Конфігурація операційної системи

Курсова робота

 на  тему „Конфігурація операційної системи” 
 
 
 
 
 

Зміст 

Вступ

1. Поняття, класифікація та функції операційної системи.                                                    4

2. Компоненти  ОС, їх призначення, завантаження ОС.                                                        5

3. Збереження  інформації у зовнішній пам’яті.  Файлова система.                                        6

4.Вказівки операційної системи для роботи з файлами та каталогами.Правила  
записування та зчитування інформації з дискет.                                                                8

5. Оболонка користувача.  Інтерфейс командного рядка. Графічний  інтерфейс  
користувача.                                                                                                                            9

6. Елементи графічного  інтерфейсу.                                                                                        13

7. Функції захисту  операційної системи.                                                                                18

8. Правові та  етичні питання використання  програмного забезпечення, та  
збережуваної інформації на носіях.                                                                                    19

Висновки.

Список використаної літератури. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВСТУП 

     Оскільки, операційна система є основною складовою  програмного забезпечення комп’ютера, тому автори вирішили вибрати саме цю тему. Метою даної курсової роботи є розкриття сутності операційної  системи, її функцій, складових. У наш час широкого розповсюдження набувають графічні операційні системи типу Лінукс, Юнікс, Відовс тому велика частина цієї роботи буде присвячена елементам саме цих операційних систем. У роботі розглянуто різні підходи розробників до конфігурацій різного типу систем. Тобто автор показуватиме приклади команд та елементів цих ОС, хоча звичайно сама назва роботи вказує, що розгляд операційних систем іде в цілому. Це пов’язано з тим, що неможливо розглядати всю систему взагалі і не висвітлюючи деяких важливих деталей.

      1. Поняття, класифікація  та функції операційної  системи.

     Операційна  система (ОС) — комплекс програмних засобів і даних, які забезпечують управління роботою апаратної та програмної складових обчислювальної системи, координують їх взаємодію, забезпечують виконання функції посередника між користувачем і комп'ютером.

     В залежності від виконуваних задач, що потрібно вирішувати за допомогою  обчислювальної системи добирається  тип операційної системи. Помилка в цьому питанні призводить до невиправданих витрат на розробку прикладних програм, експлуатацію самої обчислювальної системи і її інтеграцію з іншими обчислювальними системами.

     У залежності від функціонального  призначення, ОС можна класифікувати  за різними критеріями:

     1) однозадачні та багатозадачні операційні системи;

     Рис.1.Взаємозв'язок апаратного обладнання, системного  
та прикладного програмного забезпечення. 

     Однозадачні операційні системи можуть виконувати наступну програму тільки після завершення поточної активної задачі.

     Багатозадачні (мультизадачні) операційні системи, на відміну від однозадачних, надають можливість одночасного виконання кількох програм, розподіляючи між ними ресурси обчислювальної системи: процесорний час, пам’ять, периферійні пристрої.

     2) однокористувацькі та багатокористувацькі; 

     3) з підтримкою роботи в мережі (мережеві ОС) та без підтримки роботи в мережі.

     4) операційна система для виконання  функцій сервера мережі або робочої станції (клієнта мережі).

     Настільні (DeskTop) — найбільш поширений клас операційних систем призначений для виконання досить широкого класу задач, від домашнього використання до робочої станції мережі (сімейство операційних систем Windows 9x — для платформи Intel, Mac OS — для платформи Macintosh). Універсальність ОС досягається, шляхом прийняття розробниками певних компромісів у побудові ядра, алгоритмах роботи з пам’яттю, надійності, захищеності, продуктивності,

     Мережеві  операційні системи. Локальні обчислювальні мережі (ЛОМ) об'єднують десятки і навіть сотні комп'ютерів. Вони забезпечують користувачам мережі доступ до інформації, що зберігається в мережі, спільне використання обчислювальних ресурсів і периферійного обладнання. ЛОМ складається з окремих робочих станцій, приєднаних до потужних мережевих серверів за допомогою спеціального комунікаційного устаткування.

     Найбільш  популярними мережевими операційними системами є Windows NT та версії UNIX систем, зокрема все більшого застосування набуває вільно поширювана ОС Linux.  

     2. Компоненти ОС, їх призначення, завантаження ОС. 

     Складові компоненти ОС такі: ядро, драйвери пристроїв, оболонка, системні утиліти.

