Типы программного обеспечения. Место операционных систем в среде ПО. Определение ОС.

Типы программного обеспечения. Место операционных систем в среде ПО. Определение ОС.

Все ПО можно разделить на 3 части:

• системное ПО
• ОС
• отдельные утилиты по работе с диском, создания архивов, антивирусные программы и т.д.
• системные ПО для организации работы прикладного ПО, написанного на языке высокого уровня: компилятроы, интерпретаторы, загрузчики, редакторы связей, системные библиотеки и т.д.
• прикладное ПО
• Системы и языки программирования

Определения ОС:

1) СТРУКТУРНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ: Операционная система компьютера представляет собой комплекс взаимосвязанных программ, который действует как интерфейс между приложениями и пользователями с одной стороны, и аппаратурой компьютера с другой стороны.

 

2) ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ: Операционная система компьютера представляет собой комплекс взаимосвязанных программ, который выполняет 2 основные функции:

1. эффективное управление ресурсами компьютера
2. создание удобного интерфейса между пользователем и компьютером

 

 

 

Появление ПК. Первые ОС для ПК.

появление персональных компьютеров и операционных систем для них (август 1981г.)

 

MS-DOS – одна из первых ОС для ПК

Характеристики:

· однопрограммная

· однопользовательская

· с интерфейсом командной строки

· способная стартовать с дискеты

· имеющая в UNIX-подобную иерархическую файловую систему

 

Другие известные ОС для ПК (80-е годы)

· ОС NetWare (компании Novell)

· OS/2 (компании Microsoft и IВМ)

Ø вытесняющая многозадачность

Ø виртуальная память

Ø графический пользовательский интерфейс и виртуальная машина для выполнения DOS-приложений

Ø многопоточность

Ø новая файловая система НРFS со встроенными средствами многопользовательской защиты (предок NTFS)

 

 

Современное положение дел на рынке ОС. ОС семейства Windows.

К настоящему времени достаточно явно определилась лидеры:

- системы семейства Windows

- системы, построенные на принципах UNIX

Семейство Windows

· Windows 3.XX

· Windows 95/98 (для клиентских станций, домашних компьютеров)

· Windows NT (New Technology – для профессиональной работы) – в 3 версиях:

Ø для рабочих станций (Windows NT 4.0 Workstation, Windows 2000 Professional, Windows XP Professional),

Ø для домашних компьютеров (Windows XP Home Edition)

Ø для серверов (Windows NT 4.0 Server, Windows 2000 Server(Advanced Server, DataCenter Server), Windows 2003 Server)

 

Версии Windows Vista™

· Windows Starter 2007 (не будет включать в себя графический интерфейс Aero)

· Vista Home Basic (базовая версия Vista, на базе которой разрабатывались последующие варианты ОС)

· Windows Vista Home Premium (полный пакет мультимедийных программ)

· Windows Vista Business (аналог Windows XP, эта версия операционной системы создана для бизнесменов и IT-менеджеров)

· Windows Vista Enterprise (оптимизированная для работы на предприятиях, будет включать ряд уникальных функций, таких как Virtual PC, многоязыковой пользовательский интерфейс (MUI), а также система кодирования информации «Cornerstone»)

 

Windows 7

Windows 7 — операционная система семейства Windows NT, следующая за Windows Vista.

В линейке Windows NT система носит номер версии 6.1 (Windows 2000 — 5.0, Windows XP — 5.1, Windows Server 2003 —5.2, Windows Vista и Windows Server 2008 — 6.0).

Серверной версией является Windows Server 2008 R2, версией для интегрированных систем — Windows Embedded Standard 2011 (Quebec), мобильной — Windows Embedded Compact 2011 (Chelan, Windows CE 7.0)

 

Новые возможности Windows 7

· Улучшенный интерфейс Улучшенная работа с Панелью задач (изменение работы с кнопками на Панели задач, закрепление объектов, улучшенная работа с областью уведомлений и т.д.)

