Фундамент інформаційної системи

Тема контрольної роботи

«Фундамент інформаційної системи»

Введення

В історії людства століття прийнято іменувати відповідно до найбільш значущим технологічним проривом, який мав місце у цей час. Звичайно, всі чули про Бронзовому, Залізному і Золотому століттях. Минуле століття називають Індустріальним століттям, а століття справжній претендує стати Інформаційним.

Ще 15-20 років тому світова економіка мала справу виключно з матеріальними ресурсами. Саме через них у минулому столітті відбулися дві світові війни, безліч локальних конфліктів, громадянських воєн і революцій. Земля і природні ресурси (нафта, вугілля, руда, мінерали, ліс), а також працю людей і міць машин були необхідними умовами росту національного валового продукту у всіх країнах світу. Це ж становила і суть основних фондів корпорацій і підприємств.

100-200 років тому природні ресурси були головними джерелами національного багатства. Потім «першу скрипку» грав капітал у вигляді грошей, нерухомості та автомобілів, а сьогодні «матеріальний капітал» поступається місцем «капіталу інтелектуальному», який лежить в основі «інформаційної економіки».

У наш час знання та інформація стали первинним сировиною економіки та її найважливішою продукцією. Уміння керувати інтелектуальним капіталом стає основною економічною завданням бізнесу.

Чому знання і так тісно пов'язана з ними інформація складають основу сучасної економіки? Відкинувши безліч доказів, зупинимося лише на деякій цифровий інтерпретації.

Розглянемо, наприклад, такий продукт, як мікросхеми (чіпи), без яких сьогодні вже мало яка індустрія обходиться. Те, що вартість усіх проданих мікросхем перевищує вартість виплавленої за такий же період тієї ж стали, говорити не доводиться. Якщо, наприклад, України заробляє на виробництві сталі $ 5-6 млрд. на рік, то доходи Тайваню на виробництві чіпів на порядок більше. Але суть навіть не в цьому. Якщо розглянути ті чіпи, які виготовляються із звичайного піску, то найдорожче обходиться їх проектування і створення виробляють їх конвеєрів, тобто цінується інтелектуальне, а не матеріальне або фізична вміст.

Кожні $ 6 з 9, що витрачаються при виробництві пари джинсів, витрачаються на інформацію, а не на фарбування шматка тканини, крій і пошиття «штанів». Адвокат чи експерт беруть сотні доларів за годину своєї роботи, оплачуючи не свій стіл, папір або комп'ютер. Це плата за їх професіоналізм (знання). Прикладів ефективного використання знань та інформації можна наводити безліч.

Сьогодні навіть гроші втрачають свою фізичну відчутність, перетворюючись у віртуальні купюри. Як це не сумно, знання втілюються і в «розумні бомби», і в інші засоби знищення людей.

Всі сучасні компанії прагнуть бути інтелектуальними. Це вже неоспаріваемий факт. Скептики скажуть: «Без їжі, одягу, будинків, автомобілів не обійтися, і їх не замінить ніяка інформація та знання про них». Звичайно, немає. Найбільший капіталіст наших днів, голова правління Microsoft Білл Гейтс витрачає величезні кошти на утримання розкішного особняка і модних автомобілів. До речі, став він таким саме завдяки виробництву інтелектуальної продукції. Значить, потреба в ній є.

Індустріальна революція, яка почала індустріальне століття, не скасувала сільське господарство, тому що людям просто потрібна їжа. Інформатизація не скасує легку та харчову промисловості, так як нам і раніше, потрібні джинси, банки з пивом і ковбаса. Не скасує і важку промисловість, і автомобілі, і літаки. На жаль, не скасує і виробництво озброєнь.

1. Комп'ютери та сервери

1.1 Шлях до півсотні років

Першим комп'ютером прийнято вважати електронну обчислювальну машину (ЕОМ) ENIAC, створену Еккертом і Мочлі в 1946 році. Вона важила близько 30 тонн і містила понад 18 тис. електронних ламп (порівняйте: сучасні процесори містять більше 10 млн. транзисторів, важать сотні грамів і мають обсяг у кілька десятків кубічних сантиметрів). Це перше обчислювальний пристрій було дійсно цифровим: дані представлялися не у вигляді вимірюваної фізичної величини (наприклад, напруги, як у аналогових пристроях), а кодувалися за допомогою двох цифр - 0 і 1.

Проміжні результати обчислень ENIAC зберігалися в невеликій, але швидкодіючої електронної пам'яті, а програмування вироблялося установкою перемикачів в положення «включено-виключено» на панелі управління. Пристрої введення-виведення будувалися на основі механічних деталей.

У 1952 році в Києві академіком С. О. Лебедєвим була створена сама швидкодіюча в Європі ЕОМ, відома як БЕСМ.

У 1948 році Шоклі і Бардіним в США був винайдений напівпровідниковий прилад, що одержав назву «транзистор». Саме транзистор був основним елементом комп'ютерів другого покоління (до середини 60-х років). Застосування транзисторів в комп'ютерах дозволило різко зменшити габарити, масу, споживану потужність, а також підвищити швидкодію і надійність обчислювальних систем.

Третє покоління - це комп'ютери на мікросхемах із малим ступенем інтеграції (початок 70-х років). (Мікросхема була винайдена в 1958 році Дж. Кілбі в США). Перша ЕОМ на мікросхемах IBM 360 була випущена в США в 1965 році. У СРСР великі ЕОМ (мейнфрейми) третього покоління були представлені серією ЄС (ЄС-1022 - ЄС-1060), які були аналогами IBM 360 і IBM 370.

З середини 70-х років і по теперішній час використовуються комп'ютери четвертого покоління (на мікропроцесорах). Мікропроцесор являє собою мікросхему з великим ступенем інтеграції, яка об'єднує арифметичне і логічне пристрою. Перший мікропроцесор Intel 4004 був випущений в США в 1971 році, а перший персональний комп'ютер Apple на базі мікропроцесора від компанії Motorola з'явився тільки в 1976 році. Саме цей персональний комп'ютер мав великий комерційний успіх і поклав початок комп'ютерів Macintosh (Mac).

У 1981 році з'явився і перший комп'ютер фірми IBM, який отримав назву IBM PC. Він був зроблений на базі 16-розрядного мікропроцесора Intel 8088, а розмір його оперативної пам'яті становив 1 Мб. Фактично він став стандартом персонального комп'ютера архітектури PC. У 1983 році на базі Intel 8088 був випущений комп'ютер IBM PC / XT, що містить жорсткий диск. Зараз IBM-сумісні комп'ютери становлять 90% усіх вироблених у світі персональних комп'ютерів (ПК).

Починаючи з початку 90-х років, йде нестримна гонка за збільшення частоти процесорів. Сьогодні частота процесорів Pentium і AMD вже складає більше 3000 МГц (3 Ггц), в той час як цей параметр для перших ПК складав десятки МГц.

1.2 Персональні комп'ютери

ПК набули найбільшого поширення, перебуваючи на 90% робочих місць офісів. До складу стандартної конфігурації ПК входять:

- Системний блок;

- Монітор;

- Клавіатура;

- Миша.

Системний блок включає в себе наступні базові пристрої, що забезпечують роботу комп'ютера:

- Процесор;

- Мікросхеми (чіпи) оперативної пам'яті (внутрішня пам'ять);

- Накопичувачі на гнучких і жорстких магнітних дисках (зовнішня пам'ять);

- Плати розширень (графічна, мережева, звукова та ін);

- Дисковод CD-ROM;

- Джерело живлення та ін

При цьому основні пристрої комп'ютера (процесор, чіпи, плати розширень) розміщені на материнській платі, на якій знаходиться чіпсет (набір мікросхем), що забезпечує зв'язок всіх елементів материнської плати.

До периферійних пристроїв ПК відносяться пристрої введення і виведення інформації. Клавіатура, миша, накопичувачі на гнучких дисках, модем, сканер, світлове перо, джойстик, трекбол, мікрофон - це пристрої введення символьної, командної і мовної інформації в ПК.

Оброблена ПК інформація передається на пристрої виведення: монітор, принтер, плоттер, накопичувачі на гнучких магнітних дисках, змінні дисководи, звукові колонки, вбудований динамік, модем.

1.3 Міжнародні екологічні стандарти для моніторів

Low Radiation. На багатьох моніторах можна побачити напис Low Radi-ation, що означає «слабке випромінювання».

Energy Star ЕРА. Стандарт американського відомства з охорони навколишнього середовища наказує непрацюючим моніторів споживання потужності максимум 30 Вт. Способи економії не вказуються.

MPR-II. Найменш вимоглива з норм шведського Ради з вимірювальної техніки та випробувань (SWEDAC) обмежує максимальний рівень електричних і магнітних полів.

