Программное обеспечение

      4.5.2. Операционные системы  семейства Microsoft Widows 

      С переходом на персональные компьютеры с процессором Pentium и увеличенной оперативной памятью (не менее 8 Мбайт) исключительное распространение получили операционные системы семейства Windows и новый стиль работы с графическим интерфейсом. Идея графического интерфейса Windows заимствована компанией Microsoft  у операционной системы для компьютеров Apple, в свою очередь, разработанную в лаборатории XEROX. Первоначальные версии Windows (3.1, 3.11) были выполнены как графические оболочки MS DOS, но начиная с Windows 95 являются самостоятельными операционными системами, т.е. берут на себя как организацию интерфейса пользователя, так и управление ресурсами и процессами.

      Принципиально важное свойство Windows – многозадачность (одновременное выполнение нескольких процессов) и возможность обмена данными между работающими приложениями, в том числе с использованием метода объектного связывания и встраивания (OLE), позволяющего щелчком на изображении объекта неявно запустить приложение, которое его обрабатывает, а после окончания обработки вернуться в предыдущее приложение.

      Подход  к аппаратному обеспечению также  кардинальным образом изменился. Теперь система использует стандарт Plug & Play («включи и работай»), что облегчает и максимально автоматизирует процесс добавления новых периферийных устройств. Стандарт Plug & Play - это совместная разработка фирм Intel и Microsoft. Основная его идея заключается в том, что каждое устройство, соответствующее этому стандарту, сообщает о себе определенную информацию, благодаря которой операционная система выполняет автоматическую конфигурацию периферийных устройств и разрешает аппаратные конфликты.

      Еще один механизм, который упростил работу и приблизил эру объектно-ориентированного подхода, называется Drag & Drop, что в буквальном переводе означает «перетащить и бросить». Работая этим методом, можно щелкнуть кнопкой мыши (как правило, левой) на изображении объекта, переместить его по экрану при нажатой кнопке и отпустить кнопку, когда указатель окажется в нужном месте экрана. Таким образом, процедуры копирования, перемещения и удаления стали объектно-ориентированными.

      Операционные  системы семейства  Windows от версии к версии совершенствуют и расширяют  свои сервисные возможности, например, работа в локальных и глобальных сетях, мультимедиа-приложений и т.д. Windows 95 явилась первой полномасштабной, высокопроизводительной, универсальной, надежной, многозадачной и многопотоковой интегрированной 32-разрядной операционной системой нового поколения с расширенными сетевыми возможностями, работающей в защищенном режиме  и обеспечивающей графический интерфейс с пользователем. Эта операционная система открыла линию 32-разрядных операционных систем Microsoft Windows для IBM PC-совместимых компьютеров.

      Каждая  последующая версия системы Windows, сохраняя основные принципы построения пользовательского  интерфейса системы Windows 95, обеспечивает больше функций для пользователя, чем предыдущая. В то же время  каждая следующая версия системы  предъявляет все больше требований к быстродействию компьютера, объему оперативной памяти и жесткого диска.

        Windows 98 является непосредственным усовершенствованием Windows 95. Общего между ними так много, что в литературе их часто называют собирательным именем Windows 9х.

      Тем не менее во многих отношениях Windows 98 превосходит предшественницу. У  нее более рациональный и более  богатый возможностями пользовательский интерфейс и значительно упрощен  доступ к ресурсам сети Интернет.  Последнее достигнуто за счет включения в состав Windows 98 программы-обозревателя Internet Explorer 4.0 и возможности выхода в Интернет из различных панелей и окон. В Windows 98 включена программа для работы с электронной почтой Outlook Express и другие коммуникационные программы. Значительно расширены возможности для использования мультимедиа-приложений.

      Параллельно с линией «домашних» операционных систем Microsoft выпустила в 1996 г. операционную систему корпоративного применения Windows NT Workstation, а в 1999 г. – Windows 2000 Professional. Эти операционные системы обладают возможностью защиты данных паролем и разделения доступа к ресурсам компьютера (дисководу, принтеру, сети), расширенными средствами администрирования.

      Windows 2000 Professional позволяет поддерживать работу компьютера  с двумя центральными процессорами и значительно большей оперативной памятью, расширяет возможности пользователя персонального компьютеров следующих сферах:

• установка системы и обновление системных файлов;
• повышенная безопасность;
• поддержка работы с Интернет (встроенная в систему программа-обозреватель Internet Explorer 5.01 обеспечивает более комфортное и более защищенное общение с Интернет);
• поддержка мультимедиа-приложений;
• работа на переносном компьютере в режиме использования аккумуляторов.

      Системе свойственна ускоренная многозадачность, т.е. можно одновременно выполнять  больше задач, чем в Windows 9х. Система  также позволяет выполнять подключение  новых периферийных устройств без  отключения компьютера и без перезагрузки системы.

      Продолжение совершенствования  операционных систем  Windows привело к созданию операционной системы Windows XP. У нее обновлен пользовательский интерфейс, который может быть адаптирован к личным приемам работы пользователя и позволяет группировать однотипные приложения под общей кнопкой на панели задач; установлены новые или существенно усовершенствованы программы работы с аудио- и видеоданными; усилены коммуникативные возможности, в частности, пользователи могут совместно работать с приложениями при работе в сети. Системные файлы защищены от порчи (перезаписи) при установке новых приложений. Впервые в систему встроена специальная программа (брандмауэр), обеспечивающая защиту пользователя от несанкционированного доступа из сети Интернет.