· Списки переходов (для работы с часто используемыми программами и файлами);

· Просмотр открытого окна на рабочем столе с помощью функции Aero Peek (аналог рентгеновского луча);

· Функция Aero Shake – возможность временного оставления на рабочем столе одного окна;

· Функция Aero Snap — это новый быстрый и интересный способ изменения размера открытых окон за счет простого перетаскивания их к границам экрана.

· Улучшенная работа с обоями Рабочего стола (использование слайд шоу, региональная настройка).

· Создание библиотек (виртуальные папки)

· Рабочая группа – упрощение доступа в локальных сетях

· Улучшенный (быстрый) поиск информации на локальном компьютере и в сети (в том числе Интернет)

· Возможность создания контекстно-зависимых приложений (приложений, зависящих от времени, местоположения и т.д.)

· Поддержка биометрических устройств

· Поддержка multi-touch (сенсорного интерфейса, если есть сенсорный экран)

· Распознавание русского рукописного текста

· Специальный интерфейс управления устройствами (Device Stage)

· Упрощенная возможность подключения к доступным сетям (функция View Available Network (VAN))

· Новый API DirectX11, улучшенные графические возможности

· Центральное хранилище всех системных уведомлений (Action Center)

· Усиленная безопасность (PC Safeguard, шифрование Bitlocker)

· Новый ленточный интерфейс стандартных приложений

· Энергосбережение (ускорены процессы перехода в спящий режим, возобновления работы и повторного подключения к беспроводной сети).

 

Версии Windows 7:

Windows 7 Домашняя базовая (Home) Windows 7 Начальная (Starter) Windows 7 Домашняя расширенная (Home Premium) Windows 7 Профессиональная (Professional) Windows 7 Максимальная (Ultimate)

 

 

Требования к современным ОС

 

· функциональная полнота

· расширяемость (поддержка новых типов внешних устройств или новых технологий без переписывания кода системы»)

· переносимость («легкий перенос с одной аппаратной платформы на другую»)

· совместимость (перенос приложений, разработанных для одной ОС в среду другой ОС)

· надежность (действия ОС предсказуемы, а приложения не должны наносить вред ОС) и отказоустойчивость (поддержка аппаратных средств обеспечения отказоустойчивости, таких как дисковые массивы или источники бесперебойного питания)

· безопасность (защита данных и других ресурсов от несанкционированного доступа)

· производительность (должна обладать настолько хорошим быстродействием и временем реакции, насколько позволяют аппаратные средства)

 

Классификация ОС

Поддержка многозадачности

§ однозадачные (MS-DOS)

§ многозадачные (OS/2, UNIX, Windows NT/2000, Windows 98)

o с вытесняющей многозадачностью (решение о переключении процессора с одного процесса на другой принимается операционной системой, а не самим активным процессом)

o с не вытесняющей многозадачностью (процесс выполняется до тех пор, пока он не отдаст управление ОС для того, чтобы та выбрала из очереди другой готовый к выполнению процесс)

 

Поддержка многопоточности

· многопоточные

· не поддерживают понятия потока

 

Поддержка многопользовательского режима:

· однопользовательские (MS-DOS, ранние версии OS/2)

· многопользовательские (UNIX, Windows NT/2000/XP)

 

Многопроцессорная обработка:

· поддержка мультипроцессирования

· не поддерживает мультипроцессорную обработку

 

Поддержка сети:

· сетевые ОС

· не сетевые ОС

 

Особенности аппаратных платформ

· ОС для персональных компьютеров

· ОС для мини-компьютеров

· ОС для мейнфреймов

· ОС для кластеров и сетей ЭВМ

 

Особенности областей использования (критерий эффективности)

· системы пакетной обработки (OC EC),

· системы разделения времени (UNIX, VMS, Windows NT/2000/XP)

· системы реального времени (QNX, RT/11)

 

Подсистемы ОС автономного компьютера: подсистема управления процессами, подсистема управления основной памятью, подсистема ввода/вывода. Подсистема защиты. Подсистема пользовательского интерфейса. Понятие API

Функции операционной системы автономного компьютера обычно группируются либо в соответствии с типами локальных ресурсов, которыми управляет ОС, либо в соответствии со специфическими задачами, применимыми ко всем ресурсам. Иногда такие группы функций называют подсистемами.

Подсистема управления процессами

Основные понятия:

· Под процессом в общем случае понимается программа в стадии выполнения

· Процесс можно также определить как некоторую заявку на потребление системных ресурсов.

· В мультипрограммной операционной системе одновременно может существовать несколько процессов

· Часть процессов порождается по инициативе пользователей и их приложений, такие процессы обычно называют пользовательскими

· Процессы, называемые системными, инициализируются самой операционной системой для выполнения своих функций.

· Совокупность всех областей оперативной памяти, выделенных операционной системой процессу, называется его адресным пространством.

 

Подсистемы защиты данных

Безопасность данных вычислительной системы обеспечивается:

· средствами отказоустойчивости ОС, направленными на защиту от сбоев и отказов аппаратуры и ошибок программного обеспечения

· средствами защиты от несанкционированного доступа (ОС защищает данные от ошибочного или злонамеренного поведения пользователей системы).

 

Отказоустойчивость

Поддержка отказоустойчивости реализуется операционной системой, как правило, на основе:

· резервирования

· использования отказоустойчивых дисковых систем

· использования восстанавливаемых ФС

 

Обычный состав ОС

· исполняемые и объектные модули стандартных для данной ОС форматов

· библиотеки разных типов

· модули исходного текста программ

· программные модули специального формата (например, загрузчик ОС, драйверы ввода-вывода)

· конфигурационные файлы

· файлы документации

· модули справочной системы

· др. файлы

 

Функции ядра

· решающие внутрисистемные задачи организации вычислительного процесса (такие как переключение контекстов, загрузка/выгрузка страниц, обработка прерываний), эти функции недоступны для приложений

· другой класс функций ядра служит для поддержки приложений, функции ядра, которые могут вызываться приложениями, образуют интерфейс прикладного программирования – АРI

Вспомогательные модули ОС

Вспомогательные модули ОС обычно подразделяются на следующие группы:

· утилиты – программы, решающие отдельные задачи управления и сопровождения компьютерной системы, такие, например, как программы работы с дисками (архиваторы, дефрагментаторы, программы разметки диска ит.д.), архивирования данных на магнитную ленту;

· системные обрабатывающие программы – текстовые или графические редакторы, компиляторы, компоновщики, отладчики;

· программы предоставления пользователю дополнительных услуг – специальный вариант пользовательского интерфейса, калькулятор и даже игры;

· библиотеки процедур различного назначения, упрощающие разработку приложений, например, библиотека математических функций, функций ввода-вывода и т. д.

 

 

Функции ядра

· решающие внутрисистемные задачи организации вычислительного процесса (такие как переключение контекстов, загрузка/выгрузка страниц, обработка прерываний), эти функции недоступны для приложений

· другой класс функций ядра служит для поддержки приложений, функции ядра, которые могут вызываться приложениями, образуют интерфейс прикладного программирования – АРI

Основные свойства ядра

· резидентно находится в оперативной памяти (для повышение производительности работы системы)

· работает в привилегированном режиме («режиме ядра»), причины:

Ø некорректно работающее приложение может вмешаться в работу ОС

Ø Операционная система должна обладать исключительными полномочиями также для того, чтобы играть роль арбитра в споре приложений за ресурсы компьютера в мультипрограммном режиме

 

«Многослойный» подход

· система состоит из иерархии слоев, каждый слой отвечает за выполнение функций определенного уровня иерархии

· Каждый слой обслуживает вышележащий слой, выполняя для него некоторый набор функций, которые образуют межслойный интерфейс

· строгие правила касаются только взаимодействия между слоями системы, а между модулями внутри слоя связи могут быть произвольными

 

Слои ядра

· Средства аппаратной поддержки ОС (например, средства поддержки привилегированного режима, система прерываний, средства поддержки переключения контекстов и т.д.).

· Машинно-зависимые компоненты ОС (программные модули, в которых отображается специфика аппаратной платформы ПК)

· Базовые механизмы ядра (примитивные операции ядра: переключение контекстов, диспетчеризация прерываний, перемещение страниц из памяти на диск)

· Менеджеры ресурсов (реализует стратегические задачи по управлению ресурсами)

· Интерфейс системных вызовов (непосредственно взаимодействует с приложениями и системными утилитами)

 

 

 

Пример архитектуры современной ОС – архитектура: ОС Windows NT.

Структурно Windows NT можно разделить на две части: одна работает в пользовательском режиме (защищенные подсистемы Windows NT), а другая - в режиме (исполнительная система Windows NT). Подробно структура Windows NT изображена рис 3.10.

Серверы Windows NT называются защищенными подсистемами (protected subsystems), так как каждый из них – это отдельный процесс, память которого защищена от других процессов системой виртуальной памяти исполнительной системы NT. Так как совместное использование памяти подсистемами не реализуется автоматически, то коммуникации между ними осуществляются путем передачи сообщений. Сплошные линии на рис. 3.10 обозначают пути передачи сообщений между клиентом и сервером или между двумя серверами. Все сообщения проходят через исполнительную систему, но для простоты на рисунке это не показано.

 

Защищенные подсистемы

Термин «сервер» подразумевает, что каждая защищенная подсистема обеспечивает API, который могут использовать программы. Когда приложение (или другой сервер) вызывает некоторую процедуру API, серверу, реализующему данную процедуру, посылается сообщение при помощи средства локального вызова процедур (local procedure call, LРС) – оптимизированного механизма исполнительной системы NT для локальной передачи сообщений. Сервер же посылает ответное сообщение вызывающей программе.

В Windows NT имеется два типа защищенных подсистем: подсистемы среды (environment subsystems) и неотъемлемые подсистемы (integral subsystems). Подсистема среды – это сервер пользовательского режима, реализующий API некоторой ОС. Когда приложение вызывает функцию API, этот вызов доставляется посредством LPC подсистеме среды. Та выполняет вызов и возвращает результаты прикладному процессу, посылая другой LPC.

Самая важная подсистема среды в Windows NT - это подсистема Win32, которая предоставляет прикладным программам API 32-разрядной Windows. Кроме того, подсистема среды Win32 реализует графический интерфейс пользователя Windows NT и управляет всем вводом пользователя и выводом приложений.

Другие защищенные подсистемы – неотъемлемые подсистемы – это серверы, выполняющие важные функции ОС. Подсистема защиты исполняется в пользовательском режиме и регистрирует правила контроля доступа, определенные для локального компьютера. Например, она отслеживает, какие учетные записи пользователей имеют особые привилегии, доступ к каким системным ресурсам подлежит аудиту и должны ли генерироваться сообщения или предупреждения аудита. Кроме того, подсистема защиты ведет базу данных учетных записей пользователей, содержащую идентификаторы пользователей, пароли, группы, к которым отнесен пользователь, и особые привилегии, которыми он обладает. Она также принимает регистрационную информацию пользователя и инициирует аутентификацию подключения пользователя к системе.

Исполнительная подсистема

Исполнительная система NT (NT executive) – это часть Windows NT, исполняющаяся в режиме ядра; за исключением пользовательского интерфейса, она сама по себе является законченной ОС. Исполнительная система состоит из ряда компонентов, причем каждый из них реализует два набора функций: системные сервисы, к которым могут обращаться как подсистемы среды, так и компоненты исполнительной системы, а также внутренние процедуры, доступные только компонентам исполнительной системы.

Исполнительная система NT – это «двигатель» ОС, способный поддерживать любое число серверных процессов. Серверы предоставляют исполнительной системе NT пользовательские и программные интерфейсы, а также обеспечивают среды для выполнения приложений разных типов.

Исполнительная подсистема

· Диспетчер объектов (ДО). Создает, поддерживает и уничтожает объекты исполнительной системы NT

· Справочный монитор защиты (СМЗ). Гарантирует выполнение политики защиты на локальном компьютере

· Диспетчер процессов (ДП). Создает и завершает процессы и потоки

· Средство локального вызова процедур (LPC). Передает сообщения между клиентскими и серверными процессами, расположенными на одном и том же компьютере

· Диспетчер виртуальной памяти (ДВП). Реализует виртуальную память

· Слой абстрагирования от оборудования (НАL). Помещает кодовую прослойку между исполнительной системой NТ и аппаратной платформой, на которой работает ОС, скрывает аппаратно – зависимые детали

 

 

13. Подсистема управления процессами. Понятия процесса и потока. Задачи планирования и диспетчеризации процессов (потоков). Состояния процесса (потока). Алгоритмы планирования процессов (потоков): вытесняющие, не вытесняющие, основанные на приоритетах.

Определение процесса

· Процесс – задача в стадии выполнения в системе.

· Процесс – заявка на потребление всех видов ресурсов (в системах, где определено понятие «поток», кроме одного ресурса - процессорного времени).

· Поток – средство распараллеливания вычислений внутри процесса.

 

Планирование потоков

Работа по определению того, в какой момент необходимо прервать выполнение текущего активного потока и какому потоку предоставить возможность выполняться, называется планированием. Планирование по сути есть стратегия.

 

Планирование потоков состоит в решении задач:

§ определение момента времени для смены текущего активного потока

§ выбор для выполнения потока из очереди готовых потоков

При планировании потоков учитываются

· приоритет потоков

· время их ожидания в очереди

· накопленное время выполнения

· интенсивность обращений к вводу-выводу

· другие факторы

 

Диспетчеризация

Диспетчеризация заключается в реализации найденного в результате планирования (динамического или статистического) решения, то есть в переключении процессора с одного потока на другой

Диспетчеризация – это тактика действий.

 

Диспетчеризация процессов (потоков)

Диспетчеризация сводится к следующему:

· сохранение контекста текущего потока, который требуется сменить;

· загрузка контекста нового потока, выбранного в результате планирования;

· запуск нового потока на выполнение.

 

Состояния потока

· выполнение - активное состояние потока, во время которого поток обладает всеми необходимыми ресурсами и непосредственно выполняется процессором;

· ожидание – пассивное состояние потока, находясь в котором, поток заблокирован по своим внутренним причинам (ждет осуществления некоторого события, например, завершения операции ввода-вывода, получения сообщения от другого потока или освобождения какого-либо необходимого ему ресурса);

· готовность – также пассивное состояние потока, но в этом случае поток заблокирован в связи с внешним по отношению к нему обстоятельством (имеет все требуемые для него ресурсы, готов выполняться, однако процессор занят выполнением другого потока).

 

Алгоритмы планирования выполнения потоков

· Невытесняющие (non-preemptive) алгоритмы основаны на том, что активному потоку позволяется выполняться, пока он сам, по собственной инициативе, не отдаст управление операционной системе для того, чтобы та выбрала из очереди другой готовый к выполнению поток (децентрализованное планирование).

· Вытесняющие (preemptive) алгоритмы – это такие способы планирования потоков, в которых решение о переключении процессора с выполнения одного потока на выполнение другого потока принимается операционной системой, а не активной задачей (централизованное планирование).

 

Алгоритмы планирования, основанные на приоритетах

· Приоритет - это число, характеризующее степень привилегированности потока при использовании ресурсов вычислительной машины, в частности - процессорного времени: чем выше приоритет, тем выше привилегии, тем меньше времени будет проводить поток в очередях

· Приоритет может выражаться целым или дробным, положительным или отрицательным значением. В некоторых ОС принято, что приоритет потока тем выше, чем больше (в арифметическом смысле) число, обозначающее приоритет. В других системах, наоборот, чем меньше число, тем выше приоритет.

· В большинстве операционных систем, поддерживающих потоки, приоритет потока непосредственно связан с приоритетом процесса, в рамках которого выполняется данный поток.

Типы адресов

· Символьные имена присваивает пользователь при написании программы на алгоритмическом языке или ассемблере.

· Виртуальные адреса, называемые иногда математическими, или логическими адресами, вырабатывает транслятор, переводящий программу на машинный язык. Поскольку во время трансляции в общем случае не известно, в какое место оперативной памяти будет загружена программа, то транслятор присваивает переменным и командам виртуальные (условные) адреса, обычно считая по умолчанию, что начальным адресом программы будет нулевой адрес.

· Физические адреса соответствуют номерам ячеек оперативной памяти, где в действительности расположены или будут расположены переменные и команды.

· Совокупность виртуальных адресов процесса называется виртуальным адресным пространством.

Понятие виртуальной памяти

Виртуальным называется ресурс, который пользователю или пользовательской программе представляется обладающим свойствами, которыми он в действительности не обладает.

Виртуальное адресное пространство — это максимально доступное приложению адресное пространство. Объём виртуального адресного пространства зависит от архитектуры компьютера и операционной системы.

Виртуальная память — схема адресации памяти, при которой память представляется программному обеспечению непрерывной и однородной, в то время как в реальности для фактического хранения данных используются отдельные (разрывные) области различных видов памяти, включая и долговременную память (жёсткие диски, твёрдотельные накопители).

Страничная виртуальная память. Таблица страниц. Алгоритм работы виртуальной памяти. Виртуальный и физический адреса.

Страничная виртуальная память организует перемещение данных между памятью и диском страницами – частями виртуального адресного пространства, фиксированного и сравнительно небольшого размера.

Таблица страниц

Для каждого процесса операционная система создает таблицу страниц – информационную структуру, содержащую записи обо всех виртуальных страницах процесса.

Запись таблицы, называемая дескриптором страницы, включает следующую информацию:

· номер физической страницы, в которую загружена данная виртуальная страница;

· признак присутствия, устанавливаемый в единицу, если виртуальная страница находится в оперативной памяти;

· признак модификации страницы, который устанавливается в единицу всякий раз, когда производится запись по адресу, относящемуся к данной странице;

· признак обращения к странице, называемый также битом доступа, который устанавливается в единицу при каждом обращении по адресу, относящемуся к данной странице.

Физический адрес- (n, sf)-

где: n – номер физической страницы,

sf – смещение в пределах физической страницы.

Задача подсистемы виртуальной памяти –

отображение (р, sv) в (n, sf).

Кэширование. Определение. Схема функционирования кэш-памяти. Понятие кэш-попадания и кэш-промаха. Среднее время доступа к данным в системах с кэшем. Понятие временной и пространственной локальности. Согласование данных: обратная и сквозная запись. Алгоритм работы кэш-памяти.

Кэширование – это способ совместного функционирования двух типов запоминающих устройств:

· устройства отличаются временем доступа, объемом и стоимостью хранения данных;

· сущность метода: динамическое копирование в «быстрое», но меньшее по объему ЗУ наиболее часто используемой информации из «медленного», но более объемного ЗУ

· цели: уменьшить среднее время доступа к данным

· экономить более дорогую быстродействующую память.

 

Кэш-памятью, или кэшем, часто называют одно из устройств - «быстрое» ЗУ

Кэширование – это универсальный метод, пригодный для ускорения доступа к оперативной памяти, к диску и к другим видам запоминающих устройств.

Алгоритм работы кэш-памяти

1. Выполнить запрос к медленной памяти.

2. Выполнить просмотр кэша.

3. Произошло кэш-попадание. Если да, то перейти к шагу 4, если нет, то - к шагу 8.

4. Определить какая операция. Если «чтение», то перейти к шагу 5, если «запись» - к шагу 7.

5. Считать данные из кэша.

6. Передать данные источнику запроса. Закончить алгоритм.

