Общие понятия об операционных системах
Ресурсы компьютера, такие как процессор, оперативная память, периферийные устройства, могут эффективно работать только в том случае, если их совместную работу координируют специальные программы. Иначе устройства будут работать несогласованно или вообще не смогут приносить пользу. Поэтому на любом компьютере используется операционная система. Операционной системой (ОС) – называется комплекс управляющих программ, предназначенных для управления вычислительным процессом и наиболее эффективного использования всех ресурсов вычислительной системы. Операционная система осуществляет планирование вычислительного процесса и управление его ходом. Все программы, которые мы устанавливаем на компьютер, работают под управлением и контролем операционной системы. Все устройства, которые мы подключаем к компьютеру, «общаются» с операционной системой через специальные программы – драйверы устройств. Кроме того, операционная система предоставляет пользователю интерфейс для взаимодействия с ресурсами компьютера.
Операционные системы в зависимости от их назначения могут обладать или не обладать следующим рядом свойств:
- Многозадачность - возможность запускать и выполнять одновременно более одной программы.
- Работа в режиме реального времени. ОС с этим свойством используются чаще всего для управления автоматическими комплексами. Их главная черта – это способность быстро реагировать на непредсказуемый поток внешних событий;
- Многопользовательский режим. Специальный режим, который позволяет работать нескольким пользователям за несколькими терминалами, разделяя при этом ресурсы одного и того же компьютера;
- Распределенность. При распределенном режиме работы пользователь , может обращаться к ресурсам разных компьютеров. ОС так управляет этими ресурсами, что у пользователя создается впечатление работы за одним единственным компьютером.
- Встроенность. Встроенные ОС работают на компьютере, который встроен в какое-то устройство и управляет этим устройством. Других функций такой компьютер не выполняет. Встроенная ОС поставляется только вместе с устройством и не распространяется отдельно от него.
- Интерактивность. Интерактивные системы рассчитаны на пользователя, который сидит за терминалом и ожидает отклика системы на свои действия.
Противоположностью интерактивным ОС являются ОС с пакетной обработкой, которые вообще не предполагают наличия пользователя.
Интерактивные системы могут иметь текстовый интерфейс, а могут иметь графический интерфейс.
Операционные системы семейства Windows
Современные ОС семейства Windows – это графические, интерактивные, многозадачные ОС корпорации Microsoft. Семейство ОС Windows состоит из двух групп:
- Windows 9x. Группа ОС для $16$ и $32$ –разрядных процессоров. Производились с $1995$ по $2000$ год. В настоящее время ОС этой группы являются устаревшими;
- Windows NT. Это группа современных ОС. Все ОС этой группы бывают $32$ и $64$-разрядными и работают соответственно на $32$ и $64$-разрядных процессорах. Именно к этой группе относятся популярные системы Windows XP, Windows $7$, Windows $8$. Имеются ОС, предназначенные для управления серверными компьютерами ;
- Windows для смартфонов. К этой группе относятся ОС Windows CE, Windows mobile, Windows Phone, Windows $10$ Mobile. Системы этой группы можно приобрести исключительно в составе готовых смартфонов.;
- Windows Embedded. Группа встраиваемых ОС реального времени применяемых для различных специализированных устройств. Например, для информационных и платежных терминалов, систем видеонаблюдения.
Далее работа операционной системы будет проиллюстрирована на примере Windows $7$.
Файловая система
Одним из основных понятий неразрывно связанных с понятием операционной системы является файловая система. Файловой системой называется целый сложный механизм, который ответственен за сохранение данных на жестком диске и других внешних носителях. Этот механизм работает следующим образом. Для того чтобы пользователь мог обращаться к данным, которые он сохранил на диске, эти данные должны быть как-то поименованы естественным для пользователя образом. Такая поименованная часть диска называется файлом. Размер файла может быть любым – пользователь сохраняет под единым именем столько данных, сколько он считает целесообразным. Область данных (винчестер, флешку, съемный винчестер и т.д.) разбивается на так называемые секторы размером по $512$ байт. А секторы объединяются в кластеры. Кластер является минимальной адресуемой единицей дисковой памяти, которая выделяется под хранение файла. Один кластер может хранить данные только одного файла. Размер кластера фиксирован и является различным для разных файловых систем. Процесс разметки области хранения данных называется форматированием.
Рисунок 1.
ОС Windows $7$ поддерживает четыре типа файловых систем:
- FAT16. Это довольно старая файловая система, предназначенная для дисков размером менее $512$ Мб. Максимальный объем, который поддерживает FAT $16$, равен $2$ Гб.
- FAT32. Используется для флеш-памяти размером больше $2$ Гб.
- exFAT. Была разработана как улучшенная версия FAT$32$ для флеш-памяти.
- NTFS. Эта файловая система является базовой для Windows $7$. Она была создана, чтобы полностью вытеснить FAT$16$ и FAT$32$. NTFS быстрее и надежнее своих предшественниц, имеет средства для шифрования данных. ОС Windows $7$ может быть установлена только на диск, который отформатирован в файловой системе NTFS, но при этом Windows может работать с другими областями хранения данных, которые отформатированы в FAT$16$, FAT$32$ и exFAT.
Рисунок 2.
Для операционных систем других семейств используются совершенно другие файловые системы. Например, для ОС Linux жесткий диск форматируется в файловой системе ext$3$. Можно на одном и том же компьютере один раздел диска отформатировать в NTFS и установить там Windows $7$, а другой раздел отформатировать в ext$3$ и установить на нем Linux. В этом случае работая под Windows пользователь вообще не будет видеть раздел отформатированный в ext$3$ и никак не сможет получать из него данные.
Для того чтобы узнать, какая файловая система (из доступныx для Windows) выбрана на определенном разделе жесткого диска нужно нажать правой кнопкой мыши на пиктограмме диска и выбрать в контекстном меню пункт «свойства». В открывшемся окне можно прочитать информацию о размере диска, количестве свободного места и файловой системе.
