12

Теория Системное программное обеспечение компьютера Операционные системы WINDOWS 98 12.1. Концепция операционных систем WINDOWS 95 и WINDOWS 98

## 12.1. КОНЦЕПЦИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ WINDOWS 95 И WINDOWS 98

- ### История развития графической системной среды

- ### Требования к аппаратной части

- ### Концепция операционной системы Windows 95

- ### Концепция операционной системы Windows 98

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ГРАФИЧЕСКОЙ СИСТЕМНОЙ СРЕДЫ

Операционная система Windows ориентирована на организацию удобной среды работы пользователя на персональном компьютере. До ее появления любая операционная система требовала от пользователя знания языка команд по управлению компьютером. Windows позволила изменить облик системной среды и правила работы в ней. Появился удобный для пользователя графический интерфейс с достаточно простыми правилами работы. Отпала необходимость выучивания структур команд и правил работы с ними. Интересно, что первые версии этого продукта были встречены достаточно холодно и не нашли отклика ни среди профессионалов, ни среди пользователей. Оставаясь невостребованной в течение 1985 - 1990 гг., среда Windows изменила лицо компьютерного мира в последующее пятилетие, пройдя путь от графической оболочки операционной системы MS DOS в первых версиях до полноценной операционной системы в последующих версиях Windows 95 и windows 9 8.

К работе над графической средой для персональных компьютеров IBM PC компания Microsoft приступила в 1981 г. сразу после выпуска операционной системы MS DOS 1.0,[б]. Первый этап работы завершился к апрелю 1983 г. выпуском программы Interface Manager. Однако данная программа, несмотря на серию проведенных доработок, в течение двух лет не была принята. Только в июне 1985 г. проект Interface Manager увидел свет, но под названием Windows 1,0. Этот вариант так же, как и предыдущие, не нашел поддержки, однако работа в этом направлении была продолжена.

В октябре 1987 г. вышла в свет и получила признание версия Windows 2.0. Всего за полгода был продан первый миллион копий этой программы. Для Windows 2.0 был разработан табличный процессор Microsoft Excel и ряд текстовых процессоров, в том числе Word 1.0, Версия Windows для компьютеров с микропроцессором 80286 предоставила возможность пользователям использовать расширенную память, а а версии Windows для компьютеров с микропроцессором 80386 впервые реализована многозадачность.

В мае 1990 г. вышла в свет Windows 3.0 - графическая оболочка операционной системы MS DOS. Эта версия Windows быстро завоевала признание среди пользователей. Windows 3.0 имела не только полноценный графический интерфейс, но и поддерживала режим многозадачности. Одно из важнейших достоинств системы Windows - унификация работы с внешними устройствами: эта система берет на себя организацию работы внешних устройств, предоставляя приложениям типовой интерфейс. При этом не надо писать драйверы под все прикладные программы, как это было в MS DOS; достаточно, чтобы был один драйвер под Windows, тогда все приложения получают доступ к устройству. Следует отметить также появление Диспетчера программ (Program Manager), который позволил перейти на более удобный способ управления компьютером с помощью мыши.

Однако надежность работы Windows 3.0 была все-таки невысокой. Этот недостаток был устранен в версии Windows 3.1, выпущенной в апреле 1992г. и имевшей огромный успех (миллион копий был продан за 50 дней). Еще и сегодня многие IBM - совместимые компьютеры мира работают в этой среде. Начиная с этой версии, компания Microsoft реализовала заложенную в процессоре 80386 и выше возможность организации виртуальной памяти, когда на жестком диске создается "файл подкачки" для более эффективной работы оперативной памяти. Недостаточный объем оперативной памяти компьютера перестал служить основным препятствием для запуска приложений и загрузки документов, а проявлялся лишь в некотором замедлении работы системы.

По сообщению американской ассоциации издателей, в 1993 г. объем продаж программного обеспечения для Windows впервые превысил показатели для MS DOS, но тем не менее Windows по-прежнему не была операционной системой, а оставалась только удобной графической надстройкой над MS DOS. Все недостатки и ограничения MS DOS продолжали наследоваться Windows.

Дальнейшее развитие Windows происходило в направлении организации работы в сетях. Можно сказать, что магистральным направлением развития Windows становятся сетевые средства, которые с каждой новой версией приобретают все больший вес. Так, версия Windows для рабочих групп 3.11, выпущенная в октябре 1993 г., решила проблемы малых. предприятий, связанные с необходимостью подбора, установки и настройки разнородного программного обеспечения для обслуживания одноранговых локальных сетей. Реальную материальную экономию ощутили согни тысяч малых фирм и компаний по всему миру.

