Архитектура вычислительной системы.

Архитектура вычислительной системы.

Совокупность устройств, предназначенных для автоматической обработки информации, называют вычислительной техникой. Конкретный набор, связанных между собою устройств, называют вычислительной системой. Центральным устройством большинства вычислительных систем является электронная вычислительная машина (ЭВМ) или компьютер.

Компьютер - это электронное устройство, которое выполняет операции ввода информации, хранения и обработки ее по определенной программе, вывод полученных результатов в форме, пригодной для восприятия человеком. За любую из названных операций отвечают специальные блоки компьютера:

• устройство ввода,

• центральный процессор,

• запоминающее устройство,

• устройство вывода.

Запоминающее устройство - это блок ЭВМ, предназначенный для временного (оперативная память) и продолжительного (постоянная память) хранения программ, входных и результирующих данных, а также промежуточных результатов. Информация в оперативной памяти сохраняется временно лишь при включенном питании, но оперативная память имеет большее быстродействие. В постоянной памяти данные могут сохраняться даже при отключенном компьютере, но скорость обмена данными между постоянной памятью и центральным процессором значительно меньше.

Арифметико-логическое устройство - это блок ЭВМ, в котором происходит преобразование данных по командам программы: арифметические действия над числами, преобразование кодов и др.

Управляющее устройство координирует работу всех блоков компьютера. В определенной последовательности он выбирает из оперативной памяти команду за командой. Каждая команда декодируется, по потребности элементы данных из указанных в команде ячеек оперативной памяти передаются в АЛУ; АЛУ настраивается на выполнение действия, указанной текущей командой (в этом действии могут принимать участие также устройства ввода-вывода); дается команда на выполнение этого действия. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока не возникнет одна из следующих ситуаций: исчерпаны входные данные, от одного из устройств поступила команда на прекращение работы, выключено питание компьютера.

Принцип программного управления. Обеспечивает автоматизацию процесса вычислений на ЭВМ. Согласно этому принципу, для решения каждой задачи составляется программа, которая определяет последовательность действий компьютера. Эффективность программного управления будет выше при решении задачи этой же программой много раз (хотя и с разными начальными данными).

Принцип программы, сохраняемой в памяти. Согласно этому принципу, команды программы подаются, как и данные, в виде чисел и обрабатываются так же, как и числа, а сама программа перед выполнением загружается в оперативную память, что ускоряет процесс ее выполнения.

Принцип произвольного доступа к памяти. В соответствии с этим принципом, элементы программ и данных могут записываться в произвольное место оперативной памяти, что позволяет обратиться по любому заданному адресу (к конкретному участку памяти) без просмотра предыдущих.

 

 

Классификация вычислительных систем.

Классификация по назначению

• большие электронно-вычислительные машины (ЭВМ);

• миниЭВМ;

• микроЭВМ;

• персональные компьютеры.

Большие ЭВМ (Main Frame)

Применяют для обслуживания крупных областей народного хозяйства. Они характеризуются 64-разрядными параллельно работающими процессорами (количество которых достигает до 100), интегральным быстродействием до десятков миллиардов операций в секунду, многопользовательским режимом работы.

МиниЭВМ. Похожа на большие ЭВМ, но меньших размеров. Используют на крупных предприятиях, научных учреждениях и организациях. Часто используют для управления производственными процессами. Характеризуются мультипроцессорной архитектурой, подключением до 200 терминалов, дисковыми запоминающими устройствами, которые наращиваются до сотен гигабайт, разветвленной периферией. Для организации работы с миниЭВМ, нужен вычислительный центр, но меньший чем для больших ЭВМ.

МикроЭВМ. Доступны многим учреждениям. Для обслуживания достаточно вычислительной лаборатории в составе нескольких человек, с наличием прикладных программистов. Необходимые системные программы покупаются вместе с микроЭВМ, разработку прикладных программ заказывают в больших вычислительных центрах или специализированных организациях.

Персональные компьютеры. Персональный компьютер (ПК) предназначен для обслуживания одного рабочего места и способен удовлетворить потребности малых предприятий и отдельных лиц. С появлением Интернета популярность ПК значительно возросла, поскольку с помощью персонального компьютера можно пользоваться научной, справочной, учебной и развлекательной информацией.
Персональные компьютеры условно можно поделить на профессиональные и бытовые, но в связи с удешевлением аппаратного обеспечения, грань между ними размывается.

