авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования ...»

-- [ Страница 4 ] --

В LCD–мониторах каждая точка формируется свечением одного элемента экрана (транзистора). Поэтому каждый монитор имеет свое максимальное физи ческое разрешение (его еще называют native). Именно в native–разрешении LCD– монитор воспроизводит изображение лучше всего. Это разрешение определяется размером пикселей, который у LCD–монитора фиксирован. При этом есть возмож ность использовать и более низкое, чем native, разрешение. Для этого есть два спо соба. Первый называется центрированием;

суть метода в том, что для отображения изображения используется только то количество пикселей, которое необходимо для формирования изображения с более низким разрешением. В результате изображе ние получается не во весь экран, а только в середине. Все неиспользуемые пиксели остаются черными, т. е. вокруг изображения образуется широкая черная рамка.

Второй метод называется растяжением. Суть его в том, что при воспроизведении изображения с более низким, чем native, разрешением используются все пиксели, т. е. изображение занимает весь экран. Однако из-за того, что изображение растяги вается на весь экран, возникают небольшие искажения и ухудшается резкость.

Достоинствами LCD–мониторов являются компактные размеры;

низкое энер гопотребление;

отсутствие мерцания, следовательно, несравнимо меньшая утом ляемость зрения и общая усталость при работе;

намного меньший уровень вредных электромагнитных излучений и полное отсутствие рентгеновских;

превосходные антибликовые покрытия;

отсутствие искажения на экране. Недостатками являются необходимость работать в одном разрешении (благодаря технологиям аппаратного и программного сглаживания недостаток снижения качества изображения при пе реходе к разрешению, отличному от рекомендованного, уже практически полно стью устранен);

трудно добиться равномерной подсветки по всей площади панели с жидкими кристаллами, что приводит к неравномерности в яркости изображения, вследствие чего на экране монитора возникают светлые и темные пятна, что очень хорошо заметно на однородном светло-сером фоне;

некоторые LCD–мониторы могут не обеспечивать достаточного уровня яркости, что очень мешает при силь ном солнечном свете;

может быть недостаточна глубина контрастности.

Другими типами мониторов являются плазменные панели (Plasma Display Panel–PDF, высокая яркость и контрастность наряду с отсутствием дрожания яв ляются большими преимуществами таких мониторов), FED–мониторы (монито ры электростатической эмиссии – Field Emission Displays, являются сочетанием традиционной технологии, основанной на использовании ЭЛТ и жидкокристалли ческой, данная технология обеспечивает наилучшее качество изображения среди всех плоскопанельных мониторов и самую низкую инерционность (около 5 мкс)), LEP –мониторы (Light Emission Plastics – светоизлучающий пластик, принцип работы основан на технологии светоизлучающего пластика).

Клавиатура Клавиатура – основное устройство ручного ввода информации. Бывают полноразмерные (настольные ПК) и уменьшенные (портативные ПК). Нажатие клавиши передает процессору код (условный номер) нажатой клавиши, кото рый в зависимости от используемой программы может по-разному интерпрети роваться. Поэтому одна и та же клавиатура может использоваться для ввода ла тинских символов, кириллицы, японских, китайских и прочих иероглифов.

Но для этого нужны соответствующие программы. Некоторые клавиши само стоятельного кода не формируют и обычно используются совместно с другими клавишами. Подключаются клавиатуры через интерфейсы PS/2 или USB. Бы вают и беспроводные клавиатуры. Передача информации в беспроводных сис темах осуществляется инфракрасным лучом. Обычный радиус действия таких клавиатур составляет несколько метров. Источником сигнала является клавиатура.

Клавиатура относится к стандартным средствам персонального компьюте ра. Ее основные функции не нуждаются в поддержке специальными системны ми программами (драйверами). Необходимое программное обеспечение для на чала работы с компьютером уже имеется в микросхеме ПЗУ в составе базовой системы ввода–вывода (BIOS), и потому компьютер реагирует на нажатия кла виш сразу после включения.

Состав клавиатуры. Стандартная клавиатура имеет более 100 клавиш, функционально распределенных по нескольким группам (рис. 7.2).

Группа алфавитно–цифровых клавиш предназначена для ввода знаковой информации и команд, набираемых по буквам. Каждая клавиша может работать в нескольких режимах (регистрах) и, соответственно, может использоваться для ввода нескольких символов. Переключение между нижним регистром (для ввода строчных символов) и верхним регистром (для ввода прописных симво лов) выполняют удержанием клавиши SHIFT (нефиксированное переключе ние). При необходимости жестко переключить регистр используют клавишу CAPS LOCK (фиксированное переключение). Если клавиатура используется для ввода данных, абзац закрывают нажатием клавиши ENTER. При этом авто матически начинается ввод текста с новой строки. Если клавиатуру используют для ввода команд, клавишей ENTER завершают ввод команды и начинают ее исполнение.

Рис. 7.2. Группы клавиш стандартной клавиатуры Для разных языков существуют различные схемы закрепления символов национальных алфавитов за конкретными алфавитно–цифровьми клавишами.

Такие схемы называются раскладками клавиатуры. Переключения между раз личными раскладками выполняются программным образом – это одна из функ ций операционной системы. Соответственно, способ переключения зависит от того, в какой операционной системе работает компьютер. Например, в ОС Windows для этой цели могут использоваться следующие комбинации:

ALT+SHIFT, или CTRL+SHIFT. При работе с другой операционной системой способ переключения можно установить по справочной системе той програм мы, которая выполняет переключение.

Группа функциональных клавиш включает двенадцать клавиш (от F1 до F12), размещенных в верхней части клавиатуры. Функции, закрепленные за данными клавишами, зависят от свойств конкретной работающей в данный мо мент программы, а в некоторых случаях и от свойств операционной системы.

Общепринятым для большинства программ является соглашение о том, что клавиша F1 вызывает справочную систему, в которой можно найти справку о действии прочих клавиш.

Служебные клавиши располагаются рядом с клавишами алфавитно– цифровой группы. В связи с тем, что ими приходится пользоваться особенно часто, они имеют увеличенный размер. К ним относятся рассмотренные выше клавиши SHIFT и ENTER, регистровые клавиши ALT и CTRL (их используют в комбинации с другими клавишами для формирования команд), клавиша TAB (для ввода позиций табуляции при наборе текста), клавиша ESC (от английско го слова Escape) для отказа от исполнения последней введенной команды и клавиша BACKSPACE для удаления только что введенных знаков (она нахо дится над клавишей ENTER и часто маркируется стрелкой, направленной влево).

Служебные клавиши PRINT SCREEN и PAUSE/BREAK размещаются справа от группы функциональных клавиш и выполняют специфические функ ции, зависящие от действующей операционной системы. Общепринятыми яв ляются следующие действия:

• PRINT SCREEN – печать текущего состояния экрана на принтере (для MS–DOS) или сохранение его в специальной области оперативной памяти, на зываемой буфером обмена (для Windows);

• PAUSE/BREAK – приостановка/прерывание текущего процесса.

Две группы клавиш управления курсором расположены справа от алфавит но–цифровой панели. Курсором называется экранный элемент, указывающий место ввода знаковой информации. Курсор используется при работе с програм мами, выполняющими ввод данных и команд с клавиатуры. Клавиши управле ния курсором позволяют управлять позицией ввода.

Четыре клавиши со стрелками выполняют смещение курсора в направле нии, указанном стрелкой. Действие прочих клавиш описано ниже.

PAGE UP/PAGE DOWN – перевод курсора на одну страницу вверх или вниз. Понятие «страница» обычно относится к фрагменту документа, видимому на экране. В графических операционных системах (например Windows) этими клавишами выполняют «прокрутку» содержимого в текущем окне. Действие этих клавиш во многих программах может быть модифицировано с помощью служебных регистровых клавиш, в первую очередь SHIFT и CTRL. Конкретный результат модификации зависит от конкретной программы и/или операционной системы.

Клавиши HOME и END переводят курсор в начало или конец текущей строки, соответственно. Их действие также модифицируется регистровыми клавишами.

Традиционное назначение клавиши INSERT состоит в переключении ре жима ввода данных (переключение между режимами вставки и замены). Если текстовый курсор находится внутри существующего текста, то в режиме встав ки происходит ввод новых знаков без замены существующих символов (текст как бы раздвигается). В режиме замены новые знаки заменяют текст, имевший ся ранее в позиции ввода.

В современных программах действие клавиши INSERT может быть иным.

Конкретную информацию следует получить в справочной системе программы.

Возможно, что действие этой клавиши является настраиваемым – это также за висит от свойств конкретной программы.

Клавиша DELETE предназначена для удаления знаков, находящихся спра ва от текущего положения курсора. При этом положение позиции ввода остает ся неизменным.

Клавиша BACKSPACE служит для удаления знаков, но при ее использова нии позиция ввода смещается влево, и, соответственно, удаляются символы, находящиеся не справа, а слева от курсора.

Группа клавиш дополнительной панели дублирует действие цифровых и некоторых знаковых клавиш основной панели. Во многих случаях для исполь зования этой группы клавиш следует предварительно включать клавишу– пере ключатель NUM LOCK (о состоянии переключателей NUM LOCK, CAPS LOCK и SCROLL LOCK можно судить по светодиодным индикаторам, обычно расположенным в правом верхнем углу клавиатуры).

За дополнительной клавиатурой сохраняется важная функция ввода сим волов, для которых известен расширенный код ASCII, но неизвестно закрепле ние за клавишей клавиатуры. Так, например, известно, что символ «§» (пара граф) имеет код 0167, а символ «°» (угловой градус) имеет код 0176, но соот ветствующих им клавиш на клавиатуре нет. В таких случаях для их ввода ис пользуют дополнительную панель.

Порядок ввода символов по известному ALT–коду.

1. Нажать и удержать клавишу ALT.

2. Убедиться в том, что включен переключатель NUM LOCK.

3. Не отпуская клавиши ALT, набрать последовательно на дополнительной панели ALT–код вводимого символа, например: 0167.

4. Отпустить клавишу ALT. Символ, имеющий код 0167, появится на экра не в позиции ввода.

Манипулятор Мышь Мышь – основное устройство позициониро вания настольных ПК при работе с графическим режимом отображения данных на мониторе.

Представляет собой плоскую коробочку с двумя и более кнопками и, возможно, дополнительны ми органами управления. Перемещение мыши по плоской поверхности синхронизировано с перемещением графического объекта (указателя мыши) на экране монитора.

В отличие от рассмотренной ранее клавиатуры, мышь не является стан дартным органом управления, и базовые средства ввода и вывода (BIOS) ком пьютера, размещенные в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ), не со держат программных средств для обработки прерываний мыши.

В связи с этим в первый момент после включения компьютера мышь не работает. Она нуждается в поддержке специальной системной программы – драйвера мыши. Драйвер устанавливается либо при первом подключении мы ши, либо его обеспечивает операционная система компьютера. Драйвер мыши предназначен для интерпретации сигналов, поступающих от нее. Кроме того, он обеспечивает механизм передачи информации о положении и состоянии мыши операционной системе и работающим программам.

По принципу работы они делятся на оптомеханические, оптические (вариан том данной технологии является лазерная мышь), гироскопические мыши (мышь, оснащенная гироскопом, распознает движение не только на поверхности, но и в пространстве: ее можно взять со стола и управлять движением кисти в воздухе).

В 2009 году фирмой Apple представлена мышь Magic Mouse, являющаяся первой в мире мышью с сен сорным управлением и поддержкой технологии мульти тач. Вместо кнопок, колесиков и прочих элементов управления в этой мыши используется сенсорный тач пад, позволяющий при помощи различных жестов осу ществлять нажатия, прокрутку в любом направлении, масштабирование картинки, переходы по истории документов и пр.

Основная часть современных мышей имеет интерфейс USB, иногда – с адап тером для PS/2. Фирма Apple для своих компьютеров в настоящее время поставляет мыши только с интерфейсом Bluetooth, хотя возможно использование и мышей USB.

Беспроводная мышь отличается от обычной наличием устройства беспро водной связи с системным блоком.

Другие манипуляторы:

Трекбол – встроенный в клавиатуру шар, вращение которого вызывает тот же эффект, что и перемещение мыши.

TouchPad – устройство ввода данных, обычно используемое в ноутбуках, в которых управление курсором осуществляется путем слежения за движениями пальца пользователя.

Джойстик – широко используются в компьютерных играх и тренажерах.

Дигитайзер (со световым пером), или графический планшет – это устрой ство для ввода рисунков от руки непосредственно в компьютер.

Сенсорный экран – предназначен для управления устройствами с помощью простого прикосновения к экрану. Используются в платежных терминалах, ин формационных киосках, оборудовании для автоматизации торговли, карманных компьютерах, операторских панелях в промышленности.

Другие устройства персонального компьютера Устройства ввода графических данных Сканер – устройство автоматического ввода в компью тер и преобразования в цифровую форму изображений (фо тографий, рисунков, слайдов), а также текстовых докумен тов. Сканируемое изображение освещается белым светом (черно-белые сканеры) или тремя цветами (красным, зеле ным и синим). Отраженный свет проецируется на линейку фотоэлементов, кото рая движется, последовательно считывает изображение и преобразует его в ком пьютерный формат.

Системы распознавания текстовой информации позволяют преобразовать отсканированный текст из графического формата в текстовый. Такие системы способны распознавать текстовые документы на различных языках, представлен ные в различных формах (например, таблицах) и с различным качеством печати (начиная от машинописных документов).

Сканеры подразделяются на планшетные, рулонные и ручные. Наиболее удоб ны планшетные сканеры.

Сканеры подключаются к компьютеру различными способами: с помощью SCSI адаптеров, к параллельному или USB портам компьютера.

Устройства вывода данных К ним относятся принтеры и графопостроители (плоттеры).

Принтер формирует изображение построчно. Бумага или другой носитель по следовательно протягивается под печатающими головками, которые отображают условную строку изображения.

Основной параметр принтера – разрешение (плотность точек на единицу по верхности). Чем меньше размер точки, тем выше плотность точек и четче изобра жение. Плотность точек измеряется в dpi (dots per inch – число точек на квадрат ный дюйм изображения). Чем выше значение показателя dpi у принтера, тем выше качество печати.

Современные принтеры подключаются к системному блоку через параллель ный порт или шину USВ.

По способу печати принтеры делятся на струйные, лазерные, ударные, терми ческие и специальные.

Ударные (матричные) принтеры формируют точки, выталкивая тонкий стер жень из печатающей головки. Он, ударяя по красящей ленте, оставляет оттиск точки на бумаге. Это самая старая разновидность принтеров. В настоящее время они используются только в специальных целях (печать чеков в кассовых аппара тах, банкоматах и т. д.). У матричных принтеров размер точек изображения зна чительно больше, чем у струйных и лазерных. Поэтому существенно хуже качест во печати.

Струйные принтеры формируют точки изображения, выплескивая микро скопические капли специальных чернил на бумагу. Каждая капля – одна точка изображения.

Почти все современные струйные принтеры поддерживают функцию цвет ной печати. Цветные струйные принтеры формируют точку изображения, выпле скивая несколько капель базовых цветов в одну точку.

Лазерные принтеры формируют точки изображения, нагревая лазером или линейкой светодиодов мельчайшие пылинки специального порошка – тонера.

Там, где должна быть выведена точка изображения, лазер включается, нагревает тонер, и частица нагретого тонера отпечатывается на бумаге. Технически они яв ляются более сложными устройствами, чем струйные принтеры. Большинство из них имеют свой мощный процессор и память.

Достоинствами лазерных принтеров являются: быстрая печать текстов и изо бражений, состоящих из элементов, отображаемых оттенками серого цвета;

четкая качественная печать даже на обычной бумаге.

Термические принтеры используют нагрев красителя и перенос его на бумагу в жидкой или газообразной форме. При охлаждении краситель застыва ет на бумаге, формируя изображение. Термические принтеры позволяют печа тать высококачественные цветные изображения фотографического качества.

Специализированные принтеры являются частью различных технических устройств и предназначены для печати не только на бумаге, но и на иных носите лях – картоне, ткани, металле и пр.

Графопостроители (плоттеры) – устройство вывода графических изображений (чертежей, графи ков, схем, диаграмм).

Бывают планшетные и рулонные.

В планшетных устройствах бумага закрепляется на большом планшете и рисующее перо перемещает ся вверх–вниз и вправо–влево. В рулонных устройствах перо перемешается толь ко вправо–влево, а лист протягивается вдоль линии пера. Графопостроители – достаточно дорогие устройства и применяются только в специальных целях – для вычерчивания сложных чертежей, широкоформатных плакатов и т. д.

Флэш-память Флеш-память – особый вид энергонезависимой (энергия нужна только для записи) перезаписываемой полупроводниковой памяти. Свое название получила благодаря тому, как производится запись и стирание данного вида памяти. Сегодня словосочетание «флеш– память» обозначает широкий класс твердотельных уст ройств накопителей информации. Отличаются дешевиз ной, компактностью, механической прочностью, а так же большим объемом, скоростью работы и низким энергопотреблением.

Самый востребованный вид накопителя информации – USB флеш накопители.

USB Flash Drive («флэшка») – тип внешнего носителя информации для компьютера. По функциональному назначению флэш-диски ничем не отлича ются от всех остальных компьютерных дисков (жесткого диска): это устройства для долговременного энергонезависимого хранения информации с возможно стью многократной перезаписи. Самое главное их отличие от тривиальных винчестеров заключается в отсутствии каких-либо подвижных механических деталей конструкции. Для хранения информации во флэш-дисках используются микросхемы памяти, выполненные по технологии Flash, которую еще в начале 80-х годов разработала фирма Intel. Емкость этих микросхем постоянно растет при весьма малых габаритах.

При включении устройства в разъем оно автоматически распознается сис темой и регистрируется. При завершении работы необходимо выполнить от ключение устройства, после этого оно будет удалено из системы и может быть снято.

Различные современные устройства (цифровые камеры, радиотелефоны, диктофоны) имеют флеш-память – карты памяти. Сегодня можно встретить их различные форматы: Compact Flash, SD (Secure Digital Card), XD – Picture Card, Memory Stick, MMC (Multimedia Card) / SD (Secure Digital Card), MMC (Multi media Card), Smart Media Card.

Модем Модем – устройство для преобразования данных из цифрового формата в аналоговый и обратно для передачи их по телефонным линиям.

Различают внутренние и внешние модемы. Внутренние модемы выполне ны в виде дочерней платы и устанавливаются в PCI–разъем на материнской плате, а внешние подключаются к ПК через последовательный порт или шину USB. В ноутбуках модем может быть интегрирован на материнскую плату или может подключаться через интерфейс PCMCIA.

Существуют также ISDN и ADSL–модемы, которые поддерживают более высокую скорость приема/передачи данных.

Устройство бесперебойного питания (УБП) УБП – устройство, позволяющее выравнивать напряжение электрической сети и выступать в качестве источника электропитания при временном отклю чении энергии.

Необходимость использования УБП обусловлена тем, что многие серьез ные сбои в работе компьютерных систем происходят из-за сбоев в электропи тании. Особенно это касается сетевых серверов. Поэтому они практически все гда подключаются к электросети не напрямую, а через УБП.

Интеллектуальные устройства бесперебойного питания могут посылать информацию о переходе на автономное питание процессору, и специальные программы могут обрабатывать эти сообщения для корректного завершения работы компьютерной системы и сохранения данных на энергонезависимых устройствах.

Контрольные вопросы 1. Что означают понятия IBM-совместимые и IBM-несовместимые ПК?

2. Что входит в базовую конфигурацию стационарного ПК?

3. Входит ли принтер в базовую конфигурацию компьютера и почему?

4. Входит ли сканер в базовую конфигурацию компьютера и почему?

5. Отличия (достоинства, недостатки) мобильного ПК от стационарного.

6. Что располагается в системном блоке?

7. Какие дочерние платы вы знаете?

8. Перечислите параметры корпуса системного блока.

9. Что располагается на материнской плате?

10. Перечислите основные характеристики материнских плат.

11. Что представляет собой чипсет материнской платы?

12. Что зависит от модели чипсета?

13. Что представляет собой процессор?

14. Из каких основных внутренних схем состоит процессор?

15. Какие фирмы изготавливают процессоры?

16. Перечислите основные параметры процессора.

17. Что характеризует разрядность процессора?

18. Что характеризует тактовая частота процессора?

19. Назначение кэш-памяти процессора.

20. Что вы знаете о «пирамиде» кэш-памяти?

21. Что такое многоядерные процессоры?

22. Что такое шина ПК?

23. Что включает в себя системная шина материнской платы?

24. Какие стандарты используются для подключения дочерних плат?

25. Какие интерфейсы используются для подключения внутренних накопите лей? Их отличия.

26. Охарактеризуйте шины USB.

27. Охарактеризуйте шины FireWire.

28. Что представляет собой интерфейс IrDA?

29. Чем отличается последовательный порт ввода–вывода от параллельного?

30. Для чего ранее использовались последовательные и параллельные порты?

31. Что такое оперативная память? Ее назначение.

32. Содержимое какой памяти очищается после выключения компьютера?

33. Что такое ПЗУ? Назначение.

34. Что такое BIOS? Где размещается?

35. Для чего служат программы BIOS?

36. Отличия ПЗУ от ОЗУ.

37. Что такое CMOS?

38. Какие данные хранятся в CMOS?

39.В какой памяти хранится информация о составе оборудования компьютера?

40. Что такое жесткий диск?

41. Опишите принцип действия жесткого диска.

42. Перечислите основные параметры жесткого диска.

43. Какое устройство предназначено для долговременного хранения больших объемов данных?

44. Чем отличаются диск с интерфейсом SCSI от диска с интерфейсом IDE?

45. Что выше: скорость доступа к данным, расположенным в оперативной па мяти или скорость доступа к данным на жестком диске?

46. Что такое HDD?

47. Что такое видеодаптер? Его назначение.

48. Через какие интерфейсы подключается видеодаптер?

49. Какие функции взял на себя видеоадаптер?

50. Что означает понятие «графический ускоритель»?

51. Назначение звуковой карты.

52. Назовите основной параметр звуковой карты.

53. Что определяет разрядность звуковой карты.

54. От чего зависит качество звука в ПК (параметр)?

55. Приведите классификацию мониторов.

56. Перечислите основные параметры монитора.

57. К чему приводит использование завышенного разрешения экрана?

58. К чему приводит использование заниженного разрешения экрана?

59. Что означает разрешение экрана?

60. Что означает параметр монитора – глубина цвета?

61. Перечислите типы мониторов по принципу формирования изображения.

62. Принцип работы LCD–мониторов.

63. Почему в LCD–мониторах достаточна частота регенерации 60 Гц? Какая частота желательна в CRT–мониторах?

64. Достоинства и недостатки LCD–мониторов.

65. Через какие интерфейсы подключается клавиатура?

66. Почему клавиатура, в отличие от мыши, реагирует на нажатие клавиш почти сразу после включения компьютера?

67. Перечислить и охарактеризовать основные группы клавиш клавиатуры.

68. Какие клавиши удаления символов на клавиатуре вы знаете? Их отличия.

69. Как выполнить переключение между нижним и верхним регистрами кла виатуры?

70. Какие служебные клавиши вы знаете? Их назначение.

71. Как ввести символ по его коду?

72. Почему мышь, в отличие от клавиатуры, не активна в первый момент по сле включения компьютера?

73. Через какие интерфейсы подключается мышь?

74. Перечислите устройства позиционирования.

75. Что такое сканер?

76. Какие типы сканеров вы знаете?

77. Как сканеры подключаются к ПК?

78. Какие устройства вывода данных вы знаете?

79. Какие типы принтеров вы знаете?

80. Назовите основной параметр принтера. В чем он измеряется?

81. Как принтеры подключаются к ПК?

82. Назначение плоттера.

83. Назовите типы графопостроителей и их отличия.

84. Охарактеризуйте USB-флеш-накопители.

85. Для чего предназначен модем?

86. Какие типы модемов знаете?

87.Чем отличается внешний модем от внутреннего? Как они подключаются к ПК?

88. Для чего предназначено устройство бесперебойного питания?

Тема 8. Программное обеспечение Правовая охрана программ Говоря о создании и распространении программного обеспечения, следует отметить две основных стратегии, применяемых в этой области.

Собственническое, или проприетарное программное обеспечение (proprietary software) – это программное обеспечение, которое имеет ограниче ния на его использование и копирование, обычно требуемые собственником.

Предотвращение использования, копирования или модификации могут быть достигнуты правовыми или техническими средствами. Технические средства включают в себя выпуск только машинно-читаемых двоичных файлов, и со крытия читаемого человеком исходного кода. Правовые средства могут вклю чать в себя лицензирование ПО, копирайт (copyright, ©) и патенты.

Но, по мнению многих, программирование – это такая же наука, как и хи мия, физика, математика. Все достижения в этих областях обнародованы.

Не нужно открывать еще раз теорему Пифагора и изобретать заново колесо.

Если человек живет в обществе, то все его открытия должны стать достоянием этого общества, ведь именно так происходит прогресс. То же можно сказать и о программном обеспечении.

В семидесятых годах 20 века программное обеспечение зачастую разраба тывалось свободными объединениями программистов и бесплатно передава лось другим нуждающимся в нем пользователям. Нередко этим занимались да же крупные фирмы. К 1983 году положение изменилось – наступила эра персо нальных компьютеров, коммерческие программы и операционные системы (в частности, DOS от Microsoft) начали свое победное шествие по миру. Чуть позже идея коммерциализации проникла и в мир «больших» машин и «серьез ного» программирования.

Ричард Столлмен, один из основателей ОС Unix, в 1983 году основал проект GNU (проект по разработке сво бодного программного обеспечения), целью которого было вернуть прежние взаимоотношения производителей и потре бителей программного обеспечения. GNU (рекурсивный ак роним от англ. GNU is Not Unix – «GNU – это не Unix») – проект по созданию свободной UNIX–подобной операцион Логотип проекта GNU ной системы.

В рамках проекта GNU в 1988 г. Столлмен совместно с юристами разрабо тал лицензию GNU General Public License (Открытое лицензионное соглашение GNU) для программного обеспечения. Ее также сокращенно называют GNU GPL, или даже просто GPL, если из контекста понятно, что речь идет именно о данной лицензии.

В манифесте GNU отличию свободных программ от бесплатных уделено очень много места – по-русски же это можно сказать гораздо короче, поскольку эти понятия не обозначаются, как в английском, одним словом free. Получив в пользование или купив свободную программу, вы легально, не нарушая ничьих авторских прав, можете:

сколько угодно копировать, как угодно широко ее распространять;

изменять или совершенствовать ее исходный код (программа, рас пространяемая по публичной лицензии GNU, всегда поставляется вместе с исходным кодом разработчика – этой самой строго охра няемой и никогда не раскрываемой частью коммерческих программ);

и, наконец, свободно распоряжаться измененной версией – хоть раз давать ее даром, хоть запрашивать за нее миллиард.

Только на одну вещь пользователь такого программного обеспечения не имеет права ни в коем случае. Он не может при дальнейшем распространении скрыть исходный код программы, объявив себя его владельцем, и остановить, таким образом, свободное совершенствование и развитие программы. Специ ально для таких программ проект GNU ввел в обиход понятие copyleft (в отли чие от copyright), когда создатель продукта сохраняет на него практически все авторские и имущественные права при любых обстоятельствах – даже если и распространяет его совершенно бесплатно.

Итак, свобода программного обеспечения состоит из:

свободы читать (изучать) код;

свободы писать (модифицировать) код;

свободы распространять (публиковать, тиражировать) код.

ПО с открытым кодом (Open source) Программное обеспечение с открытым исходным кодом (Open source) – способ разработки ПО, при котором создавае мый исходный код программ открыт, т. е. общедоступен для просмотра и изменения. Это позволяет всем желающим ис пользовать уже созданный код для своих нужд и, возможно, помочь в разработке открытой программы.

«Открытая» лицензия не требует, чтобы ПО всегда пре- Логотип проекта доставлялось бесплатно. Но многие из наиболее успешных Open Source проектов «открытого» ПО, тем не менее, бесплатны.

Подавляющее большинство открытых программ является одновременно свободными (GNU GPL) и наоборот, ибо определения открытого и свободного ПО близки, а большинство лицензий соответствуют обоим.

Отличие между движениями открытого ПО и свободного ПО заключается в основном в приоритетах. Сторонники открытого ПО делают упор на эффек тивность открытых исходных кодов программ как метода разработки, модерни зации и сопровождения программ. Сторонники свободного ПО исходят из идеологических соображений и считают, что именно права на распространение, модификацию и изучение программ являются главным достоинством свободного ПО.

Используя нелицензионное (пиратское) ПО, защищенное лицензией copyright, вы нарушаете законодательство о защите авторских прав.

Уровни программного обеспечения В соответствии с принципом программного управления любой компьютер можно рассматривать как совокупность аппаратной (или технической) и про граммной частей. Программное и аппаратное обеспечение в компьютере рабо тают в неразрывной связи и взаимодействии. Многие программы работают, опираясь на другие программы более низкого уровня, т. е. мы можем говорить о пирамиде программного обеспечения (ПО).

Каждый следующий уровень опирается на программное обеспечение предшествующих уров ней. Каждый вышележащий уровень повышает функциональность всей системы. Так, например, вычислительная система с программным обеспе чением базового уровня не способна выполнять большинство функций, но зато позволяет устано вить системное программное обеспечение.

Базовый уровень. Самый низкий уровень программного обеспечения представляет базовое программное обеспечение. Оно отвечает за взаимодейст вие с базовыми аппаратными средствами. Базовые программные средства (к ним относится BIOS), как правило, непосредственно входят в состав базового оборудования и хранятся в специальных микросхемах, называемых постоян ными запоминающими устройствами (ПЗУ – Read Only Memory, ROM). Про граммы и данные записываются («прошиваются») в микросхемы ПЗУ на этапе производства и не могут быть изменены в процессе эксплуатации.

Системный уровень. Системный уровень – переходный. Программы, ра ботающие на этом уровне, обеспечивают взаимодействие прочих программ компьютерной системы с программами базового уровня и непосредственно с аппаратным обеспечением, то есть выполняют «посреднические» функции.

От программного обеспечения этого уровня во многом зависят эксплуата ционные показатели всей вычислительной системы в целом. Так, например, при подключении к вычислительной системе нового оборудования на системном уровне должна быть установлена программа, обеспечивающая для других про грамм взаимосвязь с этим оборудованием. Конкретные программы, отвечаю щие за взаимодействие с конкретными устройствами, называются драйверами устройств – они входят в состав программного обеспечения системного уровня.

Совокупность программного обеспечения системного уровня образует яд ро операционной системы компьютера. Полное понятие операционной системы мы рассмотрим несколько позже, а здесь только отметим, что если компьютер оснащен программным обеспечением системного уровня, то он уже подготов лен к установке программ более высоких уровней, к взаимодействию про граммных средств с оборудованием и, самое главное, к взаимодействию с поль зователем. Наличие операционной системы – непременное условие для воз можности практической работы человека с вычислительной системой.

Служебный уровень. Программное обеспечение этого уровня взаимодей ствует как с программами базового уровня, так и с программами системного уровня. Служебные программы (их также называют утилитами) используются для расширения или улучшения функций системных программ. Некоторые служебные программы (как правило, это программы обслуживания) изначально включают в состав операционной системы, но большинство служебных про грамм являются для операционной системы внешними и служат для расшире ния ее функций.

Прикладной уровень. Программное обеспечение прикладного уровня представляет собой комплекс прикладных программ, с помощью которых на данном рабочем месте выполняются конкретные задания. Спектр этих заданий необычайно широк – от производственных до творческих и развлекательно обучающих.

Классификация программных средств Мы рассмотрели взаимодействие между собой различных уровней ПО.

Рассмотрим общую классификацию ПО (см. рис. 8.1).

Программное обеспечение, можно условно разделить на три категории:

1) системное ПО (программы общего пользования), обеспечивающее ра боту компьютера и его взаимодействие с пользователем;

2) инструментальное ПО (системы программирования), обеспечивающее разработку новых программ для компьютера на языке программирования;

3) прикладное ПО, обеспечивающее выполнение конкретных работ на ПК:

редактирование текстовых документов, создание рисунков или карти нок, обработка информационных массивов и т. д.

По признаку – длительность нахождения в оперативной памяти – про граммы делятся на резидентные и нерезидентные.

Резидентные программы – это программы, на протяжении всей работы компьютера находящиеся в его оперативной памяти. Их постоянное присутст вие в ОЗУ связано с тем, что эти программы на протяжении всего периода включения компьютера следят за его состоянием. Это операционная система, антивирусные программы.

Нерезидентные программы – это программы, которые по окончании своей работы выгружаются полностью или частично из ОЗУ. Это, например, при кладные программы.

Рис. 8.1. Классификация программного обеспечения Системное ПО (system software) Это программы общего пользования не связаны с конкретным применени ем ПК и выполняют традиционные функции: планирование и управление зада чами, управления вводом–выводом и т. д.

К системному ПО (СПО) относятся:

операционные системы – обязательная и самая важная часть СПО, обес печивающая эффективное функционирование ПК в различных режимах, орга низующая выполнение программ и взаимодействие пользователя и внешних устройств с компьютером (загружается в ОЗУ с жесткого диска после включе ния компьютера и выполнения базовых программ BIOS);

операционные оболочки – интерфейсные системы, которые используют ся для создания графических интерфейсов (в настоящее время, когда операци онные системы обладают высокоразвитым графическим интерфейсом и имеют встроенные средства для выполнения системных операций, наличие операци онных оболочек – скорее дань традиции, чем необходимость);

драйверы (программы, предназначенные для управления периферийны ми устройствами);

утилиты (вспомогательные или служебные программы, которые пред ставляют пользователю ряд дополнительных услуг);

системы технического обслуживания (облегчающие диагностику, тести рование оборудования и поиск неисправностей в ПК).

Операционные системы (ОС) При включении компьютера ядро ОС переписывается с жесткого диска во внутреннюю память и там находится на протяжении всего сеанса работы ком пьютера.

Операционная система – это совокупность программ, управляющих рабо той всех устройств ПК и процессом выполнения прикладных программ.

Операционная система обеспечивает:

выполнение прикладных программ;

управление ресурсами компьютера – памятью, процессором и всеми внешними устройствами;

взаимодействие человека с компьютером.

Важной частью операционной системой является файловая система ОС (см. Раздел «Файловая система»).

К наиболее известным операционным системам относятся: MS–DOS, OS/2, Unix, Linux, Windows.

На начальном этапе развития средств вычислительной техники на боль шинстве ПК была установлена операционная система MS DOS (MS Disk Operat ing System – дисковая операционная система фирмы Microsoft) или один из ее аналогов, например PC DOS (Personal Computer Disk Operating System – диско вая операционная система персональных компьютеров) фирмы IBM либо Novell DOS фирмы Novell. Операционные системы семейства DOS, несмотря на свою простоту и экономичность, морально устарели, и на смену им пришли операци онные системы нового поколения.

Главным требованием, предъявляемым к операционной системе, является способность выполнения основных функций: эффективное управление ресур сами и обеспечение удобного интерфейса для пользователя и прикладных про грамм. В связи с этим современные операционные системы должны обеспечивать:

• многозадачность – способность обеспечивать выполнение нескольких программ одновременно;

• развитый графический пользовательский интерфейс;

• использование всех возможностей, предоставляемых современными мик ропроцессорами;

• устойчивость в работе и защищенность;

• полная независимость от аппаратуры (поддержка всех видов периферий ного оборудования);

• средства обеспечения компьютерной безопасности и др.;

• поддержку сетевых функций Классификация операционных систем Операционные системы различаются особенностями реализации алгорит мов управления ресурсами компьютера, областями использования и по многим другим признакам. В зависимости от особенностей алгоритма управления про цессором операционные системы делятся на однозадачные и многозадачные, однопользовательские и многопользовательские, на однопроцессорные и мно гопроцессорные.

Поддержка многозадачности. По числу одновременно выполняемых за дач операционные системы делятся на два класса:

однозадачные (например, MS DOS);

многозадачные (OS/2, Unix, ОС семейства Windows).

Многозадачные ОС управляют разделением совместно используемых ре сурсов, таких как процессор, оперативная память, файлы и внешние устройства.

Многозадачные ОС системы пакетной системы разделения системы реального времени обработки времени максимальная удобство и эффектив- выдерживать заранее пропускная ность работы заданные интервалы способность пользователя времени между запуском программы и получением результата критерий эффективности В зависимости от областей использования многозадачные ОС подразделя ются на три типа:

системы пакетной обработки (OC EC) системы с разделением времени (Unix, Windows, Linux);

системы реального времени (QNX, RT–11, Android –ОС РВ на осно ве Linux для мобильных устройств).

Системы пакетной обработки – без непосредственного доступа пользова теля, а с предварительным сбором и формированием всего блока (пакета) про грамм, подлежащих выполнению.

Главной целью и критерием эффективности систем пакетной обработки является максимальная пропускная способность, то есть решение максимально го числа задач в единицу времени. Для достижения этой цели в системах пакет ной обработки используется следующая схема функционирования: в начале ра боты формируется пакет заданий, каждое задание содержит требование к сис темным ресурсам;

из этого пакета заданий формируется множество одновре менно выполняемых задач. Для одновременного выполнения выбираются зада чи, предъявляющие отличающиеся требования к ресурсам, так, чтобы обеспе чивалась сбалансированная загрузка всех устройств вычислительной машины;

так, например, в мультипрограммном множестве желательно одновременное присутствие вычислительных задач и задач с интенсивным вводом–выводом.

Таким образом, выбор нового задания из пакета заданий зависит от внутренней ситуации, складывающейся в системе, то есть выбирается «выгодное» задание.

Следовательно, в таких ОС невозможно гарантировать выполнение того или иного задания в течение определенного периода времени. Таким образом, взаи модействие пользователя с вычислительной машиной, на которой установлена система пакетной обработки, сводится к тому, что он приносит задание, отдает его диспетчеру–оператору, а в конце дня после выполнения всего пакета зада ний получает результат. Очевидно, что такой порядок снижает эффективность работы пользователя.

Первые ОС были системами пакетной обработки, которые просто автома тизировали запуск одной программы за другой и тем самым увеличивали коэф фициент загрузки процессора.

В системах с разделением времени каждой задаче выделяется небольшой квант процессорного времени, ни одна задача не занимает процессор надолго, и время ответа оказывается приемлемым. Если квант выбран достаточно не большим, то это предполагает параллельное выполнение нескольких программ, существующих в рамках одной вычислительной системы. Ясно, что подобные системы обладают меньшей пропускной способностью, чем системы пакетной обработки, так как на выполнение принимается каждая запущенная пользовате лем задача, а не та, которая «выгодна» системе. Критерием эффективности сис тем с разделением времени является не максимальная пропускная способность процессора, а эффективность работы пользователя в интерактивном режиме.

Системы реального времени (ОС РВ) применяются для управления раз личными техническими объектами (таким, как станок, спутник, научная экспе риментальная установка) или технологическими процессами (гальваническая линия, доменный процесс и т. п.). Применяют ОС РВ и в банковском деле. Кри терием эффективности для систем реального времени является их способность выдерживать заранее заданные интервалы времени между запуском программы и получением результата (управляющего воздействия). Это время называется временем реакции системы, а соответствующее свойство системы – реактивностью.

Некоторые операционные системы могут совмещать в себе свойства сис тем разных типов, например, часть задач может выполняться в режиме пакет ной обработки, а часть – в режиме реального времени или в режиме разделения времени. В таких случаях режим пакетной обработки часто называют фоновым режимом.

Поддержка многопользовательского режима. По числу одновременно работающих пользователей ОС могут быть разделены на однопользовательские (MS DOS, Windows 3.x, ранние версии OS/2);

многопользовательские (Unix, Windows NT).

Главным отличием многопользовательских систем от однопользователь ских является наличие средств защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей. Не всякая многозадачная система является многопользовательской и не всякая однопользовательская ОС является однозадачной.

Многопроцессорная обработка. Другим важным свойством ОС является отсутствие или наличие в ней средств поддержки многопроцессорной обработ ки. В наши дни становиться общепринятым введение в ОС функций поддержки многопроцессорной обработки данных.

Многопроцессорные ОС могут классифицироваться по способу организа ции вычислительного процесса в системе с многопроцессорной архитектурой:

асимметричные ОС и симметричные ОС. Асимметричная ОС целиком выпол няется только на одном из процессоров системы, распределяя прикладные зада чи по остальным процессорам. Симметричная ОС полностью децентрализована и использует все количество процессоров, разделяя их между системными и прикладными задачами.

Мы рассмотрели характеристики ОС, связанные с управлением только од ним типом ресурсов – процессором.

На свойства операционной системы непосредственное влияние оказывают аппаратные средства, на которые она ориентирована. По типу аппаратуры раз личают операционные системы персональных компьютеров, мини компьютеров, мейнфреймов, кластеров и сетей ЭВМ. Очевидно, что ОС боль шой машины является более сложной и функциональной, чем ОС персонального компьютера.

Одним из важных признаков классификации ОС является поддержка се тевых возможностей. По этому признаку ОС делятся на сетевые и локальные.

Сетевые ОС предназначены для управления ресурсами компьютера, объеди ненных в сеть с целью совместимого использования данных. Они представляют мощное средство разграничения доступа к информации, ее целостности и со хранности, а также другие возможности использования сетевых ресурсов. Сете вая ОС составляет основу любой вычислительной сети. В сетевой ОС отдель ной машины можно выделить несколько частей:

средства управления локальными ресурсами компьютера: функции рас пределения оперативной памяти между планированием и диспетчеризацией процессов, управление процессорами в многопроцессорных машинах, управле ние периферийными устройствами и другие функции управления ресурсами локальных ОС;

средства предоставления собственных ресурсов и услуг в общее пользо вание – серверная часть ОС (сервер). Эти средства обеспечивают, например, блокировку файлов и записей, что необходимо для их совместного использова ния;

введение справочников имен сетевых ресурсов;

обработку запросов уда ленного доступа к собственной файловой системе и базе данных;

управление очередями запросов удаленных пользователей к своим периферийным устрой ствам;

средства запроса доступа к удаленным ресурсам и услугам и их исполь зование – клиентская часть ОС. Эта часть выполняет распознавание и перена правление в сеть запросов к удаленным ресурсам от приложений и пользовате лей, при этом запрос поступает от приложения в локальной форме, а передается в сеть в другой форме, соответствующей требованиям сервера. Клиентская часть также осуществляет прием ответов от сервера и преобразования их в ло кальный формат, так что для приложения выполнение локальных и удаленных запросов не различимо;

коммуникационные средства ОС, с помощью которых происходит об мен сообщениями в сети. Эта часть обеспечивает адресацию и буферизацию сообщения, выбор маршрута передачи сообщения по сети, надежность переда чи и т. п., т. е. является средством транспортировки сообщений.

В зависимости от функций, возлагаемых на конкретный компьютер, в его ОС может отсутствовать либо клиентская, либо серверная часть.

Примерами сетевых ОС являются операционные системы семейства NetWare фирмы Novell (Novell – это крупнейшая фирма, которой принадлежит, согласно различным источникам, от 65% до 75% рынка сетевых операционных систем для локальных вычислительных сетей), ОС Windows NT фирмы Microsoft, различные версии операционной системы UNIX.

По типу организации интерфейса ОС делятся на ОС:

с командным интерфейсом – пользователь должен хорошо знать файловую систему и команды операционной системы и вводить их с кла виатуры в командную строку, имеющуюся на экране монитора (MS DOS, UNIX, Linux);

с интерфейсом в виде графических меню – пользователь должен ориентироваться в многочисленных меню и панелях инструментов и уметь выбрать в этих меню нужные команды и файлы по условным графическим значкам;

интерфейс этого типа реализуется операционными системами с графическим интерфейсом (Windows, начиная с 9x и выше).

Роль и место UNIX в истории ОС ОС UNIX имеет долгую и интересную историю. Начавшись как несерьез ный и почти «игрушечный» проект молодых исследователей, UNIX стал мно гомиллионной индустрией, включив в свою орбиту университеты, многонацио нальные корпорации, правительства и международные организации стандартизации.


За полвека существования операционные системы прошли сложный путь, огромное влияние на который оказало развитие вычислительной аппаратуры.

Хотя большинство алгоритмов и подходов в операционных системах было раз работано в 1960–1970-х годах, в настоящее время операционные системы про должают развиваться и видоизменяться согласно потребностям пользователей.

Можно выделить три основные характеристики, ставшие уже обязательными для большинства операционных систем: переносимость между различными ап паратными архитектурами, многозадачность и многопользовательский режим работы.

В этом разделе не будет излагаться подробная и полная история операци онных систем вообще и даже долгая и запутанная история самой UNIX – за этим стоит обратиться к специальным изданиям. Здесь будет только обозначена роль UNIX в развитии самого представления о том, что такое «операционная система» и основные этапы распространения UNIX в разных типах вычисли тельных систем.

Что было до операционных систем. С середины 1950-х годов началось бурное развитие вычислительной техники, связанное с появлением полупро водниковых элементов. В эти годы появились первые алгоритмические языки (Фортран, Кобол), а следовательно и первые системные программы – компиля торы. Появились первые системы пакетной обработки, которые просто автома тизировали запуск одной программ за другой и тем самым увеличивали коэф фициент загрузки процессора. Системы пакетной обработки явились прообра зом современных операционных систем, они стали первыми системными про граммами, предназначенными для управления вычислительным процессом. Со вокупность нескольких заданий, как правило, в виде колоды перфокарт, полу чила название пакета заданий.

Операционные системы для мэйнфреймов. Следующий важный период развития вычислительных машин относится к 1965–1980 годам. В это время в технической базе произошел переход от отдельных полупроводниковых эле ментов типа транзисторов к интегральным микросхемам, что дало гораздо большие возможности новому, третьему поколению компьютеров.

Для этого периода характерно также создание семейств программно совместимых машин. Первым семейством программно-совместимых машин, построенных на интегральных микросхемах, явилась серия машин IBM/360.

Программная совместимость требовала и совместимости операционных систем. Такие операционные системы должны были бы работать и на больших, и на малых вычислительных системах, с большим и с малым количеством раз нообразной периферии, в коммерческой области и в области научных исследований.

Несмотря на необозримые размеры и множество проблем, OS/360 и другие ей подобные операционные системы машин третьего поколения действительно удовлетворяли большинству требований потребителей. Важнейшим достиже нием ОС данного поколения явилась реализация мультипрограммирования – способа организации вычислительного процесса, при котором в памяти компь ютера одновременно находится несколько программ, попеременно выполняю щихся на одном процессоре. Наряду с мультипрограммной реализацией систем пакетной обработки появился новый тип ОС – системы разделения времени.

Вариант мультипрограммирования, применяемый в системах разделения вре мени, нацелен на создание для каждого отдельного пользователя иллюзии еди ноличного использования вычислительной машины.

Появление операционной системы UNIX. В середине 1970-х годов наря ду с мэйнфреймами получили широкое распространение мини– компьютеры, такие как PDP–11. Архитектура таких компьютеров была заметно упрощена по сравнению с мэйнфреймами (что значительно снижало стоимость – с миллио нов до сотен тысяч долларов), что сказалось на операционных системах для этих компьютеров.

Важным этапом в истории мини-компьютеров и операционных систем в целом явилось появление операционной системы UNIX в лаборатории Bell Labs компании AT&T.

Изначально она была разработана для мини-компьютера PDP–7 и включа ла в себя множество архитектурных особенностей более сложных операцион ных систем, такие как разделение времени и многопользовательская работа.

В 1970-х годах началось массовое использование операционной системы UNIX, к этому времени она была переписана на языке программирования высокого уровня С, что заметно облегчило ее переносимость. Поскольку эта операцион ная система распространялась вместе с исходными текстами, она стала первой операционной системой, в которую могли вносить изменения энтузиасты.

Очень значительную роль открытые исходные тексты UNIX сыграли в распро странении этой системы в образовательной и научной среде, прежде всего в университетах. Наиболее известен в этой области проект BSD (Berkley Software Distribution) – академическая версия UNIX, созданная в университете Беркли.

Впоследствии BSD стал основой для очень многих коммерческих и некоммер ческих проектов, в том числе широко распространенной сегодня свободной реализации UNIX – FreeBSD.

Удачные архитектурные решения UNIX, гибкость, элегантность, мощные функциональные возможности и открытость позволили этой операционной системе завоевать рынок не только мини-компьютеров, но и мэйнфреймов, сер веров, рабочих станций на базе RISC–процессоров. Многие появившиеся впо следствии операционные системы позаимствовали некоторые ключевые идеи UNIX: переносимость на основе языка C, иерархическую файловую систему, интерфейс командной строки.

Развитие операционных систем в глобальных сетях. В начале 1980-х годов в рамках экспериментальной сети ARPANET впервые появился рабочий вариант стека протоколов TCP/IP. Переход на TCP/IP был ускорен еще и тем, что его первая реализация была создана в рамках BSD UNIX. Новая глобальная сеть, получившая название интернет, стала средой для развития информацион ных технологий, создания всевозможных сообществ разработчиков и развития открытых систем. Кроме того, несколько позже BSD стала основой свободной сегодня широко распространенной реализации UNIX – FreeBSD.

В этот период появляется множество коммерческих версий операционной системы UNIX: SunOS (в дальнейшем Solaris), HP–UX, Irix, AIX и многие дру гие. Разнообразие версий породило проблему их несовместимости, которую пе риодически пытались решать различные организации. В результате были при няты стандарты POSIX (Portable Operation System Interface based on uniX – ин терфейс для переносимых операционных систем, основанных на UNIX), вклю чающие формальное описание программного интерфейса операционной систе мы, описание командной оболочки, политики безопасности и т. п.

Операционные системы для персональных компьютеров. Следующий период в эволюции операционных систем связан с появлением больших инте гральных схем (БИС). В эти годы произошло резкое возрастание степени инте грации и удешевление микросхем. Компьютер стал доступен отдельному чело веку, и наступила эра персональных компьютеров. С точки зрения архитектуры персональные компьютеры ничем не отличались от класса миникомпьютеров типа PDP–11, но вот цена у них существенно отличалась. Если миникомпьютер дал возможность иметь собственную вычислительную машину отделу пред приятия или университету, то персональный компьютер сделал это возможным для отдельного человека.

Первые операционные системы для персональных компьютеров были очень просты, хотя бы в силу весьма ограниченных ресурсов. Наглядным при мером может служить DOS, получивший весьма широкое распространение в версии MS–DOS. По сравнению с операционными системами для «настоящих»

компьютеров операционные системы для ПК не имели многих существенных свойств: в частности многозадачности и многопользовательской работы. Одна ко основные области применения ПК требовали не этого, поэтому недостатки в функциональности ОС компенсировались активным развитием графического интерфейса пользователя. В частности, MacOS для компьютеров Macintosh (в ранних версиях называвшаяся попросту System Software) была одной из пер вых операционных систем, которая вообще не имела интерфейса командной строки, а управлялась исключительно средствами графического интерфейса.

Со временем подобные операционные системы (например, Microsoft Windows) получили сетевую подсистему и возможность работать с несколькими про граммами одновременно.

В первую очередь, благодаря низкой стоимости аппаратного и программ ного обеспечения, персональные компьютеры начали вытеснять прежде рас пространенные рабочие станции и мэйнфреймы. На домашних и офисных ком пьютерах в 1980-е повсеместно распространились персональные компьютеры в основном от IBM/PС, а вместе с ними и операционные системы компании Microsoft. В этот период наследники UNIX занимали более «промышленную»

нишу в вычислительных технологиях (крупные вычислительные центры, сети).

К концу 1980-х персональные компьютеры были уже далеко не так огра ничены в ресурсах, как на десять лет раньше, развивалась и архитектура про цессоров, что в целом создало возможность реализации на ПК многозадачных и многопользовательских систем. К таким системам относятся OS/2 фирмы IBM (не получила широкого распространения) и Windows NT. Кроме того, появилась и была реализована возможность перенести на ПК и UNIX. Первый такой опыт был сделан Эндрю Танненбаумом в образовательных целях: он создал систему MINIX (MINimal unIX), которую можно было использовать на IBM/PC в обра зовательных целях для демонстрации некоторых основных принципов опера ционных систем. Однако MINIX никогда не был полноценной операционной системой для повседневной работы.

Заслуга полноценного переноса UNIX на IBM/PC принадлежит Линусу Торвальдсу, который в 1991 году опубликовал первую версию написанной им реализации ядра UNIX–совместимой операционной системы для IBM/PC x386, известной сегодня как Linux. Благодаря открытой публикации и активному уча стию множества этузиастов, Linux динамично развивался и быстро стал полно ценной и современной операционной системой и дал путь широкому распро странению идей и технологий UNIX в том числе и на персональных компьюте рах. Linux как реализация UNIX был в свою очередь перенесен и на другие вы числительные архитектуры.


Технологии UNIX пришли и на современные персональные компьютеры Macintosh: начиная с версии 10 (Mac OS X), вся базовая часть операционной системы Mac OS, работающая с ресурсами и оборудованием, представляет со бой один из вариантов FreeBSD – Darwin.

Операционные системы для встраиваемых систем. В начале 21-го века широкое распространение получили встраиваемые и мобильные устройства.

Благодаря развитию вычислительных систем такие устройства, как мобильные телефоны или домашние бытовые приборы обрели возможности, сравнимые с персональными компьютерами. В настоящее время в этой области существует множество операционных систем, среди которых все большую роль начинают играть открытые операционные системы, наследующие архитектуру и принци пы работы UNIX. Например, с 2005 года Linux устанавливается уже более чем на половине всех встраиваемых устройств, а сфера бытовых роботов сейчас почти полностью занята этой операционной системой.

Такой разный UNIX. Операционная система UNIX оказала значительное влияние на все операционные системы последних десятилетий. Однако многие из них являются прямыми наследниками той операционной системы, что была создана в стенах Bell Labs. Само же слово «unix» (здесь слово сознательно на писано с маленькой буквы, так как термин «UNIX» является зарегистрирован ной торговой маркой и, строго говоря, может ставиться в соответствие только сертифицированным системам) стало обозначать целый класс операционных систем со схожей архитектурой, интерфейсом и набором программного обеспече ния.

Итак, UNIX – многопользовательская, многозадачная ОС, включает в себя достаточно мощные средства защиты программ и файлов различных пользова телей. Большая часть системных программ ОС UNIX написана на языке С (а не на ассемблере, как в DOS и OS/2) и она (за исключением не большого ядра) является машинно-независимой, что обеспечи вает высокую мобильность ОС и легкую переносимость при кладных программ на универсальные компьютеры, мини компьютеры и ПК различной архитектуры. Для небольших од нопользовательских систем на базе ПК она чаще всего является избыточной.

Логотип ОС ОС GNU/Linux. Операционная система GNU/Linux (про- GNU/Linux – износится «гну линукс») – свободная UNIX–подобная операци- пингвиненок Tux онная система. Обычно, по историческим причинам и для краткости, эта систе ма называется просто «Linux». Это самая мощная альтернатива MS Windows, популярная в качестве серверной и резко набирающая популярность в качестве настольной (desktop) операционной системы в последние годы, в связи с усиле нием контроля за соблюдением лицензионного использования ОС Windows со стороны Microsoft.

К операционной системе GNU/Linux также часто относят программы, до полняющие эту операционную систему, и прикладные программы, делающие её полноценной многофункциональной операционной средой.

В отличие от большинства других операционных систем, GNU/Linux не имеет единой «официальной» комплектации. Вместо этого GNU/Linux постав ляется в большом количестве так называемых дистрибутивов, в которых про граммы GNU соединяются с ядром Linux и другими программами.

GNU/Linux не имеет географического центра разработки. Нет и организа ции, которая владела бы этой системой;

нет даже единого координационного центра. Программы для GNU/Linux – результат работы тысяч проектов. Неко торые из этих проектов централизованы, некоторые сосредоточены в фирмах, но большинство объединяют программистов со всего света, которые знакомы только по переписке. Создать свой проект или присоединиться к уже сущест вующему может любой, и, в случае успеха, результаты работы станут известны миллионам пользователей. Пользователи принимают участие в тестировании свободных программ, общаются с разработчиками напрямую, что позволяет быстро находить и исправлять ошибки и реализовывать новые возможности.

Операционные системы Windows Операционные системы Windows – это семейство операционных систем, включающее: Windows 3.1, Windows for Workgroups 3.11, Windows 9x (95, 99), Windows NT, Windows 2000, Windows ME, Windows XP, Windows Vista, Win dows 7 (первые две обычно называют операционными оболочками, поскольку они работали поверх ОС DOS).

Windows 95 – гибридная 16- и 32-разрядная графическая операционная система, выпущенная 24 августа 1995 года корпорацией Microsoft. Русская вер сия поступила в продажу 10 ноября 1995 года. Это первая система семейства Windows, интерфейс которой используется во всех последующих версиях Windows: именно в ней появились такие элементы графического интерфейса, как рабочий стол со значками, панель задач и меню «Пуск».

Windows 95 – результат объединения продуктов MS–DOS и Windows, ко торые ранее распространялись отдельно.

Windows 98 – графическая операционная система, выпущенная корпора цией Майкрософт 25 июня 1998 года. По сути, данная операционная система – это обновленная версия Windows 95, по-прежнему являющаяся гибридным 16/32-разрядным продуктом, основанном на MS–DOS.

При работе в Windows 9x можно использовать длинные, достаточно ин формативные имена файлов, можно перемещать любые объекты в любое место экрана и в любом месте экрана вызвать контекстное меню и получить контек стную помощь.

Windows Me (Windows Millennium Edition) – смешанная 16/32-разрядная операционная система, выпущенная корпорацией Microsoft 14 сентября 2000 года. Была названа так в честь нового III тысячелетия (лат. millennium – тысячелетие). От своих предшественниц – Windows 95 и Windows 98 отличает ся относительно небольшими обновлениями. Одно из наиболее заметных изме нений в Windows ME – в стандартной конфигурации системы заблокирован ре альный режим MS–DOS, из-за чего нельзя пользоваться программами, требую щими этот режим. Однако с помощью специальных утилит эту функцию можно разблокировать.

Windows NT (NT – New Technology) – линейка операционных систем (ОС) производства корпорации Microsoft и название первых версий ОС. Перед новой ОС были поставлены задачи повышения надежности и эффективной поддержки сетевой работы.

Windows NT была разработана «с нуля», развивалась отдельно от других ОС семейства Windows (Windows 3.x и Windows 9x) и, в отличие от них, пози ционировалась как надежное решение для рабочих станций (Windows NT Workstation) и серверов (Windows NT Server).

Windows NT дала начало семейству операционных систем, в которое вхо дят Windows 2000, Windows XP, Windows Server 2003, Windows Vista, Windows Server 2008, Windows 7.1.

История разработки Разработка Windows NT под рабочим названием NT OS/2 была начата в ноябре 1988 года группой специалистов во главе с Дэвидом Катлером (англ.

Dave Cutler), которая перешла в Microsoft из DEC, где они разрабатывали VAX и VMS. Работа шла параллельно с разработкой фирмой IBM собственной ОС – OS/2 2.0, которая окончательно вышла только в апреле 1992 года. Одновремен но с этим фирма Microsoft продолжала разрабатывать свои ОС семейства DOS и Windows, отличающиеся меньшими требованиями к ресурсам компьютера, чем IBM OS/2. После того, как в мае 1990 года была выпущена Windows 3.0, Microsoft решила добавить в NT OS/2 программный интерфейс (API), совмес тимый с Windows API. Это решение вызвало серьезные трения между фирмами Microsoft и IBM, которые закончилась разрывом совместной работы. IBM про должила разработку OS/2 самостоятельно, а Microsoft стала работать над сис темой, которая была в итоге выпущена под названием Windows NT. Хотя эта система не принесла немедленной популярности, подобно DOS или Windows, Windows NT оказалась существенно более успешной, чем OS/2.

Отличительными чертами операционной системы Windows NT являются:

встроенная сетевая поддержка – в отличие от других ОС, Windows NT изначально создавалась с учетом работы в вычислительной сети, поэтому в ин терфейс пользователя встроены функции совместного использования сетевых файлов, устройств и объектов;

приоритетная многозадачность, позволяющая приложениям с более вы соким приоритетом вытеснять менее приоритетные приложения, что приводит, в частности, к более эффективному использованию машинного времени ввиду автоматической ликвидации зависания системы при выполнении «сбойного»

приложения;

присутствие достаточно мощных средств защиты файлов различных пользователей от несанкционированного доступа;

наличие многоуровневого доступа к ресурсам с назначением пользователям уровня доступа в соответст вии с их компетенцией;

поддержка нескольких файловых систем кроме файловой системы FAT, понимаемой всеми версиями Windows, Windows NT имеет собственную файло вую систему (NTFS);

поддержка широкого спектра компьютерных платформ, в том числе и мультипроцессорных вычислительных систем.

Windows 2000 (Windows NT 5.0) – операционная система семейства Windows NT компании Microsoft, предназначенная для работы на компьютерах с 32-битными процессорами.

Первая бета-версия системы была выпущена 27 сентября 1997 года. Изна чально система носила название Windows NT 5.0, поскольку была следующей крупной версией Windows NT после Windows NT 4.0. Однако 27 октября 1998 года она получила собственное название Windows 2000. Финальная версия системы была выпущена для широкой общественности 17 февраля 2000 года.

Windows XP. 25 октября 2001 года вышла знаменитая Windows XP, про должательница Windows 2000 Professional. Совершенно новый интерфейс, вы сокая отказоустойчивость, универсальность, мультимедийность, мобильность (имеются ввиду ноутбуки), многочисленные издания: для дома или для работы – сделали эту систему одной из самых популярных в мире. В отличие от преды дущей системы Windows 2000, которая поставлялась как в серверном, так и в клиентском вариантах, Windows XP является исключительно клиентской сис темой. Ее серверным вариантом является выпущенная позже система Windows Server 2003. Windows XP и Windows Server 2003 построены на основе одного и того же ядра операционной системы, в результате их развитие и обновление идет более или менее параллельно.

Microsoft с 14 апреля 2009 года прекратила бесплатную поддержку опера ционной системы (ОС) Windows XP, теперь пользователи Windows XP не смо гут обращаться в Microsoft за бесплатной технической поддержкой в случае инцидентов, для изменения дизайна и в других ситуациях. Теперь придется для этого пользоваться услугами «продленной поддержки» – это значит, что все об ращения станут платными. Расширенная поддержка будет осуществляться до 8 апреля 2014 года.

Windows Vista – операционная система семейства Microsoft Windows NT, линейки операционных систем, используемых на пользовательских персональ ных компьютерах. В линейке продуктов Windows NT Windows Vista носит но мер версии 6.0 (Windows 2000 – 5.0, Windows XP – 5.1, Windows Server 2003 – 5.2).

Windows Vista, как и Windows XP – исключительно клиентская система.

Microsoft также выпустила серверную версию Windows Vista – Windows Server 2008. 30 ноября 2006 года Microsoft официально выпустила Windows Vista и Office 2007 для корпоративных клиентов. 30 января 2007 года начались прода жи системы для обычных пользователей.

Windows 7 – операционная система семейства Windows NT, следующая за Windows Vista. В линейке Windows NT система носит номер версии 6.1.

Операционная система поступила в продажу 22 октября 2009 года, меньше чем через три года после выпуска предыдущей операционной системы, Windows Vista. В состав Windows 7 вошли как некоторые разработки, исклю ченные из Windows Vista, так и новшества в интерфейсе и встроенных про граммах. Одной из главных целей, выделяемых Microsoft при создании данной версии Windows, была завоевание рынка ноутбуков и нетбуков.

Линейка ОС компании Microsoft:

MSX–DOS;

MS–DOS;

Xenix – лицензированная версия Unix;

продана SCO в 1990-х;

Microsoft Windows:

Windows 1.0;

Windows 2.0 (для 80286);

Windows 3.0 – первая версия, имевшая коммерческий успех;

Windows 3.1 – выпущена 18 марта 1992 года;

Windows for Workgroups 3.11;

Windows 9x – версии Windows 4.x, новое семейство, сохранявшее преемст венность с Windows 3.x:

Windows 95 (версия Windows 4.00.950);

Windows 98 (версия Windows 4.10.1998);

Windows Me (версия Windows 4.90.3000);

Windows NT – ОС, разрабатываемая в Майкрософт с 1988 года командой во главе с Дэвидом Катлером под рабочим названием OS/2 Version 3:

Windows NT 3.1 – первая версия Windows NT, выпущена 27 июля 1993 г.;

Windows NT 3.5 (варианты поставки: Workstation – для рабочих станций и Server – для серверов);

Windows NT 4.0 (варианты поставки: Workstation – для рабочих станций и Server – для серверов);

Windows 2000 (версия Windows NT 5.0);

Windows XP (версия Windows NT 5.1 – внутренне основана на ядре Windows 2000);

варианты поставки: Home, Professional, Tablet PC Edition, Media Center Edition, Embedded:

Windows Server 2003 (версия Windows NT 5.2) – вариант Windows XP для работы на серверах;

Windows Compute Cluster Server 2003 – вариант Windows XP для ра боты в кластерных системах;

Windows XP Embedded – вариант Windows XP для встраиваемых систем;

Windows Vista (версия Windows NT 6.0):

Windows Server 2008 (версия Windows NT 6.0) – вариант Windows Vista для работы на серверах;

Windows HPC Server 2008 – замена Windows Compute Cluster Server для кластерных систем;

Windows Home Server;

Windows Vista for Embedded Systems – вариант Windows Vista для встраиваемых систем;

Windows 7 (версия Windows NT 6.1):

Windows Server 2008 R2 (версия Windows NT 6.1) – вариант Windows для работы на серверах;

Windows CE (compact edition – компактная редакция) – операционная система реального времени для встраиваемых систем, мобильных телефонов, наладон ных компьютеров и даже роботов:

Windows Mobile, Pocket PC – версии Windows CE для мобильных телефо нов и наладонных компьютеров;

Windows Embedded – версии Windows CE для встраиваемых систем, включая роботов.

Краткая хронология операционных систем Наиболее древняя из успешных операционных систем – UNIX (1969 г.).

Она до сих пор остается одной из основных систем на компьютерах, которые мощнее персональных и от нее порождено множество UNIX–подобных ОС.

В 1981 г. фирма IBM выпустила персональный компьютер (IBM PC), архи тектура которого стала стандартом в мире. Все персональные компьютеры при нято разделять на IBM–совместимые (абсолютное большинство) и IBM– несовместимые, например компьютер Macintosh, производимый фирмой Apple.

Компьютеры Macintosh работают под управлением операционной системы MacOS.

В 1982 г. – фирма Microsoft выпустила ставшую на долгие годы самой по пулярной для IBM– совместимых ПК операционную систему MS–DOS (Disc Operating System).

В 1985 г. все та же Microsoft выпустила первую версию Windows, которая развилась и на сегодня является самой распространенной операционной систе мой с самыми популярными прикладными программами.

1991 г. – год рождения операционной системы Linux – основного конку рента Windows, получающего все более широкое распространение.

Кроме того, можно перечислить много названий операционных систем различных производителей, например: Netware (Novell), OS/2 (IBM), SunOS (Sun Microsystems), Java Desktop System (Sun Microsystems), FreeBSD (одно из open source ответвлений UNIX) и т. п.

Файловая система Файловая система – это часть операционной системы для хранения фай лов и организации каталогов, которая необходима для упорядоченного разме щения данных и программ во внешней памяти.

На каждом носителе информации может храниться большое количество файлов. Порядок хранения файлов на диске определяется установленной фай ловой системой.

Понятие «файловая система» включает комплекс системных программных средств, реализующих управление файлами, в частности: создание, уничтоже ние, чтение, запись, именование, поиск и другие операции над файлами.

Конкретная файловая система определяет размер имени файла (папки), максимальный возможный размер файла и раздела, набор атрибутов файла. Не которые файловые системы предоставляют сервисные возможности, например, разграничение доступа или шифрование файлов.

Все современные дисковые операционные системы обеспечивают создание файловой системы, предназначенной для хранения данных на дисках и обеспе чения доступа к ним. Принцип организации файловой системы зависит от опе рационной системы. Наиболее распространенный тип – табличный.

Диск представляется как набор поверхностей.

Каждая поверхность диска разделяется на кольцевые дорожки, а каждая дорожка – на секторы. У боль шинства устройств размер сектора составляет 512 байт (например, у жестких и гибких дисков), ли бо 2048 байт (например, у оптических дисков).

Сектор диска – минимальная адресуемая едини ца хранения информации на дисковых запоминаю щих устройствах. Для более эффективного использо вания места на диске файловая система может объе динять секторы в кластеры, размером от 512 байт Структура диска:

(A) дорожка (один сектор) до 64 кбайт (128 секторов). Переход к (B) геометрический кластерам произошел потому, что размер таблицы сектор FAT был ограничен, а размер диска увеличивался. (C) сектор дорожки В случае FAT16 для диска объемом 512 Мб кластер (D) кластер будет составлять 8 Кб, до 1 Гб – 16 Кб, до 2 Гб – 32 Кб и так далее.

Кластер (англ. cluster) – логическая единица хранения данных в таблице размещения файлов, объединяющая группу соседних секторов. Размер кластера зависит от размера жесткого диска. Чем больше диск, тем большим назначается размер кластера.

Таким образом, кластер – минимальный объем дискового пространства, который может быть выделен для размещения файла. Все файловые системы, используемые Windows для работы с жесткими дисками, основаны на класте рах, которые состоят из одного или нескольких смежных секторов. Если при форматировании диска размер кластера не указан в явном виде, Windows выби рает одно из стандартных значений, исходя из размера тома. Стандартные зна чения подобраны таким образом, чтобы снизить потерю дискового пространст ва и степень возможной фрагментации тома. Размер кластера называется также единицей выделения памяти.

Комментарий. В класификации компьютеров термин кластер используется для определения группы компьютеров, объединенных высокоскоростными ка налами связи и представляющей с точки зрения пользователя единую вычисли тельную систему (см. Тема 6).

Понятие кластер используется в файловых системах FAT и NTFS. Другие файловые системы оперируют схожими понятиями (зоны в Minix – свободная Unix–подобная микроядерная операционная система, распространяемая по ли цензии BSD;

блоки в Unix).

В некоторых файловых системах Unix последний блок файла может быть поделен на подфрагменты, в которые могут быть помещены «хвосты» других файлов. В NTFS маленькие файлы могут быть записаны в Master File Table (MFT). В файловой же системе FAT из-за примитивного алгоритма степень фрагментации постоянно растет и требуется периодическая дефрагментация.

Маленький кластер лучше подходит для маленьких файлов. Так экономнее рас ходуется место. Большой кластер позволяет достичь более высоких скоростей, но на мелких файлах место будет использоваться нерационально (многие сек тора будут не полностью заполненными, но будут считаться занятыми).



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.