ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА (ОС) WINDOWS

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СЕМЕЙСТВА ОС WINDOWS

ОС семейства Windows. Основные версии ОС Windows

ОС семейства Windows являются программными продуктами корпорации Microsoft и представляют собой комплекс программ, предназначенный для эффективного использования всех средств компьютера в процессе решения задач пользователя и организации взаимодействия пользователя и компьютера. ОС обеспечивают совместное функционирование всех устройств компьютера и представляют пользователю доступ к его ресурсам. ОС корпорации Microsoft, как и ОС других производителей, можно классифицировать по ряду признаков:

• основному назначению;
• числу одновременно работающих пользователей;
• числу задач, одновременно выполняемых под управлением ОС;
• способу использования аппаратных и программных средств;
• типу пользовательского интерфейса;
• системным требованиям к аппаратному обеспечению;
• используемой файловой системой;
• языковой версией;
• ? разрядности МП и т.д.

Проведем классификацию ОС корпорации Microsoft по наиболее важным признакам.

По основному назначению ОС семейства Windows условно можно разделить на три группы или, как их еще называют, линии: 9х - линия, NT - линия и СЕ - линия. Некоторые авторы выделяют еще одну группу (16 - Bit - линия), к которой относят Windows 1.0 (1985 г.), Windows 2.0 (1987 г.), Windows 2.1 (1987 г.), Windows 3.0 (1990 г.), Windows 3.1 (1992 г.), Windows 3.11 (1992 г.). Однако эти версии не были полноценными ОС, а были операционными оболочками для работы с ОС MS DOS (Microsoft Disk Operating System, ОС которой была разработана корпорацией Microsoft в 1981 г.). Основное назначение этих версий состояло в реализации графического интерфейса ОС MS DOS.

В первую группу (9х - линия) входят ОС версий: Windows 95 (1995 г.), Windows 98 (1998 г.), Windows ME (Millennium Edition, 2000 г.). Данная группа ОС предназначалась для установки на персональные компьютеры, имеющие 32-разрядные микропроцессоры и работающие в локальном (автономном) режиме. В настоящее время данная группа ОС практически не используется и не поддерживается разработчиком.

Вторая группа (NT - линия, New Technology - новая технология) является самой многочисленной, к ней относятся следующие версии: Windows NT 3.1 (1993 г.), Windows NT 3.5 (1994 г.), Windows NT 3.51 (1995 г.), Windows NT 4.0 (1996 г.), Windows NT 5.0 (Windows 2000, 2000 r.), Windows NT 5.1 (WindowsXP, 2001 n). Windows NT 5.2 (Windows Server 2003, 2003 r.), Windows NT 6.0 (Windows Vista 2006, 2006 r.), Windows Home Server (2007 r.), Windows Server 2008, Windows NT 6.1 (Windows 7, 2009 г.). ОС этой группы являются полностью 32-разряд-ными и не нуждаются в поддержке со стороны ОС MS DOS. Основное назначение данной группы состоит в поддержке сетевого режима работы компьютера. В настоящее время данная группа ОС находит наибольшее практическое применение и поддерживается разработчиком, кроме некоторых ранних версий.

Третья группа (СЕ - линия, СЕ - Compact Edition - компактное издание) предназначена для портативных компьютеров. К данной группе относятся следующие версии: Windows СЕ 1.0 (1997 г.), Windows СЕ 2.0 (1998 г.), Windows СЕ 3.0 (2000 г.), Windows СЕ 4.0 (2002 г.), Windows Mobile 2003 (2003 г.), Windows Mobile 5.0 (2005 г.), Windows Mobile 6.0 (2007 г.).

По числу одновременно работающих пользователей различают одно- и многопользовательские ОС. Основное отличие их друг от друга состоит в наличии средств защиты от несанкционированного доступа. В многопользовательских ОС имеются средства защиты каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей. Каждый пользователь может входить (загружать) многопользовательскую ОС под своим паролем, ему выделяется свой сегмент основной памяти компьютера. Примером многопользовательских ОС являются версии первой и второй групп семейства Windows.

По числу одновременно выполняемых задач ОС делятся наодно-и многозадачные. ОС семейства Windows относятся к многозадачным с вытесняющей многозадачностью. Пользователь, работающий с ОС семейства Windows, может одновременно выполнять несколько задач в разных окнах, при этом окна на экране закрепляются за разными задачами. ОС семейства Windows работает в защищенном режиме (protected mode), т.е. при использовании микропроцессора в многозадачном режиме работающие программы не мешают друг другу.

По способу использования аппаратных и программных средств ОС можно разделить на сетевые и локальные ОС. К сетевым ОС можно отнести основные версии второй и третьей групп семейства Windows, к локальным - первую группу.

По типу пользовательского интерфейса ОС можно разделить на ОС, представляющие пользователю текстовый и графический интерфейсы. ОС семейства Windows представляют пользователю графический интерфейс.

Из перечисленных выше версий ОС Windows наиболее востребованными в настоящее время для установки на персональные компьютеры являются версии ОС Windows ХР, ОС Windows Vista и ОС Windows 7.

Дадим краткую характеристику этим версиям ОС Windows и опишем возможности, которые они предоставляют пользователям.

ОС Windows ХР была выпущена корпорацией Microsoft в октябре 2001 г. и является развитием ОС Windows 2000 Professional. Название ХР происходит от английского eXPerience, что означает опыт. Корпорация Microsoft представила три основных выпуска (редакции) ОС Windows ХР: ОС Windows ХР Home Edition, ОС Windows ХР Professional Edition и ОС Windows ХР 64-bit Edition. Кроме основных выпусков ОС Windows ХР, были и дополнительные, к которым можно отнести: ОС Windows ХР Media Center Edition (базируется на ОС Windows ХР Professional Edition и содержит специальные мультимедийные приложения), ОС Windows ХР Embedded (встраиваемая компонентная ОС на базе Windows ХР Professional Edition, она предназначена для применения в различных встраиваемых системах: банкоматах, медицинских приборах, кассовых терминалах, игровых автоматах и т.д.), ОС Windows Embedded for Point of Service (специализированная ОС на базе ОС Windows ХР Embedded, конфигурированная для пунктов обслуживания, она оптимизирована для розничной торговли и сферы услуг) и т.д. Далее остановимся на основных выпусках ОС Windows ХР.

ОС Windows ХР Home Edition была ориентирована на пользователей домашних персональных компьютеров (устанавливалась на ноутбуки). Данный выпуск отличался от предыдущей версии ОС Windows 2000 новым внешним оформлением, которое упрощало и делало более эффективным выполнение ежедневных задач. Для пользователей стали доступны усовершенствованные возможности работы с цифровыми изображениями и музыкальными записями как при работе на локальном персональном компьютере, так и при обмене ими через Интернет.

ОС Windows ХР Professional является более мощной ОС, по сравнению с предыдущими версиями ОС, что связано с высоким уровнем масштабируемости и надежности ОС. Предназначена она в основном для корпоративных пользователей. Масштабируемость данной ОС состоит в поддержке оперативной памяти, которая может быть увеличена до 4 Гбайт, и поддержке увеличения мощности микропроцессора (например, установке двух микропроцессоров).

