Пользовательский интерфейс wimp поддерживается операционными системами. Open Library - открытая библиотека учебной информации

Интерфейс , по определению - это правила взаимодействия операционной системы с пользователями, а также соседних уровней в сети ЭВМ. От интерфейса зависит технология общения человека с компьютером.

Командный интерфейс

Командный интерфейс называется так потому, что в этом виде интерфейса пользователь подает команды компьютеру, а компьютер их выполняет и выдает результат пользователю. Командный интерфейс реализован в виде пакетной технологии и технологии командной строки.

Пакетная технология . На вход компьютера подается последовательность символов, в которых по определенным правилам указывается последовательность запущенных на выполнение программ. После выполнения очередной программы запускается следующая и т.д. Машина по определенным правилам находит для себя команды и данные. В качестве этой последовательности может выступать, например, перфолента, стопка перфокарт, последовательность нажатия клавиш электрической пишущей машинки (типа CONSUL).

Технология командной строки . При этой технологии в качестве единственного способа ввода информации от человека к компьютеру служит клавиатура, а компьютер выводит информацию человеку с помощью алфавитно-цифрового дисплея (монитора). Эту комбинацию (монитор + клавиатура) стали называть терминалом, или консолью.

Команды набираются в командной строке. Командная строка представляет собой символ приглашения и мигающий прямоугольник - курсор. При нажатии клавиши на месте курсора появляются символы, а сам курсор смещается вправо. Это очень похоже на набор команды на пишущей машинке. Команда заканчивается нажатием клавиши Enter . После этого осуществляется переход в начало следующей строки. Именно с этой позиции компьютер выдает на монитор результаты своей работы. Затем процесс повторяется.

WIMP - интерфейс

(Window - окно, Image - образ, Menu - меню, Pointer - указатель ).

Характерной особенностью этого вида интерфейса является то, что диалог с пользователем ведется не с помощью команд, а с помощью графических образов - меню, окон, других элементов. Хотя и в этом интерфейсе подаются команды машине, но это делается через графические образы. Этот вид интерфейса реализован на двух уровнях технологий: простой графический интерфейс и чистый WIMP - интерфейс.

Простой графический интерфейс . Отличительные особенности этого интерфейса:

выделение областей экрана;

переопределение клавиш клавиатуры в зависимости от контекста;

использование манипуляторов и клавиатуры для управления курсором;

широкое использование цветных мониторов.

Типичным примером использования этого вида интерфейса является файловая оболочка Nortron Commander.

WIMP – интерфейс . Вторым этапом в развитии графического интерфейса стал "чистый" интерфейс WIMP.

Этот подвид интерфейса характеризуется следующими особенностями:

вся работа с программами, файлами и документами происходит в окнах - определенных очерченных рамкой частях экрана;

все программы, файлы, документы, устройства и другие объекты представляются в виде значков – иконок, при открытии иконки превращаются в окна;

все действия с объектами осуществляются с помощью меню;

использование манипуляторов для указания на объекты.

Примером программ с графическим интерфейсом является операционная система Windows.

SILK - интерфейс

(Speech - речь, Image - образ, Language - язык, Knowlege - знание).

Этот вид интерфейса наиболее приближен к обычной, человеческой форме общения. В рамках этого интерфейса идет обычный «разговор» человека и компьютера. При этом компьютер находит для себя команды, анализируя человеческую речь и находя в ней ключевые фразы. Результат выполнения команд он также преобразует в понятную человеку форму. Разновидностями являются интерфейсы на основе речевой и биометрической технологий.

Речевая технология . При этой технологии команды подаются голосом путем произнесения специальных зарезервированных слов - команд. Основными такими командами являются:

- Отдыхай - выключение речевого интерфейса.

- Открыть - переход в режим вызова той или иной программы. Имя программы называется в следующем слове.

- Буду диктовать - переход из режима команд в режим набора текста голосом.