ТСО-92. "Жорсткість» варіант стандарту MPR-II (запропонований шведським профспілкою службовців). ТСО-92 включає наступні випробування на електричну і протипожежну безпеку.

ТСО-95. Специфікація ТСО-95 розширює вимоги ТСО-92. Обмеження на електричні та магнітні поля не перевищують вимог ТСО-92, проте допустимі норми поширені на комп'ютери в цілому, включаючи пристрої та клавіатуру.

ТСО-99. Специфікація, що містить підвищені вимоги до електромагнітної та екологічної безпеки електронних пристроїв.

Vesa DPMS. Display Power Management System визначає уніфіковану процедуру для енергозбереження та ступеневої виключення монітора в три прийоми: починаючи з активного режиму (On) до резервного (Standby), через режим очікування (Suspend) до режиму відключення (Off).

1.4 Сервери

1.4.1 Загальні відомості

Інформаційна система (ІС) підприємства обслуговує потоки даних, використовуваних різними підрозділами (відділами). Це інформація про технологічні процеси, документах, товарно-матеріальних цінностях, аналітичні та статистичні відомості про управлінську діяльність, про трудових та інших ресурсах, бухгалтерські звіти і т. д. Крім того, підприємству необхідний доступ до електронної пошти та Інтернету, розподілена обробка даних, управління мережами, захист інформації, обмін повідомленнями і багато іншого. І тут без центральних комп'ютерів, за допомогою яких забезпечується управління ІС, називаних серверами, просто не обійтися.

Як правило, основним класифікаційним ознакою серверів є «масштаб», наприклад, говорять про сервери масштабу підприємства, відділу, робочої групи. Хоча, звичайно ж, це розподіл умовно. Для сервера масштабу підприємства важливими є показники обчислювальної потужності, ємності підсистем зберігання даних, пропускної здатності внутрішніх і зовнішніх шин. До цих серверів пред'являються найбільш високі вимоги по відмовостійкості і часу відновлення працездатності після збою.

Апаратно сервери - це ті ж ПК, хоча і є деякі принципові відмінності. Це, перш за все, багатопроцесорність, спеціальні стійки жорстких дисків, можливість гарячої заміни життєво важливих компонентів (процесорів, дисків, блоків живлення, вентиляторів, контролерів та модулів пам'яті).

Проектування серверного парку починається з аналізу прикладних задач, динаміки зростання кількості завдань, їх різноманітності та обсягів, що дозволяє поставити вимоги до надійності, масштабованості і модульності.

Очевидно, що коли говорять про модульності, то розуміють не окремий сервер, дуже схожий на системний блок звичайного настільного ПК, нехай навіть збільшений у кілька разів («товстий» сервер). Для серверів модульного виконання існує промисловий стандарт - це 19-дюймові (482,6 мм) шафи-стійки (rackmount) (рис. 3). Зазначений розмір вимірюється по передній стінці пристрою: сервера, мережевого концентратора або комутатора, джерела безперебійного живлення («тонкі» сервери).

Поява апаратних серверів зумовило і появу програмних серверів, які виконують всі дії по обробці інформації за запитом з робочих станцій. Як правило, на апаратній сервері встановлюється серверна програма, а на робочих станціях - клієнтське програмне забезпечення. Дуже часто, коли розмова їде про тип сервера, то апаратний і програмний сервер співпадають, якщо на апаратній сервері встановлюється тільки один програмний сервер. Насправді ж на одному апаратній сервері може встановлюватися кілька програмних серверів.

1.4.2 Деякі типи серверів

Файловий сервер. Забезпечує спільне використання дискового простору і розміщених на ньому даних (файлів, програм). Основними факторами, що визначають обчислювальну потужність файлового сервера, є: продуктивність дискової системи та мережевих інтерфейсів, обсяг оперативної пам'яті, швидкодія файлової системи і продуктивність процесора.

При експлуатації файлового сервера особливу увагу приділяють створенню відмовостійкого дискового RAID-масиву, а також протоколах кешування даних, як з точки зору ОС, так і всередині контролера дискового масиву. Одним з головних аспектів, що визначають продуктивність і надійність файлового сервера, є файлова система (див. далі).

Різновидами файлового сервера можна назвати FTP-і Web-сервери, як правило, відображають статичні дані (сторінки).

SQL-сервер. В основу роботи цього сервера покладено тривіальний принцип: клієнтська станція посилає запит до бази даних. Цей запит обробляється засобами сервера, після чого результати запиту повертаються клієнту. При цьому всі операції по управлінню даними, контролю їх цілісності та зв'язаності забезпечує програмне забезпечення сервера. На сервері виконуються всі операції по обчисленню та обробці даних. Якщо при файл-серверної архітектурі обробка даних виконується на робочих (клієнтських) станціях, то в клієнт-серверної це навантаження лягає на одну систему - сервер.

NNTP-і E-mail-сервери. Сервер конференцій (NNTP Server) служить для спільного доступу користувачів до якоїсь структурованої інформації (конференції), впорядкованої за тематикою і часу. Його принципова відмінність від сервера електронної пошти (E-mail Server) в тому, що процес обговорення відбувається публічно і коло спілкування практично не обмежений. NNTP Server можна визнати окремим випадком файлового сервера - достатньо уявити собі, що це система з єдиним клієнтом (ПЗ проміжного шару), розміщеним на ній же. Сервер електронної пошти забезпечує доставку та відправку електронних листів адресатам.

Термінальний сервер. Загалом, нічим не відрізняється від SQL-сервера або файлового сервера. Його особливістю є підвищені вимоги до пропускної спроможності мережевого інтерфейсу при пересиланні коротких пакетів. До окремого випадку термінального сервера можна віднести роботу навантаженого Web-сервера, що виконує одночасно значне число додатків.

1.5 Ноутбуки

Портативні, або мобільні комп'ютери, які називають ноутбуками, крім розмірів, мають ще деякі особливості, що відрізняють їх від настільних ПК. Так, стандартами для них стали карти розширення формату PCMCIA / PC Card і автономне джерело живлення - акумуляторні батареї.

Досить умовно ноутбуки можна розділити на три групи:

- Все в одному. До цього сегменту відносять комп'ютери, що мають всередині себе все, що може знадобитися для повноцінної роботи, включаючи дисковод для дискет, жорсткий диск і CD / DVD-дисків. Більшість таких ноутбуків мають 12 - або 14-дюймовий рідко-кристалічний дисплей. Вага таких ноутбуків становить близько 3 кг;

- Тонкі і легкі. Ці портативні комп'ютери важать менше 2 кг. Відсутній диск або пристрій є опціальним пристроєм, який підключається спеціальним кабелем. Розмір дисплея зменшений до 9 дюймів, а батареї мають менше число осередків;

- Меганоутбукі. Вони прийшли на зміну настільним комп'ютерам і максимально наближені до них не тільки за можливостями, а й за розмірами.

Акумуляторні батареї забезпечують ноутбук електроживленням, дозволяючи виконувати роботу в автономному режимі і при відсутності електромережі. Як правило, в ноутбуках застосовуються батареї трьох типів (табл. 1), підзаряджаються постійною напругою. В сучасних ноутбуках є можливість відстежувати точне стан батареї. Це досягається за рахунок так званих «розумних» батарей на основі двопровідного інтерфейсу System Management Bus.

Таблиця 1. Основні характеристики акумуляторних батарей ноутбуків

1.6 Кишенькові персональні комп'ютери

В кінці 90-х років з'явилися кишенькові портативні комп'ютери (КПК), по-англійськи звані PDA (Personal Digital Assistant - персональний цифровий помічник). У назвах моделей КПК використовуються також слова pocket (кишеньковий, або кишеньковий злодій) і handheld (КПК, або надолонник), наприклад, Compaq І РАВ Н3130 Pocket PC або HP Jornada 720 Handheld PC.

КПК дозволяють зберігати і швидко знаходити адреси та телефонні номери, використовувати календар-щоденник, вести розрахунки за допомогою калькулятора і робити короткі записи - все те, що виконує органайзер. Крім того, вони дозволяють обробляти тексти, таблиці, вести облік доходів і витрат, працювати з електронною поштою і отримувати доступ в Інтернет, а також можна їх використовувати в якості електронної книги, кишенькового словника, довідника, путівника, фотоальбому, аудіоплеєр, диктофона. У КПК передбачена можливість синхронізації вмісту його пам'яті з настільним комп'ютером або ноутбуком.

КПК все частіше використовуються разом з мобільним телефоном, через який можна отримати доступ в Інтернет, а також редагувати, читати та надсилати текстові SMS-повідомлення (короткі повідомлення) по мережі GSM.