Перечислим основные возможности, предоставляемые пользователю ОС Windows ХР Professional, которые можно также трактовать

как отличительные особенности данной ОС по сравнению с предыдущими версиями ОС семейства Windows:

• улучшенный интерфейс пользователя, улучшенный дизайн, включая более округлые формы и плавные цвета;
• относительно более высокий уровень безопасности, включая возможность шифрования папок и файлов с целью защиты корпоративной информации;
• встроенная поддержка высокопроизводительных многопроцессорных систем;
• возможность быстрого переключения пользователей, позволяющая временно прервать работу одного пользователя и выполнить вход в систему под именем другого пользователя, оставляя при этом приложения, запущенные первым пользователем, включенными;
• удобства при выполнении различных операций за счет встроенных в ОС мастеров (например, «Мастер очистки Рабочего Стола», «Мастера установки и настройки сети», «Мастера создания ярлыков», «Мастера подключения к Интернету» и т.д.);
• восстановление ОС, предназначенное для возвращения системы в определенное предшествующее состояние, а также улучшение других способов восстановления системы. Так, при загрузке последней удачной конфигурации загружается также и прежний набор драйверов, что позволяет в ряде случаев легко восстановить систему при проблемах, возникших в результате установки драйверов, возможность отката драйверов, т.е. возвращение к предыдущим версиям драйверов (компьютерных программ, обеспечивающих функционирование периферийных устройств компьютера) из-за программных сбоев и т.д.;
• более развитые функции управления системой из командной строки;
• поддержка утилитой «Проводник» цифровых графических и аудиоформатов;
• ОС Windows ХР Professional включает технологии, разработанные фирмой Roxio, которые позволяют производить запись данных на оптические диски, не устанавливая дополнительные программные средства;
• в состав ОС входит аудиоплейер Windows Media, который позволяет воспроизводить цифровые мультимедиа, включая музыку, видео, оптические диски и интернет-радио;
• ОС Windows ХР Professional может работать с архивами ZIP без установки дополнительных программных средств;
• средства поддержки переносных компьютеров, включая технологии DualView и ОеагТуре. Технология DualView (работа с двумя мониторами) позволяет отображать «Рабочий стол» компьютера на двух мониторах, управляемых одним видеоадаптером. Например, к портативным компьютерам помимо жидкокристаллического дисплея можно подключить внешний монитор. Применение данной технологии позволяет повысить производительность труда пользователей и не требует дополнительных микропроцессоров. Технология ОеагТуре повышает четкость отображения текста на жидкокристаллическом экране, поскольку втрое увеличивает горизонтальное разрешение отображаемого текста на экране компьютера, а также имеет брандмауэр подключений к Интернету, ит.д.

Разработчик должен сопровождать любой программный продукт, выпущенный на рынок. В процессе сопровождения устраняются замеченные неисправности в работе программы, ошибки, так называемые дырки в системе защиты от несанкционированного доступа и т.д. Не исключением является и ОС Windows ХР. Корпорация Microsoft за время сопровождения ОС Windows ХР также устраняла недочеты в ОС и периодически выпускала пакеты обновлений (Service Packs) ОС. Целью этих пакетов программ было устранение выявленных проблем и добавление новых возможностей.

Первый пакет обновлений Service Pack 1 (SP1) для ОС Windows ХР был выпущен в сентябре 2002 г. Наиболее важными новшествами пакета стали: поддержка интерфейса USB 2.0, введение утилиты, позволяющей выбирать программы по умолчанию для просмотра электронной почты, реализация виртуальной машины Java (Java Virtual Machine, виртуальная машина Java интерпретирует и исполняет байт-код Java, предварительно созданный из исходного текста Java-про граммы компилятором Java. Так как виртуальные машины Java доступны для многих аппаратных и программных платформ, Java может рассматриваться и как связующее программное обеспечение, и как самостоятельная платформа), система шифрования файлов (Encrypting File System, EFS) получила возможность использовать алгоритм шифрования AES (Advanced Encryption Standard - симметричный алгоритм блочного шифрования с размером блока 128 бит и ключом 128/192/256 бит, принятый в качестве стандарта шифрования правительством США в мае 2002 г.) с 256-битным ключом и т.д. Поддержка Windows ХР Service Pack 1 закончилась в октябре 2006 г.

Второй пакет обновлений Service Pack 2 (SP2) (кодовое название Springboard) был выпущен в августе 2004 г. Наиболее важными новшествами пакета SP2: улучшенный файрволл (файрволл - образован транслитерацией английского термина firewall, эквивалентного термину «межсетевой экран», в настоящее время не является официальным заимствованным словом в русском языке, аналогом английского слова firewall является немецкое слово brandmauer (брандмауэр), что в дословном переводе на русский язык означает стену, которая разделяет смежные здания, предохраняя ог распространения пожара); мастер поддержки Wi-Fi соединений с Интернетом и Bluetooth (английский перевод прозвища датского короля Харальда 1 Синезубого (910-986 г.), объединившего Данию с Норвегией. Его имя было выбрано в качестве названия технологии потому, что первоначально Bluetooth задумывалась как средство для простого соединения компьютеров и телекоммуникационных устройств), технология Bluetooth обеспечивает обмен информацией на радиочастоте в диапазоне 2,4- 2,48 ГГц (свободный от лицензирования диапазон) для ближней связи радиуса 10-100 м между такими устройствами, как карманные и обычные персональные компьютеры, мобильные телефоны, ноутбуки, принтеры, цифровые фотоаппараты и т.д.), а также улучшенная версия браузера Internet Explorer (IE6, например, возможность блокировать «всплывающие» окна в Интернете). Данный пакет обновлений внес значительные изменения в безопасность ОС Windows ХР. Так, значительным изменениям подвергся встроенный файрволл, который был переименован в Windows Firewall и активировался для всех создаваемых соединений по умолчанию. Изменения в области безопасности затронули и почтовую программу Outlook Express и браузер IE. ОС Windows ХР Service Pack 2 включает Windows Security Center, который позволяет облегчить наблюдение за безопасностью системы, следя и напоминая пользователю о необходимости установить или обновить антивирус и его базы, активировать встроенный или сторонний файрволл, произвести обновление операционной системы или изменить настройки браузера и т.д. С июля 2008 г. корпорация Microsoft прекратила поддержку ОС Windows ХР SP2.

Третий пакет обновлений Service Pack 3 (окончательная версия) был представлен корпорацией Microsoft в апреле 2008 г. Пакет включает все обновления, выпущенные после выхода ОС Windows ХР Service Pack 2 в 2004 г., а также ряд других новых элементов. Среди них функция защиты сетевого доступа (Network Access Protection) и новая модель активации, заимствованные у ОС Windows Vista, кроме того, появилось улучшенное обнаружение так называемых маршрутизаторов - «черных дыр» и т.д. В настоящее время ОС Windows ХР SP3 поставляется на рынок в виде версий OEM (Original Equipment Manufacturer) и коробочной версии (BOX).

Здесь важно также отметить, что корпорация М icrosoft с 14 апреля 2009 г. прекратила бесплатную поддержку ОС Windows ХР, и с этого времени пользователи ОС Windows ХР не могут обращаться в Microsoft за бесплатной технической поддержкой. Теперь им придется для этого пользоваться услугами «продленной поддержки», т.е. все обращения являются платными. Данная поддержка будет продолжаться до 8 апреля 2014 г.

ОС Windows ХР 64-bit Edition разрабатывалась специально для рабочих станций на базе 64-разрядных микропроцессоров Intel Itanium. Данная ОС обеспечивает поддержку дополнительной памяти, увеличивает скорость операций ввода-вывода, расширяет возможности для вычислений переменных с плавающей запятой. Данная ОС представляет собой достаточно мощную платформу для технических и аналитических разработок, а также для проведения финансового и статистического анализа. Эта редакция Windows ХР более не развивается с 2005 г., после того как корпорация HP (Hewlett Packard, США) прекратила разработку рабочих станций с микропроцессорами Intel Itanium. Поддержка этой архитектуры осталась в серверных версиях операционной системы Windows.