- Режим команд - возврат в режим подачи команд голосом.

Биометрическая технология . Для управления компьютером используется выражение лица человека, направление его взгляда, размер зрачка и другие признаки. Для идентификации пользователя используется рисунок радужной оболочки его глаз, отпечатки пальцев и другая уникальная информация. Изображения считываются с цифровой видеокамеры, а затем с помощью специальных программ распознавания образов из этого изображения выделяются команды.

Семантический (Общественный) интерфейс

Включает в себя и интерфейс командной строки, и графический, и речевой, и мимический интерфейс. Основная его отличительная черта - это отсутствие команд при общении с компьютером. Запрос формируется на естественном языке, в виде связанного текста и образов. По своей сути это трудно называть интерфейсом - это уже моделирование общения человека с компьютером.

Как любое техническое устройство, компьютер обменивается информацией с человеком посредством набора определенных правил, обязательных как для машины, так и для человека. Эти правила в компьютерной литературе называются интерфейсом. Интерфейс может быть понятным и непонятным, дружественным и нет. К нему подходят многие прилагательные. Но в одном он постоянен: он есть, и никуда от него не денешься.

Интерфейс - это правила взаимодействия операционной системы с пользователями, а также соседних уровней в сети ЭВМ. От интерфейса зависит технология общения человека с компьютером.

Интерфейс - это, прежде всего, набор правил. Как любые правила, их можно обобщить, собрать в "кодекс", сгруппировать по общему признаку. Таким образом, мы пришли к понятию "вид интерфейса" как объединение по схожести способов взаимодействия человека и компьютеров. Можно предложить следующую схематическую классификацию различных интерфейсов общения человека и компьютера (рис.1.).

Пакетная технология. Исторически этот вид технологии появился первым. Она существовала уже на релейных машинах Зюса и Цюзе (Германия, 1937 год). Идея ее проста: на вход компьютера подается последовательность символов, в которых по определенным правилам указывается последовательность запущенных на выполнение программ. После выполнения очередной программы запускается следующая и т.д. Машина по определенным правилам находит для себя команды и данные. В качестве этой последовательности может выступать, например, перфолента, стопка перфокарт, последовательность нажатия клавиш электрической пишущей машинки (типа CONSUL). Машина также выдает свои сообщения на перфоратор, алфавитно-цифровое печатающее устройство (АЦПУ), ленту пишущей машинки.

Такая машина представляет собой "черный ящик" (точнее "белый шкаф"), в который постоянно подается информация и которая также постоянно "информирует" мир о своем состоянии. Человек здесь имеет малое влияние на работу машины - он может лишь приостановить работу машины, сменить программу и вновь запустить ЭВМ. Впоследствии, когда машины стали помощнее и могли обслуживать сразу нескольких пользователей, вечное ожидание пользователей типа: "Я послал данные машине. Жду, что она ответит. И ответит ли вообще?" - стало, мягко говоря, надоедать. К тому же вычислительные центры, вслед за газетами, стали вторым крупным "производителем" макулатуры. Поэтому с появлением алфавитно-цифровых дисплеев началась эра по-настоящему пользовательской технологии - командной строки.

Командный интерфейс.

Командный интерфейс называется так по тому, что в этом виде интерфейса человек подает "команды" компьютеру, а компьютер их выполняет и выдает результат человеку. Командный интерфейс реализован в виде пакетной технологии и технологии командной строки.

При этой технологии в качестве единственного способа ввода информации от человека к компьютеру служит клавиатура, а компьютер выводит информацию человеку с помощью алфавитно-цифрового дисплея (монитора). Эту комбинацию (монитор + клавиатура) стали называть терминалом, или консолью.

Команды набираются в командной строке. Командная строка представляет собой символ приглашения и мигающий прямоугольник – курсор. При нажатии клавиши на месте курсора появляются символы, а сам курсор смещается вправо. Команда заканчивается нажатием клавиши Enter (или Return.) После этого осуществляется переход в начало следующей строки. Именно с этой позиции компьютер выдает на монитор результаты своей работы. Затем процесс повторяется.

