Поиск по сайту:



Проверить аттестат

Мы принимаем Яндекс.Деньги

«VBA Введение. Организация персонального компьютера. Виды программного обеспечения. Основные понятия об операционной системе, ее функциях. Архитектура ОС Windows 9x»

Файл: 4 КБ
Поделиться:

1.1 Введение
1.2 Организация персонального компьютера
1.3 Виды программного обеспечения
1.4 Основные понятия об операционной системе, ее функциях
1.5 Архитектура ОС Windows 9x


 

1.1. Введение. Структура курса. Тематика лекций, лабораторных и практических работ. Модульно-рейтинговая система. Учебные и методические пособия.
1.2. Организация персонального компьютера.
Процессоры, их поколения. Производительность и тактовая частота. Оперативная память (ОЗУ), единицы измерения информации. Периферийные устройства, их взаимодействие с процессором (прерывания). Накопители на жестких и гибких дисках, приводы CD ROM, видеоадаптеры. Другие внутренние периферийные устройства (звуковые и сетевые карты, модемы). Внешние периферийные устройства - принтеры, сканеры. Определение состава компьютера программами самодиагностики.
Системы счисления, перевод чисел из двоичной системы в десятичную и обратно. Поскольку персональный компьютер представляет собой электронное устройство, хранимая и обрабатываемая им информация представлена в двоичной системе счисления, в которой используются лишь два числа - 0 и 1. Для перевода чисел из десятичной системы счисления в двоичную производят последовательное деление десятичного числа на основание системы счисления:
Результат есть комбинация чисел, полученных в остатках, записанная в направлении, обратном делению:
(327)10 -> (101000111)2
В случае десятичных дробей производят последовательное умножение дроби на основание системы счисления:
0,125 * 2 = 0,250 = 0 + 0,250
0,250 * 2 = 0,500 = 0 + 0,500
0,500 * 2 = 1,000 = 1 + 0,000
0,000 * 2 = 0,000 = 0 + 0,000
Результат есть комбинация чисел в целой части произведения:
(0,125)10 (0,001)2
Для перевода чисел из двоичной системы счисления в десятичную выполняют перемножение разрядов преобразуемого числа на основание системы счисления в степени, соответствующей номеру разряда справа, начиная с нуля:
101000111 = 1*28 + 0*27 + 1*26 + 0*25 + 0*24 + 0*23 + 1+22 + 1*21 + 1*20
Результат есть сумма произведений:
(101000111)2 -> (327)10
Аналогично производится перевод дробных чисел, с той лишь разницей, что основание возводится в отрицательную степень:
0,001 = 0,0 + 0*2-1 + 0*2-2 + 1*2-3
Поскольку основной единицей измерения информации является байт (8 бит), то часто применяется восьмеричная система счисления. В программировании удобно использовать два байта (слово), для записи которых удобно использовать шестнадцатиричную систему счисления, в которой цифры больше 9 записываются латинскими буквами: 10 -> A, . . ., 15 -> F. Алгоритмы перевода из этих систем счисления в десятичную и обратно те же, например:
(7143)10 -> (1BE7)16
поскольку

1.3. Виды программного обеспечения.

Системное, инструментальное и прикладное программное обеспечение. Все существующие программы принято разделять на системные (организующие управление техническими средствами вычислительной системы, обслуживающие эти технические средства и организующие интерфейс с пользователем), инструментальные (служащие инструментом создания других программ) и прикладные (предназначенные для выполнения конкретных задач, имеющих прикладную направленность). Совокупность системных программ (драйверов, утилит, функций интерфейса с пользователем) сводят в операционную систему. Инструментальное программное обеспечение. На ранних этапах развития ПК к инструментальному ПО относили текстовые редакторы для написания текста программы на каком-либо языке высокого уровня, трансляторы, проверяющие синтаксис программы и переводящие исходный текст в объектный код, редакторы связей (компоновщики, построители задач), добавляющие в программу типовые модули из библиотеки и формирующие исполняемый код программы. В настоящее время получили распространение так называемые системы программирования, включающие оболочку, из которой вызываются оптимизированный для конкретного языка высокого уровня текстовый редактор, транслятор, библиотеки типовых модулей, компоновщик, справочную систему для поиска и исправления ошибок, пошаговый отладчик, а в ряде случаев (Microsoft QuickC, Borland C/C++) и компилятор языка низкого уровня - макроассемблера. К наиболее современным относятся системы визуального программирования, реализующие не текстовый, а графический интерфейс с пользователем (Microsoft Visual Studio, Borland C++ Builder, Delphi).
Прикладное программное обеспечение. К нему относятся средства (приложения) создания разного рода документов, имеющих прикладной, то есть практический характер - текстов, таблиц, рисунков и др. Приложения для решения наиболее типичных прикладных задач часто сводят в пакеты, наиболее распространенным их которых является Microsoft Office, содержащий программу подготовки текстов Microsoft Word, программу для расчетов в электронных таблицах Microsoft Excel, систему управления ьазами данных Microsoft Access и ряд других, менее популярных.
В рамках данного курса в качестве системы программирования будет использоваться прикладная программа Microsoft Excel, позволяющая решать вычислительные задачи без использования программирования, средствами электронных таблиц, и содержащая интерпретатор современного объектно-ориентированного языка Visual Basic for Applications, специализированный текстовый редактор со средствами визуального программирования, мощную русифицированную систему помощи и удобный пошаговый отладчик. Но в любом случае перед написанием программы необходимо разработать ее алгоритм.

