Программное обеспечение

      Принцип совместимости. Одним из аспектов совместимости является способность операционной системы выполнять программы, написанные для других систем и для более ранних версий данной операционной системы, а также для другой аппаратной платформы.

      Двоичная  совместимость достигается в  том случае, когда исполняемую  программу можно запустить на выполнение в среде другой операционной системы. Для этого необходимы: совместимость  на уровне  команд процессора, совместимость  на уровне системных вызовов, совместимость на уровне библиотечных вызовов.

      ПРИМЕЧАНИЕ^{______________________________________________________________________________________}

Для достижения совместимости на двоичном уровне (например, при переносе программы  для персонального компьютера IBM PC на компьютер типа Mac фирмы Apple) необходимо каждую команду декодировать и выполнить эквивалентную команду, написанную для процессора компьютера Mac.  Выходом в таких случаях является использование так называемых прикладных сред, или эмуляторов. Учитывая, что основную часть программы, как правило, составляют вызовы библиотечных функций, прикладная среда имитирует библиотечные функции целиком, используя заранее написанную библиотеку функций аналогичного назначения, а остальные команды перекодирует каждую по отдельности.

      ^{___________________________________________________________________________________________________________}

      Совместимость на уровне исходных текстов требует  наличия соответствующего транслятора  в составе программного обеспечения, а также совместимость на уровне библиотек и системных вызовов. При этом необходима перекомпиляция исходных текстов в новый исполняемый модуль.

      Принцип открытости. Открытая операционная система доступна для анализа как пользователям, так и системным специалистам, обслуживающим вычислительную систему. Наращиваемая (развиваемая) операционная система позволяет вводить в ее состав новые модули, совершенствовать существующие.

      Принцип обеспечения безопасности вычислений.  Обеспечение защиты информации  от несанкционированного доступа является обязательной функцией многих операционных систем. Для решения этой проблемы чаще всего используется механизм учетных записей. Он предполагает проведение аутентификации пользователя при его регистрации на компьютере и последующую авторизацию, которая определяет уровень полномочий (прав) пользователя. Каждая учетная запись может входить в одну или несколько групп. Встроенные группы определяют права пользователей, создаваемые администратором группы используются для определения разрешений в доступе пользователей к тем или иным ресурсам. 

      4.4. Сетевые операционные  системы 

      Первые сетевые  операционные системы появились  в начале 70-х годов прошлого столетия. Они позволяли организовать распределенное хранение и обработку данных между  несколькими взаимосвязанными компьютерами.

      Сетевая операционная система – это операционная система, с одной стороны, выполняющая все функции локальной операционной системы, а с другой – обладающая дополнительными средствами, позволяющими ей  взаимодействовать по сети с операционными системами других компьютеров. Программные модули, реализующие сетевые функции, появлялись в операционных системах постепенно по мере развития сетевых технологий, аппаратной базы компьютеров и возникновения новых задач, требующих сетевой обработки.

      Сетевая операционная система может рассматриваться  как набор операционных систем отдельных компьютеров, составляющих сеть. На разных компьютерах могут быть установлены одинаковые или разные операционные системы. Все эти операционные системы функционируют независимо друг от друга в том смысле, что каждая из них принимает независимые решения о создании своих собственных процессов и управлении локальными ресурсами. Но в любом случае операционные системы компьютеров, работающих в сети, должны включать взаимно согласованный набор коммуникационных протоколов для организации взаимодействия процессов, выполняющихся на разных компьютерах сети, и разделения ресурсов этих компьютеров между пользователями сети.

      Основные  функциональные компоненты сетевой  операционной системы представлены на рисунке 9. К ним относятся:

• средства управления локальными ресурсами компьютера – средства, реализующие все функции операционной системы автономного компьютера (распределение оперативной памяти между процессами, планирование и диспетчеризацию процессов, управление внешней памятью, интерфейс с пользователем и т.д.);
• сетевые средства - средства, реализующие сетевые функции операционной системы; в их составе выделяют три компонента:
1. серверная часть – средства предоставления локальных ресурсов и услуг в общее пользование;
2. клиентская часть – средства запроса доступа к удаленным ресурсам и услугам;
3. транспортные средства – средства, которые совместно с коммуникационной системой обеспечивают передачу сообщений между компьютерами сети.

         В сеть 

Рис.  9. Функциональные компоненты сетевой операционной системы 

      Упрощенно работа сетевой операционной системы происходит следующим образом. Допустим, пользователь компьютера А решил разместить свой файл на диске компьютера В. Для этого он набирает на клавиатуре соответствующую команду и нажимает клавишу <Enter>. Программный модуль операционной системы, отвечающий за интерфейс с пользователем, принимает эту команду и передает ее клиентской части операционной системы компьютера А.

      Клиентская  часть запрашивает доступ к ресурсам другого компьютера серверную часть  компьютера В в виде сообщений, передаваемых по сети. Управляют передачей сообщений между клиентской и серверной частями по коммуникационной системе сети транспортные средства. Эти средства выполняют такие функции как формирование сообщений, разбиение сообщений на части (пакеты, кадры), преобразование имен компьютеров в числовые адреса, организацию доставки сообщений, определение маршрута сообщений в сложной сети и т.д.

      Серверная часть операционной системы компьютера В, приняв запрос из сети, обращается к локальному диску и записывает в один из его каталогов указанный файл.

      Одной из функций клиентской части ОС является способность отличить запрос к удаленному файлу от запроса к локальному файлу, т.е. клиентская программа сама распознает и перенаправляет (redirect)  запрос к удаленной машине. Отсюда и название для клиентской части сетевой ОС – редиректор.