Технология командной строки уже работала на монохромных алфавитно-цифровых дисплеях. Поскольку вводить позволялось только буквы, цифры и знаки препинания, то технические характеристики дисплея были не существенны. В качестве монитора можно было использовать телевизионный приемник и даже трубку осциллографа.

Обе эти технологии реализуются в виде командного интерфейса - машине подаются на вход команды, а она как бы "отвечает" на них.

Преобладающим видом файлов при работе с командным интерфейсом стали текстовые файлы - их и только их можно было создать при помощи клавиатуры. На время наиболее широкого использования интерфейса командной строки приходится появление операционной системы UNIX и появление первых восьмиразрядных персональных компьютеров с многоплатформенной операционной системой CP/M.

WIMP - интерфейс (Window - окно, Image - образ, Menu - меню, Pointer - указатель). Характерной особенностью этого вида интерфейса является то, что диалог с пользователем ведется не с помощью команд, а с помощью графических образов - меню, окон, других элементов. Хотя и в этом интерфейсе подаются команды машине, но это делается "опосредственно", через графические образы. Идея графического интерфейса зародилась в середине 70-х годов, когда в исследовательском центре Xerox Palo Alto Research Center (PARC) была разработана концепция визуального интерфейса. Предпосылкой графического интерфейса явилось уменьшение времени реакции компьютера на команду, увеличение объема оперативной памяти, а также развитие технической базы компьютеров. Аппаратным основанием концепции, конечно же, явилось появление алфавитно-цифровых дисплеев на компьютерах, причем на этих дисплеях уже имелись такие эффекты, как "мерцание" символов, инверсия цвета (смена начертания белых символов на черном фоне обратным, то есть черных символов на белом фоне), подчеркивание символов. Эти эффекты распространились не на весь экран, а только на один или более символов. Следующим шагом явилось создание цветного дисплея, позволяющего выводить, вместе с этими эффектами, символы в 16 цветах на фоне с палитрой (то есть цветовым набором) из 8 цветов. После появления графических дисплеев, с возможностью вывода любых графических изображений в виде множества точек на экране различного цвета, фантазии в использовании экрана вообще не стало границ! Первая система с графическим интерфейсом 8010 Star Information System группы PARC, таким образом, появилась за четыре месяца до выхода в свет первого компьютера фирмы IBM в 1981 году. Первоначально визуальный интерфейс использовался только в программах. Постепенно он стал переходить и на операционные системы, используемых сначала на компьютерах Atari и Apple Macintosh, а затем и на IBM -- совместимых компьютерах.

С более раннего времени, и под влиянием также и этих концепций, проходил процесс по унификации в использовании клавиатуры и мыши прикладными программами. Слияние этих двух тенденций и привело к созданию того пользовательского интерфейса, с помощью которого, при минимальных затратах времени и средств на переучивание персонала, можно работать с любыми программным продуктом. Описание этого интерфейса, общего для всех приложений и операционных систем, и посвящена данная часть.

Графический интерфейс пользователя за время своего развития прошел две стадии и реализован на двух уровнях технологий: простой графический интерфейс и "чистый" WIMP - интерфейс.

На первом этапе графический интерфейс очень походил на технологию командной строки. Отличия от технологии командной строки заключались в следующем:

Ú При отображении символов допускалось выделение части символов цветом, инверсным изображением, подчеркиванием и мерцанием. Благодаря этому повысилась выразительность изображения.

Ú В зависимости от конкретной реализации графического интерфейса курсор может представляться не только мерцающим прямоугольником, но и некоторой областью, охватывающей несколько символов и даже часть экрана. Эта выделенная область отличается от других, невыделенных частей (обычно цветом).