Выпущенная в сентябре 1995 г. операционная система Microsoft Windows 95 стала первой графической операционной системой для компьютерной платформы IBM PC. Достоинства Windows 95 весьма значительны, что и послужило началом ее триумфального шествия в компьютерном мире. Однако при эксплуатации этой системы было обнаружено много недостатков и, в первую очередь, невысокий уровень надежности работы. Многие из них были устранены в модификации Windows 95, известной как OSR2.

Операционная система Windows 98, выпущенная в 1998 г., в значительной мере ориентирована на будущее. В ней расширен комплект стандартных программ, в который включен ряд программных продуктов, до этого поставлявшихся отдельно. Значительно усилены коммуникационные возможности. Благодаря одинаковой концепции Windows 95 и Windows 98 очень близки между собой по выполняемым функциям и предоставляют пользователю для работы весьма похожие, если не сказать одинаковые, интерфейсы.

По-видимому, еще несколько лет будет оставаться невостребованным такое средство Windows 98, как WebTV for Windows, но в XXI в. архитектура широкого вещания, основы которой заложены в этой программе, повлияет на жизнь каждого человека независимо от того, пользуется он компьютером или нет.

Для пользователей Windows 98 с помощью программы Microsoft NetMeeting становитсядоступной видеотелефония. Пройдет всего несколько лет, и видеоконференции на предприятиях станут обычным делом, а видеоконтроль за деятельностью удаленных торговых точек нужен уже сейчас, даже в малом бизнесе. Телефонная линия, недорогая видеокамера, персональный компьютер и операционная система Windows 98 - вот и все, что для этого нужно.

Не выходя за пределы Windows 98, можно своими руками создать мультимедийную энциклопедию. Здесь все предусмотрено: редактор Frontpage Express для создания мультимедийных документов, обозреватель Internet Explorer 4.0 для их просмотра, средства мультимедиа для управления звуковым и музыкальным сопровождением, графические и текстовые редакторы для обработки графики и текстов.

### ТРЕБОВАНИЯ К АППАРАТНОЙ ЧАСТИ

Персональный компьютер, на который устанавливается операционная система Windows 95 или Windows 98, должен иметь:

- процессор 80486DX с тактовой частотой 66 МГц или более мощный;

- не менее 16 Мбайт оперативной памяти (желательно 32 Мбайта);

- жесткий диск с объемом свободного пространства после установки Windows не менее 200 Мбайт (желательно не менее 1 Гбайта);

- графический видеомонитор;

- устройство чтения компакт-дисков (CD-ROM), так как практически все программные продукты поставляются на компакт-дисках.

Операционная система достаточно просто устанавливается с компакт-диска. Программа установки, запущенная с компакт-диска, сначала проверяет жесткий диск. В случае обнаружения неисправности программа установки предлагает пользователю несколько вариантов действий: игнорировать ошибку, попытаться исправить ее и т.п.

После окончания проверки диска на экране появляется заставка, свидетельствующая о начале установки, которая длится 30 - 60 мин. По мере необходимости при установке операционной системы надо отвечать на вопросы инсталляционной программы. На экране будет отображаться шкала, на которой видно, что происходит в данный момент и сколько времени осталось до окончания процесса установки,

Программа установки Windows имеет несколько сценариев: компактная установка, express-установка, выборочная установка. При компактной установке операционная система Windows будет содержать самые необходимые компоненты. При express-установке создается наиболее типичная конфигурация. При выборочной установке пользователь сам может выбрать из списка компоненты, которые будут устанавливаться.

В комплект поставки Windows 98 (Windows 95) входит большое количество стандартных программ, выполняющих всевозможные сервисные и пользовательские функции. Может оказаться, что при заданном сценарии установки не все стандартные программы будут включены в систему. Эта проблема легко решается, так как Windows 98 (Windows 95) имеет очень удобный механизм доустановки. Вызвав соответствующую сервисную программу, можно в любой момент изменить конфигурацию операционной системы, убрав лишние компоненты и добавив неустановленные компоненты. Дня выполнения этой операции необходимо иметь установочные дискеты или компакт-диск.