ОС Windows Vista также относится к NT - линии (NT - линия, New Technology - новая технология, ориентированная на сетевую работу) операционных систем семейства Microsoft Windows NT, и в частности, имеет в этой линии название ОС Windows NT 6.0. Используется в основном на пользовательских персональных компьютерах. Корпорация Microsoft официально выпустила ОС Windows Vista 30 ноября 2006 г. для корпоративных клиентов, а 30 января 2007 г. начались продажи ОС в розничной сети. Корпорация Microsoft представила несколько выпусков (вариантов, редакций) ОС Windows Vista. Рассмотрим основные из них:

• ОС Windows Vista Starter - самый недорогой и доступный вариант для пользователей начального уровня. Базовый набор возможностей ОС Windows Vista Starter ограничен по сравнению с другими выпусками, но главное - сохраняется совместимость со всеми современными приложениями и устройствами. Фактически это операционная система для начинающих, делающих первые шаги в освоении персонального компьютера и не желающих при покупке первого компьютера переплачивать за программное обеспечение;
• ОС Windows Vista Home Basic также относится к достаточно простому и доступному варианту ОС Windows Vista, предназначенному преимущественно для домашних пользователей. Обладает всеми основными характеристиками ОС нового поколения: безопасностью, поддержкой расширенного родительского контроля, базовым интерфейсом пользователя, новыми функциями поиска и систематизации данных, улучшенной работой в сети. На аппаратном уровне это поддержка одного микропроцессора (с неограниченным количеством ядер) с 8 Гбайт максимального объема оперативной памяти для платформы Amd64 (64-битная) и 4 Гбайт для платформы х86 (32-битная);

OC Windows Vista Home Premium представляет собой основной вариант Windows Vista для домашних пользователей настольных и мобильных персональных компьютеров. Кроме возможностей, представляемых ОС Windows Vista Home Basic, в данном варианте поддерживается 3-мерный интерфейс пользователя Windows Aero, имеется Windows Media Center и ряд дополнительных возможностей по работе с мультимедийными данными (например, редактирования и записи DVD). На аппаратном уровне ОС Windows Vista Home Premium поддерживает до двух микропроцессоров с 16 Гбайт максимального объема оперативной памяти, HDTV(High Definition TV - одно из направлений развития телевидения в мире, его российское название - телевидение высокой четкости, которое позволяет смотреть телепрограммы, фильмы с разрешением 1920 на 1080 точек, в отличие от обычного телевидения, где используется разрешение изображения 720 на 576 точек), запись видео-DVD, поддержка сенсорных экранов, автоматическое резервное копирование. Однако в данном варианте отсутствует возможность присоединения к домену и редактору групповых и локальных политик, нет поддержки EFS;

ОС Windows Vista Business представляет собой основную аппаратную платформу для настольных и мобильных персональных компьютеров корпоративного класса. Данный вариант ОС подходит для малого, среднего и большого бизнеса, содержит все функции ОС Windows Vista Home Basic (кроме ряда развлекательных) и имеет ряд специфических особенностей. Так, ОС Windows Vista Business поддерживает интерфейс Windows Aero, поддерживает групповую политику, шифрование файловой системы, поддержку факсов и сканеров и пр. На аппаратном уровне ОС Windows Vista Business поддерживает до двух процессоров, интерфейс Windows Aero, групповую политику и шифрованную файловую систему EFS. Однако в данном варианте сокращена мультимедийная часть и отсутствуют развлекательные приложения;

ОС Windows Vista Enterprise представляет собой расширенный вариант Vista для корпоративных персональных компьютеров и ноутбуков. В дополнение к возможностям Vista Business этот вариант обладает средствами шифрования диска Windows BitLocker, поддерживает все существующие языки интерфейса, функцию Virtual PC Express и подсистему для приложений на основе UNIX (SUA), т.е. данный вариант ОС подходит для работы крупных предприятий и организаций со сложной инфраструктурой. На аппаратном уровне аналогична предыдущему варианту ОС;

ОС Windows Vista Ultimate представляет собой вариант, который включает в себя все возможности ОС Windows Vista Home Premium и ОС Windows Vista Enterprise. В данном варианте хорошо развита мультимедийная часть, реализована поддержка анимированных обоев рабочего стола, а также имеется возможность менять по желанию язык пользовательского интерфейса операционной системы.

Вышедшую на рынок ОС Windows Vista также сопровождает корпорация Microsoft. Данное сопровождение заключается в регулярном обновлении ОС, устраняющем выявленные проблемы и добавляющем новые возможности ОС.

Первый пакет обновлений Service Pack 1 (SP1) для ОС Windows Vista был выпущен 15 апреля 2008 г. Данный пакет обновлений позволил с более высокой скоростью осуществлять копирование файлов на локальных компьютерах (на 25% быстрее), более оперативно обрабатывать изображения высокого разрешения. Кроме того, в SP1 включены дополнения, улучшающие совместимость операционной системы с новыми видеоадаптерами, некоторыми типами мониторов и принтеров. В состав пакета обновлений также входят исправления, уменьшающие время вывода компьютера из спящего режима, повышающие производительность браузера IE 7.0 и улучшающие схему управления питанием ноутбуков. Также в SP1 включены все ранее выпущенные «заплатки и патчи». Перед установкой SP1 система «Windows Update» проверяет компьютер на предмет наличия проблемных компонентов и в случае их обнаружения откладывает инсталляцию.

Второй пакет обновлений Service Pack 2 (SP2) является самым востребованным в настоящее время. SP2 обеспечивает: поддержку Bluetooth 2.1/3.0 (для версии Bluetooth 3.0 доступен лишь beta-драйвер), поддержку 64-разрядных процессоров VIA, возможность записи оптических дисков формата Blu-ray (англ, «синий луч» - получил свое название от использованного для записи и чтения коротковолнового (405 нм) «синего» лазера, буква «е» была намеренно исключена из слова blue , чтобы получить возможность зарегистрировать название как торговую марку), более простую настройку беспроводных сетей Wi-Fi (мастер Windows Connect Now, WCN), поддержку смарт-карт формата 1CCD/CCID, более высокую производительность при воспроизведении видеоформата HD и т.д. Кроме того, необходимо отметить, что пакет обновлений SP2 нельзя установить без предварительной установки SP1. Это сделано с целью объединить SP для двух платформ - Windows Vista и Windows Server 2008.

25 мая 2009 г. SP2 для Windows Vista и Windows Server 2008 стал доступен для публичного скачивания с сайта Microsoft на английском, немецком, испанском, французском и японском языках, а с 1 июля 2009 г. - SP2 для Windows Vista на русском языке стал доступен для автоматической установки через «Центр обновления Windows».

Перечислим основные возможности, предоставляемые пользователю ОС Windows Vista по сравнению с ОС Windows ХР Professional, которые можно трактовать как отличительные особенности данной ОС по сравнению с ОС Windows ХР Professional:

• время загрузки ОС Windows Vista меньше, чем ОС Windows ХР, кроме того, уменьшено время входа и выхода из спящего режима до 6 секунд. Однако после загрузки пользовательского интерфейса необходимо более длительное время, чтобы начать полноценную работу, пока пройдут фоновые процессы, сильно затрудняющие работу пользовательских программ;
• ? благодаря использованию технологии «Windows Ready Boost» стало возможным использование внешней флэш-памяти в качестве оперативной памяти, что в некоторых случаях увеличивает производительность ОС на 40%;
• применение комплекса технических решений Windows Aero (Aero - аббревиатура от англ, authentic - аутентичный, energetic - энергичный, reflective - отзывчивый и open - открытый). Windows Aero использует анимацию окон при открытии, закрытии, сворачивании и восстановлении, что делает работу с ОС более понятной. Прозрачные элементы окон с размывкой заднего плана позволяют пользователю сконцентрироваться только на содержании активного окна и т.д.;
• обеспечивается лучшая защищенность от хакерских атак и компьютерных вирусов, в особенности сетевых;
• полностью переработана логическая модель взаимодействия ОС с графическими устройствами.

ОС Windows 7 относится к линии операционных систем семейства Microsoft Windows NT, и в частности является ОС Windows NT 6.1, используемой в основном на пользовательских персональных компьютерах.

ОС Windows 7 официально поступила в продажу 22 октября 2009 г., т.е. меньше чем через три года после выпуска предыдущей ОС Windows Vista. Корпорация Microsoft представила шесть редакций ОС Windows 7: ОС Windows 7 Starter (начальная версия ОС), ОС Windows 7 Home Basic (домашняя базовая версия ОС), ОС Windows 7 Home Premium (домашняя расширенная версия ОС), ОС Windows 7 Professional (профессиональная версия ОС), ОС Windows 7 Enterprise (корпоративная версия ОС) и ОС Windows 7 Ultimate (максимальная версия ОС). Все перечисленные выше редакции, за исключением ОС Windows 7 Starter, существуют как в 32-битной, так и в 64-битной версиях.

Нетрудно заметить, что число выпушенных редакций ОС Windows Vista и ОС Windows 7 совпадает, кроме того совпадает часть названий редакций, их особенностей и возможностей, поэтому подробно останавливаться здесь на особенностях и возможностях каждой редакции ОС Windows 7 не будем, а отметим лишь основные особенности, отличающие ОС Windows 7 от ОС Windows Vista:

• в ОС Windows 7 применяется мультитач - технология, позволяющая одновременно обнаруживать и определять координаты минимум трех точек касания мультитач-экрана;
• используемая в ОС Windows 7 сетевая технология «Branch Cache» позволяет осуществлять эффективное кеширование информации, поступающей из сети Интернет;
• более тесная интеграция с производителями драйверов, большинство из них определяются автоматически, при этом в 90% случаев сохраняется обратная совместимость с драйверами для ОС Windows Vista;
• ? применена новая, 11 -я версия DirectX, выпущенная в составе ОС Windows 7, которая имеет следующие преимущества перед существующими версиями: добавлена поддержка новых вычислительных шейдеров (массовые параллельные вычисления), имеется возможность многопоточного рендеринга (процесс получения изображения по модели с помощью компьютерной программы), улучшена тесселяция (в компьютерной графике способ, с помощью которого возможно увеличить число полигонов в полигональной трехмерной модели, используя кривые Безье), появились новые алгоритмы компрессии текстур и др.;
• ОС Windows 7 поддерживает псевдонимы для папок на внутреннем уровне; например, папка Program Files в некоторых локализованных версиях Windows была переведена и отображалась с переведенным именем, однако на уровне файловой системы оставалась англоязычной;
• ОС Windows 7 более совместима с ОС Windows ХР, чем ОС Windows Vista (SP1, SP2); например, на ОС Windows Vista было невозможно запустить некоторые старые программы для ОС Windows ХР;
• улучшена безопасность ОС Windows 7, так вероятность попадания в ОС Windows 7 компьютерных вирусов на 25% ниже, чем в ОС Windows Vista, и на 20% ниже, чем в ОС Windows Vista SP2. Вышедшая на рынок ОС Windows 7 также, как и предыдущие ОС,

сопровождается корпорацией Microsoft. Финальная русская версия первого пакета обновлений Service Pack 1 (SP1) для ОС Windows 7 вышла в первом квартале 2011 г. В состав SP1 вошли главным образом исправления ошибок и «заплатки» для уязвимостей, выявленных с момента анонса платформы в октябре 2009 г. Обновление содержит все патчи - автоматизированные, отдельно поставляемые программные средства, используемые для устранения выявленных проблем в основном программном продукте.

Информатика - Операционная система (ОС ) - Основные задачи ОС - Интерфейс пользователя - Характеристики, оболочки

Операционная система (ОС) - это совокупность программных средств, обеспечивающих управление аппаратными ресурсами компьютера, поддержка выполнения программ, взаимодействие программ с аппаратной частью, другими программами и пользователем.

ОС является базовым ПО, без которого ЭВМ не может работать. Поэтому любой тип ЭВМ комплектуется ОС. Обычно имеется несколько разновидностей ОС, ориентированных на один и тот же тип ЭВМ. Основная часть ОС ядро загружается в оперативную память при включении компьютера и находится там постоянно в течение всего периода работы ЭВМ (т. е. резидентно).

Прикладные программы могут работать только в среде какой-либо операционной системы. Для каждой разновидности ОС разрабатывается свой набор прикладных программ (приложений).

Ситуация, когда программа, разработанная для одной операционной системы может выполняться в среде другой ОС непосредственно, встречается нечасто. Чаще программные продукты, ориентированные на какую-то конкретную ОС не могут функционировать в среде другой ОС (программная несовместимость).

Основное назначение операционной системы - это связь между программными продуктами и непосредственно "железом" компьютера. Операционная система делает программы в определенной степени независимыми от конкретной модификации машины и установленного на ней оборудования. Она также позволяет "сказать" пользователю, что он хочет от компьютера.

В операционной системе приняты некоторые соглашения и ограничения, действующие для того, чтобы она смогла "понять" желания пользователя. Диалог с операционной системой чем-то похож на разговор с глупым, непонятливым, но исполнительным слугой. Она понимает тебя только тогда, когда ты ей скажешь, где что лежит и что с этим надо делать, причем, если сказать это неточно, то она может сделать совсем другое или отказаться делать что-либо вообще.

Основные задачи ОС

1. поддержка работы программ; обеспечение их взаимодействия с аппаратной частью и друг с другом;

2. распределение ресурсов (процессорного времени, оперативной памяти, дискового пространства и т.п.); организация файловой системы (системы хранения данных на внешних носителях информации); учет использования ресурсов, управление видеосистемой;

3. обработка ошибочных ситуаций; защита информации;

4. поддержка возможности для пользователя управлять машиной с помощью специальных команд (обработка командного языка в процедурной среде) или воздействием на определённые объекты (кнопки и др. в объектно-ориентированной среде);

5. поддержка сети.

Интерфейс пользователя

Кроме управления ресурсами и поддержки работы программ ОС представляет пользователю возможность управлять компьютером в режиме диалога. Это происходит при помощи интерфейса пользователя.
Интерфейс пользователя - составляющая программного продукта, обеспечивающая диалоговое взаимодействие между программой и пользователем.

Простейшая разновидность ИП - интерфейс командной строки. Он предполагает управление компьютером посредством ввода команд с клавиатуры.

Ярким примером служит коммандная строка в MS-DOS:

C:\USERS\DIPLOM\> copy head.htm C:\USERS\BAKALAVR

1 файл скопирован

Более удобный вид ИП - текстовый оконный интерфейс. Он не требует набора команд на клавиатуре, а сводит управление к нажатию отдельных клавиш или кнопок мыши при выборе управляющих действий в меню и диалоговых окнах.

Примером может служить инструментальная оболочка Borland Pascal:

Наиболее современным является графический оконный интерфейс, соединяющий в себе развитые диалоговые средства оконного интерфейса (системы меню, диалоговые окна, панели инструментов, пиктограммы и др.) с большими изобразительными возможностями графического режима.

Примером может служить окно папки "Мой компьютер":

----

Характеристики ОС

1. разрядность (для ПЭВМ 8-разрядные, 16-разрядные, 32-разрядные, 64-разрядные ОС);

2. число программ, одновременно выполняемых под управлением ОС (одно - и многозадачные ОС).
Многозадачные ОС поддерживают параллельное выполнение нескольких программ, работающих в рамках одной вычислительной системы, в один момент времени. Многозадачность бывает корпоративная и вытесняющая.
При наличии корпоративной многозадачности приложения совместно используют процессор, периодически передавая его друг другу. Если какое-то приложение откажется освободить процессор, система ничего не сможет с этим поделать.
Если используется вытесняющая многозадачность, то операционная система полностью контролирует все приложения и распределяет между ними процессорное время, тем самым сильно понижая вероятность "зависания" системы при ошибках в работе программ.
Однозадачные ОС поддерживают режим выполнения только одной программы в отдельный момент времени;

3. многопоточность - это технология, позволяющая приложением должным образом осуществлять многозадачное выполнение своих процессов. Процесс - любая задача или деятельность, инициируемая программой. Одна программа может выполнять несколько процессов одновременно;

4. тип пользовательского интерфейса: интерфейс командной строки, текстовый оконный интерфейс, графический оконный интерфейс пользователя (ИКС, ТИП, ГИП);

5. требование к аппаратным ресурсам;

6. производительность;

7. надежность (устойчивость в работе, защищенность данных от несанкционированного доступа);

8. обеспеченность прикладными программами;

9. наличие сетевых возможностей (сетевые, локальные ОС);
Сетевые ОС предназначены для управления ресурсами компьютеров, объединенных в сеть с целью совместного использования данных, и предоставляют мощные средства разграничения доступа к данным при обеспечении их целостности и сохранности, а также множество сервисных возможностей по использованию сетевых ресурсов;

10. количество поддерживаемых процессоров: однопроцессорные, многопроцессорные;
Многопроцессорные ОС, в отличие от однопроцессорных, поддерживают использование нескольких процессоров для решения одной задачи;

11. открытость операционной системы, заключается в том, что компоненты ОС доступны в исходных кодах для любого пользователя.

12. способ использования оперативной памяти;
Различают два способа работы с памятью: линейный адресный - ОС работает со всей системной памятью, как с единым непрерывным пространством; сегментарный - ОС работает с небольшим объёмом доступной без специальных средств оперативной памяти.

Наиболее распространенные ОС для ЭВМ

Основными характеристиками операционных систем являются:

Первый представитель этого семейства - система MS- DOS (Microsoft Disk Operating System-дисковая операционная система фирмы Microsoft)была выпущена в 1981 году в связи с появлением IBM PC.
Операционные системы семейства DOS являются однозадачными 16 разрядными и обладают следующими особенностями:

Интерфейс командной строки
Модульность структуры, упрощающая перенос системы на другие типы ЭВМ
Небольшой объём доступной без специальных средств оперативной памяти(640 Кбайт)
Низкие аппаратные требования, большой объём прикладных программ.

Существенным недостатком операционных систем семейства DOS является отсутствие средств защиты от несанкционированного доступа к ресурсам ПК и ОС, а также низкая надёжность, отсутствие сетевых возможностей. В настоящее время MS DOS входит в состав OC Windows 95.

НАЧАЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ MS-DOS

Сама операционная система MS-DOS (да и любая другая операционная систем тоже) состоит из нескольких частей:

Загрузчик операционной системы - это небольшая программа, хранящаяся в первом секторе любой системной дискеты (дискеты с записанной на ней операционной системой) или винчестера, которая загружает в память два системных файла io.sys и msdos.sys. Именно загрузчику операционной системы передает управление BIOS при начальном старте машины.

Файлы io.sys и msdos.sys при работе постоянно находятся в памяти компьютера: io.sys осуществляет дополнение базовой системы ввода-вывода в зависимости от потребностей данной версии операционной системы, a msdos.sys реализует все стандартные функции данной версии. Помимо этого, msdos.sys загружает в память командный процессор.

Командный процессор (файл command.com) обслуживает работу системы с пользователем. Он сам выполняет часть команд операционной системы (эти команды называются внутренними), а при вызове внешних команд или выполнении других программ передает им управление, по окончанию их работы снова берет управление на себя и выгружает отработавшую программу из памяти.
Внешние команды операционной системы представляют из себя отдельные программы, выполняющие какие-либо сервисные функции.

Драйверы устройств - это специальные резидентные программы, их основное назначение - расширение возможностей отдельных устройств компьютера (например, памяти), подключение дополнительного оборудования (скажем, мыши) и обеспечение нормальной работы нестандартных устройств.

Рассмотрим теперь принципы организации хранения информации в компьютере.

Оболочки операционных систем

Оболочкой ОС называют надстройку над операционной системой, существенно облегчающую работу пользователя и предоставляющую ему ряд дополнительных сервисных услуг.

Оболочки операционных систем обеспечивают:

* создание, переименование, копирование, пересылку, удаление и быстрый поиск файла в текущем каталоге диска или на всех дисках компьютера;
* просмотр, создание и сравнение каталогов;
* просмотр, создание и редактирование текстовых файлов;
* архивацию, обновление и разархивацию архивных файлов и просмотр архивов;
* синхронизацию каталогов, расщепление и слияние файлов;
* поддержку связи двух компьютеров через последовательный или параллельный порты;
* форматирование и копирование дискет, смену метки дискеты и метки тома для жестких дисков, а также чистку дисков от ненужных файлов;
* запуск программ.

Наибольшую популярность среди пользователей получила оболочка Norton Commander (NC). Этот программный продукт позволяет видеть файлы и каталоги на двух постоянно отображаемых панелях нескольких типов и удобно манипулировать файлами с помощью функциональных клавиш и мыши.

Оболочка DOS Navigator полностью копирует исходную идею NC, но имеет дополнительные функции. Она поддерживает работу с большим количеством архиваторов, позволяет выделять файлы различных типов цветом, имеет более удобные средства для межкомпьютерной связи через модем.

Графические оболочки для Windows - Dash Board for Windows, Dash Board for Windows 95, DeskBar 95 for Windows 95 - позволяют пользователю быстро создавать меню запуска программ и вызова документов, а также контролировать использование системных ресурсов.

Оболочки Shez и RAR предназначены для управления сжатием (архивированием) и распаковкой файлов в среде MS-DOS. Оболочки WinRAR и WinZiр предназначены для управления сжатием (архивированием) и распаковкой файлов в графической среде. Оболочки NDOS, Norton Desktop for Windows предназначены для управления файлами.

Дата публикации: 01.10.2010 10:34 UTC

Теги: :: :: :: :: :: :.

Для определения операционных характеристик прежде всего составляют матрицу решений, которая основывается на исследовании когорты пациентов, состоящую из двух групп - здоровых и больных с точно выверенным (референтным) диагнозом заболевания (табл.

Таблица 9.1.

Матрица решений для вычислений операционных характеристик методов диагностики

К операционным характеристикам метода диагностики относятся:

1. чувствительность (Se , sensitivity),

2. специфичность (Sp , specificity),

3. точность (Ac, accuracy),или эффективность диагностики

4. прогностичность положительного результата (+VP, positive predictive value),

5. прогностичность отрицательного результата (-VP, negative predictive value).

Некоторые из вышеперечисленных критериев информативности лучевой диагностики непостоянны. Они зависят от распространенности заболевания, или преваленса.

Преваленс (Ps) - это вероятность определенного заболевания, или проще, его частота встречаемости среди изучаемой группы людей (когорты) или популяции в целом. От преваленса следует отличать инцидент (In) - вероятность нового заболевания в рассматриваемой группе людей за определенный промежуток времени, чаще за один год.

Чувствительность (Se) - это пропорция правильных положительных результатов теста среди всех больных. Определяется по формуле:

где Se - чувствительность, TP - верно положительные случаи, D+ - число пациентов с наличием заболевания.

Чувствительность априори показывает, какова будет доля больных, у которых данное исследование даст положительный результат. Чем выше чувствительность теста, тем чаще с его помощью будет выявляться заболевание, тем, следовательно, он более эффективен. В то же время, если такой высокочувствительный тест оказывается отрицательным, то наличие заболевания маловероятно. Поэтому их следует применять для исключения заболеваний. В силу этого высокочувствительные тесты нередко именуют идентификаторами.

ся сузить круг предполагаемых заболеваний. Необходимо также отметить, что высокочувствительный тест дает много «ложных тревог», что требует дополнительных финансовых затрат на дальнейшее обследование.