Ú Нажатие клавиши Enter не всегда приводит к выполнению команды и переходу к следующей строке. Реакция на нажатие любой клавиши во многом зависит от того, в какой части экрана находился курсор.

Ú Кроме клавиши Enter, на клавиатуре все чаще стали использоваться "серые" клавиши управления курсором (см. раздел, посвященный клавиатуре в выпуске 3 данной серии.)

Ú Уже в этой редакции графического интерфейса стали использоваться манипуляторы (типа мыши, трекбола и т.п. - см. рисунок A.4.) Они позволяли быстро выделять нужную часть экрана и перемещать курсор.

Подводя итоги, можно привести следующие отличительные особенности этого интерфейса:

Ú Выделение областей экрана.

Ú Переопределение клавиш клавиатуры в зависимости от контекста.

Ú Использование манипуляторов и серых клавиш клавиатуры для управления курсором.

Ú Широкое использование цветных мониторов.

Появление этого типа интерфейса совпадает с широким распространением операционной системы MS-DOS. Именно она внедрила этот интерфейс в массы, благодаря чему 80-е годы прошли под знаком совершенствования этого типа интерфейса, улучшения характеристик отображения символов и других параметров монитора.

Типичным примером использования этого вида интерфейса является файловая оболочка Nortron Commander и текстовый редактор Multi-Edit. А текстовые редакторы Лексикон, ChiWriter и текстовый процессор Microsoft Word for Dos являются примером, как этот интерфейс превзошел сам себя.

Вторым этапом в развитии графического интерфейса стал "чистый" интерфейс WIMP, Этот подвид интерфейса характеризуется следующими особенностями:

Ú Вся работа с программами, файлами и документами происходит в окнах - определенных очерченных рамкой частях экрана.

Ú Все программы, файлы, документы, устройства и другие объекты представляются в виде значков - иконок. При открытии иконки превращаются в окна.

Ú Все действия с объектами осуществляются с помощью меню. Хотя меню появилось на первом этапе становления графического интерфейса, оно не имело в нем главенствующего значения, а служило лишь дополнением к командной строке. В чистом WIMP - интерфейсе меню становится основным элементом управления.

Ú Широкое использование манипуляторов для указания на объекты. Манипулятор перестает быть просто игрушкой - дополнением к клавиатуре, а становится основным элементом управления. С помощью манипулятора указывают на любую область экрана, окна или пиктограммы, выделяют ее, а уже потом через меню или с использованием других технологий осуществляют управление ими.

Следует отметить, что WIMP требует для своей реализации цветной растровый дисплей с высоким разрешением и манипулятор. Также программы, ориентированные на этот вид интерфейса, предъявляют повышенные требования к производительности компьютера, объему его памяти, пропускной способности шины и т.п. Однако этот вид интерфейса наиболее прост в усвоении и интуитивно понятен. Поэтому сейчас WIMP - интерфейс стал стандартом де-факто.

Ярким примером программ с графическим интерфейсом является операционная система Microsoft Windows.

SILK - интерфейс (Speech - речь, Image - образ, Language - язык, Knowlege - знание). Этот вид интерфейса наиболее приближен к обычной, человеческой форме общения. В рамках этого интерфейса идет обычный "разговор" человека и компьютера. При этом компьютер находит для себя команды, анализируя человеческую речь и находя в ней ключевые фразы. Результат выполнения команд он также преобразует в понятную человеку форму. Этот вид интерфейса наиболее требователен к аппаратным ресурсам компьютера, и поэтому его применяют в основном для военных целей.

С середины 90-х годов, после появления недорогих звуковых карт и широкого распространения технологий распознавания речи, появился так называемый "речевая технология" SILK - интерфейса. При этой технологии команды подаются голосом путем произнесения специальных зарезервированных слов - команд.

Слова должны выговариваться четко, в одном темпе. Между словами обязательна пауза. Из-за неразвитости алгоритма распознавания речи такие системы требует индивидуальной предварительной настройки на каждого конкретного пользователя.