КОНЦЕПЦИЯ ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ WINDOWS 95

Операционная система Windows 95 появилась в результате слияния операционной системы MS DOS и ее графической оболочки Windows 3.1 (3.11). Основными характеристиками Windows 95 являются:

- 32-разрядная архитектура;

- вытесняющая многозадачность и многопоточность,

- графический пользовательский интерфейс;

- подключение новых периферийных устройств по технологии Plug and Play;

- использование виртуальной памяти;

- совместимость с ранее созданным программным обеспечением;

- наличие коммуникационных программных средств;

- наличие средств мультимедиа.

Рассмотрим более подробно эти характеристики.

### 32-разрядная архитектура

Windows 95 - первая 32-разрядная операционная система для компьютеров IBM PC. Она ориентирована на работу 32-разрядных программ, многие ее компоненты являются 32-разрядными.

Большинство программ для операционной системы MS DOS относилось к 16-разрядным программам, которые использовали реальный режим работы микропроцессора. Реальный режим значительно ограничивает возможности программы, так как в этом режиме затруднен доступ в верхние (свыше 1 Мбайта) области памяти. Операционная система MS DOS не имеет средств для поддержки 32-разрядных программ, работающих в защищенном режиме микропроцессора. Чтобы такие программы могли работать в среде MS DOS, требуется дополнительное программное обеспечение, расширяющее функции МS DOS. Возможен также вариант, когда дополнительные функции, обеспечивающие защищенный режим, включаются непосредственно в код программы, увеличивая тем самым ее объем.

Операционная система Windows 95 полностью обеспечивает работу 32-разрядных программ, причем она спроектирована таким образом, что использование 32-разрядньп программ в ее среде является наиболее оптимальным. В среде Windows 16-разрядные программы также успешно функционируют, но они не могут задействовать все ресурсы системы.

Следует отметить, что 32-разрядные программы занимают больше оперативной и дисковой памяти, чем 16-разрядные программы. Однако это компенсируется, во-первых, увеличением скорости работы программ, во-вторых, удешевлением всех видов памяти, в том числе и электронной.

### Вытесняющая многозадачность и многопоточность

Операционная система Windows является многозадачной (multitasking - мультизадачной), т.е. она способна "одновременно" выполнять несколько программ. На самом деле один микропроцессор может выполнять инструкции только одной программы. Однако операционная система настолько оперативно реагирует на потребности той или иной программы, что создается впечатление одновременности их работы. Например, в процессе подготовки текста можно параллельно печатать содержимое какого-либо файла и проверять на вирус жесткий диск.

Многозадачность может быть кооперативной и вытесняющей[2, 5]. При кооперативной многозадачности (cooperative multitasking) операционная система не занимается решением проблемы распределения процессорного времени. Распределяют его сами программы. Причем активная программа самостоятельно решает, отдавать ли процессор другой программе. Момент передачи управления здесь зависит от хода выполнения задачи. Таким моментом должен быть системный вызов, т.е. обращение к системе за какой-либо услугой (ввод или вывод на внешнее устройство и пр.). Фоновым задачам выделяется процессорное время при простое приоритетной задачи (ожидание нажатия клавиши и др.). Кооперативная многозадачность была реализована в среде Windows 3.1. В Windows 95 кооперативная многозадачность обеспечивается для 16-раэрядных приложений, так как эти приложения, созданные для Windows 3.1, умеют самостоятельно распределять процессорное время.

При вытесняющей многозадачности (preemptive multitasking) распределением процессорного времени между программами занимается операционная система. Она выделяет каждой задаче фиксированный квант времени процессора. По истечении этого кванта времени система вновь получает управление, чтобы выбрать другую задачу для ее активизации. Если задача обращается к операционной системе до истечения ее кванта времени, то это также служит причиной переключения задач. Такой режим многозадачности Windows 95 реализует для: 32-разрядных приложений, а также для программ, написанных для MS DOS.

Многопоточность (multithreading) операционной системы означает, что работающие программы (процессы) могут разделяться на несколько частей, самостоятельно претендующих на процессорное время. Это обеспечивает одновременное выполнение программой нескольких не связанных друг с другом операций. Например, в табличном процессоре вычисления в разных ячейках благодаря многопоточности могут выполняться одновременно, причем параллельно с вычислениями могут быть организованы ввод данных в ячейки, их вывод на печатающее устройство и т.п.

### Графический пользовательский интерфейс

Пользовательский интерфейс Windows использует графический режим видеомонитора. Основу нового графического интерфейса пользователя составляет хорошо продуманная система окон, располагающаяся на экране монитора и включающая множество разнородных графических объектов для управления работой компьютера. Тем самым реализуется идея создания электронного рабочего стола пользователя, на котором размещаются электронные документы. Принятая концепция графического пользовательского интерфейса характерна для всех программных продуктов под Windows 95. Это обеспечивает комфортную среду работы пользователя (Более подробно этот вопрос освещен в подразд. 12.3.)

### Подключение новых периферийных устройств по технологии Plug and Play

Известно, что для подключения нового периферийного устройства в среде операционной системы MS DOS пользователь должен обладать профессиональными знаниями: например, уметь написать файл конфигурации, знать структуру команды подключения необходимого драйвера.

В среде Windows эта задача решается достаточно просто. Система самостоятельно создает и изменяет файлы конфигурации, распознает конкретное техническое устройство и производит его автонастройку. Подобная технология получила название Plug and Play - "включай и работай".

Дополнительные устройства подключаются специальными программами-мастерами, которые могут распознать любое устройство, поддерживающее технологию Plug and Play. Если устройство не поддерживает эту технологию, программы-мастера запрашивают дополнительную информацию в наиболее удобной для пользователя форме, благодаря чему процесс подключения устройств заметно упрощается.

### Использование виртуальной памяти

Извечная компьютерная проблема - нехватка оперативной памяти, решается в среде Windows 95 с помощью виртуальной(реально не существующей) памяти.

Виртуальная память - расширение адресного пространства задачи, полученное за счёт использования части внешней памяти.

В оперативной памяти всегда находится часть виртуального пространства, выделяемого для решения задачи, остальная его часть располагается на дисковой памяти. Если оперативной памяти не хватает для обеспечения работы текущего (активного) приложения, то приложение или его часть, которые не используют в данный момент микропроцессор, выгружаются (вытесняются) из оперативной памяти на диск. На их место в оперативную память загружается (подкачивается) необходимый фрагмент активного приложения. Когда одному из выгруженных приложений передается управление, оно вновь загружается в оперативную память, что может привести к выгрузке на диск другого, пассивного в данный момент приложения. Таким образом, программы циркулируют между диском и оперативной памятью.

Поддержка виртуальной памяти позволяет открыть большое количество приложений одновременно, но выгрузка на диск и загрузка с диска снижают производительность компьютера.

Используемая для этой цели часть внешней памяти называется файлом подкачки, а описанный процесс подкачки известен под названием свопинг. Объем файла подкачки может в несколько раз превышать объем оперативной памяти.

Файл подкачки - файл на жестком диске, используемый для организации виртуальной памяти.

Настройка виртуальной памяти производится автоматически и вручную. Вручную выполнять настройку может только квалифицированный пользователь. Доступ к настройке виртуальной памяти осуществляется через Панель управления, где после открытия значка Система появляется вкладка Виртуальная память.

По умолчанию задан автоматический вариант настройки, т.е. Windows самостоятельно выбирает размер виртуальной памяти в зависимости от реальной потребности текущей задачи.

### Совместимость с ранее созданным программным обеспечением

Под совместимостью с программным обеспечением понимают способность операционной системы исполнять программные продукты, созданные в другой операционной системе. В большинстве случаев операционная система Windows 95 обеспечивает такую совместимость на IBM-подобных компьютерах не только для программ ранних версий, но и для программ операционной системы MS DOS.

### Наличие коммуникационных программных средств

Важнейшим направлением развития Windows является включение в ее структуру широко используемых и специальных программных средств для поддержки различных коммуникаций и компьютерных сетей.

### Сетевые средства операционной системы Windows 95 позволяют:

- обеспечить передачу данных между двумя соединенными кабелями компьютерами с помощью программы Direct Cable Connection;

- организовать электронную почту в локальной и глобальной сети с помощью программы Microsoft Exchange;

- вьшолнить факсимильную передачу с помощью программы Microsoft Fax;

- обменяться файлами с удаленным компьютером и подключиться к глобальной сети с помощью программы Hyper Terminal;

- организовать одноранговую компьютерную сеть из нескольких компьютеров, причем компьютеры сети могут управляться как Windows 95, так и Windows 3.11;

- подключиться к компьютерной сети с выделенным сервером.

### Наличие средств мультимедиа

Операционная система Windows 95 обеспечивает интерактивную работу с высококачественным звуком и видео при помощи специальных аппаратных и программных средств. Непременным атрибутом мультимедиа-компьютера являются звуковая плата, которая обеспечивает преобразование звука в компьютерную форму и обратно, и видеоплата, которая преобразует видеоинформацию в компьютерную форму и обратно. К звуковой плате подключаются различные акустические системы,

Для работы со звуком и видео на компьютере разработано множество программных средств. Минимально необходимый набор таких приложений входит в состав Windows 95. Они обеспечивают проигрывание аудиокомпакг-дисков, воспроизведение, запись и редактирование звуковых файлов, просмотр видеоклипов,

Следует иметь в виду, что информация мультимедиа (т.е. графика, аудио и видеоинформация) занимает очень много места. Поэтому такая информация, как правило, распространяется на компакт-дисках, и для ее воспроизведения необходимо, чтобы на компьютере был установлен накопитель CD-ROM.

### КОНЦЕПЦИЯ ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ WINDOWS 98

Операционная система Windows 98 по своей концепции принципиально не отличается от предыдущей версии, и для неё характерно все сказанное о Windows 95. Однако, несмотря на короткий срок эксплуатации. Windows 98 снискала себе много поклонников благодаря тому, что она гораздо стабильнее и надежнее, имеет улучшенный графический интерфейс предоставляющий эффективную, надежную, универсальную среду работы. Нововведения касаются следующих позиций:

- интеграция с глобальной сетью Интернет;

- повышение надежности и качества управления;

- повышение производительности.

### Интеграция с глобальной сетью Интернет

При создании операционной системы Windows 98 разработчики особое внимание уделили развитию ее коммуникационных возможностей. Наиболее ярким внешним новшеством по сравнению с предыдущей версией является интеграция операционной системы с обозревателем Internet Explorer 4.0, предназначенным для просмотра Web-страниц в сети Интернет. Интерфейс пользователя в Windows 98 можно настроить на работу в Интернет. В этом случае Рабочий стол принимает вид Web-страницы, а ярлыки действуют как Web-ссылки, которые могут указывать не только на файлы компьютера, но и на данные в сети Интернет. Подобный интерфейс является дополнением к традиционному интерфейсу Windows.

В число программ, реализующих интеграцию с Интернет, входят: программа Подключение к Интернет, программа электронной почты Outlook Express, программа организации телеконференций и телефонных разговоров по цифровым каналам NetMeeting, редактор Web-страниц FrontPage Express.

### Повышение надежности и качества управления

Повышение надежности обеспечивают как новые, так и модернизированные старые служебные программы, которые выполняют: проверку системных файлов, очистку и проверку диска, автоматическое техническое обслуживание, проверку реестра, архивацию данных и др.

Появилась возможность поддержки нескольких мониторов для расширения Рабочего стола, выполнения разных программ на разных мониторах, а также возможность выполнения многоэкранных программ или игр.

Работа с Windows 98 облегчается за счет таких средств управления, как запуск одним щелчком, выделение значков, кнопки "Вперед" и "Назад" и удобного для настройки Главного меню.

Компьютер, оснащенный системой Windows 98, может работать круглосуточно, выполняя многие функции самостоятельно:

- почистить жесткие диски и удалить с них накопившийся за день "мусор";

- проверить состояние жестких дисков и устранить имеющиеся дефекты файловой структуры;

- выполнить резервное копирование важнейшей информации;

- проверить состояние сжатого тома, провести его переупаковку, повысить степень сжатия редко используемых данных и программ;

- обслужить жесткие диски и провести дефрагментацию таким образом, чтобы файлы, последовательно загружающиеся при запуске программ, располагались на диске в порядке их вызова и др.

### Повышение производительности

По сравнению с Windows 95 эта система более производительна. Это обеспечивается благодаря тому, что файловая система FAT 32 позволяет более рационально по сравнению с файловой системой FAT 16 использовать диски. На дисках FAT 32 формируются кластеры меньших размеров, чем на дисках FAT 16, в результате чего повышается эффективность использования объема диска. В состав Windows 98 включена специальная служебная программа, которая позволяет быстро и безопасно преобразовать на диске файловую систему FAT 16 в файловую систему FAT 32.

Windows 98 быстрее загружается и требует меньше времени для завершения работы. Новая программа дефрагментации диска тоже позволяет увеличить производительность компьютера.