mgr Magdalena Kondraciuk Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego Zamiejscowy Ośrodek Dydaktyczny Wydziału Rolnictwa i Biologii w Leśnej Podlaskiej INFORMATYKA -wykład 3 Rok I sem.2 rok ak.2005/2006 Kierunek: rolnictwo mgr Magdalena Kondraciuk
Systemy operacyjne
Co to jest system operacyjny? System operacyjny jest programem, który steruje wykonywaniem programów użytkowych i działa jak interfejs między użytkownikiem a sprzętem komputerowym. System operacyjny powinien spełniać dwie funkcje: Wygoda. System operacyjny czyni system komputerowy wygodnym do użytkowania. Sprawność. System operacyjny umożliwia sprawną eksploatacje zasobów systemu komputerowego.
Warstwy oprogramowania Użytkownik Programista Program użytkowy Program narzędziowy Projektant systemu operacyjnego System operacyjny Sprzęt komputerowy
Interfejs użytkownika Użytkownik końcowy wykorzystuje programy użytkowe i zasadniczo nie interesuje go jak zbudowany jest system komputerowy i oprogramowanie. Dla użytkownika istotnym jest umiejętność jak wykonać w edytorze tekstowym tabelę, przygotować konspekt, wykonać prezentację, umieć zbudować formułę w arkuszu kalkulacyjnym. Użytkownika końcowego interesuje kolejność klikania (gdzie kliknąć aby wykonać czynność) lub jakie polecenie wpisać. Przykładem programów narzędziowych są programy biurowe (pakiety oprogramowania), programy do obróbki grafiki, animacji i filmów oraz specjalistyczne programy np. CAD. Ostatecznie można przyjąć, że zasadniczym przeznaczeniem systemu komputerowego jest wykonywanie jednego lub wielu programów użytkowych (w większości przypadków).
Interfejs użytkownika Poniżej znajduje się warstwa programów narzędziowych. Programy tego typu przeznaczone są do realizacji pewnych funkcji lub zadań. Przykładem programu narzędziowego może być program do formatowania dysku, wykonywania podziału i zarządzania partycjami. Podstawowe zadania programów narzędziowych to: tworzenie programów komputerowych (użytkowych), zarządzenia plikami zgromadzonymi w systemie komputerowym, zarządzanie urządzeniami wejścia-wyjścia (np. wysyłanie ciągu znaków do drukarki, zapisywanie danych na dysku twardym, wyświetlanie informacji na monitorze). Programy narzędziowe nazywane są również programami systemowymi.
Interfejs użytkownika Następnym poziomem oprogramowania jest system operacyjny, który maskuje działanie sprzętu komputerowego. System operacyjny komunikuje się z użytkownikiem przez wygodny interfejs. Użytkownika nie interesuje działanie układu RAMDAC, magistral itd. System zamienia komputer w biurko, na który umieszczone są stosy kartek (pliki), a użytkownik w tym bałaganie wszystkim zarządza. Takie podejście czyni system komputerowy zbliżonym do naturalnych dotychczasowych warunków pracy użytkownika. Wcześniejsze systemy operacyjne posiadały tekstowy interfejs, w którym zarządzanie systemem odbywało się przez wydawanie zbioru komend (copy, dir, cd itd.). Korzystanie z tego interfejsu było kłopotliwe ponieważ wymagana jest znajomość wielu poleceń oraz odpowiedniej składni każdego polecenia. Rozwiązaniem problemu było zastosowanie nakładek graficznych do zarządzania systemem komputerowym (Windows 3.1 i 3.11). Obecnie w systemach komputerowych posługujemy się głownie interfejsami graficznym (np. Windows 2000, Windows XP, XWindows w Linuksie).
Interfejs użytkownika System operacyjny zapewnia realizację następujących zadań: Tworzenie programów. System operacyjny wyposażony jest w narzędzia do tworzenia programów. Wykonywanie programów. Do wykonania programu niezbędne jest zrealizowanie wielu zadań. Rozkazy i dane muszą być umieszczone w pamięci operacyjnej systemu oraz zainicjowane urządzenia wejścia – wyjścia. Wszystkie te zadania musza być realizowane przez system operacyjny. Dostęp do urządzeń wejścia-wyjścia. Każde urządzenie wejścia-wyjścia do działania wymaga własnego, specyficznego zestawu rozkazów lub sygnałów sterowania. System operacyjny zajmuje się tymi szczegółami, dzięki czemu programista może myśleć w kategoriach prostych odczytów i zapisów. Kontrola dostępu do plików. W przypadku plików sterowania musi być dostosowany nie tylko do natury urządzeń wejścia-wyjścia (napędów dyskowych, napędów taśmowych), lecz także do formatu plików na nośniku przechowującym. Tymi szczegółami zajmuje się system operacyjny. W systemach z wieloma użytkownikami, system zapewnia system ochrony danych, chroniący prywatne zasoby każdego z użytkowników. Dostęp do systemu. W systemach operacyjnych z dostępem dla wielu użytkowników, system komputerowy kontroluje prawo dostępu do określonych zasobów systemu.
Klasyfikacja systemów operacyjnych Klasyfikacja systemów operacyjnych zależnie od rodzaju przetwarzania. Systemy przetwarzania wsadowego (ang. batch processing). Systemy tego typu były stosowane w starszych systemach komputerowych. Użytkownik przygotowywał program i dane tak by operator komputera uruchamiał program bez angażowania użytkownika. Użytkownik otrzymywał wyniki obliczeń. Systemy przetwarzania interakcyjnego (ang. interactive processing). W systemach tego typu, użytkownik ingeruje w proces przetwarzania na każdym etapie wykonywania zadania. Programiści tworzący system operacyjny dążą do tworzenia przyjaznych systemów operacyjnych (ang. friendly). Określenie to przylega do systemów operacyjnych, które ułatwiają zarządzanie i korzystanie z zasobów systemu komputerowego.
Klasyfikacja systemów operacyjnych Zależnie od liczby użytkowników systemy, można podzielić na: systemy przeznaczone dla jednego użytkownika (ang. Single user), czyli system przeznaczony dla komputerów wykonujących pojedynczy program (przykładem takiego systemu może być system operacyjny MS DOS 6.0) system przeznaczony dla wielu użytkowników (ang. Multi user), czyli system w którym jednocześnie wykonywane są programy wielu użytkowników (przykładem takiego systemu może być system operacyjny Unix. Systemy przeznaczone dla wielu użytkowników są dużo bardziej złożone. W systemach tego typu występuje problem wieloprogramowania (multiprogramming). Systemy tego typu dzielą się na: systemy z podziałem czasu (ang. Time shering), w systemie jest przydzielany czas na wykonanie poszczególnych programów, systemy czasu rzeczywistego (ang. Real-time systems), w systemach tych dane pochodzące z zewnątrz (dostarczane są przez czujniki zewnętrzne) i powodują odpowiednią reakcję systemu operacyjnego, reakcja musi spełniać określone reguły co do czasu reakcji systemu.
Systemy operacyjne W jednozadaniowych systemach wsadowych wykonywany jest tylko jeden program. System operacyjny w tych systemach nazywany jest monitorem. Obecnie systemy tego typu nie występują. Spotkać można systemy wsadowe wielozadaniowe, które obsługują wiele programów. Poszczególne programy są wykonywane na przemian. Podczas wykonywania programu występuje problem wprowadzania/wyprowadzania danych przez układy wejścia-wyjścia. Procesor wykonuje operacje dużo szybciej niż operacje wprowadzania/wyprowadzania danych przez układy wejścia-wyjścia. Czas oczekiwania na uzyskanie danych (procesor jest nieobciążony) można wykorzystać na wykonanie innego programu, który umieszczony jest w pamięci. Sterowanie takim przełączaniem zadań nazywa się w systemie operacyjnym programem szeregującym zadania (ang. scheduler). Aby ułatwić to zadanie system operacyjny zajmuje się również zarządzaniem i gospodarką pamięciom. Ponieważ większa część programów i danych znajduje się na dysku, to sposób optymalizacji czasu dostępu do tej pamięci, czyli sposób wymiany danych pomiędzy pamięciom operacyjną i pamięcią dyskowa staje się złożonym problemem. W systemach operacyjnych zadanie to jest nazywane zarządzaniem pamięci (ang. memory management). Systemy komputerowe, w których operator pełni aktywną role, nazywa się komputerem interaktywnym.
Zadania systemu operacyjnego Można wyróżnić dwa podstawowe zadania systemu operacyjnego: Szeregowanie zadań (przygotowywanie programów, ich wykonanie, przydzielanie zbioru danych, wykonywanie operacji wejścia-wyjścia itd.) Zarządzanie pamięcią.
Pliki Jednym ze szczególnych zadań systemu operacyjnego jest umożliwienie zapisu, odczytu i manipulacji informacją. Do tego celu służy tzw. system obsługi plików. PLIK - nazwany zbiór informacji, zapisany w pamięci pomocniczej (zewnętrznej, masowej, ...) - nieulotnej. Pliki - to programy oraz dane (pliki wykonywalne, teksty, dane liczbowe, bazy danych, grafika, dźwięk, filmy, ....)
Atrybuty plików nazwa pliku typ pliku (niektóre systemy) położenie rozmiar (lub rozmiar max.) ochrona (kontrola dostępu - kto i jak ...) znacznik(i) czasu (data i godz.) - utworzenia, modyfikacji, ostatniego dostępu informacje o właścicielu i użytkowniku (-ach) (bezpieczeństwo !!!!)
Aby łatwiej można było odnaleźć potrzebny plik stosuje się grupowanie ich w katalogach (folderach). W folderze mogą być umieszczone inne foldery (podfoldery) a w nich pliki i następne foldery.
Tworzy się w ten sposób struktura hierarchiczna katalogów (folderów) Tworzy się w ten sposób struktura hierarchiczna katalogów (folderów). Katalogi mają swoje nazwy.
.
Drzewa katalogów systemu Windows
Typowe rozszerzenia nazw plików
Ścieżki dostępu Ścieżka dostępu określa położenie folderu lub pliku w komputerze, a ściślej – wśród innych folderów i plików.
Ścieżki dostępu Na nazwę ścieżki składa: oznaczenie literowe dysku (dyskietki lub napędu), po którym występuje dwukropek (:) oraz ukośnik (\), a potem nazwy kolejnych katalogów i podkatalogów od katalogu głównego do danego pliku rozdzielonych znakiem ukośnika. C:\gry\crusaider\crusaider.exe
Jak zapisywane są pliki ? Pliki rzadko są zapisywanej jako jeden ciąg zerojedynkowy. Aby dysk mógł zostać użyty do zapisu plików, najpierw należy go podzieli na partycje i sformatować !
Tablica alokacji Współpraca użytkownika z komputerem organizowana jest na poziomie systemu operacyjnego, za pomocą tzw. systemu plików (ang. file system). W systemie operacyjnym Windows posługujemy się systemem plików FATxx (ang. File Allocation Table) i NTFS (New Technology File System). Podstawowym fragmentem dysku z punktu widzenia systemu operacyjnego jest tak zwany klaster (ang. cluster), zwany czasami jednostką alokacyjną pliku, w skrócie JAP. Pojedynczy klaster może składać się z jednego lub kilku sektorów. Klaster jest najmniejszym fragmentem dysku, do którego potrafi odwołać się system operacyjny (system nie odwołuje się do sektora ani do bajtu). Pliki na dysku zapisywane są w klasterach. Jeżeli plik nie zapełni całego klastera, to klaster ten nie zostanie w pełni wykorzystany. Nowy plik musi zacząć się od nowego klastera. Pojęcie klastera dotyczy wyłącznie obszaru danych na dysku.
Tablica alokacji Informacja o tym, w którym klasterze umieszczony jest plik znajduje się w tablicy FAT. Każdy klaster ma na dysku ma odpowiadającą mu pozycje w tablicy FAT. Zapis pliku odbywa się w następujących etapach. System operacyjny poszukuje pierwszego wolnego klastera i zaczyna zapis. Jednocześnie system zapisuje numer tego klastera do pozycji w katalogu, która odpowiada danemu plikowi. Numer ten jest jednocześnie numerem pozycji w tabeli FAT. Jeżeli plik mieści się w klasterze to w w tablicy FAT umieszczona jest informacja w pozycji EOF (ang. End of File). Jeżeli plik nie mieści się w klasterze to informacja o kolejnym klasterze zapisana jest na pozycji EOF w tabeli FAT. Katalogom również przydzielane są klastery podobnie jak plikom. Informacja o katalogu umieszczana jest w tabel FAT.
Tablica alokacji FAT Wykorzystuje się różne typy standardów FAT. Po skrócie FAT podana jest liczba bitów określająca numer klastera. Zwiększenie liczby bitów oznacza stosowanie większej ilości klasterów, tym samym sam klaster może być znacznie mniejszy a dysk twardy jest znacznie efektywniej wykorzystywany: FAT 12 (12 bitów) – wykorzystywany do tworzenia tabel alokacji na dyskietkach, FAT 16 (12 bitów) – wykorzystywany do tworzenia tabel alokacji na dyskach twardych, FAT 32 (32 bity) – wykorzystywany do tworzenia tabel alokacji na dyskach twardych. 32-bitowy system plików wprowadzony w Windows 95 NTFS wersja 4 – system plików występujący w systemie Windows NT 4. System umożliwia przenoszenie plików z uszkodzonych klasterów do stabilnych klasterów. NTFS wersja 5 – system plików wprowadzony wraz z systemem Windows 2000. Dodatkowo umożliwia szyfrowanie danych.
Rozmiary klastra Rozmiar woluminu Rozmiar klastra FAT16 Rozmiar klastra NTFS 7 MB–16 MB 2 KB Nie obsługiwany 512 bajtów 17 MB–32 MB 33 MB–64 MB 1 KB 65 MB–128 MB 129 MB–256 MB 4 KB 257 MB–512 MB 8 KB 513 MB–1,024 MB 16 KB 1,025 MB–2 GB 32 KB 2 GB–4 GB 64 KB 4 GB–8 GB 8 GB–16 GB 16 GB–32 GB 32 GB–2 TB
Cechy systemu FAT 32 Katalog główny woluminu FAT32 jest zwykłym łańcuchem klasterów może być umieszczony w dowolnym miejscu woluminu. Dzięki temu system FAT32 nie ogranicza ilości wpisów w katalogu głównym. FAT32 korzysta z mniejszych klasterów (4 KB w przypadku woluminów o rozmiarze do 8 GB), dzięki czemu wydajniej niż FAT16 alokuje przestrzeń dyskową. W zależności od rozmiaru używanych plików, w dużych woluminach FAT32 zachowuje potencjalnie dziesiątki lub nawet setki megabajtów wolnej przestrzeni dyskowej, traconej w systemie FAT16. FAT32 może automatycznie skorzystać z zapasowej kopii tablicy alokacji plików (w systemie FAT16 jedynie narzędzia takie jak Chkdsk mogły przeprowadzić odtworzenie kopii zapasowej). Sektor rozruchowy jest automatycznie zabezpieczany w określonej lokalizacji woluminu, dzięki czemu woluminy FAT32 są mniej narażone na awarie niż woluminy FAT16.
Cechy systemu NTFS Odzyskiwanie systemu plików. Użytkownik rzadko jest zmuszony do uruchamiania programu naprawczego. NTFS gwarantuje spójność woluminu używając standardowych technik rejestrowania transakcji i odzyskiwania danych. W przypadku awarii systemu NTFS korzysta ze swojego rejestru w celu automatycznego przywrócenia spójności systemu plików. Kompresja woluminów, folderów i plików. Pliki, które są kompresowane w woluminie NTFS, mogą być odczytywane i zapisywane przez dowolną aplikację systemu Windows bez uprzedniej dekompresji za pomocą oddzielnego programu – dekompresja następuje automatycznie podczas otwierania pliku. Plik jest ponownie kompresowany po zamknięciu lub zapisaniu. Dostępność wszystkich funkcji systemu Windows 2000 związanych z systemami plików.
Brak ograniczeń ilości wpisów w katalogu głównym. System Windows 2000 może formatować woluminy NTFS o rozmiarze do 2 terabajtów. Efektywniejsze zarządzanie przestrzenią dyskową niż w systemie FAT, dzięki użyciu klasterów 0 mniejszym rozmiarze (4 KB dla woluminów o rozmiarze do 2 terabajtów). Kopiowanie sektora rozruchowego do sektora na końcu woluminu. Minimalizacja ilości dostępów do dysku, wymaganych do odnalezienia pliku. Przydzielanie uprawnień do udziałów, folderów i plików. Określają one, jakie grupy i użytkownicy mają dostęp do tych obiektów oraz w jakim stopniu. Uprawnienia plików i folderów w systemie NTFS są stosowane dla użytkowników pracujących lokalnie na komputerze oraz korzystających z niego przez sieć. Można także określić uprawnienia udziałów, stosowane podczas pracy w sieci w kombinacji z uprawnieniami plików i folderów.
Cechy systemu NTFS Rodzimy dla NTFS system szyfrowania, EFS, korzystający z kluczy symetrycznych w połączeniu z technologią kluczy publicznych. Umożliwia to zabezpieczenie zawartości plików przed niepowołanym dostępem. Punkty specjalne, umożliwiające stosowanie nowych technologii, takich jak punkty instalacji woluminów. Przydziały dyskowe, które mogą być używane do ograniczania ilości przestrzeni dyskowej wykorzystywanej przez użytkowników. Dziennik zmian, umożliwiający śledzenie zmian dokonywanych w systemie plików. Śledzenie łączy, zapewniające integralność skrótów oraz łączy OLE. Obsługa plików rozrzedzonych, dzięki której bardzo duże pliki mogą być zapisywane przy wykorzystaniu jedynie niewielkiej przestrzeni dyskowej.
Zgodność sytemu plików System operacyjny Format systemu plików Windows 2000 NTFS FAT16 FAT32 Microsoft Windows NT w wersji 4.0 Windows 95 OSR2 (OEM Service Release 2) oraz Windows 98 Windows 95 (wersje wcześniejsze niż OSR2) MS-DOS
Zarządzanie plikami Explorer
Sterowanie woluminem
Informację o woluminie
Narzędzia
Dostępny sprzęt
Udostepnienia
Zarządzanie udostępnieniami
Opcje folderów
Opcje folderów
Opcje folderów
MS-DOS Jednym z pierwszych systemów operacyjnych był DOS. Zyskał on dużą popularność, ze względu na prostotę obsługi i niezawodność. Jedną z najważniejszych cech systemu DOS jest jego jednozadaniowość - to znaczy, że nie można wykonywać więcej niż jednej akcji w tym samym czasie. Kolejne zadania mogą się wykonać po zakończeniu się poprzednich - w odróżnieniu do systemu Windows, który jest wielozadaniowy (wiele operacji wykonuje się w tym samym czasie). W systemie operacyjnym DOS wydajemy komendy posługując się klawiaturą - piszemy słowne polecenia.
Zmiana bieżącego dysku Aby zmienić dysk bieżący należy podać nazwę symboliczną dysku, który ma się stać dyskiem bieżącym np. zmiana dysku bieżącego na a a: <Enter>
Zmiana katalogu bieżącego - cd cd nazwa (lub pełna ścieżka dostępu) nazwa - nazwa katalogu, który ma się stać katalogiem bieżącym cd\ zmiana katalogu bieżącego na katalog główny cd .. zmiana katalogu bieżącego na katalog nadrzędny
Przeglądanie zawartości katalogu dir nazwa (lub pełna ścieżka dostępu) nazwa - nazwa katalogu, którego zawartość chcemy oglądać. dir - powoduje wyświetlenie zawartości katalogu bieżącego
dir/w - powoduje wyświetlenie zawartości dir/w - powoduje wyświetlenie zawartości katalogu bieżącego w kolumnach dir/p - powoduje wyświetlenie zawartości katalogu stronami dir a: - powoduje wyświetlenie zawartości dyskietki.
Tworzenie katalogu - md md nazwa (lub pełna ścieżka dostępu) nazwa - nazwa nowego katalogu np. utworzenie katalogu o nazwie nauka: md nauka
Usuwanie katalogu - rd rd nazwa (lub pełna ścieżka dostępu) nazwa - nazwa usuwanego katalogu Nie może to być katalog w którym się aktualnie znajdujemy i musi to być katalog pusty. Np. rd nauka
Kopiowanie - copy copy nazwa-pierwsza nazwa-druga Służy do skopiowania zawartości pliku wskazanego pierwszą nazwą do pliku o drugiej nazwie Obie nazwy powinny podawać pełną ścieżkę dostępu w przeciwnym wypadku system będzie poszukiwał pliki w katalogu bieżącym.
copy fizyka.txt nauka.txt np. copy a:czytaj.txt c: powoduje skopiowanie z dyskietki pliku czytaj.txt na dysk c copy fizyka.txt nauka.txt powoduje skopiowanie zawartości pliku fizyka.txt do pliku nauka.txt w katalogu bieżącym
copy c:*.* a: copy con nauka.txt powoduje skopiowanie wszystkich plików z dysku c na dyskietkę w napędzie a copy con nauka.txt powoduje skopiowanie treści wprowadzonej z klawiatury do pliku nauka.txt, możemy w ten sposób tworzyć dowolne pliki tekstowe
Odczytywanie zbiorów tekstowych - type type nazwa nazwa - nazwa zbioru tekstowego Za pomocą tego polecenia można przeczytać każdy zbiór tekstowy. np. type nauka.txt czcionka 40 , czcionka 32pochylona
Formatowanie - format format a: format a:/s formatowanie dyskietek znajdujących się w napędzie a format a:/s formatowanie dyskietki z jednoczesnym zapisaniem na niej zbiorów systemowych
Kasowanie plików - del del nazwa nazwa - nazwa pliku, który chcemy skasować np. del nauka.txt lub del a:*.txt
Windows Commander
Zarządzanie
Porównywanie zawartości plików
Wersja pliku
Przestrzeń zajmowana przez plik
Dzielenie i scalanie dużych plików
Wielokrotne zmiany
Zaznaczanie plików
Polecenia
Podgląd
Ustawienia