7.1. Основные особенности операционной системы Windows
Операционная система Windows является графической операционной системой для компьютеров платформы IBM PC. Её основные средства управления – мышь и клавиатура. Операционная система Windows предназначена для управления автономным компьютером, но также содержит все необходимое для создания небольшой локальной компьютерной сети. В состав операционной системы включены средства для работы в Интернет.
В операционной системе Windows реализован документно-ориентированный подход. Это означает, что пользователь концентрирует своё внимание на своих документах, а не на приложениях (программах), с помощью которых эти документы обрабатываются.
Документ Windows – это любой файл, обрабатываемый с помощью приложений. Документ может содержать текстовую, графическую, звуковую и видеоинформацию. Особенностью Windows является то, что когда открывается документ, то автоматически запускается приложение, работающее с файлом этого документа. Например, если необходимо работать с рисунком, то следует открыть файл, в котором он содержится, а графический редактор будет загружен автоматически.
Операционная система Windows содержит набор стандартных прикладных программ. Основные из них следующие:
Программа Блокнот. Это простейший текстовый редактор, который можно использовать для просмотра текстовых файлов. Для создания текстовых документов используется редко.
Графический редактор Paint.
Используется для обучения работе с графическими объектами перед изучением профессиональных графических редакторов.
Текстовый процессор WordPad.
Служит для создания, редактирования и просмотра текстовых документов. Является упрощенным вариантом текстового процессора Word.
Калькулятор.
В состав операционной системы Windows входит набор служебных программ, предназначенных для обслуживания и настройки компьютера.
Для правильной работы приложение должно пройти операцию установки. Необходимость в установке связана с тем, что разработчики программного обеспечения не могут знать заранее особенности аппаратной и программной конфигурации вычислительной системы, на которой будет работать приложение. Установочный диск содержит полуфабрикат, из которого в процессе установки на компьютере формируется полноценное приложение. При этом осуществляется его привязка к аппаратной и программной среде и настройка. Управление установкой осуществляет операционная система.
Поскольку Windows обеспечивает совместное использование ресурсов, нельзя допустить, чтобы при удалении приложения были удалены ресурсы, используемые другими приложениями. Поэтому удаление приложений происходит под управлением операционной системы.
Для обмена данными между различными приложениями используется буфер обмена. Буфер обмена представляет собой область памяти, к которой имеют доступ все приложения и в которую они могут записывать данные или их считывать.
Возможность использования в одном документе объектов различной природы основана на концепции внедрения и связывания объектов. Под внедрением объекта понимается включение его в документ, созданный другим приложением. При сохранении документа происходит сохранение всех внедренных в него объектов в одном файле. При этом размер исходного текстового документа увеличивается на величину внедренного объекта.
Связывание отличается от внедрения тем, что сам объект не вставляется в документ, а вместо него вставляется указатель на его местоположение. Когда при просмотре документа читатель дойдет до этого указателя, текстовый процессор обратится по адресу в указателе и отобразит объект в тексте документа.
Особенности ОС Windows.
Стандартизация интерфейса пользователя (приемы и методы управления аппаратным и программным обеспечением)Графический интерфейс пользователя в Windows основан на идее оконного интерфейса, принятого так же и в ряде других современных ОС (например, UNIX). Каждая программа имеет собственное окно, в котором и происходит обмен сообщений с пользователем. Для наглядности в Windows широко применяются иконки (пиктограммы), изображающие отдельные программы;
оптимальное управление оперативной памятью большого объема;
возможность без проблем подключать новые внешние устройства (plug and play) Операционная система может программным путем определить назначение такого устройства, выяснить, какие варианты его настройки возможны, и выбран, наиболее подходящий из них;
интеграция функций программ (возможность использовать в конкретной программе объекты, созданные средствами другой программы). Возможен обмен данными между приложениями, что позволяет, например, информацию созданную в электронной таблице, перенести в текстовый документ через буфер обмена. Технология OLE;
многозадачность (возможность одновременно выполнять несколько приложений и легко переключаться с одной программы на другую). Многозадачный режим работы позволяет запускать одновременно несколько приложений, например, текстовый процессор, базу данных, игру и переключаться между ними;
Микроядерная архитектура.