      Совокупность  сетевой и клиентской частей ОС, предоставляющих доступ к конкретному  типу ресурса через сеть, называется сетевой службой. В приведенном выше примере серверная и клиентская части ОС, которые совместно обеспечивают доступ через сеть к файловой системе компьютера, образуют файловую службу. Сетевая служба предоставляет пользователям некоторый набор услуг (сетевой сервис).

      Каждая  служба связана с определенным типом сетевых ресурсов и определенным способом доступа к этим ресурсам. Например, служба печати обеспечивает доступ пользователей сети к разделяемым принтерам сети и предоставляет сервис печати, а почтовая служба предоставляет доступ к информационному ресурсу сети – электронным письмам. Примерами сетевых служб, предоставляющих сервис администратору, являются служба мониторинга сети, позволяющая захватывать и анализировать трафик; служба безопасности, в функции которой может входить, в частности, выполнение процедуры логического входа с проверкой пароля; служба резервного копирования и архивирования.

      От  того, насколько богатый набор  услуг предоставляет операционная система конечным пользователям, приложениям  и администраторам сети, зависит  ее позиция в общем ряду сетевых ОС. 

      4.5. Характеристика операционных  систем 

      Операционные системы  за время существования претерпели значительное развитие от 8-ми до 64-разрядных, и каждая из них требует соответствующее  аппаратное обеспечение, т.е. соответствующий процессор и материнскую плату. 8- и 16-разрядные компьютеры в настоящее время представляют исторический интерес. Однако, современные операционные системы сохраняют некоторые черты операционных систем первых поколений, в частности команды, применяемые на начальных этапах установки операционной системы на компьютер и конфигурирования. 

4.5.1 Дисковая операционная  система MS DOS  

      Самая распространенная  операционная система  для 16-ти разрядных IBM-совместимых компьютеров – однопользовательская однозадачная MS DOS (дисковая операционная система). Первая версия операционной системы для компьютера IBM PC - MS DOS 1.0  была создана фирмой Microsoft в 1981г. В дальнейшем по мере совершенствования компьютеров IBM PC выпускались новые версии DOS, учитывающие новые возможности компьютеров и предоставляющие дополнительные удобства пользователю.

      Последние версии системы имеют средства для  эффективного использования оперативной  памяти сверх 640 Кбайт; позволяют работать с логическими дисками, большими 32 Мбайт; переносить DOS и драйверы устройств в расширенную память, освобождая место в обычной памяти для прикладных программ и т.д. Наиболее популярная версия MS-DOS 6.22 включает средства сжатия информации на дисках (DoubleSpace), программы создания резервных копий, антивирусную программу и другие мелкие усовершенствования. В одной из последних версий DOS - PC-DOS 7.0 решена «проблема 2000» (т.е. проблема с определением даты после 2000 года).

      Пользователь, работавший с MS DOS, вводил команду с клавиатуры, операционная система выполняла команду, выводила на экран сообщение о результатах выполнения команды и ждала следующую. Несмотря на то, что эта операционная система обладала далеко не самым дружественным интерфейсом командной строки (рис.10), она стала самой массовой операционной системой 80-х годов.

        Для работы с  MS DOS формат (правило ввода) большей части команд пользователю необходимо было помнить. Например, чтобы постранично просмотреть на экране содержимое текстового файла readme.txt, находящегося по адресу c:\program_files\dr_web, необходимо было ввести команду:

      type c:\program_files\dr_web\ readme.txt | more

      Если  при вводе была допущена ошибка, ввод следовало повторить.

      Нельзя  сказать, что DOS и аналогичные операционные системы (такие как Caldera DR DOS — потомок  знаменитой DR DOS, созданной в компании Digital Research) сегодня уже  полностью   забыты.    Для  DOS   разработаны

      Рис. 10. Вид экрана при работе MS DOS 

      десятки тысяч высококачественных программ с удобным графическим  интерфейсом, предназначенных практически для всех областей человеческой деятельности. В ряде отраслей (например, в банковском деле) можно встретить решения, клиентские части которых выполняются под управлением MS DOS, DR DOS и тому подобных. Обычно такие решения удобны в том случае, когда в обязанности пользователей входит работа с одним-единственным корпоративным приложением, а иные виды деятельности на их рабочем месте при этом исключены (например, операционисту банка).

      Нередко DOS-подобные операционные системы входят в состав Windows-утилит, предназначенных для манипуляции файловой системой или разделами жестких дисков — некоторые операции данные утилиты выполняют под управлением не Windows, а DOS.

      С момента создания для DOS оболочки Norton Commander, удобной наличием в ней  двух панелей для операций с файлами, работа на компьютере стала более легкой и привлекательной. Операционная оболочка – программа,  выполняющая функции  удобного и наглядного интерфейса между пользователем и операционной системой. Внешний вид операционной системы DOS с оболочкой Norton Commander показан на рисунке 11. С появлением дружественных операционных систем (семейства Windows) файловые операционные оболочки типа Norton Commander не утратили своего значения. Появились многочисленные варианты оболочки Norton Commander: Widows Commander, Disco Commander, Far Menedger, Total Commander и др., в основе которых лежат те же принципы работы с файлами и действия.

Рис. 11. Вид экрана при работе операционной системы MS DOS

c операционной оболочкой Norton Commander 

      Если  основным элементом интерфейса MS DOS является командная строка, то в Norton Commander для работы с файловой системой, кроме командной строки, используются горизонтальное меню, а также функциональные клавиши F1-F10, за каждой из которых закреплена команда. Так, для выполнения команды предыдущего примера необходимо клавишами управления курсором (или манипулятором «мышь») на одной из панелей выделить файл readme.txt и нажать клавишу F3 (просмотр) или F4 (редактирование).