Краткая характеристика ОС Windows

Каждый пользователь ПК может самостоятельно дать характеристику этой широко распространенной операционной системе. Постараемся выделить самые значительные ее стороны.

1. Графический интерфейс. В отличие от предыдущей ОС ( MS DOS ), Windows является полностью графической оболочкой. Все элементы, которые пользователь видит на экране (окна, кнопки, полосы скроллинга), поддерживаются на уровне ОС. В ее состав входит множество библиотек, которые содержат функции по управлению этими элементами, что позволяет прикладному программисту не отвлекаться на создание интерфейса программы и стандартизует внешний вид приложений.

2. Многозадачность. Windows поддерживает многозадачность (параллельное исполнение программ) на уровнях процессов (программ) и потоков (внутри программный параллелизм), обеспечение которых происходит с участием аппаратного уровня. ОС содержит большое количество функций, обеспечивающих управление параллельно исполняемыми программами, синхронизацию, разделение адресного пространства памяти между приложениями и т.п.

3. Аппаратно-независимое программирование. Использование в прикладной программе функций операционной системы обеспечивает возможность для программиста не заботиться о совместимости программы с аппаратурой (видео- и аудио- карты, принтер, винчестер). ОС сама (с помощью драйверов, устанавливаемых внутри) выполняет согласование ввода-вывода. Таким образом, программа, созданная на одной конфигурации будет работать на другой.

4. События и механизм сообщений. Очень важной особенностью современного программирования является то, что в большинстве случаев программа начинает работать только при совершении какого либо события в системе (запуск программы, необходимость перерисовки окна приложения, сигнал от таймера и т.п.). В остальное время, программа либо вообще не выполняется, либо выполняет небольшой код в фоновом режиме. Более того, ОС не прямо вызывает некоторую процедуру программы для отработки реакции на какое-нибудь событие, а посылает соответствующее сообщение в программу, а программа сама решает, что ей делать в ответ на получение сообщения.

5. Оконная среда. В девяноста процентах случаев каждой программе соответствует одно или несколько окон, которые имеют стандартный вид и содержат обязательные элементы (например, иконку, строку заголовка, схожее меню, кнопки закрытия, минимизации и максимизации). Стандартизация окон помогает при освоении новых приложений.

Интерфейс программ API ( Application Programming Interface )

Вышеупомянутые функции операционной системы составляют библиотеку, размещаемую в файлах формата DLL в каталоге WINDOWS \ SYSTEM \. Данная библиотека называется библиотекой интерфейса программ ( API ). Данная библиотека доступна для использования всеми приложениями. API делится на специализированные библиотеки, объединенные по функциональному назначению. Например, графический API (получивший название графического интерфейса пользователя — GUI ), API сообщений, крипто API и др.

Первая программа

В заключение лекции рассмотрим первую программу, написанную для Win 32.

Для тех, кто знаком с языком С, внешний вид первой программы не будет чем-то удивительным. Он очень похож на обычную программу, начинающуюся со стандартной функции main (). Отличие будет только в названии главной функции и ее параметрах:

WinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance, LPSTR lpCmdLine, int nCmdShow)

Windows — что это такое?

Здравствуйте, начинающие пользователи компьютера! Вместе с вами постараемся разобраться в том, что такое Windows и зачем оно нам нужно.

Windows — это операционная система, сделанная корпорацией Microsoft (Майкрософт). Операционная система (ОС) — это главная программа, которая запускается при включении компьютера. Она позволяет пользователям компьютера работать с файлами, пользоваться Интернетом и запускать в окошках другие программы, игры, фильмы, музыку. Windows переводится как «окна».

Операционная система Windows платная. Если вы покупаете компьютер с уже установленной Windows, то часть денег вы платите за операционную систему. Для подтверждения того, что вы являетесь владельцем Windows, может потребоваться лицензионный ключ. Такое бывает, например, если вы переустановили Windows. Лицензионный ключ это набор символов вида «XXXXX-XXXXX-YYYYY-YYYYY-ZZZZZ». Он может быть указан в наклейке на корпусе вашего компьютера или на диске с Windows. Перепишите лицензионный ключ на листок и сохраните, может пригодиться. Наклейка выглядит примерно так:

Вместе с Windows на компьютер устанавливается набор программ, необходимых для повседневного использования:

• Калькулятор.
• Редактор Notepad (блокнот) для работы с текстовыми файлами.
• Редактор WordPad для работы с документами.
• Редактор картинок Paint.
• Браузер Edge или Internet Explorer для работы в Интернет.
• Проигрыватель видео и музыки.
• Антивирус от Microsoft (защитник).
• другие программы и даже игры.