Современная тенденция в разработке операционных систем это перенесение значительной части системного кода на уровень пользователя и одновременной минимизации ядра. Речь идет о подходе к построению ядра, называемом микроядерной архитектурой (microkernel architecture) операционной системы, когда большинство ее составляющих являются самостоятельными программами. В этом случае взаимодействие между ними обеспечивает специальный модуль ядра, называемый микроядром. Микроядро работает в привилегированном режиме и обеспечивает взаимодействие между программами, планирование использования процессора, первичную обработку прерываний, операции ввода-вывода и базовое управление памятью.
Рис. 1.4 Микроядерная архитектура операционной системы
Остальные компоненты системы взаимодействуют друг с другом путем передачи сообщений через микроядро.
Основное достоинство микроядерной архитектуры высокая степень модульности ядра операционной системы. Это существенно упрощает добавление в него новых компонент. В микроядерной операционной системе можно, не прерывая ее работы, загружать и выгружать новые драйверы, файловые системы и т. д. Существенно упрощается процесс отладки компонент ядра, так как новая версия драйвера может загружаться без перезапуска всей операционной системы. Компоненты ядра операционной системы ничем принципиально не отличаются от пользовательских программ, поэтому для их отладки можно применять обычные средства. В то же время, микроядерная архитектура операционной системы вносит дополнительные накладные расходы, связанные с передачей сообщений, что существенно влияет на производительность. Для того чтобы микроядерная операционная система по скорости не уступала операционным системам на базе монолитного ядра, требуется очень аккуратно проектировать разбиение системы на компоненты, стараясь минимизировать взаимодействие между ними. Таким образом, основная сложность при создании микроядерных операционных систем необходимость очень аккуратного проектирования.
Объектно-ориентированный подход
Хотя технология микроядер и заложила основы модульных систем, способных развиваться регулярным образом, она не смогла в полной мере обеспечить возможности расширения систем. В настоящее время этой цели в наибольшей степени соответствует объектно-ориентированный подход, при котором каждый программный компонент является функционально изолированным от других.
Основным понятием этого подхода является "объект". Объект - это единица программ и данных, взаимодействующая с другими объектам посредством приема и передачи сообщений. Объект может быть представлением как некоторых конкретных вещей - прикладной программы или документа, так и некоторых абстракций - процесса, события.
Программы (функции) объекта определяют перечень действий, которые могут быть выполнены над данными этого объекта. Объект-клиент может обратиться к другому объекту, послав сообщение с запросом на выполнение какой-либо функции объекта-сервера.
Объекты могут описывать сущности, которые они представляют, с разной степенью детализации. Для обеспечения преемственности при переходе к более детальному описанию разработчикам предлагается механизм наследования свойств уже существующих объектов, то есть механизм, позволяющий порождать более конкретные объекты из более общих. Например, при наличии объекта "текстовый документ" разработчик может легко создать объект "текстовый документ в формате Word 6.0", добавив соответствующее свойство к базовому объекту. Механизм наследования позволяет создать иерархию объектов, в которой каждый объект более низкого уровня приобретает все свойства своего предка.
Внутренняя структура данных объекта скрыта от наблюдения. Нельзя произвольно изменять данные объекта. Для того, чтобы получить данные из объекта или поместить данные в объект, необходимо вызывать соответствующие объектные функции. Это изолирует объект от того кода, который использует его. Разработчик может обращаться к функциям других объектов, или строить новые объекты путем наследования свойств других объектов, ничего не зная о том, как они сконструированы. Это свойство называется инкапсуляцией.
Таким образом, объект предстает для внешнего мира в виде "черного ящика" с хорошо определенным интерфейсом. С точки зрения разработчика, использующего объект, пока внешняя реакция объекта остается без изменений, не имеют значения никакие изменения во внутренней реализации. Это дает возможность легко заменять одну реализацию объекта другой, например, в случае смены аппаратных средств; при этом сложное программное окружение, в котором находятся заменяемые объекты, не потребует никаких изменений.
С другой стороны, способность объектов представать в виде "черного ящика" позволяет упаковывать в них и представлять в виде объектов уже существующие приложения, ничего в них не изменяя.
Использование объектно-ориентированного подхода особенно эффективно при создании активно развивающегося программного обеспечения, например, при разработке приложений, предназначенных для выполнения на разных аппаратных платформах.
Полностью объектно-ориентированные операционные системы очень привлекательны для системных программистов, так как, используя объекты системного уровня, программисты смогут залезать вглубь операционных систем для приспособления их к своим нуждам, не нарушая целостность системы.