     Ядро  — основний компонент операційної системи, що координує всі події, що відбуваються в обчислювальній системі, розподіляє наявні ресурси між виконуваними програмами (рис. 3).

     Рис. 2. Приклад виконання кількох задач (gtop). 

     Драйвери  пристроїв забезпечують управління апаратними пристроями комп'ютера, що зводиться до обміну даними між процесором і периферійним обладнанням (терміналами; принтерами; гнучкими, твердими й оптичними дисками і т.д.) — "введення/виведення даних". Для кожної ОС використовуються "свої" драйвери пристроїв, що реалізуються у вигляді модулів, бібліотек ядра, що завантажуються на стадії ініціалізації системи або в міру звертання до послуг окремих пристроїв.

     Оболонка (shell) (командний інтерпретатор) — забезпечує інтерфейс користувача. Робота з ОС відбувається шляхом введення команд, які інтерпретуються оболонкою і передаються на виконання ядру. Сучасні операційні системи забезпечують інтерфейс користувача у вигляді командного рядка або більш інтуїтивно зрозумілий — графічний.

     Оболонка  користувача реалізується як окремий модуль (програма), що дає можливість використовувати як текстовий, так і графічний режими роботи — сімейство операційних систем Unix або вбудований в ядро — сімейство операційних систем Windows (графічний інтерфейс користувача).

     Системні  утиліти — програми (зовнішні команди), для виконання певних службових операцій, що не передбачені в оболонці користувача (внутрішні команди), діагностики функціонування ОС та інше.  

     3. Збереження інформації у зовнішній пам’яті. Файлова система. 

     Зовнішня  пам'ять - це сукупність запам'ятовуючих  пристроїв і носіїв інформації, яка  використовується для довгострокового  зберігання даних і має властивості:

     —довгострокового  збереження інформації на носієві при  відключеному живленні комп'ютера.

     —збереження досить великих обсягів даних.

     —збережену  в зовнішній пам’яті інформацію перед використанням завантажують в оперативну пам'ять комп'ютера.

     Інформація  зберігається на фізичному носієві  довгострокової пам'яті у формі, обумовленій конкретним апаратним пристроєм. Для операційної системи при цьому не важливо, у якій саме фізичній формі зберігаються дані на носієві. Незалежно від цієї форми ОС використовує стандартизований набір команд для управління апаратним пристроєм. На фізичному рівні робота з накопичувачами відбувається у всіх файлових системах однаково на рівні команд:

     1) підвести зчитуючий/записуючий елемент  до вказаного місця (сектора);

     2) прочитати дані з вказаного  місця (сектора);

     3) записати дані у вказане місце  (сектор).

     Найбільш  розповсюдженими видами зовнішньої пам'яті є дискові магнітні й оптичні накопичувачі. Поверхня диску розглядається як тривимірна матриця, вимірами якої є номери поверхні, циліндра та сектору (рис.4).

     Сектор  — найменша фізична одиниця збереження даних, розмір сектора дорівнює 512 байт. Кожний сектор має свою адресу, номер. Нумерація проводиться послідовно (рис.3).

     Доріжка — сектори, що належать одній поверхні і знаходяться на однаковій відстані від осі обертання.

     Циліндр — сукупність усіх доріжок, що належать різним поверхням, і знаходяться на однаковій відстані від осі обертання.

     Рис. 3. Організація дискового накопичувача. 

     Фізичне збереження і доступ до даних на зовнішньому носієві забезпечується:

     1) спеціальним електронним обладнанням,  контролером дискових накопичувачів,  з стандартним інтерфейсом обміну  даними.

     2) частиною операційної системи  для логічної організації забезпечення  управлінням даними (рис.4).

     Рис.4. Організація файлової системи. 

     Логічна організація даних підтримується  операційною системою за допомогою  спеціальних програм і структур даних, що дозволяє зберігати дані у  вигляді файлів.

     Структура даних — сукупність елементів даних різних типів, об'єднаних у єдиний логічний блок.

     Файл — це пойменована область зовнішньої пам’яті, в яку можна записувати і з якої можна зчитувати дані, логічна одиниця збереження інформації на носієві.

     Файли об'єднуються в групи — каталоги, що можуть містити підкаталоги утворюючи  ієрархічну деревоподібну структуру  з одним коренем (рис.5).

     Рис.5. Способи логічної організації збереження даних.

     Файлова система — це частина операційної системи, призначення якої полягає у забезпеченні:

     1) зручного інтерфейсу для користувача  при роботі з даними, що зберігаються  на диску; 

     2) спільного використання файлів  кількома користувачами і процесами. 