"Речевая" технология является простейшей реализацией SILK - интерфейса.

Биометрическая технология ("Мимический интерфейс".)

Эта технология возникла в конце 90-х годов XX века и на момент написания книги еще разрабатывается. Для управления компьютером используется выражение лица человека, направление его взгляда, размер зрачка и другие признаки. Для идентификации пользователя используется рисунок радужной оболочки его глаз, отпечатки пальцев и другая уникальная информация. Изображения считываются с цифровой видеокамеры, а затем с помощью специальных программ распознавания образов из этого изображения выделяются команды. Эта технология, по-видимому, займет свое место в программных продуктах и приложениях, где важно точно идентифицировать пользователя компьютера.

Понятие, классификация операционных систем.

Тема 6. Операционные системы

Цель : Изучение базовых понятий и классификации операционных систем для персональных компьютеров.

Ключевые слова: операционные системы, интерфейс пользователя.

План :

1. Понятие, классификация операционных систем.
2. Командный, графический WIMP- интерфейс и SILK- интерфейс.
3. Отличительные особенности WINDOWS 9X/ME/2000/XP.

Операционная система (Operating system)- организованная совокупность программ, целœевое назначение которых:

· управление работой компьютера с момента включения до выключения питания;

· организация надежных вычислений, связи технических средств ПК с пользователœем;

· эффективное управление вычислительными ресурсами ПК.

Классификация ОС:

1. По числу пользователœей, одновременно работающих с системой, ОС делятся на однопользовательские и многопользовательские.

2. По числу задач, которые могут решаться с их помощью в любой момент времени, ОС делятся на однозадачные (однопрограммные) и многозадачные (мультипрограммные).

3. По способу общения пользователя с ОС выделяют ОС с интерфейсом командной строки, графическим WIMP- интерфейсом и SILK- интерфейсом.

4. По числу разрядов адресной шины выделяют 16-и, 32-х и 64-х разрядные ОС. Разрядность адресной шины определяет максимальный объем адресуемой оперативной памяти. К каждому элементу которого можно обратиться напрямую.

Для каждой модели компьютеров существуют индивидуальные ОС. Для IBM- совместимых ПК используют ОС MS DOS, WINDOWS, OS/2, Unix, LINUX и др.

Сегодня выделяют следующие виды интерфейса:

1. Командный интерфейс. Этот вид интерфейса получил такое название потому, что пользователь подает команды компьютеру, а компьютер их выполняет и выдает результаты. Командный интерфейс реализован в виде технологии командной строки и пакетной технологии.

2. Графический WIMP- интерфейс (Windows- окно, Image- образ, Menu- меню, Pointer- указатель) появился в 1981 году Характеризуется тем, что пользователь ведет диалог с помощью графических образов- меню, окон, пиктограмм и др. элементов. Ярким примером программ с графическим интерфейсом является операционная система MS Windows.

3. SILK- интерфейс (Speech- речь, Image- образ, Language-язык, Knowledge- знание) начал развиваться с середины 90- х годов ХХ века с появлением звуковых карт и широкого распространения технологий распознавания речи. В рамках этого вида интерфейса идет речевое общение человека с компьютером. Из- за неразвитости алгоритма распознавания речи такие системы требуют индивидуальной настройки на каждого конкретного пользователя. В состав MS Office XP уже вошла система распознавания речи, но она понимает пока только английский. Китайский и японский языки.

3. Отличительные особенности ОС MS DOS, WINDOWS 9X/ME/2000/XP

MSDOS- однопользовательская, однозадачная, 16- разрядная операционная система с интерфейсом командной строки. Стоит сказать, что для нее разработано несколько различных программных оболочек: Norton Commander, QDOS, DOS SHELL, Volkov Commander, WINDOWS 1/2/3. Программная оболочка- это программа, которая запускается на выполнение под управлением ОС и помогает работать с этой ОС. Она наглядно показывает на экране всю файловую структуру ПК: диски, каталоги, файлы.