Специфичность (Sp) - это пропорция правильных отрицательных результатов теста среди здоровых пациентов. Данный показатель определяется по формуле

где Sp - специфичность, TN - истинно отрицательные случаи, D- - здоровые пациенты.

Определив специфичность, можно априори предполагать, какова доля здоровых лиц, у которых это исследование даст отрицательный результат. Чем выше специфичность метода, тем надежнее с его помощью подтверждается заболевание, тем, следовательно, он более эффективен. Высокоспецифичные тесты называются в диагностике дискриминаторами. Высокоспецифичные методы эффективны на втором этапе диагностики, когда круг предполагаемых заболеваний сужен и необходимо с большой уверенностью доказать наличие болезни. Отрицательным фактором высокоспецифичного теста является тот факт, что его использование сопровождается весьма значительным числом пропусков заболевания.

Из сказанного следует очень важный практический вывод, который состоит в том, что в медицинской диагностике желателен тест, который был бы априори как высокоспецифичен, так и высокочувствителен. Однако в реальности этого достичь нельзя, так как повышение чувствительности теста неизбежно будет сопровождаться потерей его специфичности и, наоборот, повышение специфичности теста сопряжено со снижением его чувствительности. Отсюда следует вывод: чтобы создать оптимальную диагностическую систему, нужно найти компромисс между показателями чувствительности и специфичности, при которых финансовые затраты на обследование будут оптимально отражать баланс между рисками «ложных тревог» и пропуска заболеваний.

Точность (Ac), или информативность диагностического теста. - это пропорция правильных результатов теста среди всех обследованных пациентов. Она определяется по формуле:

где Ac - точность, TP - истинно положительные решения, TN - истинно отрицательные решения, D+ - все здоровые пациенты, D- - все больные пациенты.

Точность, таким образом, отражает, сколько всего правильных ответов получено в результате испытаний данного теста.

Для правильного понимания диагностической эффективности методов важную роль играют критерии апостериорной вероятности - прогностичность положительного и отрицательного результатов. Именно эти критерии показывают, какова вероятность заболевания (или его отсутствия) при известном результате исследования. Нетрудно видеть, что апостериорные показатели имеют большее значение, чем априорные.

Прогностичность положительного результата (+VP) - это пропорция правильно положительных случаев среди всех положительных значений теста. Данный показатель определяется по формуле

где +PV - прогностичность положительного результата, TP - истинно положительные случаи, FN - ложноотрицательные случаи.

Прогностичность положительного результата, таким образом, напрямую показывает, насколько велика вероятность болезни при положительных результатах диагностического исследования.

Прогностичность отрицательного результата (-VP) - это пропорция верно отрицательных случаев среди всех отрицательных решений. Критерий определяется по формуле

где -PV - прогностичность отрицательного результата, TN - истинно отрицательные случаи, FP - ложноположительные случаи.

Данный показатель, таким образом, показывает, насколько велика вероятность того, что пациент здоров, если результаты лучевого исследования отрицательные.

Поясним методику расчета операционных характеристик диагностического теста на следующем примере.

Предположим, разрабатывается новый метод цифровой флюорографии. Следует дать оценку его информативности в диагностике заболеваний легких. Для этой цели подбираются больные с безупречно и точно установленным диагнозом этого заболевания. Допустим, всего подобрано по 100 пациентов каждой группы, т.е. составлены две когорты наблюдений. В первой группе больных туберкулезом флюорографический тест оказался положительным у 88 пациентов, а у 12 человек он был отрицательный. Из второй группы пациентов здоровыми признаны 94 человека, у 6 пациентов возникло подозрение на туберкулез, и они отправлены на дальнейшее обследование. На основании полученных данных составляется матрица решений (табл.9.2).

Таблица 9.2

Распределение пациентов по наличию у них заболевания и результатам теста

Результаты вычислений по данным, изложенным в таблице, позволяет определить диагностическую информативность, т. е. определить чувствительность (Se), специфичность (Sp), точность (Ac), вероятность положительного (+VP) и отрицательного ответов (-VP):

Таким образом, операционные характеристики этого метода будут выглядеть следующим образом: чувствительность - 88%, специфичность - 96%, точность - 92%, прогностичность положительного результата - 96%, прогностичность отрицательного результата - 89%.

Если такие операционные характеристики тестов, как чувствительность, специфичность и точность существенно не зависят от частоты заболевания, то прогностичность результатов, как положительного, так и отрицательного, напрямую связана с прева- ленсом. Чем выше преваленс заболевания, тем выше прогностич- ность положительного результата и ниже прогностичность отрицательного теста. И действительно, хорошо известен тот факт, что гипердиагностика у врача, работающего в специализированном стационаре, всегда выше, чем у того же врача, работающего в поликлинике общего профиля. Естественно, подразумевается, что квалификация обоих специалистов равнозначна.

Существует взаимное влияние характеристик лучевых тестов. Так, чем выше чувствительность лучевого метода, тем выше прогностическая ценность его отрицательного результата. Про- гностичность положительного результата лучевого исследования в основном зависит от его специфичности. Низкоспецифичные методы сопровождаются возникновением большого числа ложноположительных решений. Это приводит к снижению прогностич- ности положительных результатов лучевого исследования.

Перечисленные выше критерии информативности диагностики базируются на принципах дихотомических решений: «да» - «нет», «норма» - «патология». Однако хорошо известно, что в практической работе врача не всегда удается классифицировать получаемые данные по подобной схеме. В ряде случаев у специалиста возможны и другие заключения, такие как, например, «наиболее вероятно, заболевание имеется» или «наиболее вероятно, заболевание отсутствует». Подобные нюансы в принятии врачебных заключений отражают другие характеристики информативности - отношения правдоподобия (likelihood ratio).

Отношение правдоподобия положительного результата (+Lr) показывает, во сколько раз вероятность получения положительного результата выше у больных, чем у здоровых. Соответствующим

образом, отношение правдоподобия отрицательного результата (-Lr) показывает, во сколько раз вероятность получения отрицательного результата у здоровых пациентов выше по сравнению с больными. Эти критерии информативности диагностики определяются, исходя из представленной выше таблицы, по следующим формулам:

Во врачебной практике весьма часто приходится применять несколько диагностических методов. Использование нескольких лучевых исследований может выполняться двумя вариантами: параллельно и последовательно.

Параллельное использование тестов часто применяется в диагностике неотложных состояний больного, т.е. в тех случаях, когда в короткий срок необходимо провести максимально охватывающий объем диагностических процедур. Параллельное применение тестов обеспечивает их большую чувствительность, а, следовательно, и более высокую прогностическую ценность отрицательного результата. Вместе с тем, снижается специфичность и прогностическая ценность положительного результата.

Последовательное применение тестов выполняют при уточнении диагноза, для детализации состояния больного и характера патологического процесса. При последовательном применении диагностических тестов снижаются чувствительность и прогностическая ценность отрицательных результатов исследования, но вместе с тем повышаются специфичность и прогностическая ценность положительного результата.

Таким образом, комбинация различных методик исследования, изменение порядка их выполнения меняют совокупность операционных характеристик каждого теста в отдельности и общую про- гностичность их результатов. Из сказанного следует важный вывод доказательной медицины: прогностические характеристики любого теста нельзя автоматически, без учета преваленса и ряда других обстоятельств, переносить на все лечебные учреждения.

Давая оценку диагностической эффективности метода исследования, обычно указывают на общее количество ошибочных заключений: чем их меньше, тем эффективнее метод. Однако, как уже отмечалось, одновременно уменьшить количество ложно положительных и ложно отрицательных ошибок нереально, поскольку они связаны между собой. Кроме того, принято считать, что ошибки первого типа - ложно положительные - не так опасны, как ошибки второго типа - ложно отрицательные. Это особенно относится к выявлению инфекционных и онкологических заболеваний: пропустить болезнь во много раз опаснее, чем диагностировать ее у здорового человека.