     У широкому розумінні поняття "файлова  система" включає:

     1) сукупність усіх файлів на  диску; 

     2) набори структур даних, використовуваних  для управління файлами: каталоги  файлів, дескриптори файлів, таблиці  розподілу вільного і зайнятого  простору на диску; 

     3) комплекс системних програмних  засобів, що реалізують функції управління файлами, зокрема: створення, вилучення, читання, запису, іменування, пошуку та інше.

     Прикладне програмне забезпечення не звертається  безпосередньо до фізичного рівня, а робота з накопичувачем відбувається за допомогою викликів функцій файлової системи, що забезпечують виконання високорівневих операцій, таких як відкриття файлу, запис, зчитування даних та інше. Несумісність різних операційних систем при роботі з однотипними носіями визначається саме різними принципами логічної організації та збереження даних — файловою системою.

     Не існує єдиного стандарту на файлову систему. Для кожної ОС, відповідно до виконуваних задач, існують “свої” реалізації логічного рівня для роботи з даними, що розрізняються способами організації структур даних, призначених для збереження даних.

     FAT (File Allocation Table) або FAT16 — файлова  система операційної системи  Dos. Розділ (volume) FAT займає цілу дискету  або розділ жорсткого диску. 

     VFat, Fat32 — модифіковані версії FAT16, для  операційних систем сімейства Windows 9x/ME.

     NTFS файлова система для Wіndоws NT, розроблялася  як надійна, стійка до апаратних  помилок файлова системи. 

     UFS (Unix File System) — перша файлова система  для операційної системи UNIX, всі  сучасні версії походять від  неї. 

     Ext2 — достатньо функціонально розвинена файлова система з сімейства сумісних з Linux. На даний момент вважається найбільш популярною системою. Вона розроблена з врахуванням сумісності з наступними версіями, тому для установки нової версії коду системи не потрібно встановлювати її заново.

     Sysv — файлові системи System V/386, Coherent і Xenix.

     Iso9660 — стандартна файлова система  для CD-ROM. Досить популярне розширення  стандарту CD-ROM, розроблене Rock Rіdgе'm, для автоматичної підтримки імен  файлів нестандартної довжини.

     Nfs — мережева файлова система,  що забезпечує спільне використання  однієї файлової системи кількома  комп'ютерами. 

     Hpfs — файлова система, розроблена  для OS/2.

     Minix — одна з перших файлових  систем, досить обмежена за своїми  можливостями (відсутні деякі параметри, довжина імені файлу обмежена 30-ма символами) і доступним об'ємом (максимум 64 Мб на одну файлову систему).  

     4. Вказівки операційної системи для роботи з файлами та каталогами. Правила записування та зчитування інформації з дискет.  

     Для виконання операцій з файлами, копіювання, вилучення, перейменування, навігації по файловій системі, усі операційні системи забезпечують необхідний мінімум команд (табл.1).

     Поняття команди можна зрозуміти, якщо розглядати його як завдання для виконання певних дій, аргументів команди (рис. 6а), або як правила задання команд на прикладі копіювання або перенесення (рис.6б):

     1) з’ясування змісту команди копіювання;

     2) визначення об’єкта (об’єктів) операції (задання шляху до об’єкта);

     3) означення нового місцезнаходження об’єкта;  

     Таблиця 1. Основні команди ОС Linux для роботи з файловою системою 

     4) визначення виконуваної операції (копіювання, перенесення), способи  здійснення операції (командний  рядок чи за допомогою графічного  інтерфейсу шляхом “перенесення”  об’єктів)  

     Рис.6. Виконання команди копіювання. 

     Рис.7. Файл менеджер графічного середовища користувача. 

     Для спрощення виконання операцій з  файлами найчастіше використовують спеціальні програми — файл-менеджери, що забезпечують інтуїтивне виконання  операцій з файлами у візуальному  режимі.

     У графічних середовищах використовуються графічні файл-менеджери, що представляють файли у вигляді піктограм, а каталоги у вигляді папок (рис.7). Операції з файлами виконуються як операції над їх зображеннями, перенесення зображення файлу з однієї папки в іншу формує для операційної системи команду виконати копіювання вибраного файлу в новий каталог.  

     5. Оболонка користувача. Інтерфейс командного рядка. Графічний інтерфейс користувача.  