Но особенно большие перспективы имеет этот подход в реализации распределенных вычислительных сред. В то время, как сейчас разные пакеты, работающие в данный момент в сети, представляют собой статически связанные наборы программ, в будущем, с использованием объектно-ориентированного подхода, они могут превратиться в единую совокупность динамически связываемых объектов, где каждый объект оперативно устанавливает и разрывает связи с другими объектами для выполнения актуальных в данный момент задач. Приложения, созданные для такой сетевой среды, основанной на объектах, могут выполняться, динамически обращаясь к множеству объектов, независимо от их местонахождения в сети и независимо от их операционной среды.
Поскольку любое объектно-ориентированное приложение представляет собой набор объектов, разработчику желательно иметь стандартные средства для управления объектами и организации их взаимодействия. При использовании и разработке объектно-ориентированных приложений в неоднородных распределенных средах, нужны также средства, упрощающие доступ к объектам сети. При возникновении запроса к какому-либо объекту распределенной среды, независимо от того, находится требуемый объект на том же компьютере или на одном из удаленных, прозрачным образом должен быть выполнен поиск объекта, передача ему сообщения, и возврат ответа. Для обеспечения прозрачного обнаружения объектов, все они должны быть снабжены ссылками, хранящимися в каталогах. Отсюда вытекает очень сложная проблема организации службы каталогов, позволяющей программистам именовать и искать объекты в сети, которая, вообще говоря, может быть разбросана по всему миру.
Однако, несмотря на упомянутые сложности и проблемы, объектно-ориентированный подход является одной из самых перспективных тенденций в конструировании программного обеспечения.
Средства OLE
Для пользователей Windows объектно-ориентированный подход проявляется при работе с программами, использующими технологию OLE фирмы Microsoft. В первой версии OLE, которая дебютировала в Windows 3.1, пользователи могли вставлять объекты в документы-клиенты. Такие объекты устанавливали ссылку на данные (в случае связывания) или содержали данные (в случае внедрения) в формате, распознаваемом программой-сервером. Для запуска программы-сервера пользователи делали двойной щелчок на объекте, посредством чего передавали данные серверу для редактирования. OLE 2.0, доступная в настоящее время в качестве расширения Windows 3.1, переопределяет документ-клиент как контейнер. Когда пользователь щелкает дважды над объектом OLE 2.0, вставленным в документ-контейнер, он активизируется в том же самом месте. Представим, например, что контейнером является документ Microsoft Word 6.0, а вставленный объект представляет собой набор ячеек в формате Excel 5.0. Когда вы щелкнете дважды над объектом электронной таблицы, меню и управляющие элементы Word как по волшебству поменяются на меню Excel. В результате, пока объект электронной таблицы находится в фокусе, текстовый процессор становится электронной таблицей.
Инфраструктура, требуемая для обеспечения столь сложных взаимодействий объектов, настолько обширна, что Microsoft называет OLE 2.0 "1/3 операционной системы". Хранение объектов, например, использует docfile, который в действительности является миниатюрной файловой системой, содержащейся внутри обычного файла MS-DOS. Docfile имеет свои собственные внутренние механизмы для семантики подкаталогов, блокировок и транзакций (т.е. фиксации-отката).
Наиболее заметный недостаток OLE - отсутствие сетевой поддержки, и это будет иметь наивысший приоритет при разработке будущих версий OLE. Следующая основная итерация OLE появится в распределенной, объектной версии Windows, называемой Cairo (Каир), ожидаемой в 1995 году.
Принципы организации операционной системы.
Понятие об операционной системе Windows.
Операционная система (ОС) – это главная программа ПК. Она позволяет запускать программы, организует их работу, распределяет между ними память, организует обращение к диску, позволяет нам работать с принтером, клавиатурой, мышью…
ОС персональных ПК делятся на многозадачные (Windows, OS/2, Mac OS, Unix и др. ) и однозадачные (MS-DOS, DR-DOS и др.).
Однозадачные – это вчерашний день компьютерных технологий. В них может в один момент работать ровно одна программа.