Windows 9Х (Windows 95/98МЕ)- многопользовательская, многозадачная, 32- разрядная ОС с графическим интерфейсом, предназначена для домашнего использования, для диалогового режима работы, не переносима на другие аппаратные платформы (ᴛ.ᴇ. на процессоры, не совместимые с микропроцессорами INTEL 8088). Невозможно получить текстовый интерфейс командной строки без графического (не всœегда нужен диалоговый режим, к примеру, для серверов). Windows 9Х обеспечивает полную совместимость с ОС MSDOS.

Windows NT (New Technology)- многопользовательская, многозадачная, 32- разрядная профессиональная ОС с графическим интерфейсом, поддерживает мультипроцессорные ПК (до 32 процессоров). Изначально создавалась для корпоративного сектора, с учетом работы в КС. Эта ОС имеет мощные средства защиты программ и данных пользователœей от несанкционированного доступа, имеет две модификации: Windows NT Station (для рабочих станций), Windows NT Server (сетевая ОС).

Windows 2000 объединяет возможности Windows 9Х и Windows NT с расширением многих сервисных пользовательских возможностей.

Windows ХР (2002 ᴦ.) разработана на основе технологий, используемых в Windows 2000, более удобна для работы как на домашних, так и на офисных ПК, предъявляет высокие требования к системным ресурсам ПК (не менее 128 Мб памяти и 2 Гб пространства на жестком диске).

ОС UNIX, LINUX получили большое распространение в сети Интернет, т.к. является машинно-независимой ОС.

Контрольные вопросы:

1. Понятие и типы ОС?

2. Понятие и типы интерфейса?

3. Сравнительная характеристика ОС?

Отличительные особенности этого интерфейса.

Графический интерфейс

• Выделение областей экрана.
• Переопределение клавиш клавиатуры в зависимости от контекста.
• Использование манипуляторов и серых клавиш клавиатуры для управления курсором.
• Широкое использование цветных мониторов.

Появление этого типа интерфейса совпало с широким распространением операционной системы MS DOS. Типичным примером использования этого вида интерфейса является файловая оболочка Norton Commander и текстовый процессор Microsoft Word for Dos.

Вторым этапом в развитии графического интерфейса стал «чистый» интерфейс WIMP. Он характеризуется следующими особенностями.

• Вся работа с программами, файлами и документами происходит в окнах - определенных очерченных рамкой частях экрана.
• Все программы, файлы, документы, устройства и другие объекты представляются в виде значков - иконок. При открытии иконки превращаются в окна.
• Все действия с объектами осуществляются с помощью меню. Хотя меню появилось на первом этапе становления графического интерфейса, оно не имело в нем главенствующего значения, а служило лишь дополнением к командной строке. В чистом WIMP- интерфейсе меню становится основным элементом управления.
• Широкое использование манипуляторов для указания на объекты. С помощью манипулятора указывают на любую область экрана, окна или иконки, выделяют ее, а уже потом через меню или с использованием других технологий осуществляют управление ими.

Важнейшей особенностью этого интерфейса является его понятность и простота в усвоении.

Поэтому сейчас WIMP-интерфейс стал стандартом де-факто. Ярким примером программ с графическим интерфейсом является операционная система Microsoft Windows.

С середины 90-х годов XX в связи с появлением звуковых карт и широкого распространения технологий распознавания речи начинается активное развитие и применение «речевой технологии» SILK -интерфейса. При этой технологии команды подаются голосом путем произнесения специальных зарезервированных слов - команд. Такими основными командами (по правилам системы речевого ввода «Горыныч») являются:

• «Проснись» - включение голосового интерфейса.
• «Отдыхай» - выключение речевого интерфейса.
• «Открыть» - переход в режим вызова той или иной программы. Имя программы называется в следующем слове
• «Буду диктовать» - переход из режима команд в режим набора текста голосом.
• «Режим команд» - возврат в режим подачи команд голосом
• и некоторые другие.

Слова должны выговариваться четко, в одном темпе. Между словами обязательна пауза. Из-за неразвитости алгоритма распознавания речи такие системы требуют индивидуальной предварительной настройки на каждого конкретного пользователя. В состав Office ХР уже вошла система распознавания речи, правда, она пока понимает лишь английский, китайский и японский языки.

Пользователь, как правило, не интересуется деталями устройства аппаратного обеспечения компьютера, он видится ему как набор приложений. Приложение можно написать на каком-то из языков программирования. Чтобы упростить эту задачу имеется набор системных программ, некоторые из которых называют утилитами, с их помощью реализуется часто исполнение Функции, которые помогают при создании пользовательских программ в работе с файлами и управление устройствами ввода/вывода. Программист использует эти средства при разработке этих программ, а приложения во время выполнения обращаются к утилитам для выполнения определённых функций. Наиболее важной из системных программ являются операционные системы, которые скрывает от программиста детали аппаратного обеспечения и предоставляет удобный интерфейс для исполнения системы операционной среды. Может включать несколько интерфейсов:

1) пользовательский;

2) программный

Например, система Linux им. для пользователя как интерфейсные команды (различные оболочки): C-Shell, K-Shell, B-Shell, bash-shell.

ИНТЕРФЕЙС ТИПА Midnight Commander.

Так и графические интерфейсы (X Windows). В нём могут быть различные менеджеры окон (KDE Grome).

Что касается программных интерфейсов, то операционная система Windows программы может обращаться как операционная система за соответствующими сервисами и функциями, так и к графической подсистеме. С точки зрения архитектуры процессора, вторая программа, созданная для работы в Linux использует те же команды и форматы данных, что и программа, созданная для работы в среде Windows. Однако в первом случае имеет место обращение к операционной среде, во втором - к другой. Таким образом, операционная среда - это то системное программное обеспечение, в котором могут выполняться программы, созданные по правилам работы этой среды.

Типичные операционные системы предоставляют следующие сервисы:

1) разработка программ. Операционная система предоставляет программисту разнообразные инструменты и сервисы, например, редакторы и отладчики. Эти сервисы, реализованные в виде программных утилит, которые поддерживают операционные системы, хотя и не входят в его ядро, такие программы называют инструментами разработки приложений;

2) исполнение программ. Для запуска программы требуется выполнить ряд действий. Следует загрузить в основную память команды и данные, инициализировать устройства. Операционная система выполняет рутинную работу;

3) доступ к устройствам ввода/вывода. Для управления работой каждым устройством ввода/вывода нужен свой набор команд или контролируемый сигнал. Операционная система предоставляет пользователю единообразный интерфейс, который вскрывает все эти детали и обеспечивает программисту доступ к устройствам ввода/вывода с помощью простых команд чтения и записи;

4) контролируем доступ к файлам. При работе с файлами, управление его стороны операционной системы предназначено не только понимание природы устройств ввода/вывода и знание структур данных записанные в файлах. Многопользовательские операционные системы, кроме того, обеспечивают работу механизмов защиты при обращении к файлам;

5) системы доступа. Операционная система управляет доступом к общедоступной вычислительной системе в целом, а также к отдельным системным ресурсам. Она должна обеспечить защиту ресурсов и данных от несанкционированного использования, также разрешать конфликтные ситуации;

6) обнаружение ошибок и их обработка. При работе компьютерной системы происходят различные сбои, к их числу относятся внутренние и внешние ошибки, возникшие в аппаратном обеспечении, например, ошибки памяти, отказ или сбой устройств, возможны и программные ошибки: арифметическое переполнение, попытка обратиться к ячейке памяти, доступ к которым запущен и невозможность выполнения запроса приложения. В каждом из этих случаев операционная система должна выполнить действие, минимизирующее влияние ошибки на работу приложения. Реакция операционной системы на ошибку может быть различной: от простого сообщения об ошибке, до аварийной остановки программы;

7) учёт использования ресурсов. Хорошая операционная система должна иметь средства учёта использования различных ресурсов и отображение параметров производителя. Эта информация крайне важна для дальнейшего улучшения и настройки система, для повышения производительности.

Тема 1.3. Операционное окружение

ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА КАК ДИСПЕТЧЕР РЕСУРСОВ.

Компьютер представляет собой набор ресурсов, поддерживающих выполнение задач, накопление, хранение, перемещение и обработки данных, также контролирует работу этих и других функций. Именно операционная система управляет ресурсами компьютера и контролирует его основные функции. Однако это управление имеет следующие особенности:

1) функции операционной системе работают так же, как и всё остальное программное обеспечение, т.е. они реализуются в виде отдельных программ или набора программ, исполняющихся процессов;

2) операционная система должна передавать управление другими процессами и ожидать, когда процессор снова позволит ей выполнить свои обязанности.

Операционная система - это, по сущности, набор компьютерных программ, как и любая другая программа, она отдаёт процессору команды. Ключевым отличием является назначение этой программы.

Операционная система //способна//: как использовать другие системные ресурсы, и как распределять время при использовании других программ, но для этого процессор должен приостановить работу с ней и перейти к выполнению других программ.

Таким образом, операционная система уступает управление процессору, чтобы он смог выполнить некоторую полезную работу, а затем возобновляет контроль ровно на столько, чтобы подготовить процессор к следующей части работы.

Часть операционной системы находится в оперативной памяти (основная, базовая). В эту часть входят ядро (Kernel), содержащее основную часть наиболее часто используемых функций, там же находятся и некоторые другие компоненты операционной системы, использующиеся в данный момент времени.

Остальная часть содержит другие программы и данные пользователя. Размещение этих данных в оперативной памяти управляется совместно операционной системой и аппаратной частью процессора, предназначенной для управления памятью. Операционная система принимает решение, когда исполняющая программа может испортить нужные ей устройства ввода/вывода и управляет доступом к файлам.

Процессор также является ресурсом, которому операционная система должна определить, сколько времени он должен уделить исполнению той или иной пользовательской программы. Многопроцессорные системы: решение должно быть принято по каждому процессу.

ВОЗМОЖНОСТИ РАЗВИТИЯ ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ.

Большинство операционных систем постоянно развиваются. Происходит это в силу следующих причин:

а) обновление и возникновение новых видов аппаратного обеспечения;

б) новые сервисы. В операционной системе могут быть добавлены новые инструменты для контроля и оценки производительности, чтобы поддержать высокую эффективность работы, с имеющимся инструментарием пользователя;

в) исправление. В каждой операционной системе есть ошибки. Время от времени они обнаруживаются и исправляются. Необходимость регулярного изменения операционных систем, накладываются определённые ограничения на устройство. Очевидно, что эти системы должны иметь модульную конструкцию, чётко определённую взаимодействием модулей. Для больших программ важную роль играет хорошее и полное документирование.

Принятые условные обозначения:

• I/O - ввод/вывод;
• АО - аппаратное обеспечение;
• БД - база данных;
• ОЗУ - оперативное запоминающее устройство;
• ОС - операционная система;
• ПЗУ - постоянное запоминающее устройство;
• ПК - персональный компьютер;
• ПО - программное обеспечение;
• РВ - реальное время;
• СУ - система управления;
• СУБД - система управления базами данных;
• УВВ - устройство ввода/вывода;
• ФС - файловая система;
• ЦП - процессор (центральный процессор).

Понятие операционного окружения, состав, назначение. Стандартные сервисные программы поддержки операционного окружения. Понятие базовой машины, расширенной машины. Режим пользователя, режим супервизора