Операционные системы Windows 95 и Windows 98

Прогресс в развитии аппаратных компонентов персональных ЭВМ (прежде всего существенный рост объемов оперативной и дисковой памяти), а также все более широкое применение компьютерной техники пользователями — неспециалистами в области информационных технологий (таких пользователей можно назвать обычными пользователями в отличие от пользователей — профессионалов в сфере компьютерных технологий) потребовало от разработчиков создания ОС, более полно учитывающих требования пользователей к аппаратно-программному обеспечению компьютеров. Лидер ОС 80-х гг. для персональных ЭВМ — MS DOS — уже не отвечала этим требованиям. Причиной явились следующие ее недостатки:
— определенные ограничения, накладываемые MS DOS на максимальные размеры оперативной и дисковой памяти, доступные пользователю под управлением данной ОС;
— трудности реализации режима многозадачности;
— использование в качестве интерфейса пользователя командного интерфейса, не удовлетворяющего обычных пользователей слишком жесткими требованиями к организации взаимодействия с компьютером.
Пользователям была необходима ОС, лишенная таких недостатков. Результатом работы корпорации Microsoft («автора» MS DOS) в этом направлении стало появление в 1995 г. ОС Windows 95, а в 1998 г. — Windows 98. Популярность этих ОС превысила популярность MS DOS, и в настоящее время они занимают в совокупности большую часть рынка ОС, ориентированных на обычного пользователя. С точки зрения такого пользователя, ОС Windows 98 является улучшенной версией ОС Windows 95, не имеющей от нее принципиальных отличий. Поэтому в дальнейшем изложении будем говорить о «семействе» ОС — Windows 95/98. При необходимости указываются отличия этих ОС.
Основными характеристиками ОС Windows 95/98 (и одновременно отличиями от MS DOS) являются:
— 32-разрядная архитектура;
— вытесняющая многозадачность;
— подключение аппаратных компонентов по технологии Plug and Play;
— использование виртуальной памяти;
— наличие средств сетевого взаимодействия;
— наличие средств мультимедиа;
— совместимость с ранее созданным программным обеспечением;
— стандартные приложения и сервисные средства поддержки работоспособности компьютера, ориентированные на обычного пользователя;
— универсальный механизм обмена данными между приложениями;
— использование более производительной файловой системы FAT 32 (для Windows 98);
— интеграция с сетью Интернет (для Windows 98);
— графический интерфейс пользователя.
32-разрядная архитектура (возможность использования 32 разрядов при адресации и передаче данных по адресным шинам и шинам данных — см. гл. 2) позволяет существенно увеличить скорость обработки информации в сравнении с 16-разрядной архитектурой MS DOS. Это позволяет также снять проблемы ограничений на использование оперативной памяти более 1 Мбайта, присущие MS DOS.
Вытесняющая многозадачность — более оптимальное решение проблемы распределения времени процессора между несколькими одновременно решаемыми задачами, когда этим процессом управляет (централизованно) сама ОС (в отличие от реализованной в MS DOS так называемой корпоративной многозадачности, когда управление выполняется самими программами, использующими процессор, что усложняет реализацию многозадачности). ОС Windows 95/98 позволяет также разбить программу на несколько частей, которые могут выполняться параллельно, в несколько потоков. Поэтому можно говорить и об обеспечении ОС Windows 95/98 многопоточности выполнения программ, позволяющей ускорить обработку данных и улучшить взаимодействие пользователя с компьютером (обеспечив, например, одновременно с расчетом данных в сложной таблице ввод данных в ячейки таблицы или печать).
Подключение аппаратных компонентов по технологии Plug and Play («включай и работай») означает, что в большинстве случаев пользователь при подключении того или иного аппаратного компонента (диски, мониторы, принтеры и т. п.) не должен обладать профессиональными знаниями в этой области, так как все необходимые действия по подключению выполняет ОС. Пользователь лишь управляет этим процессом, выбирая в диалоговом режиме тот или иной вариант из предлагаемых ему ОС.
Виртуальная память позволяет в случае нехватки для решения той или иной задачи оперативной памяти использовать для этих целей память жесткого диска. Это позволяет обеспечить, например, работу одновременно нескольких приложений, для которых требуется суммарный объем оперативной памяти, превышающий реально существующий. Однако при этом снижается производительность компьютера в связи с необходимостью выделить часть вычислительных ресурсов на организацию обмена между оперативной и внешней памятью (как виртуальной оперативной памятью).
