Информационные технологии в Юридической деятельности

Таким образом, современные универсальные операционные системы можно охарактеризовать, прежде всего, как: – использующие файловые системы (с универсальным механизмом доступа к данным); – многопользовательские (с разделением полномочий); – многозадачные (с разделением времени).

Многозадачность и распределение полномочий требуют определённой иерархии привилегий компонентов самой операционной системе. В составе операционной системы различают три группы компонентов:

а.) – ядро, содержащее планировщик; – драйверы устройств, непосредственно управляющие оборудованием; – сетевая подсистема, файловая система;

б.) – системные библиотеки;

в.) – оболочка с утилитами.

Большинство программ, как системных (входящих в операционную систему), так и прикладных, исполняются  в непривилегированном («пользовательском») режиме работы процессора и получают доступ к оборудованию (и, при необходимости, к другим ресурсам ядра, а также ресурсам иных программ) только посредством системных вызовов. Ядро исполняется в привилегированном режиме: именно в этом смысле говорят, что система (точнее, её ядро) управляет оборудованием.

В определении  состава операционной системы значение имеет критерий операциональной  целостности (замкнутости): система  должна позволять полноценно использовать (включая модификацию) свои компоненты. Поэтому в полный состав операционной системы включают и набор инструментальных средств (от текстовых редакторов до компиляторов, отладчиков и компоновщиков).

Ядро операционной системы

Ядро – центральная часть операционной системы, управляющая выполнением процессов, ресурсами вычислительной системы и предоставляющая процессам координированный доступ к этим ресурсам. Основными ресурсами являются процессорное время, память и устройства ввода-вывода. Доступ к файловой системе и сетевое взаимодействие также могут быть реализованы на уровне ядра. Как основополагающий элемент операционной системы, ядро представляет собой наиболее низкий уровень абстракции для доступа приложений к ресурсам вычислительной системы, необходимым для их работы. Как правило, ядро предоставляет такой доступ исполняемым процессам соответствующих приложений за счёт использования механизмов межпроцессного взаимодействия и обращения приложений к системным вызовам ОС. Описанная задача может различаться в зависимости от типа архитектуры ядра и способа её реализации.

Объекты ядра ОС: – Процессы; – Файлы; – События; – Потоки; – Семафоры; – Мьютексы; – Каналы; – Файлы, проецируемые в память;

Пакетный режим

Необходимость оптимального использования дорогостоящих  вычислительных ресурсов привела к  появлению концепции «пакетного режима» исполнения программ. Пакетный режим предполагает наличие очереди  программ на исполнение, причём система может обеспечивать загрузку программы с внешних носителей данных в оперативную память, не дожидаясь завершения исполнения предыдущей программы, что позволяет избежать простоя процессора.

Разделение времени и многозадачность

Уже пакетный режим в своём развитом варианте требует разделения процессорного времени между выполнением нескольких программ. Необходимость в разделении времени (многозадачности, мультипрограммировании) проявилась ещё сильнее при распространении в качестве устройств ввода-вывода телетайпов (а позднее, терминалов с электронно-лучевыми дисплеями) (1960-е годы). Поскольку скорость клавиатурного ввода (и даже чтения с экрана) данных оператором много ниже, чем скорость обработки этих данных компьютером, использование компьютера в «монопольном» режиме (с одним оператором) могло привести к простою дорогостоящих вычислительных ресурсов. Разделение времени позволило создать «многопользовательские» системы, в которых один (как правило) центральный процессор и блок оперативной памяти соединялся с многочисленными терминалами. При этом часть задач (таких как ввод или редактирование данных оператором) могла исполняться в режиме диалога, а другие задачи (такие как массивные вычисления) – в пакетном режиме.

Разделение полномочий

Распространение многопользовательских систем потребовало решения задачи разделения полномочий, позволяющей избежать возможности изменения исполняемой программы или данных одной программы в памяти компьютера другой программой (намеренно или по ошибке), а также изменения самой системы прикладной программой. Реализация разделения полномочий в операционных системах была поддержана разработчиками процессоров, предложивших архитектуры с двумя режимами работы процессора – «реальным» (в котором исполняемой программе доступно всё адресное пространство компьютера) и «защищённым» (в котором доступность адресного пространства ограничена диапазоном, выделенным при запуске программы на исполнение).

Масштаб реального времени

Применение  универсальных компьютеров для  управления производственными процессами потребовало реализации «масштаба реального времени» («реального времени») — синхронизации исполнения программ с внешними физическими процессами.

Включение функции  масштаба реального времени позволило  создавать решения, одновременно обслуживающие  производственные процессы и решающие другие задачи (в пакетном режиме и/или в режиме разделения времени).

Файловые системы и структуры

Постепенная замена носителей с последовательным доступом (перфолент, перфокарт, магнитных лент) накопителями произвольного доступа (на магнитных дисках).

Файловая  система – способ хранения данных на внешних запоминающих устройствах.

Основные  характеристики операционной системы UNIX

Операционная  система UNIX разработана в 70-х годах  Кеном Томпсоном и Деннисом Ритчи  в Bell Laboratory и первоначально предназначалась  для проведения исследовательских  работ. Однако концептуальная целостность  системы и целый ряд новых нетрадиционных и прогрессивных решений, заложенных в нее при создании, показали преимущества UNIX по сравнению с другими операционными системами этого класса. Система UNIX быстро распространилась и сейчас активно используется на многих вычислительных установках. В нашей стране аналогом операционной системы UNIX является ИНМОС. Сначала эта система была ориентирована на СМ ЭВМ, а затем перенесена и в сферу ЕС ЭВМ. К несомненным достоинствам UNIX следует отнести:– концептуальное единство; – простоту; – инструментальность; – мобильность; – эффективность. Концептуальное единство заключается в том, что система UNIX "обозрима", и пользователь, работающий с ней, как правило, не только использует ее возможности, но и хорошо представляет, как они реализуются. Простота системы проистекает из того условия, что средства системы выразительны и имеют удобную мнемонику. Допускается изучение по частям, что дает возможность пользователю ограничиться изучением только того набора средств, который ему в данный момент необходим. Инструментальность проявляется в насыщении различными инструментальными средствами, облегчающими процесс конструирования программного обеспечения. Их можно разделить на следующие группы: – утилиты различного назначения; – средства работы с текстами; – средства поддержки разработок программного обеспечения; – средства генерации программ анализа; – интерпретатор shell, являющийся важным инструментальным средством, позволяющий на уровне командного языка строить новые инструментальные средства проблемной направленности. Мобильность означает возможность переноса системы с одной машинной архитектуры на другую с минимальными затратами. Эффективность заключается в конструктивных особенностях, реализованных в системе, освобождающих пользователя от решения многих проблем, свойственных другим системам, и значительно повышают продуктивность практического использования системы для решения самых разнообразных задач.

Недостатки  системы:

-         не поддерживается режим реального времени

-         слабая устойчивость к аппаратным сбоям

-         снижение эффективности при решении однотипных задач

-         слабо развиты средства взаимодействия и синхронизации процессов 

Основные  характеристики операционной системы MS-DOS

Операционная  система MS-DOS (дисковая операционная система фирмы Microsoft), была разработана в 1981 г. Билом Гейтсом - президентом фирмы Microsoft, одновременно с машинами типа IBM PC и стала для них доминирующей. К настоящему времени разработано несколько версий системы. MS-DOS во многом напоминает по своим возможностям ОС UNIX. Предоставляемые MS DOS возможности обеспечивают, с одной стороны, удобный доступ к имеющимся прикладным пакетам и программам для непрофессиональных пользователей, с другой стороны, создают хорошую среду для разработки программного обеспечения. MS DOS является стандартом для 16-разрядных микро ЭВМ. В отличие от СР/М MS-DOS обеспечивает организацию многоуровневых каталогов, имеет более развитый командный язык. 

Структура MS-DOS.

Операционная  система MS-DOS состоит из трех основных подсистем:

-         модуль взаимодействия с базовой системой ввода-вывода (файл IO.SYS)

-         собственно операционная система, обеспечивающая взаимодействие с программами пользователя. Она состоит из программы файловой системы, программ блочного обмена с дисками и других встроенных операций доступных программ пользователей (MSDOS.SYS)

-         командный процессор (файл command.com) Все подсистемы должны располагаться на диске, с которого происходит загрузка операционной системы. При запуске системы (любая операция перезагрузки, либо при включении питания) в память считывается и получает управление специальная программа - так называемая программа начальной загрузки. Она помещается на все дискеты, чтобы напечатать сообщение об ошибке при попытке запустить систему с дискетой в формате отличном от формата MS-DOS. При получении управления программой начальной загрузки просматривается оглавление диска - проверяется, что первые два файла - это IO.SYS и MSDOS.SYS. Если они не обнаружены, на экран выдается сообщение об ошибке, если обнаружены, оба файла считываются в оперативную память и управление передается в модуль взаимодействия с базовой системой ввода-вывода (IO.SYS). Подпрограмма инициализации (начала работы) в IO.SYS определяет состояние оборудования, приводит в действие дисковую систему и подключенные устройства, загружает драйверы устройств и устанавливает значения специальных управляющих блоков, связанных с обработкой прерываний. Затем она выполняет настройку адресов в ядре MS DOS и передает ему управление. Ядро MS DOS инициализирует свои внутренние рабочие таблицы, создает управляющие таблицы и возвращает управление модулю взаимодействия с BIOS. Последнее действие IO.SYS - загрузка командного процессора по адресу, установленному подпрограммой инициализации ядра MS DOS. Затем управление передается COMMAND. COM. Модуль взаимодействия с базовой системой ввода/вывода реализует набор операций работы с дисками и устройствами ввода/вывода. Только эта часть MS DOS непосредственно взаимодействует с внешними устройствами, только она зависит от особенностей и характеристик внешних устройств, используемых в конкретных компьютерах. В ней определена логика взаимодействия с устройствами ввода-вывода адресов подключения, набор команд контроллера дисков и т. д. Все другие компоненты MS DOS общаются с внешним миром только через модуль взаимодействия с BIOS. Пользователь из своих прикладных программ может обращаться к некоторым MS DOS командам. Имеются программы для ввода с клавиатуры, для вывода на терминал и на печать, для формирования блоков управления файлами, управления памятью, обработки даты и времени, операций над дисками, каталогами и файлами. Ядро MS DOS реализует все функции, связанные с файловой организацией информации на дисках, управлением дисководами, распределением пространства и работой с их справочниками. MS DOS размещает (форматирует) все диски и дискеты с размером сектора 512 байт. Область для MS DOS (вся дискета или раздел на твердом диске) распределена следующим образом:

-         блок начальной загрузки

-         таблица размещения файлов

-         копия таблицы размещения файлов

-         корневой каталог

-         область данных

Файлам выделяется пространство в области данных по мере необходимости, когда происходит фактическая запись; предварительного распределения не производится. Пространство выделяется порциями, называемыми кластерами. На односторонних дискетах кластер равен одному блоку; на двухсторонних каждый кластер состоит из двух блоков. Размер кластера для твердого диска определяется при разметке командой FORMAT и зависит от размера раздела MS DOS. Таблица размещения файлов (File Allocation Table - FAT) связывает кластеры одного файла в цепочку. Кластеры устроены так, что минимизированы перемещения головок при работе с многосторонними носителями. Все пространство одной дорожки или одного цилиндра заполняется информацией, после чего происходит переход к следующий дорожке или цилиндру. При этом сначала используются последовательные секторы для головки с наименьшим сектором, после чего секторы следующей головки и так далее до последней головки, затем происходит переход к следующему цилиндру. Файлы пишутся на диск в область данных обязательно последовательно. Пространство области данных распределяется по одному кластеру, при этом уже занятые кластеры пропускаются. Выделяется первый найденный свободный кластер вне зависимости от его физического расположения на диске. Это обеспечивает наиболее эффективное использование дискового пространства, так как кластеры, освобожденные при удалении файла, становятся доступными для размещения новых файлов. Командный процессор организует взаимодействие системы с пользователем на языке команд MS DOS. Он читает команды, введенные с пульта оператора, анализирует их и выполняет либо непосредственно (встроенные команды), либо загрузив в оперативную память программу, соответствующую этой команде (загружаемые команды), и передав ей управление. 

Windows 3. 1 и Windows 3. 11

По сути дела Windows 3.1 и 3.11 является всего-навсего  надстройкой над DOS, однако между  ними существуют серьёзные различия - именно они позволяют называть Windows операционной системой. Графический интерфейс, как оказывается здесь не главное. В Windows вы можете последовательно запустить несколько (а не строго одно, как в DOS) приложений и переключаться между ними в процессе работы. Некоторые приложения, в зависимости от задачи, могут продолжать работать, находясь в запущенном, но неактивном состоянии. В Windows используется неактивный режим работы процессора (protected mode), и программа пользователя уже не может влезть в какую ей угодно область памяти и делать там что вздумается. Большим преимуществом Windows 3.11 стала возможность работы в одно-ранговой сети или с выделенным сервером. Теоретически, можно забыть про приобретение специального сетевого программного обеспечения и обойтись только средствами Windows 3.11. Однако на практике в локальной сети всё-таки лучше ставить специальное сетевое ПО, а уже поверх него - Windows 3.11. Тем более что в Windows предусмотрена поддержка не только своей сети, но и других сетевых протоколов. Возможность использования в программах виртуальной памяти - (иными словами, выделение программе шести мегабайт памяти на машине с физическими четырьмя) также весьма удобна. И хотя в таком режиме компьютер заметно замедляет свою работу, бывает очень важно, чтобы “требовательная” программа работала уж как-нибудь, чем никак. Windows распахивает перед пользователями фантастический мир мультимедиа, измерения которого системе DOS и не снились. DOS могла позволить воспроизведение максимум небольших мультфильмов - способности Windows трудно перечислить: это компьютерные игры, электронные энциклопедии, интерактивная графика и многое другое. По своим возможностям Windows значительно превосходит DOS, но и требования к аппаратным ресурсам компьютера предъявляет немалые. Так, для работы в защищённом режиме компьютер должен быть оснащён как минимум 386-м процессором, а уж памяти Windows потребляет исходя из принципа “чем больше, тем лучше”. И если DOS на “двушке” с мегабайтом памяти работала быстро и уверенно, то Windows, даже версии 3.0, на такой машине работает крайне медленно. Сегодня совмещение DOS + Windows на персональных компьютерах встречается наиболее часто; для Windows разработано несметное количество приложений, игр и инструментария.

Windows 95

Windows 95 выделяется  среди других систем по совокупности  своих характеристик: удобства, совместимости,  функциональных возможностей и  быстродействия. Создавая Windows 95, корпорация Microsoft, по-видимому, задумала такую систему, работать с которой мог бы человек, не окончивший даже среднюю школу. Инсталлировать Windows 95 не сложнее, чем хлеба к обеду нарезать. Правда преемственность предыдущих версий Windows только этим не ограничивается: Windows 95 имеет много общего со своими предшественницами. Она устанавливается, по сути дела, поверх MS-DOS, и, честно говоря безразлично, что она пишет в ответ на команду “ver” в режиме DOS:MS-DOS version x.xx или Windows 95. Несмотря на то что Windows 95 разрекламирована как полноценная 32-разрядная операционная система, в действительности же она имеет 16-разрядное ядро. Как это ни прискорбно, для разработки 32-разрядных приложений необходимо запускать специальные утилиты - аналогично тому, как в Windows 3.11 ставился модуль Win32S. (Кстати, это и есть тот же Win32S, только видоизменённый для Windows 95). Из всех усовершенствований, реализованных в Windows 95, для повышения производительности работы пользователя, вероятно, важнее всего значительные усовершенствования в интерфейсе. Изменения в нём, по сравнению с Windows 3.x в самом деле поразительны, но не меньше бросается в глаза то