Операционная система Windows 2000: ОС семейства Windows; Windows 2000 (функциональные возможности, архитектура, особенности файловой системы). Операционные системы семейства Windows.

 

Windows 3.1 являлась одной из первых ОС серииWindows, получивших широкое признание.Являетсяграфической оболочкой ОС MS DOS.

В 1993 году Microsoft начала выпуск новых ОС New Technology — Windows NT.

ОС Windows NT изначально проектировалась с учетом требований производительности, переносимо-сти, надежности, совместимости и расширяемости. Windows NT представляет собой 32-разрядную ОС. Windows NT использует вытесняющую многозадачность и поддерживает симметричную многопроцес-сорную обработку. Благодаря особенностям внутренней структуры Windows NT работает на компьюте-рах с процессорами Intel-x86 и RISC-процессорах: PowerPC, MIPS R4000 и DEC Alpha.

Версия Windows NT 3.5 дополнительно включает ряд функций:

Улучшенное автораспознавание аппаратуры, встроенную совместимость с NetWare, встроенную под-держку протокола TCP/IP, реализацию средств удаленного доступа RAS, поддержку объектов OLE 2.x графические возможности трехмерной графики OpenGL API. OpenGL, доменная организация.

 

При разработке Windows NT 4.0 были добавлены средства для использования ОС как платформы для Web-сервера. В поставку включен Internet Information Server (IIS) и сервер DNS/DHCP. Windows NT 4.0 отличает повышенная стабильность и защита информации. Улучшены средства предотвращения про-граммных сбоев и сохранения работоспособности всей системы при сбое.

 

ОС Windows 95 (1995), является развитиемWindows 3.1, характеризуется простотой инсталляции, не-высокими уровнями защиты данных и устойчивости к сбоям приложений. Windows 95 обладает интуи-тивно понятным интерфейсом, выполняет 16- и 32-разрядные приложения, поддерживает технологию plug-and-play, содержит встроенные средства для сетевой работы.

 

Windows 98 является развитиемWindows 95.Эта версия тесно интегрирована сWeb-броузеромInternetExplorer и содержит большое количество драйверов к старым и новым устройствам, в том числе и к устройстам USB. Пользователи отмечают упрощенный процесс инсталляции ОС, пониженные по срав-нению с NT требования к мощности процессора, объему памяти и дисковому пространству.

Windows NT 5.0, или Windows 2000, —полностью32-разрядная ОС с приоритетной многозадачно-стью, улучшенной реализацией работы с памятью и изначально проектировалась со средствами обеспе-чения надежности, защиты и управления. Эта ОС является развитием Windows NT 4.0 и реализует дос-тижения Windows 9x.

Windows 2000 выпускается в четырех версиях:

– Windows 2000 Professional (ранее NT Workstation);

– Windows 2000 Server (NT Server);

 

– Windows 2000 Advanced Server (NT Server Enterprise Edition);

– Windows 2000 DataCenter Server.

Windows 2000 Professional

Windows 2000 Professional —операционная система нового поколения для делового использования насамых разнообразных компьютерах — от портативных до серверов. Эта ОС является наилучшей для ведения коммерческой деятельности в Интернете. Она объединяет: простоту использования Windows 98 и надежность, экономичность и безопасность Windows NT..

ОС для настольных и мобильных компьютеров. Основные цели проектирования ОС заключались в уп-рощении работы, совмещении достоинств Windows NT и Windows 98, снижении стоимости эксплуата-ции.

В основу Windows 2000 положены следующие принципы.

Совместимость. ОС имеет привычный интерфейс, поддерживает файловые системыNTFS, FAT16иFAT32. Обеспечивает реализацию многих приложений MS DOS, Windows 9x и части приложений OS/2. Имеются средства для работы в Unix- и Novell-сетях. Реализована поддержка USB и plug-and-play уст-ройств, встроен API DirectX 7.0 и OpenGL.

 

Надежность и отказоустойчивость. ОС реализует раздельное адресное пространство для всех выпол-няемых задач. Такая архитектура защищает приложения от повреждения. В отличие от Windows 9x про-граммы не имеют возможности вносить изменения в системные файлы.

Многопользовательность и защита данных. ОС позволяет установить для каждого пользователя соб-ственные настройки.

 

Расширяемость и масштабируемость. Модульное построение ОС упрощает добавление новых ком-понент. Возможна организация работы до 32 процессоров. ОС содержит встроенные сетевые средства связи с различными типами компьютеров, поддерживающие разнообразные транспортные протоколы и технологию клиент-сервер.