1) массовый персональный компьютер (Consumer PC)

2) рабочая станция (WorkStation)

3) деловой персональный компьютер (Office PC)

4) портативный персональный компьютер (Mobile PC)

5) развлекательный персональный компьютер (Entertaiment PC)

Классификация по размеру

1)настольные (desktop);

2)портативные (notebook);

3)карманные (palmtop)

Copyleft и gnu gpl

Copyleft — основной метод, позволяющий сделать программы или другие работы свободными. Так же этот метод требует, чтобы все последующие изменения и новые версии программ оставались свободными.

Простейший способ сделать программу свободной — это объявить ее общественной собственностью и отказаться от своих авторских прав. Это позволит другим распространять программу и улучшать её, если они того желают. Но противники сотрудничества в состоянии сделать программу проприетарной. Они могут внести изменения и распространять результат как проприетарный продукт. Пользователи такой программы утрачивают свободу, которую изначально давал автор — она похищена посредником.

Copyleft — это способ использования авторского права на программу. Это не означает отказ от авторского права; иначе использование copyleft было бы невозможным.

1. В таких программах быстрее исправляются ошибки, т.к. код может просмотреть большее количество людей.

2. Безопасность.

3. Открытые программы повышают профессиональный уровень программистов.

GNU General Public License (Универсальная общественная лицензия GNU) — лицензия на свободное программное обеспечение, созданная в рамках проекта GNU в 1988 г.

Вторая версия этой лицензии была выпущена в 1991 году, третья версия после многолетней работы и длительной дискуссии — в 2007 году. GNU Lesser General Public License (LGPL) — это ослабленная версия GPL, предназначенная для некоторых библиотек ПО. GNU Affero General Public License — это усиленная версия GPL для программ, предназначенных для доступа к ним через сеть.

Цель GNU GPL — предоставить пользователю права копировать, модифицировать и распространять программы, а также гарантировать, что и пользователи всех производных программ получат вышеперечисленные права.

Принцип «наследования» прав называется «копилефт», и был придуман Ричардом Столлманом.

Согласно подготовленным Фондом разъяснениям по применению лицензии GNU GPL к конкретным лицензируемым программам, лицензия должна в электронной форме присоединяться к компьютерной программе.

Лицензируя работу на условиях GNU GPL, автор сохраняет за собой авторство.

GNU GPL не позволяет включать программу в проприетарное ПО. Если данная программа является библиотекой, вероятно, лучшим будет разрешить проприетарному ПО линковаться с ней. Для данной цели необходимо использовать GNU Lesser General Public License вместо GPL.

Ядро ос linux

Linux — общее название Unix-подобных операционных систем, основанных на одноимённом ядре. Ядро Linux создаётся и распространяется в соответствии с моделью разработки свободного и открытого программного обеспечения. Поэтому общее название не подразумевает какой-либо единой «официальной» комплектации Linux; они распространяются в основном бесплатно в виде различных готовых дистрибутивов, имеющих свой набор прикладных программ и уже настроенных под конкретные нужды пользователя.

Linux — ядро операционной системы, соответствующее стандартам POSIX. Разработка была начата финским студентом Линусом Торвальдсом в 1991 году.

Основные подсистемы ядра Linux:

1. SCI - это тонкий уровень, предоставляющий средства для вызова функций ядра из пространства пользователя.

2. Управление процессами сконцентрировано на исполнении процессов. В ядре эти процессы называются потоками (threads)

3. Виртуальная файловая система (VFS) предоставляет общую абстракцию интерфейса к файлов.с.

4. Сетевой стек по своей конструкции имеет многоуровневую архитектуру, повторяющую структуру самих протоколов.

5. драйверы устройств обеспечивают возможность работы с конкретными аппаратными устройствами

В основном код написан на Си с некоторыми расширениями gcc и на ассемблере (с использованием AT&T-синтаксиса GNU Assembler).

Распространяется как свободное программное обеспечение на условиях GNU General Public License, кроме несвободных элементов, особенно драйверов, которые используют прошивки, распространяемые под различными лицензиями.