Можно устанавливать другие программы и игры из Интернета или с дисков. Такие программы также могут быть платные.

История и разновидности Windows

Даты выхода ОС Windows для персональных компьютеров (ПК):

• Windows 1.0 (1985)
• Windows 2.0 — 2.1 (1987-1988)
• Windows 3.0 — 3.2 (1990-1994)
• Windows NT 3.1 — 3.51 (1993-1995)
• Windows 95 — Windows 4.0 (1995)
• Windows NT 4.0 (1996)
• Windows 98 — Windows 4.1 (1998)
• Windows 2000 — Windows NT 5.0 (1999)
• Windows ME — Windows 4.9 (2000)
• Windows XP — Windows NT 5.1 — 5.2 (2001-2005)
• Windows Vista — Windows NT 6.0 (2006)
• Windows 7 — Windows NT 6.1 (2009)
• Windows 8 — Windows NT 6.2 (2012)
• Windows 8.1 — Windows NT 6.3 (2013)
• Windows 10 — Windows NT 10.0 (2015-2019)

В последних версиях Windows есть сборки, отличающиеся функционалом и ценой:

• Home Edition — сборка для домашнего использования с простой конфигурацией.
• Professional — сборка с дополнительным функционалом для более продвинутых пользователей.
• Enterprise — корпоративная версия для организаций.

Интерфейс Windows

Интерфейс — это внешний вид операционной системы. У отдельных частей интерфейса есть свои названия.

• Рабочий стол — основное место, занимает большую часть экрана. Здесь можно располагать ярлыки.
• Панель задач — здесь можно закреплять программы, с которыми вы чаще всего работаете. Здесь же показываются открытые в данный момент программы, выбранный язык, дата и время.
• Кнопка ПУСК — при нажатии открывается меню для быстрого доступа к программам.
• Ярлык — картинка, при нажатии на которые открывается соответствующая программа или документ.

Кнопка ПУСК может также находиться на вашей клавиатуре.

Внешний вид меню ПУСК:

Ссылки

Разновидности операционных систем

Рассмотрим какие ещё бывают операционные системы, кроме Windows. Речь пойдёт об операционных системах для персональных компьютеров. Не будем акцентировать внимание на операционных системах для серверов, мобильных телефонов и специализированной техники.

• MacOS — операционная система от компании Apple. Установлена как основная операционная система на продуктах компании. Платная.
• Linux — операционная система распространяется бесплатно. Сложна в освоении, поэтому мало распространена. Имеет несколько разновидностей (модификаций), которые поддерживаются различными компаниями и сообществами, например:
  • Ubuntu
  • FreeBSD
  • Fedora
  • Elementary OS
  • Chrome OS
  • OpenSuse
  • Linux Mint
  • Mageia
  • PCLinuxOS
  • Manjaro
  • Arch
  • Puppy
  • и ещё много других

Интересные факты об операционных системах

На одном компьютере может быть установлено одновременно несколько операционных систем. В этом случае при включении компьютера вас спросят, какую операционную систему нужно загрузить.

Microsoft Windows и ядро Linux могут быть запущены одновременно на одной и той же машине с помощью специального программного обеспечения CoLinux. В windows 10 уже появилась встроенная подсистема linux.

Для обучения пользователей обращению с мышкой в Microsoft разработали и внедрили в Windows компьютерную версию игры Reversi. Таким образом пользователи привыкали использовать мышь, кликая с её помощью на фишки. Задумайтесь, для чего сделана игра «сапёр»?

На рекламу Windows 95 было потрачено более 300 миллионов долларов.

В Windows нельзя создать папку с названиями con, prn, aux, nul. Это ограничение восходит относят к временам операционной системы MS-DOS. Некоторые слова были зарезервированы для обозначения устройств ввода-вывода, поэтому нельзя создать папки с такими именами.

Линус Торвальдс использовал операционную систему Minix, однако был недоволен многими ограничениями в ней и решил написать свою систему. Когда была выпущена более-менее стабильная версия, интерес Торвальдса к проекту угас, и он был готов его забросить. Но в тот же период он случайно испортил раздел на жёстком диске, где стояла Minix, и вместо её переустановки Торвальдс решил всё-таки закончить начатое. Так благодаря случайности появилось ядро Linux и впоследствии ОС GNU/Linux.