Производительность. Приложения вWindows 2000по сравнению сWindows 9xиNTработают на25—-30% быстрее, однако сама ОС требует для работы более 64 Мб памяти.

Операционные системы семейства Windows

Современные операционные системы построены на основе системы Windows-95. При ее создании в систему были заложены следующие основные концепции:

– мультизадачность – ОС и пользователь могут одновременно работать с несколькими прило-жениями;

 

– визуальная ориентированность – пользователь не вводит команды, а управляет графическими объектами (концепция GUI – графического интерфейса пользователя);

– объектная ориентированность – пользователь работает с документами и папками, а не с про-граммами или командами;

 

– универсальный интерфейс – все программы похожи по управлению;

– технология внедрения и связывания объектов – все основные объекты можно комбинировать и вкладывать друг в друга при работе с документами;

– технология обмена данными – практически любая совместимая информация может быть пе-редана из одной программы в другую через специальную область памяти, называемую Буфером Обмена.

Архитектура Windows.

Windows - операционная система, внутренняя структура которой тесно связана с особенностями про-цессоров, совместимых с Intel-80386. Перечислим и кратко опишем основные режимы их работы. Реальный режим. Точная копия того единственного режима, в котором работали процессоры8086и8088, адресуя 1 Мб оперативной памяти;

 

 

Стандартный режим (режим процессора80286).Защищенный режим, в который можно было пере-ключать процессор 80286, чтобы он адресовал до 16 Мб оперативной памяти и обеспечивал использо-вание программами только выделенных им адресов памяти.

 

Защищенный режим. «Родной»режим процессора80386, наиболее полно использующий преимуще-ства его 32-разрядной архитектуры, который отличают передовые методы защиты программ, 32-разрядная адресация, возможность подкачки страниц памяти по требованию.

Процессоры 80386 и выше поддерживают четыре уровня (кольца) привилегий, обеспечивающих раз-личные степени защиты для исполняемых программ. В каждый момент времени процессор может рабо-тать только на одном уровне привилегий.

 

При передаче управления с одного уровня привилегий на другой процессор выполняет десятки опера-ций, однако, применение их необходимо, чтобы обеспечить защиту жизненно важных участков кода системы.

 

Для выполнения кода системного уровня Windows (ядра ОС) использует нулевое кольцо защиты. Программы, выполняемые в нулевом кольце, могут работать с аппаратурой напрямую, и ни одно посто-роннее приложение не может помешать выполнению кода с нулевым уровнем защиты. Сервисом нуле-вого уровня пользуются файловая система защищенного режима, диспетчер виртуальных машин и ап-паратно-ориентированные драйверы.

 

Прикладные программы и многие части операционной системы выполняются только в третьем кольце защиты. Соответственно, они не могут напрямую работать с устройствами компьютера, но обращаются

 

к драйверам устройств, выполняющимся в нулевом кольце. Это обеспечивает относительную безопас-ность приложений для системы в целом.

Таким образом, в Windows реализована двухуровневая модель защиты, которую обычно называют мо-делью «ядро-пользователь». Разделение программ на системные с высоким уровнем привилегий и при-кладные с низким уровнем обеспечивает достаточно высокую степень защиты без заметного ущерба для общей производительности системы.

 

 

Опишем основные компоненты, из которых складывается архитектура Windows.

 

Драйверы устройств отвечают за операции с аппаратным обеспечением.Они принимают команды отОС и переводят их в конкретные инструкции устройствам. Благодаря этому прикладные программы для Windows не зависят от типов внешних устройств и пользуются сервисом, который им предоставляет операционная система.

Встроенные функции Windows находятся в файлах*.DLL —динамически загружаемых библиотеках(dynamic-link library). Модули *.DLL — это разделяемые библиотеки готовых процедур, к которым по мере необходимости обращаются исполняемые программы.

Основой кода Windows, выполняемого в третьем кольце защиты процессора, служат модулиKernel, User и GDI. Каждый из них состоит из двух частей — 32-разрядной и 16-разрядной. 16-разрядные моду-ли упразднены. Windows использует 16-разрядный код, когда он необходим для обеспечения совмести-мости или если 32-разрядное кодирование нецелесообразно, поскольку увеличило бы расход памяти без заметного увеличения производительности. 16-разрядные функции ядра Windows 95 написаны преиму-щественно на ассемблере.