В тех случаях, когда результаты диагностического исследования выражают количественно, их классифицируют на норму и патологию условно. Часть значений теста, принимаемых за норму, будет наблюдаться у больных, и, наоборот, в зоне патологии окажутся некоторые изменения у здоровых. Это и понятно: ведь граница между здоровьем и начальной стадией болезни всегда условна. И все же в практической работе, анализируя цифровые показатели диагностического исследования, врач вынужден принимать альтернативные решения: отнести данного пациента к группе здоровых либо больных. При этом он пользуется разделительным значением применяемого теста.

Изменение границы между нормой и патологией всегда сопровождается изменением операционных характеристик метода. Если к методу предъявляются более жесткие требования, т.е. граница между нормой и патологией устанавливается на высоких значениях теста, увеличивается число ложноотрицательных заключений (пропусков заболеваний), что приводит к повышению специфичности теста, но одновременно к снижению его чувствительности. Если целесообразно смягчить требования к тесту, границу между нормой и патологией сдвигают в сторону нормальных значений, что сопровождается увеличением числа ложноположительных заключений (ложных тревог) и одновременно уменьшением числа ложноотрицательных (пропусков заболеваний). При этом повышается чувствительность метода, но снижается его специфичность.

Таким образом, проводя диагностические исследования и оценивая их результаты количественно, врач всегда находится в условиях выбора: то жертвует чувствительностью, чтобы повысить специфичность, то, наоборот, отдает предпочтение специфичности за счет снижения чувствительности. Как правильно поступать в каждом конкретном случае, зависит от многих факторов: социальной значимости заболевания, его характера, состояния больного и, что не менее важно - от психологических особенностей личности врача.

Из изложенного следует важнейший для современной медицинской диагностики вывод. Количественный математический метод, каким бы совершенством ни отличались математический аппарат или технические средства, его результаты всегда имеет ограниченное, прикладное значение, подчиняясь логическому мышлению врача и соотносясь с конкретной клинической и социальной ситуацией.

Теория доказательной медицины показала, что разграничение групп пациентов по состоянию здоровья на норму и патологию условно и зависит от точки разделения этих состояний в зависимости от субъективных качеств исследователя - его решительности или осторожности, а также от других предпосылок - внешних и внутренних. На рис. 9.2 представлена система координат, отражающих принятие решений в медицине. Ось ординат является показателем заболеваемости, а ось абсцисс - принятия диагностических решений, т.е. . Обращает на себя внимание, что кривые Пуассоновского распределения, отражающая совокупность нормы и патологии, взаимно наслаиваются друг на друга. Это формирует графическое распределение правильных и ошибочных решений в диагностике - как положительных, так и отрицательных: точные попадания, пропуски, ложные тревоги.

Рис.9.2. Связь между результатами теста и критериями принятия решений. ИП - истинно положительные результаты,

ИО - истинно отрицательные, ЛП - ложной положительные, ЛО - ложно отрицательные

Точка X на оси принятия решений является точкой разделения результатов на положительные и отрицательные. Слева от этой оси находятся правильно отрицательные решения и пропуски заболевания, справа от оси - правильно положительные решения и ложные тревоги. Взаимоотношение этих показателей формирует графическое представление об операционных характеристиках метода исследования. На данную картину накладывается характерологические особенности личности врача. Если врач осторожный, ось принятия решений смещается влево, если решительный - вправо. Соответствующим образом меняется взаимоотношение операционных характеристик применяемого диагностического теста. Интервал d обозначает величину критерия распознавания заболевания.

Год за годом происходит эволюция структуры и возможностей операционных систем. В последнее время в состав новых операционных систем и новых версий уже существующих операционных систем вошли некоторые структурные элементы, которые внесли большие изменения в природу этих систем. Современные операционные системы отвечают требованиям постоянно развивающегося аппаратного и программного обеспечения. Они способны управлять работой многопроцессорных систем, работающих быстрее обычных машин, высокоскоростных сетевых приспособлений и разнообразных запоминающих устройств, число которых постоянно увеличивается. Из приложений, оказавших влияние на устройство операционных систем, следует отметить мультимедийные приложения, средства доступа к Internet, а также модель клиент/сервер.

Неуклонный рост требований к операционным системам приводит не только к улучшению их архитектуры, но и к возникновению новых способов их организации. В экспериментальных и коммерческих операционных системах были опробованы самые разнообразные подходы и структурные элементы, большинство из которых можно объединить в следующие категории.

• - Архитектура микроядра.
• - Многопоточность.
• - Симметричная многопроцессорность.
• - Распределенные операционные системы.
• - Объектно-ориентированный дизайн.

Отличительной особенностью большинства операционных систем на сегодняшний день является большое монолитное ядро. Ядро операционной системы обеспечивает большинство ее возможностей, включая планирование, работу с файловой системой, сетевые функции, работу драйверов различных устройств, управление памятью и многие другие. Обычно монолитное ядро реализуется как единый процесс, все элементы которого используют одно и то же адресное пространство. В архитектуре микроядра ядру отводится лишь несколько самых важных функций, в число которых входят работа с адресными пространствами, обеспечение взаимодействия между процессами (interprocesscommunication -- IPC) и основное планирование. Работу других сервисов операционной системы обеспечивают процессы, которые иногда называют серверами. Эти процессы запускаются в пользовательском режиме и микроядро работает с ними так же, как и с другими приложениями.

Такой подход позволяет разделить задачу разработки операционной системы на разработку ядра и разработку сервера. Серверы можно настраивать для требований конкретных приложений или среды.

Выделение в структуре системы микроядра упрощает реализацию системы, обеспечивает ее гибкость, а также хорошо вписывается в распределенную среду.

Многопоточность (multithreading) -- это технология, при которой процесс, выполняющий приложение, разделяется на несколько одновременно выполняемых потоков. Ниже приведены основные различия между потоком и процессом.

Поток: Диспетчеризуемая единица работы, включающая контекст процессора (куда входит содержимое программного счетчика и указателя вершины стека), а также свою собственную область стека (для организации вызова подпрограмм и хранения локальных данных). Команды потока выполняются последовательно; поток может быть прерван при переключении процессора на обработку другого потока.

Процесс: Набор из одного или нескольких потоков, а также связанных с этими потоками системных ресурсов (таких, как область памяти, в которую входят код и данные, открытые файлы, различные устройства). Эта концепция очень близка концепции выполняющейся программы. Разбивая приложение на несколько потоков, программист получает все преимущества модульности приложения и возможность управления связанными с приложением временными событиями.

Многопоточность оказывается весьма полезной для приложений, выполняющих несколько независимых заданий, которые не требуют последовательного исполнения. В качестве примера такого приложения можно привести сервер базы данных, который одновременно принимает и обрабатывает несколько запросов клиентов. Если в пределах одного и того же процесса обрабатываются несколько потоков, то при переключении между различными потоками непроизводительный расход ресурсов процессора меньше, чем при переключении между разными процессами. Кроме того, потоки полезны при описанном в последующих главах структурировании процессов, которые являются частью ядра операционной системы.

До недавнего времени все персональные компьютеры, рассчитанные на одного пользователя, и рабочие станции содержали один виртуальный микропроцессор общего назначения. В результате постоянного повышения требований к производительности и понижения стоимости микропроцессоров производители перешли к выпуску компьютеров с несколькими процессорами.

Для повышения эффективности и надежности используется технология симметричной многопроцессорности (symmetricmultiprocessing -- SMP).

Этот термин относится к архитектуре аппаратного обеспечения компьютера, а также к образу действий операционной системы, соответствующему этой архитектурной особенности. Симметричную многопроцессорность можно определить как автономную компьютерную систему со следующими характеристиками.