На данный момент более 75% серверов обеспечивающие надежную работу Интернет работают под управлением Linux.

MenuetOS — самая маленькая операционная система. Написана на ассемблере и помещается на дискету.

Концепция и характеристики операционных систем Windows.

Современные ОС Windows — высокопроизводительные, многозадачные и многопотоковые 64-разрядные операционные системы с графическим интерфейсом и расширенными сетевыми возможностями, работающие в защищенном режиме, поддерживающие 16-разрядные приложения без всякой их модификации.

ОС Windows — это интегрированная среда, обеспечивающая обмен текстовой, графической, звуковой и видеоинформацией между отдельными программами.

Основными характеристиками ОС Windows являются:

· вытесняющая многозадачность и многопоточность;

· графический пользовательский интерфейс;

· подключение новых периферийных устройств по технологии Plug and Play$

· наличие коммуникационных программных средств (поддержки компьютерных сетей);

· наличие средств мультимедиа;

· интеграция с глобальной сетью Интернет;

2.1.1.1 Базовая архитектура системы. 32-разрядная архитектура.

Windows NT – второй представитель нового поколения мощных 32-битовых многопотоковых операционных систем. Первой такой ОС была Windows – 95. 32-разрядная ОС способна непосредственно обрабатывать 32-разрядные числа (а не 16-разрядные, как ее предшественники DOS, Windows 3.1, 3.11 и другие) и, что более важно оперировать с 32-разрядными адресами.

Сравнение с пропускной способностью дороги, у которой 8, 16, 32, 64 полосы.

Микропроцессоры ПК, начиная с Intel-386 (далее Intel-486, Intel Pro) стали 32-разрядными, т.е. способными управляться с 32-разрядными кодами, в том числе с 32-разрядными адресами. Так как Windows-3.1,11 не могли работать с 32 разрядами, то возможности этих микропроцессоров использовались неполностью.

Начиная с Windows – 95, отпадает необходимость в сегментной модели памяти. Windows NT также поддерживает плоскую (flat) модель памяти, в рамках которой память никак не структурируется. Ее придется структурировать, только если программные продукты превысят размер 4 Гбайта, так как именно такое адресное пространство обеспечивается 32-разрядным адресом.

Итак, Windows – 95 и Windows NT преодолевают 2 основных ограничения прежних ОС (DOS, Windows 3.1):

1) выполнение операций только над 16-разрядными двоичными числами;

2) использование сегментной модели памяти.

Комментарий.

Непосредственная поддержка операций только над 16-разрядными числами не означает невозможность обработки чисел большей разрядности, скажем 32-разрядных. Но работа с ними требует их дробления на части, выполнения необходимых действий над отдельными частями и последующего объединения частичных результатов в окончательный. Такая техника существенно замедляет обработку данных. При этом на времени исполнения программ сказывается не только необходимость обрабатывать длинные коды чисел по частям, но и потребность в многократном считывании таких кодов из памяти.

Суть сегментной модели памяти заключается в том, что основная память на логическом уровне представлена в видесовокупности сегментов различного, но не превосходящего некоторую величину размера. 16-разрядным кодом можно адресовать только 64 Кбайта памяти, а этого явно недостаточно.

Windows NT – интегрированная среда.

Интегрированная ОС – операционная система, ядро которой загружается в момент включения ПК, и активизируется графический интерфейс.

Вытесняющая многозадачность и многопоточность.

Вытесняющая многозадачность – свойство ОС, самостоятельно в зависимости от внутренней ситуации передавать или забирать управление у того или иного приложения.

Многозадачность увеличивает загрузку микоропроцессора. Даже если работает 1 пользователь, то при выполнении медленных операций ввода-вывода, например, микропроцессор вынужден простаивать. В такие отрезки времени он может выполнять другие задачи.

В Windows 3.х приложения работали в режиме кооперативной многозадачности, т.е. последовательно. Каждое приложение периодически самостоятельно проверяет очередь сообщений, чтобы при необходимости передать управление другому приложению. ОС при этом пассивно наблюдает за этим процессом, не вмешиваясь в него. Приложения, редко проверяющие очередь сообщений, забирают себе практически все процессорное время.

Комментарий. В Windows NT для 32-битовых приложений используется механизм вытесняющей многозадачности, основанный на многопоточности.

Многопоточность – свойство ОС выполнять операции одновременно над потоками нескольких 32-битовых приложений, называемых процессами.

Процесс состоит из потоков.

Поток – это некоторая часть процесса, которой может быть выделено процессорное время для одновременного выполнения наряду с другими потоками того или иного процесса.

32-битовые приложения Windows NT способны порождать или инициировать несколько потоков внутри данного процесса. Каждый процесс состоит как минимум из одного потока. Многопоточное приложение значительно эффективнее в работе, быстрее реагирует на действия пользователя и выполняет многие операции в фоновом режиме.

Распределение времени между приложениями в Windows NT осуществляет ядро операционной системы, а поддержка вытесняющей многозадачности обеспечивает плавное переключение между одновременно выполняемыми процессами и не позволяет одному приложению занять все системные ресурсы.

Технология Plug and Play (включи и работай).

Начиная с Windows 95, в ОС этого семейства широко используется технология Plug and Play,обеспечивающая новые возможности интеграции программных продуктов и аппаратных средств. Они ориентированы на поддержку любого типа устройств, включая мониторы, видеоплаты, принтеры, звуковые карты, модемы, приводы CD-ROM/

Кроме того настройка и конфигурирование ОС, которые можно определить как изменение и уточнение режимов ее работы, а также порядка ее работы для:

1) обеспечения функционирования ОС на ПК с конкретным набором аппаратных средств;

2) адаптации ОС к потребностям пользователя и приложений;

3) повышения эффективности функционирования ОС и производительности ПК в целом.

К радости неквалифицированных пользователей настраивать Windows, начиная с 95-ой версии гораздо проще. Здесь нет необходимости вручную готовить какие-либо файлы конфигурации (CONFIG.SYS и AUTOEXEC.BAT не нужны). Некоторые функции унифицированы и вынесены в одно место

Настройка\Панель управления\Свойства системы\Общие …\Быстродействие

Настройка\Панель управления\Устройства

В функциях настройки Windows, начиная с 95-ой, впечатляет, прежде всего то, что она способна распознать конкретное технические средства ПК, после чего учесть в работе их особенности и произвести автонастройку самих устройств. Это и есть результат технологии Plug and Play.

Комментарий.

Технология Plug and Play –это набор спецификаций, предложенных хорошо известными фирмамиMicrosoft, Compaq, Intel,иPhoenix Technologies с целью автоматизации процесса настройки подключаемых к ПК периферийных устройств. Начиная с Windows 95, пользователю для подключения нового устройства, поддерживающего технологию Plug and Play,достаточно его просто вставить в систему. Перераспределение и настройка системных ресурсов далее происходит автоматически. Например, ПК легко превращается в мультимедийную систему, простым присоединением звуковой платы и привода CD-ROM и последующим запуском Windows 95, 98 или NT.

Раньше этот процесс был очень трудоемким, требовал сложных манипуляций с коммутационными перемычками с целью бесконфликтного задания адресов портов ввода-вывода, номеров линий запроса прерывания, каналов прямого доступа к памяти (DMA) и зон адресного пространства. Теперь же все это не требуется – система справляется с настройкой устройств самостоятельно, одновременно подстраивая и себя – в частности, обеспечивая загрузку требуемых драйверов.

Категория: драйвер = драйвер устройства (device driver) + драйвер ресурсов (например, драйвер расширенной памяти HIMEM.SYS).

Windows 95, 98, NT и последующие версии также поддерживают динамическое реконфигурирование – замену периферийных устройств, выполняемых на платах PC Card,непосредственно в процессе работы без выключения питания (“горячее подключение”). Другой пример динамического изменения конфигурации системы: если в процессе работы от станции отключился портативный компьютер, Windows в этом компьютере автоматически изменяет конфигурацию, настраиваясь на монитор низкого рарешения, отсутствие сетевой платы и большого жесткого диска.

Технология Plug and Play,позволяет также работать с устройствами, не подчиняющимися спецификацииPlug and Play,упрощая их настройку и управление оборудованием.

Для корректного обращения с системными ресурсами ОС Windows отслеживает все устройства и выделяемые им ресурсы. Диспетчер устройств Windows позволяет пользователю получать информацию обо всех найденных системой устройствах, изменять при необходимости их конфигурацию. Кроме этого