 

32-разрядная часть модуля Kernel отвечает за базовые процессы—файловый ввод-вывод, управле-ние памятью, загрузку и выполнение программ, поддержку сетевой и файловой систем. Имя файла 32-разрядного модуля Kernel — KERNEL32.DLL. 16-разрядная часть модуля Kernel, KRNL386.EXE, задей-ствуется на момент загрузки Windows и используется для инициализации 32-разрядной части, а также отвечает за поддержку методов Windows 3-их версий.

 

Модуль GDI управляет графическими операциямиWindows (то есть включением и выключением пик-селов, прорисовкой линий, закраской областей) и печатью. 32-разрядный модуль GDI32.DLL отвечает за подсистему буферизации входных и выходных потоков, подсистему печати, растеризатор шрифтов TrueType и основные операции рисования — то есть, за все основные операции, для которых важна скорость выполнения или требуется высокая точность вычислений с плавающей запятой. Операции

 

управления окнами, для которых более важна совместимость со старыми приложениями, описывает 16-разрядный модуль GDI.EXE.

Модуль User управляет пользовательским вводом-выводом, включая операции с клавиатурой, мышью, звуковым драйвером, системными часами и портами ввода-вывода. Модуль обеспечивает пользователь-ский интерфейс Windows, поддерживает отображение и перемещение окон, меню и значков. 32-разрядная часть модуля (файл USER32.DLL) зачастую используется для трансформации вызовов 32-разрядных приложений и переадресацию.

Файловая система.

Файл (англ. file —папка) — это именованная совокупность любых данных, размещенная на внешнемзапоминающем устройстве и хранимая, пересылаемая и обрабатываемая как единое целое. Файл может содержать программу, числовые данные, текст, закодированное изображение и др.

Файловая система —это средство для организации хранения файлов на каком-либо носителе.

Файлы физически реализуются как участки памяти на внешних носителях — магнитных дисках или CD-ROM. Каждый файл занимает некоторое количество блоков дисковой памяти. Обычная длина блока — 512 байт.

 

Обслуживает файлы специальный модуль операционной системы, называемый драйвером фай-ловой системы. Каждый файл имеет имя, зарегистрированное в каталоге —оглавлении файлов.

Каталог (иногда называется директорией или папкой )доступен пользователю через командныйязык операционной системы. Его можно просматривать, переименовывать зарегистрированные в нем файлы, переносить их содержимое на новое место и удалять.

 

Каталог может иметь собственное имя и храниться в другом каталоге наряду с обычными файла-ми: так образуются иерархические файловые структуры. Пример такой структуры — на рис.

 

Параметры файлов

 

Любой файл содержит в служебных полях следующую информацию: имя, дату и время создания и мо-дификации, размер, и другие атрибуты, зависящие от реализации файловой системы. То же относится и

 

к каталогу. Имя и тип любого файла (и каталога) должны быть уникальными в пределах того каталога, в котором они находятся. Рассмотрим ограничения, налагаемые на файлы операционными системами.

FAT16

Имя файла в этой файловой системе состоит из одного или не более чем восьми символов, которые приведены в нижеследующей таблице. Кроме того, у файловых систем программных продуктов фирмы Microsoft присутствует так называемое расширение имени, отделяемое от имени файла точкой. Это расширение неявно указывает, какой программой создан или будет обрабатываться файл.

 

Поскольку каталог является одним их видов файла, то на него действуют те же ограничения на имена, что и на файлы.

Расширение имени каталога не несет никакой смысловой нагрузки и служит лишь довеском к имени. Обычно расширение у каталогов отсутствует.

VFAT

 

Впервые появилась в операционной системе Microsoft Windows 95. Она очень похода на файловую сис-тему FAT16. Для пользователя существенны следующие отличия от FAT16:

1. У нее нет ограничений на число и размер расширения. В этой файловой системе может быть несколь-ко расширений, разделяемых точкой. Однако тип файла определяется по последнему расширению, а ос-тальные рассматриваются как имя файла.

 

2. Максимальная длина имени файла с расширением - не 12 символов, как в FAT16, а 255. Вследствие этого не нужно придумывать какие-либо сокращения для имен файлов, чтобы уложиться в прокрустово ложе из восьми символов.

 

3. Имя файла в этой файловой системе хранится в нескольких местах. В одном из них храниться истин-ное длинное имя файла в кодировке Windows, а в другом - сокращенное до восьми символов имя файла

в кодировке DOS. Это сделано для совместимости со старыми версиями FAT, а именной - FAT12 и FAT16.