7. Определить режим согласования. Если «сквозная запись», то произвести запись в основную память и в кэш, иначе (т.е. режим «обратной записи») – произвести запись в кэш и установить признак модификации. Закончить алгоритм.

8. Определить, какая операция: если «запись», то произвести запись в основную память и закончить алгоритм; если «чтение», перейти к шагу 9.

9.Произвести чтение из основной памяти.

10.Определить, есть ли свободное пространство в кэше. Если да, то перейти к шагу 13, иначе – к шагу 11.

11. Осуществить выбор данных на выгрузку и объявить соответствующий элемент кэша свободным.

12.Определить, были ли выгружаемые данные модифицированы. Если да, то копировать выгружаемые данные в основную память.

13.Копировать данные, считанные из основной памяти в кэш.

14.Передать данные источнику запроса. Закончить алгоритм.

 

Определения

· Окружность на магнитной пластине, которую описывает головка при вращении пластин, называется дорожкой.

· Совокупность таких дорожек, расположенных одна под другой (определяемая каждым фиксированным положением головок), называется цилиндром.

· Поэтому диски часто характеризуются совокупностью трех цифр: числом цилиндров/числом дорожек в цилиндре/числом секторов на дорожке или C/H/S (от первых букв соответствующих английских терминов: Cylinder/Head/Sector, т. е. цилиндр/головка/сектор). Эти три цифры называют «геометрией диска».

Расчет объема («сырой емкости») диска Диск с геометрией C/H/S имеет объе: C*H*S*512 байт.

 

Раздел диска

Раздел – часть диска, представленная в виде непрерывной последовательности секторов, в которой может быть установлено не более одной ОС (файловой системы).

Информация о разделах представлена в специальной таблице разделов, которая хранится в MBR (Master Boot Record – Главной загрузочной записи, которая находится в нулевом секторе диска).

Активным называется раздел, с которого будет начинаться загрузка.

Таблица создается с помощью программы, подобной fdisk.

Типы разделов

· Основной (первичный)

o Не подвергается разбиению

o Не более 4-х

· Дополнительный (расширенный)

o Можно разбивать на подразделы (логические диски)

o Не более одного

Понятие файла и файловой системы (ФС). Основные задачи, выполняемые ФС. Типы файлов. Иерархические структуры файловых систем. Понятия ссылок (жесткой, символической). Имена файлов. Операция монтирования ФС. Атрибуты файлов. Критерии эффективности функционирования ФС.

Файл – это именованная область внешней памяти, в которую можно записывать и из которой можно считывать данные.

Файловая система (ФС) – это часть операционной системы, включающая:

· совокупность всех файлов на диске;

· наборы структур данных, используемых для управления файлами, такие, например, как каталоги файлов, дескрипторы файлов, таблицы распределения свободного и занятого пространства на диске;

· комплекс системных программных средств, реализующих различные операции над файлами, такие как создание, уничтожение, чтение, запись, именование и поиск файлов.

 

Основные задачи ФС

В однозадачной и однопользовательской ОС:

· именование файлов;

· программный интерфейс для приложений;

· отображения логической модели файловой системы на физическую организацию хранилища данных;

· устойчивость файловой системы к сбоям питания, ошибкам аппаратных и программных средств.

 

В многопользовательских системах добавляется задача:

· защита файлов одного пользователя от несанкционированного доступа другого пользователя.

 

Типы файлов

· Обычные файлы, или просто файлы (содержат информацию произвольного характера, которую заносит в них пользователь или которая образуется в результате работы системных и пользовательских программ).

· Каталоги – это особый тип файлов (содержат системную справочную информацию о наборе файлов, сгруппированных пользователями по какому-либо неформальному признаку).

· Специальные файлы – это фиктивные файлы, ассоциированные с устройствами ввода-вывода, которые используются для унификации механизма доступа к файлам и внешним устройствам.

 

иерархическая структура удобна для многопользовательской работы: каждый пользователь со своими файлами локализуется в своем каталоге или поддереве каталогов, и вместе с тем все файлы в системе логически связаны.

 

Имена файлов

· Простое, или короткое, символьное («много файлов – одно простое имя»)

o task-entr.exe

o письмо Марье Ивановне.doc

· Полное имя («один файл – одно полное имя», кроме сетевых иерархий)

o /depart/main.ехе

o /user/anna/main.ехе

· Относительное имя файла

o anna/ main.ехе

· уникальное имя

o C:\user\anna\main.exe

Организация хранения файлов, при которой пользователю предоставляется возможность объединять ФС, находящиеся на разных устройствах, в единую ФС, описываемую единым деревом каталогов. Такая операция называется монтированием.

Основные атрибуты файлов

Понятие «файл» включает не только хранимые им данные и имя, но и атрибуты. Атрибуты - это информация, описывающая свойства файла. Примеры возможных атрибутов файла:

· Тип файла (обычный файл, каталог, специальный файл и т. п.);

· владелец файла;

· создатель файла;

· информация о разрешенных операциях доступа к файлу;

· времена создания, последнего доступа и последнего изменения;

· текущий размер файла;

· максимальный размер файла;

· признак «только для чтения»;

· признак «скрытый файл»;

· признак «системный файл»;

· признак «архивный файл»;

· признак «двоичный/символьный»;

· признак «временный» (удалить после завершения процесса);

· признак блокировки.

Процесс установки ОС

· Определить, какие ОС должны быть на вашем компьютере

· Определить и создать нужное количество разделов (для каждой ОС по крайней мере один раздел)

Загрузка ОС Windows. Основные этапы загрузки. POST- тест. Инициализация при запуске. Особенности загрузки с жесткого диска. Функции загрузчиков системы. Меню загрузки. Редактирование меню загрузки. Отладочное меню системы. Загрузка и инициализация ядра. Файлы, необходимые для загрузки ОС Windows (последних версий). Процесс WinLogon. Ускорение процесса загрузки.

 

POST-тест

· определение количества доступной основной памяти

· тестирование основной памяти

· определение наличия других компонент (клавиатура, винчестер...)

· инициализация карт адаптеров.

Успешное завершение процедуры РОSТ свидетельствует о корректной инициализации аппаратных средств компьютера.

Инициализация при запуске

· На компьютере х86 системная BIOS пытается обнаружить загрузочный диск.

· Порядок поиска загрузочного диска (флоппи-дисководы, жесткие IDE- и SCSI-диски, устройства СD-ROM) задается ВIOS.

· Современные ВIOS позволяют пользователю переконфигурировать этот порядок, называемый последовательностью загрузки (boot sequence)

 

Загрузка c жесткого диска

· Системная ВIOS считывает главную загрузочную запись (MBR) и загружает ее в память

· ВIOS передает управление главной загрузочной записи.

· Код, содержащийся в главной загрузочной записи, сканирует таблицу разделов в поисках активного раздела.

· Найдя активный раздел, МВR загружает в память его нулевой сектор и исполняет код, содержащийся в этом секторе.

· Сектор 0 на активном разделе, так называемый загрузочный сектор раздела (partition boot sector), содержит загрузочный код операционной системы.

· Этот код и осуществляет запуск операционной системы по способу, определенному данной операционной системой.

· Такой маленькой программе не под силу загрузить ОС; все, что она может сделать— это загрузить в память более мощную программу—вторичный загрузчик.

 

Функции загрузчика NTLDR

· Переключает процессор в режим использования 32-разрядной модели памяти с линейной адресацией.

· Запускает соответствующую минифайловую систему

· Читает расположенный в корневом каталоге системного диска файл Boot.ini и отображает на экране соответствующее меню для выбора загружаемой операционной системы

· Если выбрана одна из версий Windows 2000/XP, то выполняется Ntdetect.com, чтобы собрать информацию о физических устройствах, подключенных на данный момент к компьютеру.

· Загружает и запускает ядро операционной системы Ntoskrnl.ехе и передает ему информацию, собранную программой N