1.4. Основные понятия об операционной системе, ее функциях.

Назначение и функции операционной системы. Напомним, что операционной системой называют набор программ, предназначенных для управления ресурсами вычислительной системы (динамического и статического распределения ресурсов). Под ресурсами понимают время работы отдельных устройств, пространство памяти разных уровней. В вычислительном процессе параллельно действуют несколько участников (задач, процессов), конкурирующих за ресурсы. С этой точки зрения функцией ОС с распределением ресурсов является организация мультипрограммных режимов работы и организация мультидоступа к ресурсам. Другая функция ОС - обеспечение средств для выполнения программ, управления заданиями, данными, процессами.
История развития операционных систем (ОС) тесно связана с поколениями вычислительных машин.
ЭВМ 1 поколения не имели ОС, они выполняли программы, непосредственно загруженные в ОЗУ. Все операции по загрузке программы и подготовке данных выполнялись вручную.
Вместе с ЭВМ 2 поколения появились ОС для автоматического прогона набора заданий. Пример - ОС ЕС ЭВМ.
С появлением ЭВМ 3 поколения окончательно сформировался режим пакетной обработки, позволяющий выполнять большое количество заданий в диалоговом режиме (RT-11 SJ - Single Job). Появились системы разделения времени (RT-11 FB - Forground/Background), ОС реального времени (RSX-11M), обеспечивающие удаленное подключение большого количества терминалов.
Для персональных компьютеров наибольшее распространение получила однозадачная 16-разрядная ОС MS DOS с текстовым интерфейсом. Графический интерфейс появился в Windows 3.1 - 16-разрядной оболочке, работающей поверх операционной системы MS-DOS. В следующую версию, 3.11 (Windows for Workgroups), добавлены средства сетевой поддержки. Версии Windows З.х были адресованы пользователям, работающим на автономных настольных компьютерах под управлением MS-DOS. На смену им в качестве основной операционной системы для настольных компьютеров пришли Windows 95 и Windows NT Workstation.

Windows 95

Windows 95 - 32-разрядная ОС для настольных компьютеров. В отличие от Windows 3.1, ей не требуется MS-DOS в качестве операционной системы.
Windows 95 не только поддерживает все существующие 16-разрядные приложения, но и служит платформой для новых, 32-разрядных приложений. Кроме того, Windows 95 обладает встроенными сетевыми средствами, включая поддержку одноранговых сетей на базе клиентов под управлением Windows 95 и подключение к серверам (например, под управлением Windows NT Server).
Windows 95 обеспечивает поддержку аппаратуры и файловых систем, облегчая конфигурирование операционной системы и аппаратных средств.

Поддержка аппаратуры Plug-and-Play

Стандарт Plug-and-Play (PnP) позволяет изменять конфигурацию персонального компьютера без вмешательства пользователя. Автоматическая установка устройства - простым подсоединением его к компьютеру - мгновенно делает это устройство доступным. Plug-and-Play поддерживается не всеми устройствами и системами, например его не поддерживает Windows NT 4.0, однако это исправлено в следующей версии Windows NT (2000). Прежде чем устанавливать устройство, убедитесь, что оно поддерживает стандарт Plug and Play.

Windows 95 OSR2

Пакет модернизации OEM Service Release 2 (OSR2) включает следующие расширения Windows 95:
 файловую систему FAT32;
 Internet Explorer 3.0;
 DirectX 2.0 и ActiveMovie;
 поддержку TCP/IP для нескольких конфигураций DNS;
 клиента системы сообщений Windows NT 4.0 (Windows Messaging).
Кроме того, в состав Windows 95 OSR2 входят средства поддержки новой аппаратуры, а также разнообразные дополнения, которые ранее были доступны как отдельные компоненты.

Файловая система FAT32

В состав Windows 95 OSR2 входит файловая система FAT32, представляющая собой расширение FAT. Если Вы запустите утилиту FDISK на компьютере под управлением Windows 95 OSR2 с жестким диском больше 512 Мб, Вам будет предложено включить режим поддержки больших дисков. После Вашего согласия все новые разделы размером более 512 Мб будут помечаться как разделы FAT32.
FAT32 более эффективно использует дисковое пространство. В FAT 16 таблица размещения файлов разделена на блоки по 16 кб. Если блок используется не полностью, оставшийся объем пропадает. В FAT32 объем блоков - 4 кб, поэтому при частичном заполнении блока меньше дискового пространства остается пустым (рис. 1.1). Кроме того, файловая система FAT16 поддерживает диски размером лишь до 2 Гб, в то время как FAT32 - до 2 Тб. Большинство Win32-пpилoжeний не надо модифицировать для работы с FAT32. Исключение представляют лишь приложения, использующие низкоуровневые структуры диска или как либо иначе полагающиеся на формат данных на диске.

FAT32

Рис. 1.1 Методы хранения файлов в системах FAT16 и FAT32

Windows NT

Windows NT Workstation и Windows NT Server - 32-разрядные операционные системы. Они предназначены для пользователей, заинтересованных в мощной многозадачной операционной среде. Кроме того, Windows NT можно применять для одновременного выполнения множества приложений в многопроцессорных системах. Это очень удобно, так как, пока пользователь работает с активным приложением, фоновые приложения также действуют. Программы в Windows NT выполняются в отдельных областях памяти, поэтому неисправное приложение не влияет на работу других. Более того, архитектура Windows NT защищает операционную систему от приложений, пытающихся монополизировать ресурсы процессора или воспользоваться адресным пространством операционной системы.

Windows NT Workstation

Операционная система Microsoft Windows NT Workstation реализует все возможности Microsoft Windows for Workgroups на более высоком уровне с поддержкой многозадачности. Это мощная операционная система для настольных компьютеров, объединенных в одноранговую сеть, или же рабочая станция в составе домена Windows NT Server.

Windows NT Server

Мощная операционная система для сервера сети Windows NT Server предназначена для организаций, заинтересованных в реализации отказоустойчивых бизнес-приложений. Windows NT Server служит основой для нового поколения серверных приложений и позволяет реализовать стандартные функции сервера файлов и печати. Эта клиент-серверная платформа, интегрирующая настоящие и будущие технологии, сейчас вне конкуренции благодаря лучшему доступу к информации. Многопроцессорные возможности и файловая система NTFS делают Windows NT наиболее защищенной и стабильной операционной системой семейства Windows.

Симметричная многопроцессорная обработка

Windows NT - ОС с симметричной многопроцессорной обработкой, что обеспечивает автоматическое использование всех доступных процессоров многопроцессорного компьютера. При таком решении потребности системы и приложений равномерно распределяются между всеми имеющимися процессорами.

Слой абстрагирования от аппаратуры

Windows NT предназначена для работы на различных процессорах и аппаратных платформах. Эта ОС отделяет код операционной системы от аппаратуры компьютера, используя изолирующий уровень - слой абстрагирования от аппаратуры (Hardware Abstraction Layer, HAL). Он позволяет Windows NT, не теряя производительности на любой платформе, оставаться независимой от аппаратуры.

Файловая система NTFS

Файловая система NTFS предпочтительна для компьютеров под управлением Windows NT. Однако иногда на том же компьютере нужно использовать другую файловую систему - например, для работы с другой операционной системой (в этом случае хотя бы один раздел диска должен быть отформатирован соответствующей файловой системой). NTFS поддерживается только на компьютерах под управлением Windows NT.
Преимущество NTFS в том, что она может работать с разделами большого размера. Предельный размер файла на разделе NTFS - 16 экзабайт. Это очень много - взгляните сами:
 1024 Мб = 1Гб (гигабайт)
 1024 Гб = 1Тб (терабайт)
 1024 Тб = 1 Пб (петабайт)
 1024 Пб = 1Эб (экзабайт)
Один экзабайт - это чуть больше миллиарда гигабайт. Например, если каждый мужчина, каждая женщина и каждый ребенок на Земле (а это около пяти миллиардов человек) напишут по 2 000 страниц текста и поместят их в один файл Windows NT, то файл будет заполнен лишь на 1/16 (чуть более 6%). Минимальный размер раздела NTFS - 5 Мб.

Использование NTFS

При применении файловой системы NTFS необходимо иметь в виду следующее:
 в NTFS встроены средства восстановления после сбоя, поэтому пользователям не нужно запускать утилиту восстановления диска на разделе NTFS;
 на разделе NTFS нельзя восстановить удаленный файл;
 при использовании NTFS значительно уменьшаются потери из-за фрагментации файлов;
 NTFS поддерживает модель защиты Windows NT, поэтому все файлы и каталоги на разделе NTFS можно защищать правами доступа и подвергать аудиту;
 из-за падения производительности не рекомендуется применять NTFS на томах размером менее 400 Мб.

Выбор платформы Windows

Выбор Windows-платформы зависит от задач, которые нужно решать. Windows 95 и Windows NT, дополняя друг друга, способны удовлетворить запросы большинства пользователей. Ниже перечислены рекомендуемые операционные системы для различных классов задач.
  Windows NT Windows 95
Офисные задачи - X
Удаленные пользователи - X
Высокая производительность X -
Безопасность уровня С-2 X -
Высокая надежность X -
Пользователям в офисе, как правило, требуется создавать документы, запросы к базам данных или анализировать электронные таблицы. Для решения этих задач применяются высокопроизводительные приложения (например, Microsoft Office), а также специализированные пакеты. Для них наилучший выбор - Windows 95.

Удаленные пользователи

Во многих компаниях есть служащие, которые большую часть рабочего времени проводят вне офиса - у клиентов, в отеле или в пути, и им, естественно, требуется персональный компьютер. Мобильные пользователи прежде всего заинтересованы в совместимости приложений и устройств, а также в не слишком требовательной к ресурсам (память, аккумуляторные батареи, дисковое пространство и т.п.) операционной системе. Для таких пользователей Windows 95 - опять-таки наилучший выбор.

Высокая производительность

Работа инженеров, научных работников, статистиков и других пользователей научной и технической сферы, как правило, связана с интенсивными вычислениями при проектировании и анализе данных. Windows NT Workstation, поддерживающая симметричную многопроцессорную обработку, легко переносится на высокопроизводительные платформы Pentium, Alpha и MIPS. Кроме того, соотношение производительность/цена для нее - на уровне рабочих станций высшего класса и миникомпьютеров. Еще одно преимущество в том, что при наличии Windows NT Workstation не нужен отдельный компьютер для работы с офисными приложениями.

Защита уровня С-2

Там, где важна защита данных или файлов приложений - например, в банковской сфере или в оборонных отраслях, наилучший выбор - Windows NT Workstation. Скажем, окно регистрации, которое открывается нажатием клавиш CTR.L+ALT+DEL, предотвращает перехват имени пользователя и пароля программами типа "Троянского коня". Файловая система NTFS вместе с соответствующими механизмами защиты предотвращает неавторизованный доступ к системе и данным. Более того, модель защиты Windows NT Workstation сертифицирована на соответствие уровню С-2. ("Оранжевая книга" (стандарт Министерства обороны США "Trusted Computer System Evaluation Criteria. DoD 5200.28-STD") определяет класс защиты С-2 как "системы с контролируемым доступом". На соответствие требованиям стандарта сертифицирована только базовая часть операционной системы Windows NT, без сетевых сервисов. Требования по защите компьютерных систем, принятые в России, отражены в соответствующем национальном стандарте - ГОСТ Р 50739-95, "Средства вычислительной техники. Защита от несанкционированного доступа к информации. Общие технические требования".) Этими средствами обеспечивается работа многих пользователей на одном компьютере под управлением Windows NT с гарантированной защитой всех файлов в системе.

Высокая надежность

Многим пользователям требуется уровень доступности и производительности системы выше среднего. Например, в системах управления производством, которые теперь все чаще переносятся с миникомпьютеров и высокопроизводительных ЭВМ на персональные компьютеры, простой попросту недопустим. Другой пример - применение 16-разрядных приложений, которые Windows NT Workstation выполняет в раздельных адресных пространствах (так называемые виртуальные машины). Для пользователя это означает, что при отказе одного приложения другие выполняющиеся программы не пострадают. Windows NT Workstation также обеспечивает полную защиту 32-разрядных приложений и может автоматически восстанавливаться (если нужно, путем перезагрузки) в случае сбоя. Выполнение 16-разрядных Windows-приложений в раздельных виртуальных машинах имеет несколько важных преимуществ.
 Взаимодействие приложений: Если 16-разрядные Windows-приложения следуют спецификациям OLE и DDE, они могут взаимодействовать с другими программами, работающими в отдельных адресных пространствах.
 Вытесняющая многозадачность: Если несколько 16-разрядных Windows-приложений выполняются в одном адресном пространстве, одно из них (например, в случае ошибки) может блокировать работу других. При выполнении программ в собственных адресных пространствах все они останутся работоспособными, даже если одно из них потерпит крах.
 Многопроцессорность:
Если все Win16-приложения работают в одном адресном пространстве, в каждый момент времени выполняется только одно из них, поэтому даже в многопроцессорной системе 16-разрядные Windows-приложения не используют дополнительные процессоры. Однако если приложения работают в отдельных адресных пространствах (как в Windows NT), для их выполнения будут задействованы все процессоры.