Основные свойства и возможности Windows
Ниже перечислены характерные особенности и возможности операционной системы Windows.
Еще раз подчеркнем, что под названием Windows в данном пособии подразумевается любая операционная система семейства Windows 9.x.
§ Операционная система Windows обеспечивает единообразный интерфейс для всех своих компонентов (составных частей), а также для программ, которые разработаны для работы под управлением Windows. Таким образом, освоив один раз этот интерфейс, который фактически стал стандартным для большинства прикладных программ, можно успешно работать и с ранее незнакомыми программами.
§ Операционная система Windows является графической средой, поэтому управление ее работой лучше всего осуществлять с помощью мыши. Причем форма указателя мыши может служить определенным ориентиром в текущей ситуации.
§ В отличие от операционной системы MS DOS, которая может управлять выполнением только одной программы, операционная система Windows может обеспечить одновременное и независимое друг от друга выполнение нескольких программ. Все ресурсы компьютера — оперативная память, процессор, дисковые устройства, дисплей, клавиатура, вспомогательные программы — используются всеми одновременно выполняющимися программами совместно. Операционная система своевременно и в нужном количестве выделяет каждой из этих программ нужные ей ресурсы. Это значит, что операционная система Windows является многопрограммной. Выявленное отличие является настолько существенным, что отражается и на внутренней организации прикладных программ, и на их классификации. Так, различают программы, которые могут выполняться только при условии единоличного использования всех ресурсов компьютера, и программы, которые могут «уживаться» в компьютере с другими такими же программами. Первые принято называть DOS-приложениями, а вторые — Windows-приложениями.
ВНИМАНИЕ
Приложением в Windows принято называть любую прикладную или инструментальную программу.
DOS-приложением называется программа, разработанная для выполнения под управлением операционной системы MS DOS. DOS-приложения отличаются тем, что все ресурсы компьютера предоставляются им в единоличное, монопольное распоряжение. Выполняться параллельно, то есть одновременно с другими программами, они не могут.
Windows-приложением называется программа, разработанная для выполнения под управлением Windows. Windows-приложения отличаются тем, что могут использовать ресурсы компьютера совместно. Они могут выполняться параллельно, то есть одновременно с другими Windows-приложениями.
Многие DOS-приложения могут выполняться и под управлением операционной системы Windows. В то же время никакие Windows-приложения не могут выполняться под управлением MS DOS.
§ Непосредственно в состав операционной системы Windows включено несколько инструментальных и прикладных программ, которые обеспечивают пользователя простыми, но достаточно мощными средствами выполнения повседневных, часто встречающихся действий, таких как ввод текста, подготовка рисунка или чертежа, ведение записной книжки, рабочего ежедневника, выполнение бытовых и даже инженерных расчетов. К упомянутым программам относятся: текстовые редакторы Блокнот и WordPad, графический редактор Paint, Адресная книга, Калькулятор, несколько мультимедийных и игровых программ. Весь этот набор инструментов называют «стандартными программами», «реквизитами» или «аксессуарами».
§ Для работы под управлением Windows разработано огромное количество универсальных и специализированных инструментальных и прикладных программ. С их помощью можно создавать произвольной сложности тексты, готовить публикации, газеты, журналы, книги к изданию, создавать рисунки, тексты с рисунками, обычные и электронные таблицы, базы данных, аудио- и видеозаписи и т. д. Все эти создаваемые с помощью инструментальных или прикладных средств объекты принято для единообразия называть документами.
ВНИМАНИЕ
Документом называется сформированный в какой-либо программе объект, содержащий некую (числовую, текстовую, графическую, звуковую, видео- и т. д.) информацию. Документ может находиться на бумажном носителе, представлять собой файл на дисковом носителе или быть изображением на экране дисплея.
§ Во время создания отдельного документа операционная система позволяет одновременно использовать несколько различных инструментальных или прикладных программ. С их помощью в создаваемый документ могут помещаться фрагменты текста, иллюстрации, рисунки, графики и т. д., подготовленные в разных программах. Причем связывание различных фрагментов в единый документ осуществляется системой автоматически и единообразно для различных инструментальных и прикладных средств.
ПРИМЕЧАНИЕ
Далее в тексте пособия инструментальные или прикладные программы, которые используются для работы с документами, для краткости изложения называются инструментами.
§ Операционная система обеспечивает эффективный и удобный обмен информацией между отдельными программами, выполняющимися под ее управлением. Для этого используется так называемый буфер обмена.
ВНИМАНИЕ
Буфером обмена называется участок оперативной памяти компьютера, предназначенный для временного хранения произвольного фрагмента документа, и набор программ, необходимых для обеспечения всех функций буфера.
Буфер обмена можно представить как некий контейнер, ящик, карман, другими словами, как временное хранилище для документа или какой-либо его части, фрагмента. Важной особенностью этого хранилища является то, что находящийся в буфере фрагмент автоматически уничтожается при записи в буфер любого другого фрагмента.
Фрагмент документа по специальным правилам помещается в буфер обмена. Эту операцию обычно называют копированием фрагмента в буфер. Затем этот фрагмент может быть произвольное количество раз скопирован из буфера в любое другое место того же самого документа или в любой другой документ. Эту операцию называют вставкой из буфера.
§ Стандартный для операционной системы Windows способ запуска программ может быть использован только для тех программ, которые специальным образом зарегистрированы (установлены) в операционной системе. В процессе установки программы за ней закрепляется оригинальный значок и название. Кроме того, операционной системе указывается маршрут к основному программному файлу, с которого начинается выполнение приложения. Установка приложений осуществляется по специальному указанию пользователя или автоматически во время выполнения процедуры инсталляции приложения на компьютере по правилам, изложенным в сопровождающей документации.
§ Операционная система Windows поддерживает так называемый документо-ориентированный стиль работы. Это значит, что зарегистрировать в операционной системе можно не только программу, но и какой-либо документ. За документом, как и за программой, закрепляются название и значок, а также фиксируется полная спецификация файла, содержащего документ. Выбор пользователем значка этого документа приведет к тому, что операционная система автоматически запустит связанное с ним приложение. Одновременно с запуском приложения будет осуществлено открытие в нем исходного документа. Связь между документом и приложением в операционной системе Windows задается с помощью стандартных расширений. Так, файлам, содержащим разработанные в текстовом редакторе Блокнот документы, автоматически присваиваются расширения .txt, а файлы с созданными в графическом редакторе Paint рисунками получают расширения .bmp и т. д. Если пользователь выберет, например, значок документа, находящегося в файле с расширением .txt, то операционная система «опознает» по этому расширению файл, созданный в приложении Блокнот, и запустит это приложение. Связи между некоторыми стандартными расширениями файлов и основными приложениями операционной системы установлены заранее. Пользователь может разрушить или переустановить существующие связи или создать новые.
Операционная система Windows кроме перечисленных выше общих возможностей обеспечивает работающим в локальной сети пользователям некоторые дополнительные возможности, в частности:
§ доступ к файлам, находящимся на одном компьютере сети, пользователям, работающим на любом другом компьютере сети;
§ доступ к принтеру, подключенному к одному из компьютеров сети, от любого другого компьютера сети;
§ обмен сообщениями по электронной почте между пользователями;
§ ведение согласованного дневника планирования и выполнения заданий.
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