• - В системе имеется несколько процессоров.
• - Эти процессоры, соединенные между собой коммуникационной шиной или какой-нибудь другой схемой, совместно используют одну и ту же основную память и одни и те же устройства ввода-вывода.
• - Все процессоры могут выполнять одни и те же функции (отсюда название симметричная обработка).

Операционная система, работающая в системе с симметричной многопроцессорностью, распределяет процессы или потоки между всеми процессорами. У многопроцессорных систем есть несколько потенциальных преимуществ по сравнению с однопроцессорными, в число которых входят следующие.

Производительность. Если задание, которое должен выполнить компьютер, можно организовать так, что какие-то части этого задания будут выполняться параллельно, это приведет к повышению производительности по сравнению с однопроцессорной системой с процессором того же типа. Сформулированное выше положение проиллюстрировано на рис. 2.12. В многозадачном режиме в один и тот же момент времени может выполняться только один процесс, тогда как остальные процессы вынуждены ожидать своей очереди. В многопроцессорной системе могут выполняться одновременно несколько процессов, причем каждый из них будет работать на отдельном процессоре.

Надежность. При симметричной мультипроцессорной обработке отказ одного из процессоров не приведет к остановке машины, потому что все процессоры могут выполнять одни и те же функции. После такого сбоя система продолжит свою работу, хотя производительность ее несколько снизится.

Наращивание. Добавляя в систему дополнительные процессоры, пользователь может повысить ее производительность.

Масштабируемость. Производители могут предлагать свои продукты в различных, различающихся ценой и производительностью, конфигурациях, предназначенных для работы с разным количеством процессоров.

Важно отметить, что перечисленные выше преимущества являются скорее потенциальными, чем гарантированными. Чтобы надлежащим образом реализовать потенциал, заключенный в многопроцессорных вычислительных системах, операционная система должна предоставлять адекватный набор инструментов и возможностей.

Рисунок 4 Многозадачность и многопроцессорность

Часто можно встретить совместное обсуждение многопоточности и многопроцессорности, однако эти два понятия являются независимыми. Многопоточность -- полезная концепция для структурирования процессов приложений и ядра даже на машине с одним процессором. С другой стороны, многопроцессорная система может обладать преимуществами по сравнению с однопроцессорной, даже если процессы не разделены на несколько потоков, потому что в такой системе можно запустить несколько процессов одновременно. Однако обе эти возможности хорошо согласуются между собой, а их совместное использование может дать заметный эффект.

Заманчивой особенностью многопроцессорных систем является то, что наличие нескольких процессоров прозрачно для пользователя -- за распределение потоков между процессорами и за синхронизацию разных процессов отвечает операционная система. В этой книге рассматриваются механизмы планирования и синхронизации, которые используются, чтобы все процессы и процессоры были видны пользователю в виде единой системы. Другая задача более высокого уровня -- представление в виде единой системы кластера из нескольких отдельных компьютеров. В этом случае мы имеем дело с набором компьютеров, каждый из которых обладает своей собственной основной и вторичной памятью и своими модулями ввода-вывода. Распределенная операционная система создает видимость единого пространства основной и вторичной памяти, а также единой файловой системы. Хотя популярность кластеров неуклонно возрастает и на рынке появляется все больше кластерных продуктов, современные распределенные операционные системы все еще отстают в развитии отодно- и многопроцессорных систем. С подобными системами вы познакомитесь в шестой части книги.

Одним из последних новшеств в устройстве операционных систем стало использование объектно-ориентированных технологий. Объектно-ориентированный дизайн помогает навести порядок в процессе добавления к основному небольшому ядру дополнительных модулей. На уровне операционной системы объектно-ориентированная структура позволяет программистам настраивать операционную систему, не нарушая ее целостности. Кроме того, этот подход облегчает разработку распределенных инструментов и полноценных распределенных операционных систем.

Сегодня огромная часть населения земли на постоянной основе взаимодействует с компьютерами, кого-то обязывает работа, кто-то ищет информацию в Сети, а кто-то просто проводит время в играх. У каждого свои потребности, а значит, компьютер должен им соответствовать. И если речь идет о “железе” (технической составляющей компьютера), то тут все более менее ясно: чем новее, тем лучше. Но вот “софтовая” (программное обеспечение) часть, требует особого внимания.

Каждый компьютер работает под управлением определенной операционной системы, коих великое множество, каждая из которых подходит для тех или иных задач, доступного оборудования и так далее. Поэтому немаловажным фактором является выбор этой операционной системы.

Существует достаточно массивный список операционных систем, но в данном материале речь пойдет о трех столпах, сильно повлиявших на индустрию и занимающих основную долю среди всех операционных систем: Windows, MacOS и Linux.

Проприетарные операционные системы

Для начала стоит уточнить, что есть ОС проприетарные, те, что распространяются по лицензии производителя. К таковым относятся Windows, список которых изложен ниже, и MacOS. Несмотря на то что обе системы можно загрузить в Сети (украсть), правильным будет приобрести лицензию у компании-распространителя и активировать ее.

Преимуществом таких систем является их развитость, огромное количество качественного программного обеспечения и грамотная техподдержка, которая поможет в случае неполадок.

“Свободные” операционные системы

К таковым относится практически все семейство Linux, за исключением разве что некоторых разработок с бухгалтерским или другим профессиональным программным обеспечением. Эти ОС можно загрузить абсолютно бесплатно и установить на любой компьютер без зазрения совести.

Подобные системы создаются независимыми разработчиками совместно с сообществом, посему в большинстве случаев качество программ оставляет желать лучшего, зато такие системы гораздо больше защищены и работают стабильнее своих проприетарных конкурентов.

Windows

Абсолютно все, кто хоть раз имел дело с компьютером, знают об этом продукте компании Microsoft. В частности это касается сверхуспешного релиза Windows 7. Список операционных систем Microsoft насчитывает уже десяток поколений. Они крайне популярны во всем мире и занимают почти 90% рынка. Что говорит о беспрецедентном лидерстве.

• Windows XP;
• Windows Vista;
• Windows 7;
• Windows 8;
• Windows 10;

Список намеренно начинается с Windows XP, так как это самая старая версия, оставшаяся в употреблении до сегодняшнего дня.

Chrome OS

Слаборазвитый продукт от компании Google, который ограничен лишь веб-приложениями и одноименным браузером. Это система не является конкуретоспособной в сравнении с Windows и Mac, но сделана с прицелом на будущее, когда веб-интерфейсы смогут заменить “реальное” программное обеспечение. По умолчанию установлена на всех компьютерах Chromebook.

Установка нескольких систем и использование виртуальных машин

Так как каждая платформа имеет свои плюсы и минусы, нередко возникает необходимость работать сразу с несколькими. Разработчики компьютеров об этом знают, поэтому предлагают пользователям возможность установить на диск сразу две или три системы.

Делается это просто. Необходим лишь дистрибутив системы (диск или флешка с загруженным на их установочным материалом) и свободное пространство на жестком диске. Все современные операционные системы предлагают во время установки распределить место и создать загрузочный механизм, который покажет список операционных систем при загрузке компьютера. Все выполняется в полуавтоматическом режиме и под силу любому пользователю.

На компьютерах Apple имеется специальная утилита - BootCamp, которая разработана для простой и бесшовной установки Windows рядом с MacOS.

Существует и другой способ - установка виртуальной системы внутри реальной. Для этого используются программы: VmWare и VirtualBox, способные эмулировать работу полноценного компьютера и запускать операционные системы.

Вместо заключения

Список операционных систем для компьютера не ограничивается вышеизложенными. Существует масса продуктов от разных компаний, но все они довольно специфичны и не заслуживают внимания рядового пользователя. Выбор стоит делать между Windows, MacOS и Linux, так как они могут закрыть большую часть потребностей и достаточно просты в освоении.