Наличие средств сетевого взаимодействия позволяет использовать компьютер как рабочую станцию в одноранговой локальной сети, подключиться к корпоративной сети, передавать и принимать электронную почту и факсовые сообщения и т. п.
ОС Windows 95/98 предоставляет в распоряжение пользователя ряд стандартных приложений и сервисные средства поддержки работоспособности компьютера, входящие непосредственно в состав ОС. К ним относятся, например, приложения Блокнот (простейший текстовый редактор), Paint (простой графический редактор), приложения для проверки состояния диска и его дефрагментации.
Универсальный механизм обмена данными между приложениями позволяет организовать обмен данными, имеющими разную структуру (формат), когда необходима их передача от одного приложения другому (например, для продолжения обработки в табличном редакторе данных, созданных в текстовом редакторе). Такой обмен реализуется на основе так называемого буфера обмена, представляющего собой единую для всех приложений область оперативной памяти.
Наличие средств мультимедиа позволяет реализовать работу пользователя с графической, аудио- и видеоинформацией на уровне ОС, что обеспечивает совместимость с различными средствами мультимедиа (аудио-, видеоаппаратурой и т. п.).
Совместимость с ранее созданным программным обеспечением дает возможность выполнять в среде ОС Windows 95/98 программы, написанные для более ранних ОС и операционных сред (MS DOS, Windows 3.1/3.11).
Использование более производительной файловой системы FAT 32 (для Windows 98) позволяет снизить издержки использования дисковой памяти за счет меньшего, по сравнению с файловой системой FAT 16 (используемой в MS DOS), размера кластера.
Кластер — это минимально допустимый для размещения и манипулирования на диске файловой системой объем информации на жестком диске. Он равен одному или нескольким секторам дорожки диска (см. пп. 2.4.3). Поэтому каждый файл занимает на диске как минимум один кластер (в общем случае размер файла кратен определенному количеству кластеров). Содержимое файла (хранимый документ) по своему размеру, как правило, меньше выделенного для его хранения соответствующего кратного количества кластеров. Поэтому имеют место непроизводительные потери дисковой памяти, и тем больше, чем больше размер кластера. Все кластеры диска пронумерованы. Соответствие (связь) файла и номеров кластеров, в которых он размещен, задается операционной системой в специальной FAT-таблице. Чем больше адресов кластеров позволяет хранить эта таблица, т. е., чем больше допустимая в данной файловой системе разрядность адреса кластера, тем потенциально меньше размер кластера (при фиксированном размере жесткого диска) и тем меньше потерь памяти диска. Файловая система, позволяющая выделить для адресации кластеров 32 разряда (FAT 32), существенно сокращает потери памяти в сравнении с 16-раз- рядной (FAT 16).
Интеграция с сетью Интернет (для Windows 98) позволяет:
— настроить конфигурацию компьютера на работу в сети Интернет с использованием специальных программ — мастеров настройки, в режиме, требующем от пользователя минимальных знаний в этой области;
— использовать для работы в сети Интернет специальное приложение — браузер Internet Explorer и приложение Outlook Express (программы электронной почты), уже «встроенные» в ОС (см. главу 4);
— широко использовать в интерфейсе пользователя элементы приложения Internet Explorer, которые предоставляют пользователю дополнительные возможности для манипулирования с папками, файлами и другими объектами ОС.
Приведенные выше специфические характеристики ОС Windows 95/98, как правило, скрыты от обычного пользователя. Поэтому основное отличие от MS DOS и главная специфическая особенность ОС Windows 95/98 для него — графический интерфейс пользователя, предоставляемый в его распоряжение. Основой интерфейса пользователя в ОС Windows 95/98 является использование идей так называемого WIMP-интерфейса, т. е. ориентация на:
— окна (Windows) как основной элемент экрана, в границах которых происходят все действия пользователя;
— графические значки (Icons) как представители объектов манипулирования;
— манипулятор типа «мышь» (Mouse);
— меню как основной элемент диалога, команды которого автоматически всплывают и/или выделяются пользователем из строки меню (Pop-up, Pull down).
Такой подход предполагает также использование следующих принципов:
— принципа объектного подхода (пользователю информационные элементы представляются в виде конкретных объектов разных типов; объекты имеют как общие, так и специфические правила манипулирования с ними, определяемые типом объекта (рабочий стол, окно, файл, папка, ярлык и др.) и контекстом ситуации, в которой выполняется та или иная манипуляция (реализуется в виде контекстно-зависимого меню);
— принципа «что видишь, то и получишь», когда результат любого действия тут же отображается на экране (например, удаление файла);
— принципа рабочего стола, когда все действия пользователя происходят на некотором рабочем столе либо на его ограниченно независимой части (в активном окне);
— принципа общего пространства памяти для обмена данными между объектами, в том числе принадлежащими разным приложениям (наличие буфера обмена);
— принципа интуитивно-естественных манипуляций (технологии работы) с объектами (для обычного пользователя).