      Windows XP поддерживает большинство приложений MS DOS и предыдущих версий Windows. По сравнению с предыдущими версиями Windows, когда при одновременном выполнении нескольких задач активное приложение периодически передавало системные ресурсы другим приложениям, работающим в фоновом режиме, данная операционная система сама управляет ресурсами, используя принцип вытесняющей многозадачности: приложение, нуждающееся в ресурсах, может приостановить работу до получения ресурса или перейти к другим операциям.  Многопоточное выполнение одной задачи позволяет при задержке в выполнении одного потока работать со следующим. Распределение времени между потоками производится с учетом их приоритетов. Приложения работают в защищенном адресном пространстве. После завершения работы приложения память автоматически очищается.

      Пользовательский  интерфейс рассмотренных операционных систем имеет много общего и основан на использовании таких объектов как рабочий стол, папка, документ, ярлык, программа, буфер обмена. На рисунке 12 представлен вид экрана при работе Windows XP.

      Операционная  система нового поколения Windows Vista обеспечивает увеличение быстродействия и степени надежности, имеет современный интерфейс, обеспечивающий возможности просмотра, поиска и упорядочивания информации. Средства визуализации Windows Vista упрощают работу за счет усовершенствования общих компонентов окон. Боковая панель рабочего стола Windows Vista предназначена для организации мини-приложений (подключение к web-службам, просмотр интерактивных фотоальбомов, прослушивание Интернет-радио) и обеспечения удобного доступа к ним.

      Windows Vista содержит множество новых средств обеспечения безопасности, которые призваны повысить защищенность компьютеров:

• предупреждение о появлении новых обновлений системы безопасности, установка их на компьютер;
• брандмауэр обеспечивает надежную защиту от хакеров и вирусов;
• Windows Defender защищает от «шпионских» программ и другого нежелательного программного обеспечения.

      Новая версия программы-обозревателя Internet Explorer 7.0 содержит новые важные функции обеспечения безопасности и конфиденциальности, упрощает выполнение повседневных задач с помощью вкладок, строки поиска и др. (рис. 13). 

      Рис. 13. Вид экрана при работе  Windows Wista 

      Из  других распространенных версий Windows, не представленных в этом обзоре из-за его ограниченного объема, следует  назвать Windows NT, Windows 2000, Windows Server 2003, Windows Me. 

      4.5.3. Операционные системы  семейства UNIX  

      UNIX является исключительно удачным примером реализации простой мультипрограммной и многопользовательской операционной системы. Она была создана в конце 60-х годов в Bell Laboratories фирмы AT&T. Первая версия этой системы занимала всего около 12 Кбайт и могла работать на компьютерах с весьма ограниченным объемом оперативной памяти.

      При создании второй версии UNIX разработчики специально изобрели  язык высокого уровня (язык С), на котором можно было бы писать не только системные, но и прикладные программы, что стало отличительной особенностью этой операционной системы, обусловившей ее «живучесть» и популярность. Такой подход, когда ядро операционной системы, написанное на ассемблере, было невелико, тогда как вся оставшаяся часть операционной системы была написана на языке С, делал UNIX  легко переносимой на самые разнообразные аппаратные платформы как саму операционную систему, так и созданные для нее приложения. Важным достоинством UNIX стала ее открытость, позволившая одновременно существовать как коммерческим, так и некоммерческим версиям UNIX,

      Операционная  система UNIX обладает простым, но очень мощным командным языком и независимой от устройств файловой системой. Важным, хотя и простым с позиций реализации такой возможности, является тот факт, что система предоставляет пользователям средства направления выхода одной программы непосредственно на вход другой. В результате большие программные системы можно создать путем композиции имеющихся небольших программ, а не путем написания новых.

      В число многочисленных системных  и прикладных программ, поставляемых с UNIX-системами, входят редакторы текстов, программируемые интерпретаторы командного языка, компиляторы с нескольких популярных языков программирования (включая С, С++, ассемблер, PERL, FORTRAN), компоновщики (редакторы межпрограммных связей), отладчики, многочисленные библиотеки системных и пользовательских программ, средства сортировки и ведения баз данных, административные и обслуживающие программы.  Для абсолютного большинства всех этих программ имеется документация, в том числе исходные тексты программ.

      Центральной частью UNIX-систем является ядро. Оно состоит из большого количества модулей и сточки зрения архитектуры является монолитным. В ядре выделяются три основные подсистемы:

1. подсистема управления процессами, организующая выполнение и диспетчеризацию процессов, их синхронизацию и взаимодействие;
2. подсистема управления вводом-выводом, т.е. наряду с включением в состав ядра большинства драйверов часть драйверов может вызываться из ядра;
3. подсистема управления файлами, тесно связанная с подсистемой управления процессами подсистемой управления вводом-выводом.

      Основные  системные функции, которые должно выполнять ядро совместно с остальными системными модулями, строго стандартизированы. За счет этого во многом достигается переносимость кода между разными версиями UNIX и абсолютно различным аппаратным обеспечением.

      Общими  для всех версий UNIX особенностями  являются многопользовательский режим со средствами защиты данных от несанкционированного доступа, реализация мультипрограммной обработки в режиме разделения времени, использование механизмов виртуальной памяти и свопинга (при свопинге задача может быть целиком выгружена во внешнюю память, а на ее место загружается более привилегированная, либо просто готовая к выполнению другая задача, находившаяся на диске в приостановленном состоянии), унификация операций ввода-вывода, иерархическая файловая система, разнообразные средства взаимодействия процессов, в том числе межсетевого.

      Вместе  с тем следует отметить, что UNIX очень сложна в установке, а еще  больше – в настройке. Она еще  требовательнее к аппаратным ресурсам, чем Windows. До недавнего времени у этой системы не было собственного графического интерфейса, но даже появление такового – Xwindow (рис. 14) - не облегчило работу пользователям: UNIX остается системой для инженеров и настоящих профессионалов.