     Користувачі здійснюють управління комп'ютером використовуючи спеціальний модуль операційної  системи — командний процесор або оболонку системи (shell). Основною функцією інтерфейсного модуля є отримання команд для виконання, уведених за допомогою клавіатури або допоміжних пристроїв (маніпулятор “мишка”, “трекболл”), та виведення результату виконання введеної команди.

     Інтерфейс – засоби та сукупність команд операційної системи для здійснення діяльності користувачами щодо опрацювання інформації засобами обчислювальної системи.

     Алгоритм  роботи інтерфейсного модуля досить простий:

     1) більшу частину часу він очікує введення команди користувача;

     2) інтерпретує команду, що надійшла;

     3) формує відповідний системний  виклик або запускає визначену  програму;

     4) при необхідності видає на  екран повідомлення про процес  виконання; 

     5) після закінчення виконання команди переходить у режим очікування нової команди.

     У сучасних операційних найбільш поширеними є:

     — інтерфейс командного рядка дозволяє користувачеві набирати команди на клавіатурі після системного запрошення, що розташоване у рядку введення. Монітор працює в текстовому режимі.

     — графічний інтерфейс користувача забезпечує уведення команд операційної системи за допомогою виконання дій з візуальним представленням об'єктів ОС. Файли, каталоги, команди, програми користувача представляються у вигляді значків (піктограм), меню, кнопок, вікон. Для задання команд використовується маніпулятор "мишка", "трекбол".

     Командний рядок

     Найпершим способом забезпечення управління обчислювальною системою був інтерфейс командного рядка. При цій технології, як єдиний спосіб введення інформації від людини до комп'ютера використовується клавіатура, а комп'ютер виводить інформацію за допомогою алфавітно-цифрового дисплея (монітора). Таку комбінацію (монітор + клавіатура) стали називати терміналом або консоллю. Команди набираються в командному рядкові, що являє собою символ запрошення і миготливий прямокутник - курсор (рис.8.)  

     Рис.8. Інтерфейс командного рядка. 

     При натисканні клавіші на місці курсору  з'являються символи, а сам курсор зміщується вправо, неправильно набраний символ можна вилучити. Введення команди  закінчується натисканням клавіші Enter (або Return.) Після цього починається процес виконання програми, що супроводжується виведенням на екран (в міру необхідності) результатів виконання. Після закінчення виконання програми знову на екрані монітора з'являється системне запрошення.

     У багатозадачних операційних системах оболонки користувача дозволяють запустити програму на виконання у фоновому режимі, не змушуючи чекати завершення попередньої програми (табл. 2)  
 

     Таблиця 2. Засоби управління процесами консольного режиму ОС Linux 

     В різних операційних системах передбачено  різні можливості щодо надання сервісних  послуг при використанні командного рядка (табл. 3). 

     Таблиця 3. Додаткові можливості, що надаються командним процесором  

     Графічний інтерфейс 

     Ідея  використання графічного інтерфейсу користувача  зародилася в середині 70-х років, коли в дослідницькому центрі Xerox Palo Alto Research Center (PARC) була розроблена концепція візуального інтерфейсу. Передумовою появи графічного інтерфейсу з'явилося зменшення часу реакції комп'ютера на введену команду, зумовлене зростанням потужності центрального процесора, та додаткового обладнання. Перша система з графічним інтерфейсом 8010 Star Information System групи PARC з'явилася за чотири місяці до виходу у світ першого персонального комп'ютера фірми IBM у 1981 році. На перших етапах візуальний інтерфейс використовувався тільки для прикладного програмного забезпечення: текстовий редактор, електронні таблиці. Зростання попиту на обчислювальну техніку змусило розробників ОС використовувати засоби візуального управління в операційних системах: спочатку на комп'ютерах Atari і Apple Macintosh, а потім і на IBM-сумісних комп'ютерах.

     Паралельно  з розробкою графічних інтерфейсів  для ОС проходив процес уніфікації використання клавіатури і мишки  прикладними програмами. Злиття цих  двох тенденцій привело до створення  користувацького інтерфейсу, за допомогою  якого, при мінімальних затратах часу і засобів на перенавчання, можна працювати з будь-якими програмними продуктами.

     Основною  концепцією сучасних графічних інтерфейсів  є подання компонентів операційної  системи (файл, каталог, програма) у  вигляді візуальних графічних об'єктів, що мають певні властивості, команди операційній системи відображаються як зміна властивостей об'єктів (табл. 4).