Ядро Linux поддерживает многозадачность, виртуальную память, динамические библиотеки, отложенную загрузку, производительную систему управления памятью и многие сетевые протоколы.

На сегодняшний день Linux — монолитное ядро с поддержкой загружаемых модулей. Драйверы устройств и расширения ядра обычно запускаются в 0-кольце защиты, с полным доступом к оборудованию. В отличие от обычных монолитных ядер, драйверы устройств легко собираются в виде модулей и загружаются или выгружаются во время работы системы.

Обобщённая структура файловой системы:

Незадуманный изначально как многоплатформенное ядро, Linux на данное время перенесён не очень широкий круг архитектур, запускается на широком спектре оборудования от iPAQ (карманный компьютер) до IBM S/390 (высокопроизводительный мейнфрейм). Системы на основе Linux используются в качестве основных почти на всех суперкомпьютерах (более 91 % списка Top500), в том числе и на самых мощных — K computer.

 

9. Файловая система ос linux Linux — общее название Unix-подобных операционных систем, основанных на одноимённом ядре. Разработка была начата финским студентом Линусом Торвальдсом в 1991 году. Файловая система— это структура, с помощью которой ядро операционной системы предоставляет пользователям ресурсы долговременной памяти системы. С точки зрения UNIX все является файлом(Жесткий диск, раздел на жестком диске, параллельный порт, подключение к веб -сайту, карта Ethernet). При установке Linux на выбранном разделе жесткого диска создается корневая файловая система Linux. Корневая файловая система содержит набор стандартных каталогов и утилит, без которых невозможна работа Linux. Корневая файловая система обозначается как /. В Linux используется прямой слеш, а не обратный (\), как в Windows. Жесткие ссылки нужно отличать от ссылок символических. Символические ссылки - файлы особого типа, отдаленно сходные с ярлыками в Windows, которые сами по себе никаких данных не содержат, а просто описывают путь к имени другого файла. В отличие от "жестких" ссылок символические позволяют ссылаться на файлы или каталоги, расположенные на другом физическом носителе. В качестве корневой файловой системы применяются следующие файловые системы. ext — первая файловая система Linux. ext2 — стандартная, но уже устаревшая файловая система Linux. ext3 — модифицированная версия файловой системы ext2, но с поддержкой журнала, существенно повышающего надежность файловой системы. ext4 — новейшая файловая система Linux. ReiserFS — основная особенность этой файловой системы заключается в хранении в одном блоке нескольких маленьких файлов. JFS — разработка IBM, обладает высокой производительностью, но оптимизирована под сервер баз данных, поскольку размер блока небольшой — от 512 байт до 4 Кбайт. XFS — обладает относительно высокой производительностью Полный путь к файлу обязательно начинается с корневой файловой системы. Основные каталоги корневой файловой системы / - Корневой каталог. /bin - Содержит стандартные утилиты Linux /boot - Содержит конфигурационные файлы загрузчика GRUB, образы ядра, файлы Initrd. /dev - Содержит файлы устройств. /etc - Содержит конфигурационные файлы операционной системы и всех сетевых служб. Данный каталог подобен реестру Windows, но в Windows общесистемные настройки хранятся в одном большом бинарном файле, а в Linux настройки хранятся в разных конфигурационных файлах, которые можно редактировать обычным текстовым редактором. /home - Содержит домашние каталоги пользователей. В домашних каталогах пользователей хранятся пользовательские файлы, а также пользовательские настройки различных программ. /lib - Здесь находятся различные библиотеки и модули ядра. /misc - В данном каталоге может быть все, что угодно. /mnt - Обычно в этом каталоге содержатся точки монтирования. /proc - это каталог псевдофайловой системы procfs, которая используется для предоставления информации о процессах. /root - Каталог пользователя root (пользователь с максимальными полномочиями). /sbin - Набор утилит для системного администрирования, запускать эти утилиты имеет право только root /tmp - каталог, в котором хранятся временные файлы. Linux, в отличие от Windows, следит за чистотой и регулярно очищает этот каталог. /usr - Содержит пользовательские программы. По размеру это один из самых больших каталогов файловой системы. В этот каталог устанавливаются практически все программы. Также в этом каталоге находятся вспомогательные файлы, необходимые для работы установленных программ. /var - Данные системы, которые постоянно изменяются, например, очередь печати, почтовые ящики и т.