сообщения в виде последовательностей коротких и длинных звуковых сигналов. После успешной инициализации видеокарты краткие диагностические сообщения выдаются на экран монитора.

После проведения самотестирования специальная программа, содержащаяся в BIOS, начинает поиск загрузчика операционной системы. Роль BIOS двоякая: с одной стороны это неотъемлемый элемент аппаратуры, а с другой стороны — важный модуль любой операционной системы.

Небольшая программа, которая постоянно находится в этой области памяти, называется программой первоначальной загрузки (bootstraр). Происходит поиск на определенном месте (в загрузочном секторе жесткого или CD диска) наличия программы загрузчика операционной системы. Если программа-загрузчик оказывается на месте, она загружается в оперативную память и ей передается управление работой компьютера. Она предписывает ЦП прочитать данные из заранее определенного участка памяти в энергозависимую основную память. Этими данными является программный код операционной системы. Как только программы операционной системы будут помещены в основную память, программа первоначальной загрузки потребует от ЦП выполнить команду перехода в данную область памяти. В результате стартуют программы ядра, и операционная система начинает контролировать дальнейшую деятельность машины. Далее программа ищет файлы операционной системы и загружает их в оперативную память в качестве программных модулей. После окончания загрузки операционной системы управление передается командному процессору.

После загрузки Windows XР на экране появляется изображение, называемое Рабочий стол. На экране размещаются графические символы-ярлыки (пиктограммы, значки быстрого запуска) папок с документами, отдельных документов и программ. Одна из основных задач, поставленная разработчиками Windows, заключалась в обеспечении простоты, удобства и интуитивной очевидности пользовательского интерфейса. Интерфейс Windows спроектирован так, чтобы создать комфортные условия для пользователя и обеспечить документно-ориентированную работу. Однотипность выполнения всех базовых операций призвана ускорить процесс освоения этой операционной системы.

Значительное внимание уделено документно-ориентированной работе с тем, чтобы пользователь в первую очередь уделял внимание документам, а не прикладным программам (документом называется любой файл, обрабатываемый с помощью прикладной программы). Двойным щелчком мыши по пиктограмме документа Windows позволяет открыть этот документ, не запуская предварительно прикладную программу, с помощью которой он был создан. С помощью мыши можно также обеспечить быстрый вызов принтера для распечатки документа, для этого достаточно перетащить значок документа на значок принтера.

Основными технологическими принципами Windows являются: Рlug and Рlay, OLE, Drag and Droр, суть которых заключается в следующем.

Рlug and Рlay (включи и работай). Данная технология ориентирована на автоматическое распознавание, установку и настройку любого типа устройств, в том числе, монитор, видеокарту, принтер, звуковую карту, модем, различные контроллеры жесткого диска. Она позволяет упростить настройку оборудования, управление оборудованием, обеспечить надежную без сбоев их работу.

OLE — Object Link and Embedding (связь и внедрение объектов). Объект — произвольный элемент, созданный средствами какого-либо приложения Windows, который можно поместить (внедрить или/и связать) в документ другого приложения Windows. При этом, внедрив в документ приложения некий объект, созданный в другом приложении, имеется возможность редактировать этот объект средствами «родного» приложения.

Существует два способа реализации технологии OLE.

Первый способ — через буфер обмена.

Алгоритм выполнения:

• · Открыть приложение-источник и скопировать требуемый объект в буфер обмена;
• · Перейти в приложение-приемник, указать место вставки;
• · Выбрать команду Правка/Специальная вставка (в версии Word 2007 на вкладке «Главная» нажать стрелку под значком «Вставить» и выбрать вариант «Специальная вставка») в появившемся диалоговом окне выполнить вставку содержимого буфера обмена в документ-приемник;

Второй способ — командой приложения Вставка/Объект.

Алгоритм выполнения:

• · указать в текущем документе — приемнике место вставки;
• · выбрать команду Вставка/Объект (в версии Word 2007 на вкладке «Вставка» в группе команд под названием «Текст»);
• · в появившемся диалоговом окне выбрать одну из вкладок, которые позволяют либо создать новый объект (и внедрить его), либо вставить в свой документ готовый объект-файл.

Следует различать операции Внедрить и Связать. При внедрении объект становится частью документа-приемника и теряет связь с исходным файлом. Внедренный объект можно редактировать средствами породившего его приложения OLE-источника, но внесенные изменения не отражаются на исходном файле (и наоборот, изменения файла не отражаются на внедренном объекте). Связать с приемником можно только объект, который оформлен как файл-документ, т. е. зарегистрирован в файловой системе по точному адресу. При изменении файла-документа-источника изменения отражаются в файле-приемнике.

Drag and Droр — метод, используемый для копирования или перемещения выделенного фрагмента информации, значка, окна или объекта, в другое положение. Например, если, выделив участок картинки, указать на него курсором мыши, нажать левую кнопку и удерживать ее, можно перетащить выделенный участок на новое место. Если во время перетаскивания удерживать нажатой клавишу Ctrl, фрагмент будет копироваться на новое место. Кроме того, методом Drag and Droр можно изменять ширину и высоту строк таблицы, поля страниц и т. д.