Многозадачные же позволяют параллельно работать с несколькими программами – количество этих программ зависит только от мощности системы, пока хватит памяти, можно запускать программы еще и еще…
Самая распространенная многозадачная ОС – Microsoft Windows. Из других ОС для ПК можно отметить набирающую популярность ОС Linux (Линукс) из семейства Unix, а также можно отметить системы BeOS (Биос) и OS/2 фирмы IBM. На ПК Макинтош – применяют систему MacOS.
Обычно ОС храниться на жестком диске. Системный диск – это диск, где хранятся основные модули операционной системы и сервисные программы, расширяющие ее возможности. При включении компьютера ОС автоматически осуществляет загрузку своих программ с системного диска в оперативную память и передает им управление.
Microsoft Windows – это многозадачная 32-разрядная сетевая операционная система c графическим интерфейсом и расширенными системными возможностями. Разработано два семейства ОС Windows.
Windows 95/98/Me – мощная настольная ОС, оптимизированная для использования мультимедиа-приложений.
Windows NT/2000 – мощная универсальная сетевая ОС для бизнес-вычислений. Существует в двух основных исполнениях:
Все ОС семейства Microsoft Windows имеют следующие общие свойства:
Кроме этого, Windows NT/2000 имеют дополнительные свойства:
2.1.1 Windows выполняет следующие основные функции:
· Удобный, наглядный графический интерфейс пользователя.
· Многозадачная работа, т.е. выполнение одновременно нескольких программ.
· Унификация использования аппаратных ресурсов компьютера.
2.1.2 Особенности Windows 7:
Компонентами пользовательского интерфейса Windows 7 являются окна с элементами управления, панель задач и контекстное меню, а основными устройствами ввода являются манипулятор мышь, клавиатура, джойстик, (если в компьютере используется сенсорный экран, то средством ввода является дисплей, который преобразует нажатие или прикосновение к экрану в команду).
В Windows 7 впервые полностью представлена мультисенсорная технология .
При запуске ОС Windows 7 на экране появляется рабочий стол. Рабочий стол – это основное окно графической среды пользователя (графического пользовательского интерфейса). По умолчанию в конфигурации Windows 7 на рабочем столе отображается фоновое изображение и только один значок (Корзина).
При необходимости на рабочий стол могут быть помещены значки и ярлыки программ, папок и файлов, а также гаджеты (мини-приложения, которые распространяются бесплатно, например, гаджеты Windows MediaCenter или для прогноза погоды), В Windows 7 гаджеты можно расположить в любом месте рабочего стола.
В процессе работы на рабочем столе отображаются запущенные программы и открытые папки, которые закрывают фоновое изображение стола со значками и гаджетами.
Для изменения интерфейса рабочего стола используются темы, которые включают фоновый рисунок стола, цвет окна, звуки и заставку. Операционная система Windows 7 предлагает следующие темы: базовые (упрощенный стиль и классический), контрастные и Aero.
Для включения темы надо щелкнуть правой кнопкой мыши на рабочем столе и в контекстном меню выбрать команду Персонализация. Таким образом, в Windows 7 имеется возможность оформления рабочего стола с помощью новых тем, показов слайдов и гаджетов.
В Windows 7 можно выполнять быстрый поиск (Windows Search) большего количества документов, видео, изображений и музыки. При вводе требуемого запроса в поле поиска «Найти программы и файлы» в меню "Пуск" будет немедленно отображен список подходящих документов, найденных на компьютере.
Одно из основных назначений панели задач – это переключение между открытыми приложениями. Панель задач состоит из следующих компонентов: кнопка Пуск, область значков приложений, совмещенная с панелью быстрого запуска, область уведомлений, кнопка свернуть все окна, которая используется как для сворачивания окон, так и для предварительного просмотра рабочего стола, используя эффект AeroPeek.
Рисунок 12 Панель задач операционной системы Windows 7
Функция AeroPeek в Windows 7 как рентгеновские лучи, которые позволяет насквозь просвечивать содержимое всех открытых окон на рабочем столе. Функция AeroPeek позволяет временно просматривать рабочий стол (просматривать фоновое изображение, значки и гаджеты на рабочем столе) под всеми открытыми окнами приложений при наведении указателя мыши на кнопку «Свернуть все окна», расположенную в правой части панели задач.
При щелчке на кнопке левой кнопкой мыши окна сворачиваются. При повторном щелчке - окна разворачиваются. Для активизации функции AeroPeek необходимо в окне диалога Свойства панели задач и меню «Пуск» установить флажок «Использовать AeroPeek для предварительного просмотра рабочего стола».