 

4. В именах фалов разрешается использовать дополнительно следующие символы:

– Пробелы

– Символы +.,: =[ ]

 

– Все символы национальных алфавитов и псевдографики.

 

– По-прежнему нельзя использовать управляющие символы и символы /\: *? " < > |

5.В длинных именах разница между прописными и строчными буквами сохраняется - это позволяет обеспечить удобочитаемость файлов. Однако в одном каталоге недопустимы имена файлов, различаю-щихся только регистром (т.е. строчными и прописными) букв и более ничем! Это объясняется алгорит-мом преобразования длинных имен к коротким, о котором смотри пункт 2. По другому это можно сформулировать так: в одном каталоге не могут находится одновременно два файла или каталога с оди-наковыми короткими именами.

 

6. Длина полного имени (длинного имени + " длинное" путевое имя) не должно превышать 260 симво-лов.

FAT32

С точки зрения прикладных программ она ничем не отличается от VFAT и FAT16. Различия проявляют-ся только на уровне представления и сеансовом уровне (то есть на уровне организации FAT.

Драйвер файловой системы обеспечивает доступ к информации, записанной на магнитный диск, поимени файла и распределяет пространство на магнитном диске между файлами.

 

Для выполнения этих функций драйвер файловой системы хранит на диске не только информацию пользователя, но и свою собственную служебную информацию. В служебных областях диска хранится список всех файлов и каталогов, а также различные дополнительные справочные таблицы, служащие для повышения скорости работы драйвера файловой системы.

К файловой системе имеет доступ также и любая прикладная программа, для чего во всех языках про-граммирования имеются специальные процедуры.

Понятие файла может быть обращено на любой источник или потребитель информации в машине, например, в качестве файла для программы могут выступать принтер, дисплей, клавиатура и др. Структура файловой системы и структура хранения данных на внешних магнитных носителях опре-деляет удобство работы пользователя, скорость доступа к файлам и т.д.

Файлы, каталоги (папки).

Информация на дисках хранится в файлах. Файл – это поименованная область на диске или другом но-сителе информации. В файлах могут храниться тексты программ, документы, готовые к выполнению программы и другие данные. Идентификация информации выполняется по уникальному имени, имени файла.

Имя файла состоит из двух частей разделяемых точкой: имени файла и расширения имени. В Windows расширение имени файла, т.е. тип файла (текст, рисунок, таблица, папка, приложение) устанавлива-ется автоматически приложением в котором вводились данные. Наиболее распространенные типы файлов:

*.exe, *.pif, *.com, *.bat – исполнимые файлы; *.bmp, *.gif, *.jpg – графические файлы; *.doc – тексты;

*.xls – электронные таблицы; *.html, *.htm – Web-страница; *.arj, *.zip, *.rar – архивные файлы.

По имени файла определяется его содержание. В Windows допустимая длина имени файла со-ставляет 252 символа, которые включают пробелы, прописные и строчные буквы, русского и латин-ского алфавита, цифры и специальные символы.

Недопустимые символы имени файла: (: ; *? / \ | < > и кавычки).

Имена файлов регистрируются на дисках в каталогах (или директориях). В Windows каталоги называ-ют папками.

Каталог — это специальное место на диске, в котором хранятся имена файлов, сведения о размере файлов, времени их последнего обновления, атрибуты (свойства файлов). Если в каталоге хранится имя файла, то говорят, что этот файл находится в данном каталоге. на каждом диске может быть несколько каталогов. В каждом каталоге может быть много файлов, но каждый файл всегда регист-рируется только в одном каталоге.

Все каталоги (кроме корневого) на самом деле являются файлами специального вида. Каждый каталог имеет имя, и он может быть зарегистрирован в другом каталоге. если каталог X зарегистрирован в каталоге Y, то говорят, что X — подкаталог Y, а Y — надкаталог или родительский каталог для X.

Требования к именам каталогов те же, что и к именам файлов. Как правило, расширение имени для каталогов не используется, хотя делать это никто не запрещает.

На каждом диске имеется один главный, или корневой каталог. В нем регистрируются файлы и под-каталоги (каталоги 1-го уровня).В каталогах 1-го уровня регистрируются файлы и каталоги 2-го уров-ня и т.д. Получается иерархическая древообразная структура каталогов на диске.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: