Косарев В.П., Еремин Л.В. Экономическая информатика: Учебник

Подождите немного. Документ загружается.

Общесистемные программные средства

131

ляет себе логическую структуру диска и может восстановить

ее.

противном случае их придется удалить, потеряв содержимое. Если

в таблице распределения файлов отмечено, что часть диска заня-

та информацией, которая не принадлежит никакому файлу, то со-

ответствующие блоки можно преобразовать в файл, чтобы потом

просмотреть эту информацию и, возможно, спасти ее.

Программа уплотнения диска (DrvSpace) предназначена для

создания и обслуживания уплотненных (сжатых) дисков. Уплот-

ненный диск представляет собой файл на обычном физическом

гибком или жестком

диске.

Работа с таким диском ничем не отли-

чается от работы с простым диском. Разница заключается только

в том, что при записи на диск данные сжимаются (непосредствен-

но перед записью), а при чтении восстанавливаются снова (непос-

редственно после считывания), поэтому чтение и запись выпол-

няются чуть медленнее, чем для обычного диска.

Программа резервирования (копирования) данных на диске

(Backup) работает в трех режимах: резервирования (Backup), вос-

становления (Restore) и сравнения исходных данных с их резерв-

ными копиями (Compare). Для резервных копий используются

дискеты, кассеты с магнитной лентой или другие сменные носите-

ли информации, а также возможно резервирование на другие же-

сткие диски.

Для резервирования небольших групп файлов часто исполь-

зуют программы-архиваторы, которые объединяют родственные

файлы в один, при этом уплотняя исходные данные для того, что-

бы они занимали меньше места на диске.

Программа

Системный

монитор (System monitor) анализиру-

ет пиковую загрузку процессора и других ресурсов. По требова-

нию пользователя программой строится график загрузки ресур-

сов,

таких, как диспетчер памяти, клиент для сети MS, сервер MS

Network, файловая система, ядро

др.

Программа используется в

основном системными программистами и позволяет повысить

быстродействие системы.

Антивирусные программы появились почти одновременно с

персональными компьютерами, и с тех пор состав их постоянно

растет. Современные антивирусные пакеты являются интегриро-

ванными средствами для выявления и устранения компьютерных

вирусов. В связи с появлением операционных систем ( Windows

95,

Windows NT, Windows 2000, OS/2 и др.) задача обеспечения

132

Глава 3

антивирусной защиты чрезвычайно усложнилась. Прежние анти-

вирусные средства, рассчитанные на работу под управлением DOS,

не всегда способны корректно обнаружить и лечить компьютер-

ную инфекцию. Одним из наиболее перспективных направлений

развития антивирусных средств является создание сетевых версий

этих продуктов. Сетевой антивирусный пакет устанавливается на

сервер и при обнаружении вируса блокирует дальнейшую работу

с пораженными ресурсами. Среди антивирусных программ хоро-

шо себя зарекомендовали Norton Antivirus (фирмы Symantec), MS

Antivirus в составе DOS 6.XX (фирмы Microsoft), Dr. Web (фирмы

Диалог-Наука), Antiviral Toolkit Pro (фирмы «Ками») и др.

Различия между операционными оболочками и операционны-

ми средами достаточно условны. В ряде литературных источни-

ков они стерты, так как операционная среда обладает всеми при-

знаками оболочки, за исключением того, что последняя не фор-

мирует новой среды для выполнения программ. Это является

функцией лишь операционной системы. В свою очередь, опера-

ционную среду нельзя назвать операционной системой, так как

она не может функционировать самостоятельно. Исходя из этого

операционную среду можно назвать полнофункциональной над-

стройкой над ОС. Наиболее известными операционными среда-

ми являются системы Windows 3.1 и Windows for Workgroups

(Windows для рабочих групп), которые функционируют поверх

DOS,

при этом Windows for Workgroups является сетевым расши-

рением Windows 3.1.

Программно-инструментальные

средства

- это программные

продукты, предназначенные для разработки программного обес-

печения. К ним относят системы программирования, которые

включают систему команд процессора и периферийных устройств,

трансляторы с различных языков программирования. В настоя-

щее время наиболее часто используются процедурно-ориентиро-

ванные системы программирования, такие, как MS Visual Basic,

Borland Delphi и инструментарий искусственного интеллекта.

Кроме того, используются системы программирования, не требу-

ющие описания алгоритма обработки данных, такие, как SQL,

используемые, например, в MS Access и других программах. При

их использовании следует указать исходные данные и требуемые

результаты, а сам алгоритм генерируется системой программи-

рования.

Общесистемные программные средства

133

Системы технического обслуживания - совокупность про-

граммно-аппаратных средств ПК для обнаружения сбоев в про-

цессе работы компьютера. Они предназначены для проверки ра-

ботоспособности отдельных узлов, блоков и всей машины в це-

лом, являясь инструментом специалистов по эксплуатации и

ремонту технических средств компьютера.

Эти средства можно разделить на средства диагностики ПК,

тестового контроля, аппаратного контроля и программно- аппа-

ратного контроля.

Средства диагностики обеспечивают автоматический поиск

ошибок и выявление неисправностей с определенной локализа-

цией их в ПК и его отдельных модулях.

Программно-логический

контроль основан на использовании

избыточного кода исходных и промежуточных данных ПК, что

позволяет находить ошибки при изменении значения отдельных

битов данных.

Тестовый

контроль осуществляется с помощью специальных

тестов для проверки правильности работы ПК или его отдельных

устройств.

Аппаратный контроль ведется автоматически с помощью

встроенного в ПК оборудования.

Программно-аппаратный

контроль включает программный и

аппаратный контроль.

Программное обеспечение, которое предназначено для реше-

ния определенных классов задач пользователя, называют

приклад-

ным

(application software). Прикладное программное обеспечение

состоит из пакетов прикладных программ (ППП) и прикладных

программ пользователя.

В настоящее время значительное место в прикладном ПО за-

нимают пакеты прикладных программ, которые по сфере приме-

нения делятся на проблемно-ориентированные, пакеты общего

назначения и интегрированный пакеты.

Отличительной чертой

проблемно-ориентированных

ППП яв-

ляются их сравнительно узкая направленность на определенный

круг решаемых задач и большое их разнообразие.

Пакеты

общего назначения

(методоориентированные пакеты)

предназначены для решения типовых задач обработки данных.

Интегрированные

ППП-

это

совокупность функционально раз-

личных программных

модулей,

способных взаимодействовать меж-

ду собой путем обмена данными через единый пользовательский

134

Глава 3

интерфейс. Областью применения таких пакетов является в основ-

ном экономическая сфера. Интегрированные пакеты обеспечива-

ют вычислительные потребности пользователя без обращения к

другим программным продуктам. В структуре пакета предусмот-

рен модуль управления, обеспечивающий переключение между при-

ложениями и бесконфликтное использование общих данных. Со-

временные интегрированные пакеты содержат, как правило, пять

функциональных компонентов: табличный процессор; тестовый

(процессор) редактор; систему управления базами данных (СУБД);

графический редактор; коммуникационные средства.

Прикладные программы создаются разработчиками с исполь-

зованием средств программирования, имеющихся в их распоря-

жении в составе конкретной вычислительной среды. В этом слу-

чае создание и отладка программ осуществляются обычно инди-

видуально в соответствии с правилами и соглашением ППП или

ОС,

в рамках которых они применяются.

3.2. КЛАССИФИКАЦИЯ

ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Операционная система в наибольшей степени определяет об-

лик вычислительной системы. Современные вычислительные си-

стемы состоят из процессоров, памяти, таймеров, различных ти-

пов дисков, накопителей на магнитных лентах, принтеров, сете-

вой коммуникационной аппаратуры и других устройств,

требующих сложного механизма управления. ОС должна управ-

лять всеми ресурсами вычислительной машины так, чтобы обес-

печить максимальную эффективность

ее

функционирования.

со-

ответствии с этим главной функцией ОС является распределение

процессоров, памяти, других устройств и данных между вычис-

лительными процессами, конкурирующими за эти ресурсы. Уп-

равление ресурсами включает решение следующих не зависящих

от вида ресурса задач:

• планирование ресурса -

т.е.

определение, кому, когда и в ка-

ком количестве необходимо выделить данный ресурс;

• контроль за состоянием ресурса - т.е. поддержание опера-

тивной информации о том, занят или не занят ресурс, какое ко-

личество ресурса уже распределено, а какое свободно.

Общесистемные программные средства

135

От эффективности алгоритмов управления локальными ресур-

сами компьютера во многом зависит эффективность всей сетевой

ОС в целом.

Операционные системы различаются особенностями реали-

зации алгоритмов управления ресурсами компьютера, областя-

ми использования и по многим другим признакам. Так, в зависи-

мости от особенностей алгоритма управления процессором опе-

рационные системы делятся на однозадачные и многозадачные,

однопользовательские и многопользовательские, на однопроцес-

сорные и многопроцессорные системы, а также на локальные и

сетевые.

Однозадачные и многозадачные операционные системы. По

числу одновременно выполняемых задач операционные системы

делятся на два класса:

• однозадачные (например, MS DOS, MSX);

• многозадачные (ОС ЕС, OS/2, Unix, ОС семейства Windows)

и др.

Однозадачные ОС в основном выполняют функцию предос-

тавления пользователю виртуальной машины, делая более про-

стым и удобным интерфейс пользователя с компьютером. Одно-

задачные ОС включают средства управления периферийными ус-

тройствами, средства управления файлами, средства общения с

пользователем.

Многозадачные ОС, кроме вышеперечисленных функций, уп-

равляют разделением совместно используемых ресурсов, таких,

как процессор, оперативная память, файлы и внешние устройства.

Вытесняющая

невытесняющая многозадачность. Важнейшим

разделяемым ресурсом является процессорное время. Способ рас-

пределения процессорного времени между несколькими одновре-

менно существующими в системе вычислительными процессами

во многом определяет особенность ОС. Среди множества суще-

ствующих способов реализациимногозадачности можно выделить

две группы алгоритмов:

• невытесняющая многозадачность (NetWare, Windows 3.x);

• вытесняющая многозадачность (Windows NT, OS/2, Unix).

Основным различием между вытесняющим и невытесняющим

алгоритмом многозадачности является степень централизации

планирования вычислительных процессов. В первом случае пла-

нирование вычислительных процессов целиком возлагается на

операционную систему, а во втором - распределено между one-

136

Глава 3

рационной системой и прикладными программами. При

невытес-

няющей

многозадачности активный вычислительный процесс вы-

полняется до тех пор, пока сама прикладная программа по соб-

ственной инициативе не отдаст указание операционной системе

выбрать из очереди другой готовый к выполнению процесс. При

вытесняющей

многозадачности решение о переключении процес-

сора с одного активного вычислительного процесса на другой

принимается самой ОС, а не прикладной программой.

В зависимости от областей использования многозадачные ОС

подразделяются на три типа:

• системы пакетной обработки (например, ОС ЕС);

• системы с разделением времени (Unix, VMS);

• системы реального времени (QNX, RT/11).

Системы пакетной обработки предназначены для решения

задач такого характера, которые не требуют быстрого получения

результатов. Главной целью и критерием эффективности систем

пакетной обработки является максимальная пропускная способ-

ность, т. е. решение максимального числа задач в единицу време-

ни.

Для достижения этой цели в системах пакетной обработки

используется следующий порядок обработки данных: в начале

работы формируется пакет заданий, каждое задание содержит

требование к системным ресурсам; из этого пакета заданий фор-

мируется множество одновременно выполняемых задач. Для од-

новременного выполнения выбираются те задачи, которые

предъявляют различные требования к ресурсам. Это делается с

целью обеспечения сбалансированной загрузки всех устройств

вычислительной машины. Например, является желательным од-

новременное присутствие вычислительных задач и задач с интен-

сивным вводом-выводом.

Таким образом, выбор нового задания из пакета заданий за-

висит от внутренней ситуации, складывающейся в системе, т.е.

выбирается наиболее оптимальное, «выгодное» задание. Следо-

вательно, в таких ОС невозможно гарантировать выполнение того

или иного задания в течение определенного периода времени. В

системах пакетной обработки переключение процессора с выпол-

нения одной задачи на выполнение другой происходит только в

случае, если активная задача сама отказывается от процессора,

например, из-за необходимости выполнить операцию ввода-вы-

вода. Очевидно, что такой алгоритм вычислительного процесса

снижает эффективность работы пользователя в интерактивном

Общесистемные программные средства

137

режиме, но остается актуальным для обеспечения высокой произ-

водительности при обработке больших объемов информации и

до настоящего времени, особенно в прикладных информацион-

ных системах.

Системы

разделением

времени.

системах

разделением вре-

мени каждой задаче выделяется небольшой квант процессорного

времени, ни одна задача не занимает процессор надолго и время

ответа оказывается приемлемым. Если квант выбран достаточно

небольшим, то это предполагает параллельное выполнение не-

скольких программ, существующих в рамках одной вычислитель-

ной системы. Ясно, что подобные системы обладают меньшей

пропускной способностью, чем системы пакетной обработки, так

как на выполнение принимается каждая запущенная пользовате-

лем задача, а не та, которая «выгодна» системе. Критерием эф-

фективности систем

разделением времени является не максималь-

ная пропускная способность процессора, а эффективность рабо-

ты пользователя в интерактивном режиме.

Системы реального

времени

применяются для управления раз-

личными техническими объектами (такими, как станок, спутник,

научная экспериментальная установка) или технологическими

процессами (гальваническая линия, доменный процесс и т.п.).

Применяют ОС РВ и в банковском деле. Критерием эффективно-

сти для систем реального времени является их способность вы-

держивать заранее заданные интервалы времени между запуском

программы

получением результата (управляющего воздействия).

Это время называется временем реакции системы, а соответству-

ющее свойство системы -реактивностью. Среди наиболее извес-

тных ОС

РВ

для IBM PC - RTMX, AMX, OS-9000, FLEX

OS,

QNX

и др. Среди перечисленных ОС наиболее полным набором инст-

рументальных средств обладает ОС РВ QNX, которая выполняет

32-разрядные приложения и может работать совместно с ОС се-

мейства Unix.

Некоторые операционные системы могут совмещать в себе

свойства систем разных типов, например, часть задач может

выполняться в режиме пакетной обработки, а часть - в режиме

реального времени или в режиме разделения времени. В таких

случаях режим пакетной обработки часто называют

фоновым

ре-

жимом.

Многопользовательский и однопользовательский режимы. По

числу одновременно работающих пользователей ОС могут быть

138

Глава 3

разделены на однопользовательские (MS DOS, Windows 3.x) и

многопользовательские (Unix, Windows NT).

Главным отличием многопользовательских систем от одно-

пользовательских является наличие средств защиты информации

каждого пользователя от несанкционированного доступа других

пользователей. Следует заметить, что не всякая многозадачная

система является многопользовательской и не всякая однополь-

зовательская ОС является однозадачной.

Многопроцессорные

однопроцессорные

системы.

Другим важ-

ным свойством ОС является отсутствие или наличие в ней средств

поддержки многопроцессорной обработки.

наши дни становится

общепринятым введение в ОС функций поддержки многопроцес-

сорной обработки данных. Такие функции имеются в операцион-

ных системах Solaris 2.x фирмы

Sun,

Open Server 3.x компании Santa

Crus Operations, OS/2 фирмы IBM, Windows NT фирмы Microsoft

и NetWare

4.1

фирмы Novell.

В системе с многопроцессорной обработкой данных ОС мо-

гут быть разделены по способу организации вычислительного

процесса следующим образом: асимметричные ОС и симметрич-

ные ОС. Асимметричная ОС целиком выполняется только на од-

ном из процессоров системы, распределяя прикладные задачи по

остальным процессорам. Симметричная ОС полностью децент-

рализована и использует все количество процессоров, разделяя

их между системными и прикладными задачами.

Выше были рассмотрены особенности ОС, связанные с управ-

лением только одним типом ресурсов - процессором. Важное вли-

яние на операционную систему в целом, на возможности ее ис-

пользования в той или иной области оказывают также особенно-

сти управления и другими ресурсами, такими, как память, файлы,

устройства ввода-вывода.

Одним из важных признаков классификации ОС является де-

ление их на

сетевые

локальные.

Сетевые ОС предназначены для

управления ресурсами компьютеров, объединенных в сеть с це-

лью совместного использования

данных.

Они предоставляют мощ-

ные средства разграничения доступа к информации, ее целостно-

сти и сохранности, а также другие возможности использования

сетевых ресурсов. Сетевая операционная система составляет ос-

нову любой вычислительной сети. Каждый компьютер в сети в

некоторой степени автономен, поэтому под сетевой операцион-

ной системой, с одной стороны, понимается вся совокупность one-

Общесистемные программные средства

139

рационных систем отдельных компьютеров, взаимодействующих

с целью обмена сообщениями и разделения ресурсов по единым

правилам - протоколам. С другой стороны, сетевая ОС - это опе-

рационная система отдельного компьютера, обеспечивающая ему

возможность работать в сети. В большинстве случаев ОС уста-

навливаются на одном или более достаточно мощных компьюте-

рах-серверах, предназначенных исключительно для обслуживания

сети и совместно используемых ресурсов. Все остальные ОС бу-

дут считаться локальными сетевыми и могут использоваться на

любом ПК, подключенном к сети в качестве рабочей станции. На

каждой рабочей станции выполняется своя собственная локаль-

ная сетевая операционная система, отличающаяся от ОС автоном-

ного компьютера наличием дополнительных средств, позволяю-

щих компьютеру работать в сети. Локальная сетевая ОС такого

типа

не

имеет фундаментальных отличий от ОС автономного ком-

пьютера, но она обязательно содержит программную поддержку

для сетевых интерфейсных устройств (драйвер сетевого адапте-

ра),

а также средства для удаленного входа в другие компьютеры

сети и средства доступа к удаленным файлам, однако эти допол-

нения существенно не меняют структуру самой операционной си-

стемы.

сетевой операционной системе отдельной машины мож-

но выделить несколько частей (рис. 3.2):

• средства управления локальными ресурсами компьютера:

функции распределения оперативной памяти между планиро-

ванием и диспетчеризацией процессов, управления процессо-

рами в многопроцессорных машинах, управления периферий-

ными устройствами и другие функции управления ресурсами

локальных ОС;

• средства предоставления собственных ресурсов и услуг в об-

щее

пользование - серверная часть ОС (сервер). Эти средства обес-

печивают, например, блокировку файлов и записей, что необхо-

димо для их совместного использования; ведение справочников

имен сетевых ресурсов; обработку запросов удаленного доступа

к собственной файловой системе и базе данных; управление оче-

редями запросов удаленных пользователей к своим периферий-

ным устройствам;

• средства запроса доступа к удаленным ресурсам и услугам и

их использование - клиентская часть ОС. Эта часть выполняет

распознавание и перенаправление в сеть запросов к удаленным

ресурсам от приложений и пользователей, при этом запрос по-

140

Глава 3

Средства управления локальными ресурсами

(локальная ОС)

Серверная часть

Средства

предоставления

собственных ресурсов

в общее пользование

Клиентская часть

Средства

запроса доступа

к удаленным ресурсам

и услугам

Коммуникационные средства

Оболочка

'5"

В сеть

Рис.

3.2.

Структура сетевой ОС

ступает от приложения в локальной форме, а передается в сеть в

другой форме, соответствующей требованиям сервера. Клиент-

ская часть также осуществляет прием ответов от серверов и пре-

образование их в локальный формат, так что для приложения вы-

полнение локальных и удаленных запросов неразличимо;

• коммуникационные средства ОС, с помощью которых про-

исходит обмен сообщениями в сети. Эта часть обеспечивает адре-

сацию и буферизацию сообщений, выбор маршрута передачи со-

общения по сети, надежность передачи и т.п., т.е. является сред-

ством транспортировки сообщений.

В зависимости от функций, возлагаемых на конкретный ком-

пьютер, в его операционной системе может отсутствовать либо

клиентская, либо серверная часть.

Первые сетевые ОС представляли собой совокупность суще-

ствующей локальной ОС и надстроенной над ней сетевой обо-

лочки. При этом в локальную ОС встраивался минимум сетевых