За способом введення інформації КПК можна розділити на дві групи:

- Клавіатурні, у яких для введення інформації та управління командами використовується невелика клавіатура. Деякі з клавіатурних моделей теж використовують перо як замінник комп'ютерної миші;

- Пір'яні, у яких для введення тексту застосовується стилус - подібне ручці перо. У нижній частині екрана цих КПК розташована або віртуальна клавіатура, або область рукописного введення тексту - графіті. У першому випадку для введення тексту потрібно натискати пером на зображення клавіш, а в другому - писати на екрані символи за певними правилами.

Як і звичайний комп'ютер, КПК має операційну систему (ОС). На сьогоднішній день існує три основних ОС для КПК: Palm OS, Microsoft Windows РЄ, Symbian EPOC32 (див. далі).

Крім ОС, на КПК встановлюється певний набір програм:

- Адресна книга;

- Щоденник;

- Блокнот;

- Калькулятор;

- Список завдань;

- Програми розпізнавання рукописного тексту;

- Програми передачі, обміну і синхронізації даних з іншими пристроями;

- Текстовий і табличний редактори;

- Програма для роботи з поштою;

- Програма для перегляду Web-сторінок;

- Ігри та ін

Деякі з цих програм є обмежені («усічені») версії тих, які використовуються на настільних ПК. КПК підтримують російську мову за допомогою спеціальних програм, наприклад PaPiRUS і PiLoc, що забезпечують підтримку російської мови в PalmOS.

1.7 Tablet PC

В кінці 2002 року в Нью-Йорку був офіційно представлений персональний комп'ютер нового покоління - Tablet PC. Це рішення для «мобільних співробітників», які проводять свій робочий день в русі. Основною особливістю цих комп'ютерів, що працюють під управлінням спеціальної операційної системи Windows ХР Tablet PC Edition, є широкі можливості рукописного введення на основі технології Digital Ink.

Платформа Tablet PC відрізняється не тільки дуже точними функціями розпізнавання рукописного тексту (англійська, французька, німецька, японська, корейська та китайську мови), але і дозволяє маніпулювати записами, зробленими користувачем від руки. Для створення рукописних записів використовується спеціальне програмне забезпечення Microsoft Windows Journal. До числа особливостей Tablet PC потрібно віднести і засоби доступу до бездротових локальних мереж (більшість моделей Tablet PC підтримують стандарт 802.11 і інші протоколи, зокрема Bluetooth).

Сьогодні у продажу можна знайти моделі Tablet PC від Acer, FIC, Fujitsu, Hewlett-Packard, Motion Computing, NEC, Tatung, Toshiba і ViewSonic. Вони поставляються в двох основних варіантах: з інтегрованою і знімною клавіатурою. Пристрої першого типу можуть бути зібрані в конфігурацію, близьку до ноутбуків.

2. Операційні системи

2.1 Призначення і принцип роботи

Операційна система (ОС) - це сукупність програмних засобів, які забезпечують управління пристроями комп'ютера та взаємодія додатків, як між собою, так і між пристроями та користувачами. ОС можна назвати програмним продовженням пристрої комп'ютера. Вона приховує від користувача складні подробиці взаємодії з апаратурними засобами, утворюючи «прошарок» (інтерфейс) між ними. У результаті цього люди звільняються від дуже трудомісткої роботи з організації взаємодії з пристроями комп'ютера.

ОС утворює автономну середу, незалежну ні від однієї з мов програмування і в той же час сумісну з будь-яким з них. Будь-яка ж прикладна програма пов'язана з ОС і може експлуатуватися тільки на тих комп'ютерах, де є аналогічна системна середовище. Прикладні програмні засоби, розроблені в середовищі однієї ОС, не можуть бути використані для роботи в середовищі іншої ОС, якщо немає спеціального комплексу програм (конвертера, перетворювача), що дозволяє це зробити.

Типи користувальницьких інтерфейсів

Інтерфейс користувача - Це комплекс програмних засобів, що забезпечує взаємодію користувача з обчислювальною системою. Інтерфейси відрізняються за способом доступу до командних файлів програм:

- Командний у вигляді рядка (Текстовий) інтерфейс. Для керування комп'ютером в командний рядок вводиться з клавіатури команда, наприклад, ім'я виконуваного файлу програми або спеціально зарезервовані службові слова. Даний тип інтерфейсу в якості основного мають всі різновиди ОС, наприклад MS-DOS, UNIX. Як додатковий засіб даний тип інтерфейсу мають всі види програмних оболонок (Norton Commander, DOS Navigator тощо) і Windows;

- Графічний повноекранний інтерфейс. Він має, як правило, у верхній частині екрана систему меню з підказками. Меню часто буває випадним (спадаючим). Даний інтерфейс є основним для всіх видів програмних оболонок - Norton Commander, DOS Navigator, Windows Commander, Disk Commander;

- Графічний багатовіконний інтерфейс. Являє собою робочий стіл, на якому знаходяться піктограми (значки або іконки програм). Всі операції виконуються, як правило, за допомогою миші. Покажчик миші підводять до значка програми і її запуск здійснюють клацанням лівої кнопки миші по значку. Цей тип інтерфейсу реалізований в MacOS, Windows, OS / 2.

2.2 Функції

При включенні комп'ютера ОС автоматично завантажується з жорсткого диска в оперативну пам'ять і займає в ній певне місце. Цей процес називається завантаженням ОС. Візуально для користувача спілкування з комп'ютером - це спілкування з інтерфейсом ОС, яка виступає в ролі посередника між користувачем, програмами і пристроями комп'ютера, коректує їх дії і розподіляє ресурси.

У функції ОС входить:

- «Діалог» з користувачем;

- Введення-виведення і керування даними;

- Планування і організація процесу обробки програм;

- Розподіл ресурсів (оперативної пам'яті, процесора, зовнішніх пристроїв);

- Запуск програм на виконання;

- Усілякі допоміжні операції обслуговування;

- Передача інформації між різними внутрішніми пристроями;

- Програмна підтримка роботи периферійних пристроїв (дисплея, клавіатури, дискових накопичувачів, принтера та ін.)

2.3 Складові частини та функції

У складі ОС можна виділити наступні частини:

- Базовий модуль (ядро). Управляє файловою системою, забезпечує доступ до неї й обмін файлами між периферійними пристроями. До основних функцій ядра операційної системи відносяться:

- Ініціалізація системи (завантаження ядра в оперативну пам'ять і його запуск);

- Управління процесами (створення, завершення та відстеження існуючих процесів);

- Управління пам'яттю (відображення віртуальної пам'яті процесів у фізичну оперативну пам'ять комп'ютера, яка має обмежені розміри);

- Управління файлами (створення моделі файлової системи - ієрархії каталогів і файлів);

- Комунікаційні засоби (обмін даними між процесами, що виконуються всередині одного комп'ютера, в різних вузлах локальної або глобальної мережі передачі даних;

- Програмний інтерфейс (доступ до можливостей ядра з боку користувальницьких процесів).

- Командний процесор. Розшифровує і виконує будь-які дії або команди користувача, що надходять в систему;

- Драйвери периферійних пристроїв. Забезпечують узгодженість роботи периферійних пристроїв з ОС. Драйвер - це програма, що забезпечує взаємодію ОС з пристроєм ПК або периферійним пристроєм. У функції драйвера входить обробка переривань пристрої, управління чергою запитів до нього, перетворення запитів у команди управління пристроєм;

- Додаткові сервісні програми (утиліти). Служать для виконання допоміжних операцій обробки даних або обслуговування комп'ютерів (діагностики тестування апаратних і програмних засобів, оптимізації використання дискового простору, відновлення зруйнованої на магнітному диску інформації і т. п.).

2.4 Класифікація ОС

Існуючі ОС можуть відрізнятися особливостями управління основними ресурсами комп'ютера (процесорами, пам'яттю, пристроями), типами апаратних платформ і рядом інших компонентів.

ОС поділяються на:

- Багатозадачні і однозадачние;

- Розраховані на багато і однокористувацькі;

- З многопотоковой (багатонитковою) обробкою і без неї;

- Багатопроцесорні і однопроцесорні.

2.4.1 Одно-і багатозадачні

По числу одночасно виконуваних завдань операційні системи можуть бути розділені на два класи:

- Однозадачние;

- Багатозадачні.

Однозадачні ОС включають засоби керування периферійними пристроями, файлами, а також засоби спілкування з користувачем. Багатозадачні ОС, крім перерахованих вище функцій, керують поділом спільно використовуваних ресурсів, таких як процесор, оперативна пам'ять, файли і зовнішні пристрої.

Серед безлічі існуючих варіантів реалізації багатозадачності можна виділити дві групи алгоритмів: невитесняющая і витісняє багатозадачність. При витісняючої багатозадачності планування процесів зосереджено в ОС, а при невитискаючої багатозадачності - розподілено між ОС і прикладними програмами (додатками). При невитискаючої багатозадачності активний процес виконується до тих пір, поки він сам не віддасть управління ОС для того, щоб та вибрала з черги інший готовий до виконання процес.

2.4.2 Одно-і багатокористувацькі

По числу одночасно працюючих користувачів ОС поділяються на:

- Однокористувацькі;

- Розраховані на багато.

Головною відмінністю багатокористувацьких систем від однокористувацьких є наявність засобів захисту інформації кожного користувача від несанкціонованого доступу інших користувачів.

2.4.3 Одно-і багатопроцесорний

Найважливішим ресурсом є процесорний час. Спосіб розподілу процесорного часу між декількома одночасно існуючими в системі процесами (чи нитками) багато в чому визначає специфіку ОС. Багатопроцесорний ОС розділяє процесорний час не між завданнями, а між їх окремими процесами (нитками).

2.4.4 Одно-та багатопроцесорні

Іншою важливою властивістю ОС є відсутність або наявність у ній засобів підтримки багатопроцесорної обробки - мультіпро-цессірованіе.

Багатопроцесорні ОС можуть класифікуватися за способом організації обчислювального процесу в системі з багатопроцесорної архітектурою:

- Асиметричні ОС;

- Симетричні ОС.

Асиметрична ОС цілком виконується тільки на одному з процесорів системи, розподіляючи прикладні завдання по іншим процесорам. Симетрична ОС повністю децентралізована і використовує всі процесори, поділяючи їх між системними та прикладними завданнями.

Специфіка ОС виявляється і в тому, яким чином вона реалізує мережеві функції: розпізнавання і перенаправлення в мережу запитів до віддалених ресурсів, передача повідомлень по мережі, виконання віддалених запитів. При реалізації мережевих функцій виникає комплекс завдань, пов'язаних з розподіленим характером зберігання і обробки даних у мережі: ведення довідкової інформації про всі доступні в мережі ресурсах і серверах, адресація взаємодіючих процесів, забезпечення прозорості доступу, тиражування даних, узгодження копій, підтримка безпеки даних.

2.5 «Ставлення» багатозадачних ОС до часу

Сучасні багатозадачні ОС поділяються на:

- Системи поділу часу

- Системи реального часу.

Системи розділення часу надають кожному користувачеві термінал, з якого він може вести діалог зі своєю програмою. У цих системах кожній задачі виділяється тільки частина процесорного часу. Критерієм ефективності систем поділу часу є не максимальна пропускна здатність, а зручність і ефективність роботи користувача.

Системи реального часу застосовуються для керування різними технічними об'єктами, такими, наприклад, як верстат, супутник чи технологічний процес. Критерієм ефективності для систем реального часу є їхня здатність витримувати заздалегідь задані інтервали часу між запуском програми й одержанням результату (керуючого впливу).

2.6 Орієнтація на апаратні засоби

На властивості ОС безпосередній вплив надають апаратні засоби, на які вона орієнтована. За типом апаратури розрізняють ОС персональних комп'ютерів, міні-комп'ютерів, мейнфреймів (великих ЕОМ), кластерів, локальних обчислювальних мереж і мобільних пристроїв.

2.7 Мережеві ОС

NOS - Network Operating System - це програмне забезпечення, яке застосовується на кожному ПК, підключеного до мережі. Воно керує доступом до мережних ресурсів, відповідає за маршрутизацію повідомлень в локальній мережі, усуває конфлікти при зверненні до мережевих пристроїв та забезпечує роботу з ОС клієнтського ПК. Мережева ОС забезпечує спільну роботу з файлами і додатками. Вона необхідна для управління потоками повідомлень між робочими станціями та серверами.

Зазвичай відома під назвою «серверна ОС» мережева ОС є «мозком» всієї локальної мережі. Кожен комп'ютер в мережі значною мірою автономний, тому під мережевий ОС в широкому сенсі розуміється сукупність ОС окремих комп'ютерів, які взаємодіють з метою обміну повідомленнями і поділу ресурсів за єдиними правилами - протоколами. У вузькому сенсі мережева ОС - це ОС окремого комп'ютера, що забезпечує йому можливість працювати в мережі.

У мережній ОС можна виділити кілька частин: • засоби управління локальними ресурсами комп'ютера: функції розподілу оперативної пам'яті між процесами, планування та диспетчеризації процесів, управління процесорами в мультипроцесорних машинах, управління периферійними пристроями та інші функції управління ресурсами локальних ОС:

- Засоби надання власних ресурсів та послуг у спільне користування - серверна частина ОС (сервер). Ці кошти забезпечують, наприклад, блокування файлів і записів, що необхідно для їх спільного використання, ведення довідників імен мережевих ресурсів, обробку запитів віддаленого доступу до власної файлової системи і бази даних, управління чергами запитів віддалених користувачів до своїх периферійних пристроїв;

- Кошти запиту доступу до віддалених ресурсів і послуг і їх використання - клієнтська частина ОС (редиректор). Ця частина виконує розпізнавання і перенаправлення в мережу запитів до віддалених ресурсів від додатків і користувачів, при цьому запит поступає від програми в локальній формі, а передається в мережу в іншій формі, що відповідає вимогам сервера. Клієнтська частина також здійснює прийом відповідей від серверів і перетворення їх у локальний формат, так що для програми виконання локальних і віддалених запитів невиразно;

- Комунікаційні засоби ОС, за допомогою яких відбувається обмін повідомленнями в мережі. Ця частина забезпечує адресацію і буферизацію повідомлень, вибір маршруту передачі повідомлення по мережі, надійність передачі і т.п., тобто є засобом транспортування повідомлень.

У залежності від функцій, покладених на конкретний комп'ютер, в його операційній системі може бути відсутнім або клієнтська, або серверна частини.

Мережеві ОС діляться на дві категорії:

- Однорангові (peer-to-peer);

- Клієнт-серверні (client-server).

2.7.1 Однорангові мережні ОС

Однорангові мережі мають на увазі можливість використання будь-якого комп'ютера в якості клієнтської станції та сервера одночасно. У мережах цієї категорії мережеві ОС встановлюються на кожен комп'ютер. Таким чином, кожен з комп'ютерів отримує можливість надання своїх ресурсів і сервісів всім іншим комп'ютерам в мережі. Наприклад, кожен комп'ютер може надати доступ до файлів, розміщених на його дисках і підключеним до нього принтерів.

Однорангові мережні ОС здатні надавати більшість всіх тих сервісів і ресурсів, що і клієнт-серверні мережеві ОС. Вони також характеризуються простотою установки і відносною дешевизною.

Однак однорангові мережі надають меншу надійність і ефективність, ніж повноцінні клієнт-серверні мережі. Більше того, продуктивність однорангових мереж значно знижується при збільшенні розмірів мережі і збільшенні кількості що беруть участь в мережевих взаємодіях комп'ютерів. Експлуатація та підтримка таких мереж часто є непростими завданнями. Через відсутність можливостей централізованого управління адміністратори змушені керувати безліччю сервісів на кожній машині окремо, забезпечуючи коректність одночасного функціонування і призначених для користувача додатків, і серверних компонентів. Така робота ускладнюється ще й тим, що користувачі, що працюють на кожному з комп'ютерів, мають можливості самостійного зміни налаштувань ОС, що часто призводить до непрацездатності всього програмного забезпечення цієї машини.

2.7.2 Клієнт-серверні мережеві ОС

У мережах клієнт-сервер мережева ОС працює на комп'ютерах, які називаються серверами. Клієнтом у такої мережі є будь-яке мережеве пристрій, що формує запити до сервера для використання його ресурсів і сервісів. Наприклад, робочі станції користувачів є клієнтами, які використовують сервіси та ресурси серверів. Для забезпечення взаємодії клієнта і сервера на клієнті встановлюється і функціонує клієнтське програмне забезпечення, що підтримує спільний протокол взаємодії клієнта і сервера.

Серверна ОС управляє безліччю апаратних ресурсів сервера, наприклад, дисками, оперативною пам'яттю, принтерами, модемами. Файлова система сервера теж є прикладом серверного ресурсу.

На додаток до всього перерахованого, серверна ОС надає безліч сервісів, включаючи координацію доступу та обміну файлами (з використанням механізмів блокування файлів і записів) і принтерів, управління пам'яттю сервера, забезпечення безпеки даних та надання можливостей мережевої взаємодії.

Важливо зрозуміти, що незважаючи на те, що в мережі з виділеним сервером всі комп'ютери в загальному випадку можуть виконувати одночасно ролі і сервера, і клієнта, ця мережа функціонально не симетрична: апаратно та програмно в ній реалізовані два типи комп'ютерів - одні, більшою мірою орієнтовані на виконання серверних функцій і працюють під управлінням спеціалізованих серверних ОС, а інші - в основному виконують клієнтські функції та працюють під управлінням відповідного цьому призначенню варіанти ОС. Функціональна несиметричність, як правило, викликає і несиметричність апаратури - для виділених серверів використовуються більш потужні комп'ютери з великими обсягами оперативної і зовнішньої пам'яті. Таким чином, функціональна несиметричність в мережах з виділеним сервером супроводжується несиметричністю ОС і апаратної несиметричністю (спеціалізація комп'ютерів).

2.7.3 Мережеві ОС дня відділів, кампусів і підприємств

Мережі відділів (робочих груп) використовуються невеликою групою співробітників, які вирішують спільні завдання. Головним завданням ОС, що використовується в мережі відділу, є організація поділу ресурсів, таких як додатки, дані, лазерні принтери та, можливо, низькошвидкісні модеми. Зазвичай мережі відділів мають один або два файлових сервери і не більш ніж 30 користувачів. Найчастіше це мережа з виділеним сервером NetWare 3, 4, 5 або Windows NT/2000, або ж тимчасова мережа, наприклад мережу Windows for Workgroups.

Мережі кампусів з'єднують кілька локальних мереж відділів всередині окремої будівлі або всередині однієї території підприємства. Служби такої мережі забезпечують взаємодію між мережами відділів, доступ до баз даних підприємства, доступ до факс-серверів, високошвидкісних модемів і високошвидкісних принтерів.

Мережі підприємства (корпоративні мережі) об'єднують всі комп'ютери всіх територій окремого підприємства. У таких мережах користувачам надається доступ до інформації і додатків, що знаходяться в інших робочих групах, інших відділах і підрозділах.

До ознак корпоративних ОС можуть бути віднесені також такі особливості:

- Підтримка програм. Обчислювальна частина загальних для корпорації програмних систем може бути дуже об'ємною і «непідйомною» для робочих станцій клієнтів, тому додатки будуть виконуватися більш ефективно, якщо їх найбільш складні в обчислювальному відношенні частини перенести на спеціально призначений для цього потужний комп'ютер - сервер додатків. Сервер додатків має базуватися на потужній апаратній платформі (мультипроцесорні системи, часто на базі RISC-процесорів, спеціалізовані кластерні архітектури). ОС сервера додатків повинна забезпечувати високу продуктивність обчислень, а, значить, підтримувати багатонитковою обробку, витісняючу багатозадачність, мультипроцессирования, віртуальну пам'ять і найбільш популярні прикладні середовища;

- Довідкова служба. Корпоративна ОС повинна володіти здатністю зберігати інформацію про всіх користувачів і ресурсах таким чином, щоб забезпечувалося управління нею з однієї центральної точки. База даних, яка зберігає довідкову інформацію, надає все те ж розмаїття можливостей і породжує все те ж безліч проблем, що і будь-яка інша велика база даних;

- Безпека. Особливу важливість для ОС корпоративної мережі набувають питання безпеки даних, так як у великомасштабній мережі об'єктивно існує більше можливостей для несанкціонованого доступу. Крім того, корпоративні бізнес-додатки працюють з даними, які мають життєво важливе значення для успішної роботи корпорації в цілому. І для захисту таких даних в корпоративних мережах поряд з різними апаратними засобами використовується весь спектр засобів захисту, що надається ОС: виборчі або мандатні права доступу, складні процедури аутентифікації користувачів, програмна шифрація.

3. Коротка характеристика сімейств ОС настільних систем і серверів

DOS. Найбільш яскравим представником дискової ОС є система MS-DOS від Microsoft, що з'явилася в 1981 році. В даний час існують версії 6.22 і 7.0 (у складі Windows 9х), а також її різновиди інших фірм-розробників (DR DOS, PC DOS). Сьогодні ця ОС вже практично забута, вона актуальна для комп'ютерів з процесорами х286 і х386. Має текстовий інтерфейс користувача і, як наслідок цього, вимагає знання синтаксису написання команд. Є 16-розрядної однозадачной операційною системою.

OS / 2. ОС OS / 2 розроблена фірмою IBM для персональних комп'ютерів на основі системної прикладної архітектури, раніше використовуваної для великих ЕОМ. OS / 2 забезпечує підтримку графічного інтерфейсу користувача, одночасну роботу кількох додатків, багатопоточну обробку декількох завдань однієї програми, 32-розрядну обробку даних, стиск даних при записі на магнітні диски і захист пам'яті.

Важливою особливістю операційної системи OS / 2 є високопродуктивна файлова система HPFS (High Perfomance File System), що має переваги для серверів баз. Підтримується багатопроцесорна обробка (до 16 процесорів). Версія OS / 2 Warp працює з мультісредой і має вбудований доступ в Інтернет, систему розпізнавання мови VoiceType, інтегровану версію Lores Notes Mail для передачі повідомлень через Інтернет.

Windows. У нашій країні ця ОС отримала найбільше розповсюдження. Далі в цьому розділі коротко представлені різні ОС, що з'являються на ринку в хронологічній послідовності.

ОС Windows 3.1 прийшла на зміну MS-DOS. Вона мала графічний користувальницький інтерфейс, що полегшує роботу користувачів. Це була однозадачние і 16-розрядна система. Версія Windows 3.11 for Workgroups могла використовуватися в однорангових мережах і була орієнтована на робочі групи.

Windows 95 являє собою універсальну високопродуктивну многозадачную і багатопотокових ОС. На відміну від оболонки Windows 3, ця операційна система не потребує встановлення на комп'ютері операційної системи DOS. Це 32-розрядна ОС з розширеними мережевими можливостями, що забезпечує ефективний обмін інформацією між окремими програмами і надає користувачеві широкі можливості роботи з мультимедіа, обробки текстової, графічної, звукової та відеоінформації.

Ця ОС забезпечує роботу користувача в мережі, надаючи вбудовані засоби підтримки для обміну файлами та заходи щодо їх захисту, можливість спільного використання принтерів, факсів та інших спільних ресурсів. Windows 95 дозволяє відправляти повідомлення електронною поштою, факсимільним зв'язком, підтримує віддалений доступ. Застосовуваний в Windows 95 захищений режим не дозволяє прикладній програмі у разі збою порушити працездатність системи, надійно охороняє програми від випадкового втручання одного процесу в інший, забезпечує певну стійкість до вірусів.

Windows NT 3.51 і Windows NT 4 (NT від англ. New Technology) - це перші багатозадачні ОС Microsoft, призначені для архітектури клієнт-сервер і використання різних протоколів транспортного рівня мережевої ОС. Вона має 32-розрядну архітектуру і забезпечує можливість кожної абонентської системи в мережі бути сервером або клієнтом, спільну роботу групи користувачів, адресацію оперативної і зовнішньої пам'яті більшого розміру і підтримку мультипроцессорной обробки.

Windows 98 відрізняється від Windows 95 тим, що в ній ОС об'єднана з браузером Internet Explorer за допомогою інтерфейсу, виконаного у вигляді Web-браузера. Крім цього, в ній покращена сумісність з новими апаратними засобами комп'ютера, вона однаково зручна як для використання на настільних, так і на портативних комп'ютерах.

Windows 2000 - Це сімейство ОС для ділового використання на найрізноманітніших комп'ютерах - від портативних до серверів.

Windows 2000 Professional - Це надійна ОС для настільних і переносних комп'ютерів, яка може використовуватися на підприємствах будь-якого розміру. Вона заснована на технології NT, забезпечує найвищу надійність і поліпшену керованість, спрощуючи адміністрування робочих станцій. Інтегровані можливості мережі Інтернет, а також широка підтримка мобільних комп'ютерів і апаратних пристроїв дозволяють бізнес-користувачам легко підключатися до мережі Інтернет і працювати в ній у будь-якому місці і в будь-який час.

Серверні продукти Windows 2000 пропонують принципово новий рівень інтеграції ОС з заснованими на стандартах мережевими службами, Web-службами, службами каталогів, додатків, файлів і друку, а також потужними функціями наскрізного управління та забезпечення надійності. До нього входять такі програмні продукти:

- Windows 2000 Server - Багатофункціональна мережева ОС для підприємств будь-якого розміру;

- Windows 2000 Advanced Server - ОС для електронної комерції і бізнес-додатків;

- Windows 2000 Datacenter Server - ОС для бізнес-інфраструктур, що вимагають найвищого ступеня масштабованості, а також доступності.

Windows Millennium Edition (Windows Me) - це ОС, що продовжує лінійку Windows 9х для персональних комп'ютерів. Можливості мультимедіа в ній включають зручну обробку і загальний доступ до файлів цифрових фотографій, цифрового і аналогового відео та цифрової музики; використання якісної графіки і звуку в комп'ютерних іграх.

Високий ступінь доступності, простота і наявність розвинених довідкових засобів роблять Windows Me найбільш надійною операційною системою для домашнього комп'ютера. Ця ОС надає ефективні і різноманітні засоби доступу до Інтернету. Вона спрощує створення домашньої мережі і забезпечує загальний доступ до підключення Інтернету, принтерів та інших пристроїв.

І нарешті, найактуальніша на момент виходу у світ цієї книги версія Windows - це Windows ХР яка також є сімейством:

- Windows ХР Ноті Edition орієнтована на користувачів домашніх ПК, її відрізняє нове зовнішнє оформлення, яке спрощує і робить більш ефективним виконання щоденних завдань. Для користувачів стали доступні вдосконалені можливості роботи з цифровими зображеннями і музичними записами як при роботі на локальному ПК, так і при обміні ними через Інтернет;

- Призначена для корпоративних користувачів ОС Windows ХР Professional забезпечує високий рівень масштабованості і надійності. При цьому серед її відмінних особливостей можна виділити більш високий рівень безпеки, включаючи можливість шифрування файлів і папок з метою захисту корпоративної інформації, підтримку мобільних пристроїв для автономної роботи і підключення до комп'ютера у віддаленому режимі. Вбудована підтримка високопродуктивних багатопроцесорних систем, можливість роботи з серверами Microsoft Windows Server будуть необхідні для вирішення завдань бізнесу;

- 64-розрядна Windows ХР 64-Bit Edition створена для сімейства 64-розрядних процесорів Intel Itanium. Вона забезпечує підтримку додаткової пам'яті, збільшує швидкість операцій введення-виведення, розширює можливості для обчислень змінних з плаваючою точкою. Це досить потужна платформа для технічних і аналітичних розробок, також проведення фінансового та статистичного аналізу.

Unix. ОС Unix була створена в Bell Telephone Laboratories. Це багатозадачна ОС, здатна забезпечити одночасну роботу дуже великого кількість користувачів. Один потужний сервер може обслуговувати запити великої кількості користувачів. При цьому необхідно адміністрування лише однієї системи. Крім того, система здатна виконувати велику кількість різних функцій, зокрема, працювати як обчислювальний сервер, як сервер бази даних, як мережевий сервер, що підтримує найважливіші служби мережі і т. д.

Незважаючи на різноманітність версій UNIX, основою всього сімейства є принципово однакова архітектура і ряд стандартних інтерфейсів. Маючи у своєму розпорядженні набір утиліт, кожна з яких вирішує вузьку спеціалізовану задачу, можна конструювати з них складні комплекси.

Досить популярною є ОС FreeBSD, яка базується на ОС BSD версії 4.4, розробленої групою CSRG з Каліфорнійського університету в Берклі. На думку багатьох фахівців, вона перевершує Windows NT по надійності і продуктивності. FreeBSD - дуже невибаглива система, яка зможе перетворити старий х486 комп'ютер в DNS-сервер. Наявність вихідних кодів для всієї системи і більшості додатків забезпечує гнучке налаштування системи під будь-які завдання: від розробки програм для автоматизації роботи підприємства до автоматичного управління супутниковою антеною. У новій версії FreeBSD 4.7 оновлені «базові» програми, такі як GCC і Sendmail, додано кілька нових драйверів, а також усунуто виявлені проблеми з безпекою.

Linux. У 1991 році фінський студент Лінус Торвальдс по електронній пошті розіслав перший прототип своєї ОС і закликав відгукнутися на його роботу всіх, кому вона подобається чи ні. З цього моменту багато програмісти стали підтримувати Linux, додаючи драйвери пристроїв, розробляючи різні програми та ін В даний час Linux - дуже потужна і безкоштовна система.

Лінус Торвальдс розробив не саму ОС, а її ядро, підключивши вже наявні компоненти. Сторонні компанії, побачивши гарні перспективи для розвитку свого бізнесу, досить скоро почали насичувати ОС утилітами і прикладним ПЗ. Недолік такого підходу - відсутність уніфікованої і продуманої процедури установки системи, і це до цих пір є одним з головних стримуючих факторів для більш широкого розповсюдження Linux. І, тим не менш, ця ОС з року в рік відвойовує у відомих світових виробників мережних ОС все більшу частку ринку.

В даний час є безліч дистрибутивів цієї ОС (http://www.linux.ru) навіть російською мовою. Про деякі з них розповімо трохи докладніше.

RedHat Linux - Це самий знаменитий дистрибутив, який однаково добре підходить для установки як на домашній чи офісний комп'ютер, так і на потужний сервер. Red Hat Linux 8.0 включає зручну програму для встановлення і повний набір додатків - ігри, офісні пакети та ін RedHat Linux може «сусідити» з MS Windows як на одному комп'ютері, так і в локальній мережі, а офісний пакет OpenOffice дозволяє без проблем відкривати, редагувати і зберігати документи у форматах DOC і XLS.

У новій версії особливу увагу приділено користувача інтерфейсу - графічний інтерфейс RedHat BluecurveTM забезпечує єдиний зовнішній вигляд для всіх додатків, поліпшена організація головного меню, щоб спростити доступ до самим потрібним додатків і утиліт, також перероблені системні утиліти для зручного налаштування дисплея, звукової карти, зовнішніх пристроїв .

Mandrake Linux - Це популярна ОС, призначена для платформ Intel Pentium, AMD Athlon і PowerPC. Розробники Mandrake Linux 9.0 (Dolphin) постаралися зробити систему, яка б відповідала всім потребам потужного повнофункціонального Linux-сервера, але в той же час не забули про простих користувачів, яким потрібен зручний і елегантний графічний інтерфейс і, звичайно, офісні пакети, сумісні форматами MS -Office, програми для роботи в інтернеті, графічні редактори, МРЗ-плеєри і т.п.

ASPLinux 7.3 поставляється в декількох варіантах (Deluxe Edition, Standard Edition і Express Edition). Ці поставки розрізняються кількістю CD.

BeOS. Ця ОС асоціюється зі створенням і обробкою мультимедіа-інформації (аудіо-та відеозаписи, тривимірна графіка). Наявність безкоштовної «полегшеній» версії, справжня багатозадачність, відмінна підтримка багатопроцесорних ПК, висока продуктивність і зручність роботи - її сильні сторони.

До недоліків BeOS відносять невелику кількість прикладного ПЗ, недостатня кількість драйверів для апаратних пристроїв, погана документування.

Mac OS. Орієнтована виключно на комп'ютери Травні від Apple. Дуже проста в роботі і обслуговуванні, система повністю інтегрована з апаратним забезпеченням, багато технологій із самого початку реалізовані на рівні ОС. Додатків для неї значно менше, ніж для Windows. Рішення на базі Mac OS на порядок дорожче рішень, заснованих на платформі Intel.

4. Операційні системи КПК

Основна маса кишенькових комп'ютерів використовує всього три ОС - Palm OS, EPOC і Windows РЄ різних версій, причому Pocket PC умовно можна вважати новою версією Windows РЄ.

Palm OS - ОС, яка використовується в КПК виробництва Palm Computing, а також на всіх ліцензованих клонах цієї платформи, що випускаються компаніями Symbol, IBM, Qualcomm. Особливістю цієї ОС є її сувора прив'язка до певної платформі, типу процесора, об'єму пам'яті, екрану і т. д. Саме в таких апаратних обмеженнях і полягає її сила. Так, завдяки орієнтації лише на одну платформу, швидкість роботи КПК Palm набагато вище, ніж у конкуруючих систем. Ядро Palm OS підтримує режим багатозадачності, хоча сама ОС не може використовувати ці функції. Всі моделі КПК, що працюють під управлінням Palm OS, можуть синхронізувати інформацію з більшістю персональних інформаційних диспетчерів для настільних ПК за допомогою програмного забезпечення HotSync.

ОС EPOC, використовувана у всіх моделях кишенькових комп'ютерів, випущених компанією Psion PLC, розробляється фірмою Sym-bian. Це багатозадачна віконна ОС, яка підтримує роботу з кольоровими екранами. Швидкість її роботи вище, ніж у Windows РЄ, що пояснюється суворої прив'язкою EPOC до апаратного забезпечення. ОС Windows РЄ замислювалася Microsoft як полегшена версія Windows 95, розрахована на використання в портативних комп'ютерах. Спочатку орієнтована на самі різні апаратні платформи і процесори Windows РЄ дозволяє легко змінювати конфігурації портативних пристроїв і застосовується не лише в PDA, але і в ноутбуках, автомобільних комп'ютерах, Web-планшетах.

На відміну від Palm OS EPOC багатофункціональна, має модульну основу і широкі можливості розширення. І саме через її багатофункціональності та деякою громіздкість для мобільних пристроїв PDA під управлінням Windows РЄ кілька повільніше тих, на яких встановлена ​​EPOC. Ця ОС від Microsoft є багатозадачного, може працювати з мультимедійними даними і кольоровими екранами. Недоліком цієї ОС є завищені вимоги до оперативної пам'яті і непристосованість стандартного інтерфейсу Windows під потреби мобільних користувачів.

На основі Windows РЄ виключно для КПК була розроблена Pocket PC - програмно-апаратна платформа, що поєднує в собі операційний ПЗ і ряд нових, раніше недоступних для кишенькових ПК функцій. До їх числа належить функція мультимедіа, що дозволяє за допомогою спеціальної версії Windows Media Player відтворювати потокове аудіо та відео, а також програвати файли формату МРЗ, функція читання електронних книг за допомогою програми Reader. Крім того, користувачам доступні і полегшені версії практично всього офісного ПЗ Microsoft - Word, Excel, Internet Explorer, Outlook, Money і т. д.

5. Файлові системи

5.1 Загальні відомості

З поняттям файлової системи тісно пов'язане поняття файлової структури жорсткого диска та інших накопичувачів. Під файловою структурою диска розуміють, як розміщуються кореневий каталог, підкаталоги, файли, операційні системи (ОС), а також які для них виділені області на жорсткому диску.

Файлова система - Це сукупність усіх каталогів і файлів на жорсткому диску. До файлової системи має доступ також і будь-яка прикладна програма, для чого в усіх мовах програмування є спеціальні процедури. Файлова система є серцевиною всього програмного забезпечення комп'ютера.

У зв'язку з організацією зберігання файлів на жорстких дисках у всіх сучасних файлових системах виділяється деякий базовий рівень, що забезпечує роботу з файлами, що представляють набір прямо адресованих в адресному просторі файлу блоків. Перш ніж говорити про файлових системах, розглянемо, що ж собою представляють файли і як вони «організовані» при зберіганні на різних носіях.

5.2 Файли

5.2.1 Типи

Сам по собі комп'ютер не володіє знаннями, всі ці знання зосереджені у виконуваних на ньому програмах, в загальному іменовані, як програмне забезпечення (ПЗ). Сфера застосування комп'ютера визначається створеним для нього ПЗ, наприклад, для комп'ютера у відділі кадрів - програма автоматизованого обліку персоналу, у бухгалтерії - програма бухгалтерського обліку, у відділі маркетингу - програма управління маркетингом і т. д. Будь-яка програма використовує і оперує файлами, що зберігаються в папках на різних носіях: жорстких дисках, дискетах, CD-ROM, змінних носіях. Це можуть бути робочі, службові та довідкові файли програми, файли даних і документів.

Файл (англ. file - папка) - це сукупність даних, що зберігається на носії, що має ім'я, що пересилається і оброблювана як єдине ціле. Файл - це іменована область зовнішньої пам'яті, в яку можна записувати і з якої можна зчитувати дані. У файлах можуть зберігатися тексти, документи, програми, малюнки і т. д.

До характеристик файлу відносяться ім'я, розширення, розмір в байтах, час створення (час і дата) і атрибут (архівний, тільки для читання, системний і прихований).

Файл служить обліковою одиницею інформації в операційній системі (ОС). Будь-які дії з інформацією в ОС здійснюються саме над файлами: запис на диск, друк, зчитування з носія та ін

5.2.2 Області застосування

Перш за все файли застосовуються для зберігання текстових даних: документів, текстів програм і т. д. Такі файли зазвичай утворюються і модифікуються за допомогою різних текстових редакторів. Структура текстових файлів зазвичай дуже проста: це або послідовність записів, що містять рядки тексту, або послідовність байтів, серед яких зустрічаються спеціальні символи (наприклад, символи кінця рядка).

Одним словом, файлові системи зазвичай забезпечують зберігання слабо структурованої інформації, залишаючи подальшу структуризацію прикладним програмам. У перерахованих вище випадках використання файлів це навіть добре, тому що при розробці будь-якої нової прикладної системи, спираючись на прості, стандартні і порівняно дешеві кошти файлової системи, можна реалізувати ті структури зберігання, які найбільш природно відповідають специфіці даної прикладної області.

5.2.3 Іменування

Правила іменування файлів, спосіб доступу до даних, що зберігаються у файлі, і структура цих даних залежать від конкретної системи управління файлами і, можливо, від типу файлу. Всі сучасні файлові системи підтримують багаторівневе іменування файлів за рахунок підтримки додаткових файлів зі спеціальною структурою - каталогів (в термінах Windows - папок). Кожен каталог містить імена каталогів та файлів, які у ньому, тобто повне ім'я файлу складається зі списку імен вкладених каталогів та імені файлу. Різниця між способами іменування файлів в різних файлових системах полягає в тому, з чого починається цей ланцюжок імен.

5.2.4 Захист файлів

Файлові системи є загальним сховищем файлів, до яких мають доступ користувачі. Тому виникає проблема авторизації доступу до файлів. У загальному вигляді підхід полягає в тому, що по відношенню до кожного зареєстрованому користувачеві даної обчислювальної системи для кожного існуючого файлу вказуються дії, які дозволені або заборонені даному користувачеві.

5.2.5 Багатокористувацький доступ

Якщо операційна система підтримує багатокористувацький режим, то цілком реальна ситуація, коли два або більше користувачів одночасно намагаються працювати з одним і тим же файлом. Якщо всі ці користувачі збираються тільки читати файл, нічого страшного не станеться. Але якщо хоча б один з них буде вносити зміни до файлу, для коректної роботи цієї групи потрібна взаємна синхронізація.

Історично в файлових системах застосовувався наступний підхід. В операції відкриття файлу (першої та обов'язкової операції, з якою повинен починатися сеанс роботи з файлом), крім інших параметрів, вказувався режим роботи (читання або зміна). Якщо до моменту виконання цієї операції від імені певної програми файл вже знаходився у відкритому стані від імені іншої програми, то, в залежності від особливостей системи, першій програмі повідомляється про неможливість відкриття файлу в бажаному режимі або вона блокується до тих пір, поки друга програма не виконає операцію закриття файлу.

5.3 Папки (каталоги)

На комп'ютері є величезна безліч файлів, число яких може досягати до кількох сотень тисяч. Зрозуміло, що якби всі вони були записані на жорсткий диск, то при спробі переглянути їх і, тим більше, знайти серед них файл з конкретним ім'ям виникнуть серйозні труднощі. Тому без своєрідного довідника файлів із зазначенням місця розташування на диску просто не обійтися. У кожному каталозі містяться файли, об'єднані яким-небудь смисловим ознакою, наприклад файли які відносять до якоїсь тематики.

У загальному випадку, каталог (папка) - це такий же файл, але в ньому в якості інформації зберігаються відомості про інших файлах і каталогах. Всі обмеження, що існують для імен файлів, поширюються, природно, і на імена каталогів, причому в імені каталогу розширення, як правило, відсутня.

6. Коротка характеристика файлових систем

FAT 16. Файлова система FAT (File Allocation Table) працює з одиницями дискового простору, званими кластерами, що включають один або кілька секторів жорсткого диска. Мінімальний розмір кластера - 512 байт, а максимальний - 32 Кбайта. Таблиця FAT ідентифікує записи, що відповідають дисковим кластерам, за допомогою 16-розрядних чисел, тобто в таблиці можна розмістити не більше 65 536 записів (216). Не складно підрахувати, що при максимальному розмірі кластера в 32 Кбайта максимальний розділ дискового тому становитиме 2 Гбайта.

У FAT один файл повинен займати як мінімум один кластер. Це призводить до того, що при розмірі файлу 10 Кбайт і розмірі 32 Кбайта файл займе кластер, тобто 22 Кбайт будуть втрачено безповоротно. Теж саме відноситься і до файлу розміром 40 Кбайт. У цьому випадку буде зайнято два кластери, один повністю (32 KB) і частина другого 8 Кбайт, а 24 Кбайта виявляться «не при справах».

Як правило, ім'я файлу складається з двох частин - імені та розширення. Повне ім'я файлу будується наступним чином: [drive:] [шлях \] имяфайла. V дисків можуть бути імена А:, В: - для гнучких дисків (дискет); С:, D:, Е: і т. д. аж до Z: - для жорстких дисків і їх логічних розділів, дисків CD-ROM та інших змінних носіїв.

Ім'я файлу в MS DOS може містити від одного до восьми символів, а розширення - до трьох включно, це обумовлюється особливостями файлової системи FAT 16. Ім'я та розширення відокремлюються один від одного крапкою. Розширення є необов'язковим параметром і в принципі може бути відсутнім.

В назві файлів можуть використовуватися прописні і рядкові латинські літери (причому MS DOS не проводить відмінності між великими і маленькими літерами, тобто символ G і символ q в назві файлу будуть сприйняті абсолютно однаково), символи $ & # @! ° / ° ^л 0 {}[]-_ ^і цифри. Неприпустимо використання символів? *.,:; = + / \ | <> І символу лапок.

FAT 32. На зміну FAT16 прийшла FAT32. Принциповою відмінністю FAT32 від FAT16 в тому, що вона ідентифікує записи, що відповідають дисковим кластерам, за допомогою 32-розрядних чисел, тобто максимальна кількість записів стає рівним 4 294 967 296 (232). Це дозволило забезпечити підтримку дискового розділу до 2 Тбайт. У всьому іншому FAT32 «повторює» FAT 16.

Файл в ОС Windows 9х, NT, 2000, ХР довжина імені файлу разом з розширенням може досягати 255 символів. Не можна використовувати символи? *: / \ | <? і символи лапок. Це зроблено для підвищення наочності імені файлу. WINDOWS 9х розрізняє прописні і рядкові букви при створенні файлу, але ігнорує регістр при зверненні до файлу.

У Windows 9х для сумісності з ранніми версіями MS-DOS введено поняття короткого імені, або DOS. Формується воно наступним чином. Якщо ім'я файлу в WINDOWS 9х відповідає всім вимогам імені DOS, то ім'я DOS буде в точності відповідати імені WINDOWS 9х, тільки великі літери стануть маленькими. Якщо ім'я WINDOWS 9х має велику довжину, ніж припустимо в DOS, то коротке ім'я буде сформовано найчастіше так: від імені буде залишено 6 символів, до нього буде додано ~ 1, а розширення також буде усечено до трьох символів. Якщо в імені WINDOWS 9х зустрічаються символи, заборонені в DOS, то вони будуть замінені на _ (символ підкреслення).

NTFS. New Technology File System (NTFS) в порівнянні з FAT є більш складною структурою і з більш широкими можливостями. Вона не зберігає всю інформацію про розташування файлів в одному місці, відомості про розподіл дискового простору між файлами зберігаються у складі спеціальних пакетів.

Файлова система NTFS має вбудованої підтримкою довгих імен і розширюваних атрибутів файлів. Завдяки цьому, розділи NTFS можуть зберігати інформацію, пов'язану з захистом файлів, аудитом доступу до файлів, а також відомості, пов'язані з правами на володіння файлами.

У NTFS можна задавати дискову квоту, суть якої в тому, що користувачеві можна призначити певний розмір дискового простору, який він може використовувати для зберігання своїх файлів.

Нові можливості NTFS версії 5, починаючи з Windows 2000, дозволяють задіяти архітектуру відкритих ключів для шифрування файлів, каталогів чи томів за допомогою спеціальної системи шифрування. За допомогою можливості монтування можна під'єднати будь-який диск у будь-яке місце файлової системи.

NTFS підтримує диски, максимальний розмір яких може досягати 16 екзабайт (екзабайт - це 1073741824 Гбайт). Це практично безмежний розмір, який у недалекому майбутньому на практиці навряд чи буде досягнутий.

Коли має сенс переходити на NTFS? Основними умовами такого переходу є те, в яких цілях використовується комп'ютер і який розмір наявної оперативної пам'яті. По-перше, NTFS працює трохи повільніше, ніж FAT, з-за додатково завантажуються служб і систем безпеки. По-друге, якщо розмір оперативної пам'яті невеликий, то переходити на NTFS небажано.

Якщо диск або розділ перетворений у формат NTFS, то його не можна просто перетворити назад у формат FAT або FAT 32. Необхідно переформатувати диск або розділ, що призведе до знищення всіх його даних, включаючи програми та особисті файли користувача.

У табл. 2 наведено дані щодо сумісності кожної файлової системи з різними ОС і відомості за розмірами дисків і файлів.

Таблиця 2. Порівняння файлових систем

6.1 Файлова система CD-ROM

Організацію файлової системи на CD-ROM описує стандарт ISO 9660. Рівень 1 цього стандарту включає формати файлових систем MS-DOS і HFS (Apple Macintosh), а рівень 2 описує файлову систему з довгими іменами і рівнем вкладеності до 32.

Розширення Rock Ridge описує формат файлової системи UNIX.

Окремим випадком CD-R є формат Kodak Photo CD, що використовується для багатосеансовий запису колекцій фотографій. Photo CD використовує формат CD-Bridge, оформлений у файлову систему ISO 9660. Диски Photo CD можуть відтворюватися спеціальними програвачами на побутовий телевізор або зчитуватися комп'ютерними дисководами CD-ROM.

6.2 Файлова система DVD-Video

Для дисків всіх типів (DVD-ROM, DVD-Video, DVD-Audio) використовується загальна файлова система UDF Bridge Format. Вона є комбінацією Micro-UDF і ISO 9660. UDF (Universal Disk Format) - файлова система, розроблена асоціацією OSTA (Optical Storage Technology Association) на базі стандарту ISO 13346.

Базовою одиницею файлової системи DVD-диска є файли VOB (Video Object), які включають в себе не тільки відео-та аудіо, але допоміжні субізображенія і дані по навігації. Кожен VOB-файл побудований з осередків - самих дрібних одиниць DVD-диска, до яких можна адресуватися при інтерактивному перегляді. Вони складаються з цілого числа груп зображень (MPEG GOP). Осередки пов'язані один з одним навігаційними ланцюжками, що визначають порядок відтворення осередків (переходів між ними) відповідно до обраної програми.

6.3 Файлова система MacOS

ОС MacOS, використовувана в комп'ютерах Apple Macintosh, - це ієрархічна оптимізована для роботи з дисками великих розмірів, а розмір кластера навіть на многогігабайтних дисках складає 1-2 Кбайта.

У MacOS у файлів немає трибуквених розширень - максимальна довжина імені файлу - 255 символів.

Але це тільки користувачеві не надається ніяких розширень, насправді роль розширень грає два параметри. Кожен з цих параметрів представляє собою звичайне 32-бітове число без знака, яке прийнято для зручності передавати комбінаціями з 4 символів ASCII. Цей тип-амфібія дуже широко застосовується в MacOS для ідентифікації типів ресурсів, для найрізноманітніших дескрипторів в Apple Events, для ідентифікації вмісту буфера обміну даними.

Параметрами файлу є його тип і сигнатура (підпис). Комбінації цих двох параметрів зазвичай відповідає комплект значків різного дозволу і розміру. Тип файлу, наприклад, 'TEXT', APPL ',' EPSF ',' PDF ', несе відомості про його форматі.

В іменах файлів в MacOS можна застосовувати будь-які символи, крім двокрапки. Двокрапка у MacOS виконує приблизно ту ж функцію, що коса риса різної орієнтації виконує в UNIX або DOS - роздільник в імені файлу, що дозволяє визначити шлях до нього.

6.4 Файлові системи UNIX і Linux

Звичайні файли в UNIX складаються ніби з двох частин, роз'єднаних у просторі на диску, але обов'язково знаходяться в одному дисковому розділі. Перша частина - область метаданих, в якій записуються ідентифікатор диска, відомості про атрибути файлу, а також інформація про те, в яких блоках дискового розділу фізично розміщена область даних файлу. Друга частина містить ті самі послідовності байтів, які утворюють доступний користувачеві текст у форматі ASCII.

Ім'я - це атрибут не файлу, а файлової системи. І саме для його зберігання призначені файли особливого типу - каталоги (директорії в термінах DOS).

Імена файлів, через які вони включаються у файлову систему, фігурують тільки у складі каталогу, до якого приписаний файл, - і більше ніде. І тому видалення файлу в UNIX - це операція не з ним самим, а з даними його каталогу.

Такий спосіб організації зв'язку між вмістом файла і його ім'ям називається жорсткої посиланням (hard link). З нього випливає, що один і той самий набір даних і метаданих може мати будь-яку кількість імен.

Файлова система ext2fs - типова представниця UNIX-клану. За рахунок ефективного кешування дискових операцій вона забезпечує високу швидкодію. Але в неї відносно слабка стійкість до збоїв і відсутній механізм журналізації (щось подібне до файлу логування (реєстрації, протоколювання) дискових операцій, в якому фіксуються не виконані, а тільки майбутні операції з метаданими, що забезпечує самовідновлення цілісності файлової системи після збою).

З файлових систем з підтримкою журналізації найбільше визнання отримали ReiserFS, ext3fs, XFS. Для створення будь-якої з цих файлових систем потрібно скористатися спеціальною командою.

Загалом, Linux схожа на NTFS: є поняття кореневого каталогу, підкаталогів і файлів, що представляють собою різні одиниці даних. Так як у Linux не використовується поняття диск (drive), то її файлова система монтується в каталоги всередині кореневого каталогу. Набори дозволів і права володіння для файлів і каталогів визначають, якими дозволами володіє користувач: читання (read), запис (write) або виконання (execute).

Для різних цілей Linux використовує різні каталоги (це має місце і в Windows). Є каталоги, які називаються / etc, в них містяться найбільш важливі для Linux конфігураційні файли; є каталоги / home, в яких знаходяться домашні каталоги користувачів. Користувач з іменем root також має свій домашній каталог / root