д. Обычные файлыпредставляют собой последовательность байтов. Каталог ничем, кроме своей внутренней структуры, не отличается от "обычных" файлов, например, текстовых. Он представляет собой совокупность записей обо всех файлах и каталогах, входящих в него, и является средством упорядочения файлового хранилища. Физические устройства бывают двух типов: символьными (или байт-ориентированными) и блочными (или блок-ориентированными). Взаимодействие с символьными устройствами производится пo-символьно, в режиме потока байтов. На блок-ориентированных устройствах информация записывается блоками. Гнезда (sockets)- это соединения между процессами, которые позволяют им взаимодействовать, не подвергаясь влиянию других процессов. 10. Основные команды ос linux. Командный интерфейс. Чтобы открыть эмулятор терминала в Ubuntu, выберите на панели пункт «Приложения->Стандартные->Терминал». Чтобы получить доступ к настоящей текстовой консоли, можно воспользоваться комбинациями клавиш Ctrl+Alt+F1… Ctrl+Alt+F6. Ctrl+Alt+F7 — переход обратно в графический режим. Help - справка Man команда –вызов справки по команде. uname -a -Показать версию ядра Linux; lsb_release -a -На экран выводиться информация о версии операционной системы Debian и оснваных на ней дистрибутивах; cat /etc/SuSE-release -На экран выводится информация о версии операционной системы SuSE; man hier -Описание иерархии файловой системы (для чего нужна каждая директория в linux). Clear -Очищение экрана терминала; wall Привет - Отправляет на терминалы других пользователей сообщение "Привет"; date -Показывает текущую дату и время. cal -3 -Показывает в удобной форме предыдущий, текущий и последующий месяц (типо календарь); uptime -Показать текущее время и работу системы без перезагрузки и выключения; hostname -Показать сетевое имя компьютера; pppconfig -Создание и настройка Dial-Up соединения для выхода в Интернет по модему; pppoeconf -Создание и настройка выхода в Интернет через ADSL-модем; history | tail -50 -Показать последние 50 набранных команд; exit -Завершить сеанс текущего пользователя; passwd -Меняет пароль текущего пользователя; shutdown -h now -Выход из Linux; poweroff -Выход из Linux; reboot -Перезагрузка системы; last reboot -Cтатистика перезагрузок;   11. Основные команды ос linux. Работа с файловой системой. Файловая система — это структура, с помощью которой ядро операционной системы предоставляет пользователям ресурсы долговременной памяти системы. С точки зрения UNIX все является файлом (Жесткий диск, раздел на жестком диске, параллельный порт, подключение к веб -сайту, карта Ethernet). При установке Linux на выбранном разделе жесткого диска создается корневая файловая система Linux. Корневая файловая система содержит набор стандартных каталогов и утилит, без которых невозможна работа Linux. Корневая файловая система обозначается как /. В Linux используется прямой слеш, а не обратный (\), как в Windows. В качестве корневой файловой системы применяются следующие файловые системы. ext — первая файловая система Linux. ext2 — стандартная, но уже устаревшая файловая система Linux. ext3 — модифицированная версия файловой системы ext2, но с поддержкой журнала, существенно повышающего надежность файловой системы. ext4 — новейшая файловая система Linux. ReiserFS — основная особенность этой файловой системы заключается в хранении в одном блоке нескольких маленьких файлов. JFS — разработка IBM, обладает высокой производительностью, но оптимизирована под сервер баз данных, поскольку размер блока небольшой — от 512 байт до 4 Кбайт. XFS — обладает относительно высокой производительностью Полный путь к файлу обязательно начинается с корневой файловой системы. fdisk -l - Информация о всех подключенных жестких и сменных дисках. hdparm -I /dev/sda Полная информация о IDE/ATA жестких дисках. Blkid -Выводит UUID всех доступных накопителей информации в системе. mount | column –t -Показывает полную информацию о примонтированных устройствах. cat /proc/partitions -Показывает только примонтированные разделы жесткого диска. df -Показывает свободное место на разделах. mount /dev/sda1 /mnt –Монтирует раздел /dev/sda1 к точке монтирования /mnt. mount -t auto /dev/cdrom /mnt/cdrom -Монтирует большинство CD-ROM`ов. mount /dev/hdc -t iso9660 -r /cdrom -Монтирует IDE CD-ROM. mount /dev/scd0 -t iso9660 -r /cdrom -Монтирует SCSI CD-ROM. mount -t ufs -o ufstype=ufs2,ro /dev/sda3 /mnt -Монтирование FreeBSD разделов в Linux. mount -t smbfs -o username=vasja,password=pupkin //pup/Video -Монтирование сетевых ресурсов (SMB). mount -t iso9660 -o loop /home/file.iso /home/iso -Монтирование ISO-образов. mount /dev/sdb1 -t vfat -o rw /mnt -Монтирование раздел с файловой системой FAT 16/32 (к примеру USB-накопитель) к точки монтирования /mnt с возможностью записи. umount /mnt -Отмонтирует раздел от точки монтирования /mnt. Чтобы сделать постоянное монтирование нужно: правим /etc/fstab добавляя строку(с помощью редактора vi) /dev/XX /mnt/YY ext3 user,auto,rw 0 0 Пример:та же типичная флешка в/etc/fstabсмотрится так /dev/sda1 /mnt/data ext3 user,auto,rw 0 0 То есть монтируем раздел/dev/sda1типа ext3 в точку монтирования/mnt/dataПосле этого раздел EXT3в Linux будет доступен. Форматирование файловых систем mkfs /dev/hda1 - создать linux-файловую систему на разделе hda1. mke2fs /dev/hda1 - создать файловую систему ext2 на разделе hda1. mke2fs -j /dev/hda1 - создать журналирующую файловую систему ext3 на разделе hda1. mkfs -t vfat 32 -F /dev/hda1 - создать файловую систему FAT32 на разделе hda1 fdformat -n /dev/fd0- форматирование флоппи-диска без проверки mkswap /dev/hda3- создание swap-пространства на разделе hda3     12.Основные команды ос linux. Работа с пользователями и группами. Useradd - Добавление пользователя Usermod - Изменение параметров пользователя Ключи usermod, useradd -bБазовый каталог. -сКомментарий. -dНазвание домашнего каталога. -eДата, после которой пользователь будет отключен. -fБлокирование учетной записи. -gПервичная группа пользователя. -GСписок групп, в которых будет находится создаваемый пользователь -kКаталог шаблонов. -mКлюч, указывающий, что необходимо создать домашнюю папку. -pПароль пользователя. По умолчанию пароль не задается. -sОболочка, используемая пользователем. По умолчанию /bin/sh. -u Вручную задать UID пользователю. Userdel - Удаление пользователя Ключи userdel: -f Принудительно удалить пользователя, даже если он сейчас работает в системе. -r Удалить домашний каталог пользователя. passwd – Изменение пароля Ключи passwd: -d Удалить пароль пользователю. При помощи этого ключа можно легко заблокировать учетную запись. -e Сделать пароль устаревшим. Это заставит пользователя изменить пароль при следующем входе в систему. -i Заблокировать учетную запись пользователя по прошествии указанного количества дней после устаревания пароля. -n Минимальное количество дней между сменами пароля. -x Максимальное количество дней, после которого необходимо обязательно сменить пароль. w – вывод информации о всех вошедших в систему пользователях. whoami – вывод вашего имени пользователя. users – вывод имен пользователей, работающих в системе. groups имя_пользователя – вывод списка групп в которых состоит пользователь. Управление группами groupadd - создаёт новую группу -g Установить собственный GID. -p Пароль группы. -r Создать системную группу. groupmod - Сменить название группы, ее GID или пароль -g Установить другой GID. -n Новое имя группы. -p Изменить пароль группы Groupdel -Удаление группы Файлы конфигурации /etc/passwd -хранится вся информация о пользователях кроме пароля. /etc/group -хранится информация о группах /etc/shadow -хранит в себе пароли.Недоступен для простого пользователя   13. Основные команды ос linux. Работы с файлами, каталогами и ссылками. Обычные файлыпредставляют собой последовательность байтов. Каталог ничем, кроме своей внутренней структуры, не отличается от "обычных" файлов, например, текстовых. Он представляет собой совокупность записей обо всех файлах и каталогах, входящих в него, и является средством упорядочения файлового хранилища. Жесткие ссылки нужно отличать от ссылок символических. Символические ссылки - файлы особого типа, отдаленно сходные с ярлыками в Windows, которые сами по себе никаких данных не содержат, а просто описывают путь к имени другого файла. В отличие от "жестких" ссылок символические позволяют ссылаться на файлы или каталоги, расположенные на другом физическом носителе. ls – список файлов и каталогов ls -al – форматированный список со скрытыми каталогами и файлами cd dir – сменить директорию на dir cd – сменить на домашний каталог pwd – показать текущий каталог mkdir dir – создать каталог dir rm file – удалить file rm -r dir – удалить каталог dir rm -f file – удалить форсированно file rm -rf dir – удалить форсированно каталог dir cp file1 file2 – скопировать file1 в file2 cp -r dir1 dir2 – скопировать dir1 в dir2; создаст каталог dir2, если он не существует ln -s file link – создать символическую ссылку link к файлу file touch file – создать file cat > file – направить стандартный ввод в file more file – вывести содержимое file head file – вывести первые 10 строк file tail file – вывести последние 10 строк file tail -f file – вывести содержимое file по мере роста, начинает с последних 10 строк cat - Просмотр текстового файла. Tac - Вывод файла в обратном порядке. Touch - Создает пустой файл Echo -строка Выводит указанную строку. mv- Перемещает файл источник в файл назначение. less - Постраничный вывод файла locate - Выполняет поиск файла ln - Используется для создания ссылки на указанный файл. Файл нельзя удалить, если на него указывает хотя бы одна ссылка rm -Удаляет файл which - Используется для поиска программы в каталогах, указанных в переменной окружения PATH chmod- Изменение прав доступа к файлу или каталогу chown- Изменение владельца файла

 

Ядро ОС Windows

Ядро́ — центральная часть операционной системы (ОС), обеспечивающая приложениям координированный доступ к ресурсам компьютера, таким как процессорное время, память, внешнее аппаратное обеспечение, внешнее устройство ввода и вывода информации. Также обычно ядро предоставляет сервисы файловой системы и сетевых протоколов.

Ядро содержит функции, обеспечивающие поддержку компонентам исполнительной системы и осуществляющие планирование потоков, механизмы синхронизации, обработку прерываний.

Взаимодействие диспетчера ввода вывода с устройствами обеспечивают драйверы (drivers) – программные модули, работающие в режиме ядра, обладающие максимально полной информацией о конкретном устройстве.

Важной задачей ядра является управление процессами. Под этим подразумевается не только расстановка приоритетов, но и обеспечение безопасности. В классическом варианте в Windows процессы запускаются и управляются через интерфейс Win32 API. В ядре этим занимается исполнительная система NTOS. Доступ к объектам ядра, относящимся к процессу, обеспечивают так называемые дескрипторы (handles). Текущие процессы в Windows могут запускать новые. Так, Word (процесс 1) может открыть новый документ (процесс 2). В классической модели Windows Word имеет право также стереть или изменить новый документ. Иными словами, по общему правилу процесс может распоряжаться порожденными собою же процессами.

Первоначально Windows разрабатывалась не как операционная система, а как графическая оболочка MS-DOS

Windows 1.0 была "надстройка" над DOS, которая могла брать на себя часть его функций. Она могла одновременно выполнять несколько Windows приложений или одно приложение DOS. Окна не могли перекрываться.

После выпуска Windows 3.1, Microsoft решила разделить рынок на два крупных сегмента: рынок домашних и офисных ПК, и рынок высокопроизводительных рабочих станций и серверов. Если для первого сегмента выпускалась линейка Windows’ 9x, где требовалась максимальная производительность и совместимость, то для второго сегмента выпускалась линейка Windows NT, где главной целью ставилась максимальная надежность и отказоустойчивость.

 

Появившаяся на рынке в начале 2000 года операционная система Microsoft Windows 2000 представляет собой второе поколение операционных систем, построенных согласно архитектуре Windows NT. Благодаря использованию усовершенствованной технологии NT, сочетающейся с объективной простотой интерфейса Windows 9.X, Windows 2000 обладает высокой надежностью и стабильностью, также она значительно легче поддается настройке и конфигурированию, чем предыдущие версии Windows. Разграничение доступа к системе реализовано на высоком уровне, что позволяет обеспечить безопасность хранения данных на дисках, если за компьютером работает более одного пользователя. Сейчас последней версией является Windows 8.

 

Файловая Система ОС Windows

Файловая система (file system) – функциональная часть операционной системы, которая отвечает за обмен данными с внешними запоминающими устройствами.

Принцип работы: Каждому файлу операционная система присваивает имя, которое подобно адресу идентифицирует его в системе. Данный путь представляет собой строку, в начале которой указывается логический диск, на котором хранится файл, а затем последовательно отображаются все папки по степени их вложенности.

Когда какой-либо программе требуется файл, она отправляет операционной системе запрос, который обрабатывается файловой системой Windows. По полученному пути система получает адрес места хранения файла (физическое расположение) и передает его программе, отправившей запрос.

Типы файловых систем, которые использует Windows:

1) FAT16 (File Allocated Table 16). Устаревшая файловая система, которая могла работать только с файлами размером не больше 2 Гб, поддерживала жесткие диски емкостью не более 4 Гб, и могла хранить и обрабатывать не более 65636 файлов.

2) FAT32. С ростом объема данных, хранимых на носителях информации, была разработана и введена новая файловая система Windows, которая стала поддерживать файлы размером до 4 Гб и установила предельную емкость жесткого диска на планке 8 Тб. Как правило, в настоящее время FAT32 используется только на внешних носителях информации.

3) NTFS (New Technology File System). Это стандартная файловая система, устанавливаемая на все современные компьютеры с операционной системой Windows. Максимальный размер файла, обрабатываемый данной файловой системой,- 16 Тб; максимально поддерживаемый размер жесткого диска – 256 Тб. Дополнительной функцией NTFS является журналирование своих действий. Первоначально все изменения заносятся в специально отведенную для это область, а лишь затем они прописываются в файловой таблице. Что позволяет предотвратить потерю данных, например, при сбоях в питании.

 

Реестр.

Реестр - иерархически построенная, централизованная база данных в составе операционных систем Microsoft Windows 9x/NT/2000/XP/2003/Vista, содержащая сведения, которые используются операционной системой для работы с пользователями, программными продуктами и устройствами.

В реестре хранятся данные, которые необходимы для правильного функционирования Windows. К ним относятся профили всех пользователей, сведения об установленном программном обеспечении и типах файлов, которые могут быть созданы каждой программой, информация о свойствах папок и значках приложений, а также установленном оборудовании и используемых портах.

Системный реестр заменяет собой большинство текстовых ini-файлов, которые использовались в Windows 3.x, а также файлы конфигурации MS-DOS (например, Autoexec.bat и Config.sys).

Реестр состоит из разделов, подразделов и ключей (параметров).

От корректности данных Реестра зависит эффективность работы как программного обеспечения (операционной системы и прикладных программ), так и аппаратной части ПК.

Куст — это раздел реестра, отображаемый как файл на жестком диске.

Куст является набором разделов, подчиненных разделов и параметров и имеет корни на верхнем уровне иерархии реестра.

Помимо основных файлов, к реестру относятся вспомогательные, имеющие расширения LOG, ALT и SAV.

LOG-файл содержит список изменений, которые были сделаны пользователем в определенном кусте за последний сеанс работы.

ALT-файл - это резервная копия куста HKEY_LOCAL_MACHINE\System, используемая системой Windows для восстановления работоспособной конфигурации.

в SAV-файлах хранится содержание кустов на момент запуска ОС. Они нужны системе для того, чтобы после сбоя восстанавливать удачные параметры.

С помощью Реестра можно заставить ПК или работать с максимально возможным быстродействием, или «тормозить».

Разделы Реестра:

1) HKEY_CURRENT_USER посвящен настройкам программного обеспечения, соответствующим текущей учетной записи.

2) HKEY_CLASSED_ROOT является пользовательским. Именно тут находятся записи о типах файлов и ассоциированных с ними приложениях.

3) HKEY_LOCAL_MACHINE хранится информация об аппаратных средствах системы и об их применении.

4) HKEY_CURRENT_CONFIG хранящиеся в них записи используются для того, чтобы сконфигурировать дисплей и принтер.

 

 

Мультипрограммирование.

