Тема: Операционни системи

 

 Функции на ОС. Дискови носители. Стартиране на ОС. Управление на периферните  устройства. Управление на данните.

Функции на ОС

Операционната система дава живот на вашия компютър, съгласувайки работата на хардуера и софтуера. Операционната система действа като посредник/буфер/ между потребителите и компютъра. Това взаимодействие и средствата за неговото реализиране се нарича потребителски интерфейс.

Най-разпространени операционни системи са DOS, Windows, Linux.

Операционната система представлява съвкупност от програми, проектирани да работят съвместно, за да изпълняват основни функции и да използват максимално ресурсите на компютъра. Тези програми се наричат системни и образуват системния софтуер.

Независимо от многообразието, различния интерфейс и предназначение, всяка ОС трябва да изпълнява задължително определени функции.

Основни функции:

-         определя потребителския интерфейс/начина на общуване на потребителите с компютъра/;

-         управлява ефективно ресурсите на КС/централен процесор, оперативна памет, периферни устройства и потребителски данни/;

-         разпределя, поделя и преразпределя ресурсите на КС между потребителите;

-         защитава ресурсите на КС от несанкциониран достъп;

-         води отчет за използване на ресурсите на КС от отделните потребители;

Функциите определят компонентите на ОС. Тя се изгражда от три основни подсистеми:

-         система за управление на процесите в КС;

-         система за управление на файлове;

-         интерпретатор на командите;

Дискови носители

В зависимост от използвания материал дисковете биват:

- твърди/от алуминий/;

- гъвкави/от пластмаса/, често се наричат дискети;

Магнитният диск може да бъде част от самото устройство, както е обикновено при твърдите дискове, или да се поставя допълнително в него, както е при дискетите.

Първият вариант дава възможност за по-прецизна изработка на механичната част, в резултат на което броят на реализираните запомнящи елементи/битове/ на единица площ е по-голям.

Вторият вариант дава възможност за пренос на данни  между два компютъра.

За да се увеличи обемът на запомняните данни, магнитната повърхност се увеличава, като няколко диска се свързват в дисков пакет.

За да стане един диск/дисков пакет/ използваем, на него трябва да се нанесат съответните маркери, които го разделят на сектори. Този процес се нарича форматиране на диска. Форматирането се извършва чрез специална програма от потребителя. Придружено е с пълна загуба на запомнените до момента данни.

Все по широко се използват оптични и магнитооптични дискове, при които данните се четат и записват с лазерни  лъчи. Тези дискове се характеризират с по-голяма плътност и надеждност на записа, като скоростите им на четене/запис постоянно нарастват. Записаните върху компактдиск /CD/ данни не могат да се променят, но са много удобни за съхраняване на печатни книги, енциклопедии, системи за обучение, които не се нуждаят от промени. Стандартният капацитет на компактдиск е 700 Мбайта.

Магнитооптичните дискове позволяват промяна на записаните данни. Данните се записват върху тях, като с помощта на магнитно поле се променят отражателните свойства на повърхността на диска, а четенето се извършва, както и при оптичните дискове – чрез лазерен лъч. Магнитооптичните дискове притежават голям капацитет, не са скъпи и се препъръчват като перспективни средства за архивиране на данни, обмен на данни.

Флопидисковото устройство/flopy disk drive/ служи за четене и записване на информация върху магнитен носител-дискета. Скоростта му на работа е малка, както и обемът данни, които могат да се съхраняват /1,44 МВ/

Твърдият диск /hard disk drive/ е също магнитен носител. Има голям обем /2 GB, 6 GB,10 GB/ и работи с висока скорост на четене и запис на данните. Това е мястото, където са записани всички програми и файлове.

CD- ROM устройството/компакт дисковото устройство/ за разлика от твърдия диск и флопидисковото устройство работи на оптична основа. За да бъде прочетено съдържанието на един компактдиск, към повърхността му се насочва лазерен лъч. Важна характеристика е скоростта, с която се чете информацията. Първото създадено CD-ROM устройство работи на единична скорост / 1х/, следват 2х, 4х, 6х, 8х, 12х, 20х, 24х, 32х, 40х, 48х и т.н. В една съвременна конфигурация такова устройство е задължително, тъй като чрез компакт дисковете се разпространява почти целият софтуер.

При по- често срещаните CD-ROM информацията върху дисковете се записва фабрично и не може да бъде изтривана или презаписвана, както това става при дискетите. Предлагат се такива , които са празни и позволяват еднократен запис от потребителя посредством записващи устройства – CD-R , както и такива, които позволяват многократен запис.

 

Стартиране на ОС

Зареждане/или стартиране/ на ОС е процес на прехвърляне на системните файлове на ОС от системния диск върху оперативната памет. Стартирането се извършва при включване на компютъра.

Инсталиране на ОС е процес, при който се записват системните файлове, необходими за нейното стартиране върху дискета или твърд диск. Системен диск се създава  в резултат на инсталиране на ОС върху него.

Или с други думи.....

ОС се въвежда в ОП по специална процедура, наречена предзареждане. Тя предвижда от избран дисков носител на фиксиран адрес от ОП да се прочете предварително определен сектор, наречен предзареждащ сектор, след което прочетеното се стартира с надеждата, че това е програма , която знае как да въведе ОС в паметта. Когато избраният диск е системен/на него е записана операционна система/това наистина е така. Когато не съдържа операционна система, на екрана се появява съобщение за замяната му със системен. Процедурата на предзареждане е записана в постоянната памет на всеки персонален компютър и се изпълнява след проверка на работоспособността му. Като правило системни са несменяемите твърди дискове. Новите ОС изискват специално уведомяване за приключване на работа/ функция Shut Down/ Директното изключване може да доведе до загуба на данни.

Всяка ОС съдържа зареждаща програма, която въвежда в ОП за изпълнение желаните от потребителя програми.

И така структурата на ОС включва следните слоеве:

- на първо ниво са програмите, които работят пряко с техническите устройства на компютъра. Този слой известен още като ROM-BIOS се намира в постоянната памет на компютъра-ROM. BIOS – програмата активира програма за начално зареждане , която се намира на първия сектор на всеки дисков носител. Нейната задача е да зареди основни файлове на ОС в оперативната памет.

            - Апаратният интерфейс – включва програми, които изпълняват входно-изходна обработка. Този слой съдържа драйвери за периферни устройства и програми, които осигуряват съвместното действие на периферията и улесняват добавянето на нови устройства.

            - Третият слой съдържа обслужващи програми, които осигуряват елементарни операции над файлове – отваряне, затваряне, четене, записване, изтриване. Тези програми управляват и контролират работата на всички активирани програми.  Това са всички приложни  и системни програми, които се намират в оперативната памет.

            - Процесор на командите – основна задача е да приеме и разпознае командите на потребителя въведени чрез клавиатурата или мишка и да ги изпълни.

            - Последен слой – състои се от „външни команди”. Това са приложни програми, които са включени в състава на ОС и се третират като нейни задължителни компоненти.

Управление на периферните устройства

За осигуряване на работата с наличните периферни устройства, за всяко едно от тях, в състава на ОС има специална програма, наречена драйвер. Или -  драйвер е специализирана програма за конкретно периферно устройство, която синхронизира и управлява работата на компютъра с външното устройство. Тя се инсталира задължително при включване на всяко периферно устройство към КС. В процеса на зареждане някои съвременни ОС имат възможност сами да установят факта, че в компютърната система е инсталирано ново периферно устройство и подканят потребителя да избере подходящ драйвер за управлението му.

Управление на данните

Организирана съвкупност от потребителски  данни, на която е дадено име, се нарича файл. Имената на файловете играят ролята на ключ за достъп до техните данни. Потребителите се освобождават от грижата да познават физическото устройство на дисковете и как се разполагат данните върху тях.

Тази част от ОС, която организира съхранението, достъпа, разделянето и защитата на файловете, се нарича файлова система на ОС. В компютъра се съхраняват стотици файлове. Затова файловете се обединяват в логически групи, наречени справочници, каталози, директории или папки. Тези четири думи са синоними в информатиката за обозначаване на група от файлове, които изграждат файловата структура. Например в Windows се използва папки.

Или, за да може файловата система правилно да организира достъпа до файловете, ОС дава възможност файловете да се групират в справочници/каталози/.

Всеки справочник може да съдържа и подсправочници.

Файловете и каталозите на потребителите, разположени на един диск, образуват йерархична дървовидна структура. Тя има следните свойства:

-         във всеки диск съществува само един главен каталог, който не е посочен в никой друг от каталозите на диска;

-         всеки файл/подкаталог участва в един-единствен каталог, като даден каталог не може да съдържа два файла/подкаталога с едно и също име;

Въпроси

  1. Що е ОС?
  2. Кои са основните функции?
  3. Каква е разликата между твърди и гъвкави магнитни дискове?
  4. Какво разбирате под форматиране на диск?
  5. Как се стартира ОС и как се изпълняват програми в ОС?
  6. За какво служат драйверите?
  7. Какво представлява файловата система?
  8. Проверете с какви дискови устройства разполага достъпната ви компютърна система. А периферни?
  9. Разгледайте дървото на справочници в достъпната ви КС.
  10. Проверете каква ОС е разположена на достъпната ви КС. Съществуват ли по-нови версии?