Именно реализация указанных подхода и принципов построения интерфейса пользователя обеспечила в конечном счете широкую популярность ОС Windows 95/98.
Типичным примером реализации в интерфейсе пользователя приведенных выше идей и принципов является возможность использования контекстного меню, вызвать которое пользователь может, щелкнув правой кнопкой мыши по значку того объекта, с которым необходима та или иная манипуляция (перемещение, переименование и т. п.). При этом набор команд, который появляется на экране перед пользователем, определяется как типом объекта (например, для файлов и папок состав команд меню будет различен), так и той конкретной ситуацией, в которой произошел вызов меню. Таким образом, перечень команд автоматически определяется «контекстом» ситуации и типом объекта, что в итоге позволяет пользователю использовать только это меню при манипуляциях с объектами (до 90% всех манипуляций с объектами в среде ОС Windows). Это существенно повышает эффективность работы пользователя.
В то же время необходимо отметить, что ОС Windows 95/98 предъявляет более высокие требования (в сравнении с MS DOS) как к надежности аппаратных средств компьютера, так и к их основным характеристикам (быстродействию процессора, объемам дисковой, оперативной и видеопамяти).
Хотя, как указывалось выше, семейство ОС Windows 95/98 в настоящее время наиболее часто (в сравнении с другими ОС) оказывается установленным на компьютерах пользователей АИС, политика фирмы Microsoft в области разрабоки ПО (достаточно быстрый «выброс» на рынок программных средств новых версий ОС и отказ от официальной поддержки предыдущих версий ОС) в ближайшее время должна уменьшить долю указанных выше ОС. Наиболее вероятной заменой являются ОС Windows 2000 и Windows ХР.
ОС Windows 2000 является дальнейшим развитием линии ОС Windows NT. ОС Windows 2000 ориентирована прежде всего на использование в средних (по количеству подключенных компьютеров) сетях. Непосредственно для пользователей предназначена клиентская часть этой ОС (Windows 2000 Professional, которая устанавливается на компьютере пользователя). Наиболее важной с точки зрения пользователя является более надежная работа приложений в среде данной ОС (в сравнении с работой в среде ОС Windows 95/98), обеспечиваемая иной, чем в ОС Windows 95/98, реализацией архитектуры ОС, а также более совершенной файловой системой NTFS (в сравнении с файловой системой FAT). В то же время возможны ситуации, когда те или иные приложения, работающие в среде ОС Windows 95/98 и пользующиеся популярностью у пользователей (прежде всего приложения потребительского характера, например игровые), оказываются неработоспособными в среде ОС Windows 2000. Другой проблемой для пользователя является больший объем специальных знаний в области программного обеспечения, необходимый для установки, настройки, изменения конфигурации (например, при подключении новых внешних устройств) ОС Windows 2000 в сравнении с ОС Windows 98.
ОС Windows ХР — это попытка объединить две, ранее существовавшие независимо, «линии» — Windows 9х и NT. Это полностью 32-разрядная ОС с приоритетной многозадачностью. В ее основе лежат те же принципы, на которых базировались все NT. С точки зрения пользователя, это прежде всего привычный интерфейс ОС семейства Windows, возможность работы системы в различных сетевых средах, на различных процессорах семейства х86 производства Intel и AMD. Архитектура этой ОС обеспечивает более надежную, чем в ОС Windows 98, защиту приложения от повреждения друг другом и самой операционной системой (в том числе за счет использования восстанавливаемой файловой системы NTFS и обеспечения защиты с помощью встроенной системы безопасности и усовершенствованных методов управления памятью). Одновременно данная ОС имеет более удобный интерфейс пользователя и более последовательную реализацию принципа Plug and Play при ее установке и настройке в сравнении с ОС Windows 2000 и Windows 98. В то же время требования к качеству аппаратной «начинки» (например оперативной памяти), ее надежности у ОС Windows ХР выше, чем у ОС Windows 2000 и Windows 98. Кроме того, и Windows 2000, и Windows ХР для своей работы требуют больше аппаратных ресурсов (дисковой и оперативной памяти), чем Windows 98.