Мультипрограммирование, или многозадачность,— это способ организации вычислительного процесса, при котором на одном процессоре попеременно выполняются сразу несколько программ. Эти программы совместно используют не только процессор, но и другие ресурсы компьютера. Наиболее характерными критериями эффективности вычислительных систем являются:

- пропускная способность — количество задач, выполняемых вычислительной системой в единицу времени;

- удобство работы пользователей, заключающееся, в том, что они имеют возможность интерактивно работать одновременно с несколькими приложениями на одной машине;

- реактивность системы — способность системы выдерживать заранее заданные (возможно, очень короткие) интервалы времени между запуском программы и получением результата.

Системы пакетной обработки предназначались для решения задач в основном вычислительного характера, не требующих быстрого получения результатов. Главная цель и критерии эффективности: максимальная пропускная способность, т. е. решение максимального числа задач в единицу времени.

Канал - специализированный процессор ввода-вывода. Обычно канал имеет систему команд, отличающуюся от системы команд центрального процессора. Эти команды специально предназначены для управления внешними устройствами. Канальные программы могут храниться в той же оперативной памяти, что и программы центрального процессора.

Другой способ совмещения вычислений с операциями ввода-вывода реализуется в компьютерах, в которых внешние устройства управляются не процессором ввода-вывода, а контроллерами. Каждое внешнее устройство имеет свой собственный контроллер, который автономно отрабатывает команды, поступающие от центрального процессора.

Но существует другой способ мультипрограммирования – разделение времени, который повышает удобство и эффективность работы пользователя.

Пользователям предоставляется возможность интерактивной работы сразу с несколькими приложениями. Системы разделения времени призваны исправить основной недостаток систем пакетной обработки — изоляцию пользователя-программиста от процесса выполнения его задач. Так как в системах разделения времени каждой задаче выделяется только квант процессорного времени, ни одна задача не занимает процессор надолго и время ответа оказывается приемлемым. Время реакции системы - заранее заданные интервалы времени между запуском программы и получением результата (управляющего воздействия), а соответствующее свойство системы — реактивностью.

 

 

Планирование процессов и потоков. Понятия «процесс» и «поток».

Одной из основных подсистем мультипрограммной ОС, непосредственно влияющей на функционирование вычислительной машины, является подсистема управления процессами и потоками, которая занимается их созданием и уничтожением, поддерживает взаимодействие между ними, а также распределяет процессорное время между несколькими одновременно существующими в системе процессами и потоками. Подсистема управления процессами и потоками ответственна за обеспечение процессов необходимыми ресурсами. Синхронизация потоков является одной из важных функций подсистемы управления процессами и потоками.
Чтобы поддерживать мультипрограммирование, ОС должна определить и оформить для себя те внутренние единицы работы, между которыми будет разделяться процессор и другие ресурсы компьютера. В настоящее время в большинстве операционных систем определены два типа единиц работы. Более крупная единица работы, обычно носящая название процесса, или задачи, требует для своего выполнения нескольких более мелких работ, для обозначения которых используют термин «поток».

В операционных системах, где существуют и процессы, и потоки, процесс рассматривается операционной системой как заявка на потребление всех видов ресурсов, кроме одного - процессорного времени. Этот последний важнейший ресурс распределяется операционной системой между другими единицами работы - потоками, которые и получили свое название благодаря тому, что они представляют собой последовательности (потоки выполнения) команд. Для того, чтобы процессы не могли вмешаться в распределение ресурсов, а также не могли повредить коды и данные друг друга, важнейшей задачей ОС является изоляция одного процесса от другого. Для этого операционная система обеспечивает каждый процесс отдельным виртуальным адресным пространством, так что ни один процесс не может получить прямого доступа к командам и данным другого процесса.

Виртуальное адресное пространство процесса — это совокупность адресов, которыми может манипулировать программный модуль процесса. Операционная система отображает виртуальное адресное пространство процесса на отведенную процессу физическую память.

 

Планирование и диспетчеризация потоков. Состояния потока.

На протяжении существования процесса выполнение его потоков может быть многократно прервано и продолжено. Переход от выполнения одного потока к другому осуществляется в результате планирования и диспетчеризации. Работа по определению того, в какой момент необходимо прервать выполнение текущего акти