Закрепление приложений на панели задач. На панели задач по умолчанию отображаются значки приложений Internet Explorer, Проигрыватель Windows Media и Проводник. При запуске других приложений также появляются соответствующие значки на панели задач, а при их закрытии – значки исчезают. Для быстрого запуска прикладных программ их можно закрепить на панели задач. Для этого надо перетащить правой кнопкой мыши значок приложения с рабочего стола на панель задач.
Просмотр эскизов открытых окон приложений. При выборе режима «Всегда группировать, скрывать метки» в окне диалога Свойства панели задач и меню «Пуск» на панели задач будут группироваться открытые окна. Если установить указатель мыши на значке свернутой программы при включенной теме Aero, то будет отображаться группа миниатюрных окон (эскизов) предварительного просмотра окон приложений.
Списки переходов - это новая функция в Windows 7. Если щелкнуть правой кнопкой мыши на значке в панели задач, то откроется список переходов. Каждое приложение имеет свой список переходов. Эта функция позволяет быстро переходить к часто используемым документам или к последним файлам.
Область уведомлений . В области уведомлений по умолчанию отображаются значки: «Отображать скрытые значки», Сеть, Динамики, Центр поддержки, Питание (только для ноутбука) и часы.
Для работы с окнами в Windows 7 используются функции, которые называются AeroShake и AeroSnap .
Функция AeroShake. Функция AeroShake позволяет свернуть все открытые окна, кроме окна, которое встряхивается манипулятором мышь. Для этого требуется установить указатель мыши на строке заголовка окна приложения и, удерживая левую кнопку мыши, быстро перемещать манипулятор мышь влево – вправо или вверх - вниз, т.е. встряхивать ее. При повторном встряхивании мыши все свернутые окна вернуться в исходное положение.
Функция AeroSnap. Функция Snap обеспечивает быстрое изменения размеров открытых окон за счет перетаскивания их к границам экрана. Если установить указатель мыши на строке заголовка окна приложения и, удерживая левую кнопку мыши, подтянуть окно к левой или правой границе экрана, то оно займет ровно половину пользовательского рабочего стола. Для разворачивания окна, необходимо перетащить его мышью за строку заголовка вверх экрана, когда курсор мыши достигнет верхней стороны экрана, окно развернется.
2.2 Программы и службы, встроенные в Windows ХР/7:
Таблица 35 Программы и службы, встроенные в Windows ХР/7
Принципы организации операционной системы.
Понятие об операционной системе Windows.
Операционная система (ОС) – это главная программа ПК. Она позволяет запускать программы, организует их работу, распределяет между ними память, организует обращение к диску, позволяет нам работать с принтером, клавиатурой, мышью…
ОС персональных ПК делятся на многозадачные (Windows, OS/2, Mac OS, Unix и др. ) и однозадачные (MS-DOS, DR-DOS и др.).
Однозадачные – это вчерашний день компьютерных технологий. В них может в один момент работать ровно одна программа.
Многозадачные же позволяют параллельно работать с несколькими программами – количество этих программ зависит только от мощности системы, пока хватит памяти, можно запускать программы еще и еще…
Самая распространенная многозадачная ОС – Microsoft Windows. Из других ОС для ПК можно отметить набирающую популярность ОС Linux (Линукс) из семейства Unix, а также можно отметить системы BeOS (Биос) и OS/2 фирмы IBM. На ПК Макинтош – применяют систему MacOS.
Обычно ОС храниться на жестком диске. Системный диск – это диск, где хранятся основные модули операционной системы и сервисные программы, расширяющие ее возможности. При включении компьютера ОС автоматически осуществляет загрузку своих программ с системного диска в оперативную память и передает им управление.
Microsoft Windows – это многозадачная 32-разрядная сетевая операционная система c графическим интерфейсом и расширенными системными возможностями. Разработано два семейства ОС Windows.
Windows 95/98/Me – мощная настольная ОС, оптимизированная для использования мультимедиа-приложений.
Windows NT/2000 – мощная универсальная сетевая ОС для бизнес-вычислений. Существует в двух основных исполнениях:
Все ОС семейства Microsoft Windows имеют следующие общие свойства:
Кроме этого, Windows NT/2000 имеют дополнительные свойства:
