Макинтош и образование:Информатика и ИТ:Операционные системы

1.1  Основные понятия темы

1.2  Назначение ОС

Операционная система -- это комплекс программ, упрощающих для пользователя управление компьютером

ОС загружается при включении компьютера и управляет всеми процессами до момента его выключения

• загружает заданные пользователем программы в оперативную память;
• предоставляет прикладным программам запрашиваемые ими ресурсы;
• следит за высвобождением ресурсов программами и перераспределяет их;
• управляет работой внешних устройств и передачей информации от них к прикладным программам и наоборот;
• обрабатывает возникающие ошибки;
• осуществляет взаимодействие с пользователем.

1.3  Структура ОС

В операционной системе можно выделить следующие компоненты: ядро (kernel), драйверы (drivers) и оболочку (shell)

Ядро -- центральная часть ОС, управляющая выполнением программ и распределением ресурсов. Драйверы осуществляют взаимодействие с периферийными (внешними) устройствами. Оболочка организует взаимодействие с пользователем -- пользовательский интерфейс. Он может быть как текстовым (командная строка, как в MS-DOS, Unix и т. п.), так и графическим (Windows, Mac OS и т. п.). Именно качество пользовательского интерфейса определяет удобство работы с ОС. Кстати, в большинстве операционных систем оболочка реализуется в виде отдельной программы, что позволяет достаточно легко ее заменять¹

БОльшая часть операционной системы, как и другие программы, хранится во внешней памяти. Однако, чтобы при включении компьютера начать загрузку, небольшая ее часть должна находиться в постоянной памяти². Заметим, что ОС не загружается в оперативную память полностью. Некоторая ее часть -- так называемая, <<резидентная>> -- находится там постоянно, а все остальное подгружается по мере надобности

1.4  Файловая система

Файловая система определяет, как организовано хранение информации на дисках. В разных операционных системах это делается по-разному (многие ОС могут работать с несколькими файловыми системами)

<<Со стороны пользователя>> в современных ОС все файловые системы являются иерархическими. Т. е. в корневом каталоге (каталоге диска³) находятся вложенные каталоги, в них -- еще каталоги и т. д. В любом каталоге этой <<матрешки>> могут храниться файлы. Это позволяет удобно (для человека) организовывать хранение данных. В отдельных каталогах, например, размещают файлы разных программ, в отдельных каталогах -- документы разных видов или относящиеся к различным работам и т. п

Для компьютера каждый диск состоит из блоков (участков дорожки, которые записываются и читаются как единое целое). Обычно размер блока⁴ равен 512, 1024, 2048 и т. д. байтов. Несколько блоков образуют кластер -- минимальный фрагмент данных на диске, с которым может работать файловая система. Чем больше размер кластера, тем менее рационально используется пространство на диске⁵

В процессе работы с диском -- стирании одних файлов и записи других -- происходит его фрагментация. Кластеры, образующие файл, уже не идут все подряд, а образуют несколько разнесенных в разные места диска цепочек. В большинстве случаев это замедляет чтение и запись информации. Поэтому приходится периодически использовать специальные программы, переписывающие файлы кластер за кластером -- дефрагментаторы (или оптимизаторы) диска.

Литература

[1]

Н. В. Потехин, М. В. Шуров. Уроки по изучению операционной системы//Информатика и образование. 2000. 4 с. 69-76.

Примечания:

¹ В Unix вообще стандартно есть целых три разных <<командных процессора>>, любой из которых можно запустить как обычную программу

² Кроме того, находящаяся в ПЗУ часть ОС обычно выполняет тестирование устройств компьютера перед его загрузкой

³ Не во всех ОС корневой каталог связан с конкретным накопителем, но для систем, использующихся на ПК, это справедливо

⁴ Размер блока -- характеристика диска, иногда может быть изменен при разметке (форматировании)

⁵ Оценить <<потерянное>> пространство можно, умножив количество файлов на диске на половину размера кластера