Материал: для поступления в магистратуру

46

Рис. 1.26 . Вложенность сообщений различных уровней Когда сообщение по сети поступает на машину - адресат, оно принимается ее физическим

уровнем и последовательно перемещается вверх с уровня на уровень. Каждый уровень анализирует и обрабатывает заголовок своего уровня, выполняя соответствующие данному уровню функции, а затем удаляет этот заголовок и передает сообщение вышележащему уровню.

Программное обеспечение компьютерных сетей

Программное обеспечение компьютерных сетей обеспечивает организацию коллективного доступа к вычислительным и информационным ресурсам сети, динамическое распределение и перераспределение ресурсов сети с целью повышения оперативности обработки информации и максимальной загрузки аппаратных средств, а также в случае отказа и выхода из строя отдельных технических средств и т.д.

Программное обеспечение вычислительных сетей включает три компонента:

-общее программное обеспечение, образуемое базовым ПО отдельных ЭВМ, входящих в состав сети;

-специальное программное обеспечение, образованное прикладными программными средствами, отражающими специфику предметной области пользователей при реализации задач управления;

-системное сетевое программное обеспечение, представляющее комплекс программных средств, поддерживающих и координирующих взаимодействие всех ресурсов вычислительной сети как единой системы.

Особая роль в ПО вычислительной сети отводится системному сетевому программному обеспечению, функции которого реализуются в виде распределенной операционной системы сети.

Операционная система сети включает в себя набор управляющих и обслуживающих программ, обеспечивающих:

-межпрограммный метод доступа (возможность организации связи между отдельными прикладными программами комплекса, реализуемыми в различных узлах сети);

-доступ отдельных прикладных программ к ресурсам сети (и в первую очередь к устройствам ввода-вывода);

-синхронизацию работы прикладных программных средств в условиях их обращения к одному и тому же вычислительному ресурсу;

-обмен информацией между программами с использованием сетевых «почтовых ящиков»;

-выполнение команд оператора с терминала, подключенного к одному из узлов сети, на каком-либо устройстве, подключенном к другому удаленному узлу вычислительной сети;

-удаленный ввод заданий, вводимых с любого терминала, и их выполнение на любой ЭВМ

впакетном или оперативном режиме;

-обмен наборами данных (файлами) между ЭВМ сети;

-доступ к файлам, хранимым в удаленных ЭВМ, и обработку этих файлов;

-защиту данных и вычислительных ресурсов сети от несанкционированного доступа;

-выдачу различного рода справок об использовании информационных, программных и технических ресурсов сети;

47

- передачу текстовых сообщений с одного терминала пользователя на другие (электронная

почта).

С помощью операционной системы сети:

-устанавливается последовательность решения задач пользователя;

-задачи пользователя обеспечиваются необходимыми данными, хранящимися в различных узлах сети;

-контролируется работоспособность аппаратных и программных средств сети;

-обеспечивается плановое и оперативное распределение ресурсов в зависимости от возникающих потребностей различных пользователей вычислительной сети.

Выполняемое с помощью операционной системы сети управление включает: планирование сроков и очередности получения и выдачи информации абонентам; распределение решаемых задач поЭВМсети;присвоениеприоритетовзадачам и выходнымсообщениям;изменениеконфигурации сети ЭВМ; распределение информационных вычислительных ресурсов сети для решения задач пользователя.

Оперативное управление процессом обработки информации с помощью операционной системы сети помогает организовать: учет выполнения заданий (либо определить причины их невыполнения); выдачу справок о прохождении задач в сети; сбор данных о работах, выполняемых

всети.

ОС отдельных ЭВМ, входящих в состав вычислительной сети, поддерживают потребности пользователей во всех традиционных видах обслуживания: средствах автоматизации программирования и отладки, доступа к пакетам прикладных программ и информации локальных баз данных и т.д.

48

Назначение и основные функции операционных систем

Назначение и основные функции операционных систем (ОС)

Операционная система (ОС) - это комплекс программного обеспечения, предназначенный для снижения стоимости программирования, упрощения доступа к системе, повышения эффективности работы.

Цель создания операционной системы - получить экономический выигрыш при использовании системы, путем увеличения производительности труда программистов и эффективности работы оборудования.

Функции операционной системы:

-связь с пользователем в реальном времени для подготовки устройств к работе, переопределение конфигурации и изменения состояния системы.

-выполнение операций ввода-вывода; в частности, в состав операционной системы входят программы обработки прерываний от устройств ввода-вывода, обработки запросов к устройствам ввода-вывода и распределения этих запросов между устройствами.

-управление памятью, связанное с распределением оперативной памяти между прикладными программами.

-управление файлами; основными задачами при этом являются обеспечение защиты, управление выборкой и сохранение секретности хранимой информации.

-обработка исключительных условий во время выполнения задачи

-появление арифметической или машинной ошибки, прерываний, связанных с неправильной адресацией или выполнением привилегированных команд.

-вспомогательные, обеспечивающие организациюсетей, использование служебных программ

иязыков высокого уровня.

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. Однакоконцептуальнаяцелостностьсистемыицелый рядновыхнетрадиционныхипрогрессивных 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

49

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 типаIBM PC и сталадля них доминирующей. К настоящему времени разработано нескольковерсий 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 16разрядных 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

идругих встроенных операций доступных программ пользователей (MSDOS.SYS)

-командныйпроцессор (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 иподключенные устройства, загружает драйверы устройств

иустанавливает 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/выводареализуетнабороперацийработысдискамииустройствамиввода/вывода.Толькоэта 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

50

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 пространстваиработойсихсправочниками.MSDOSразмещает(форматирует)вседискиидискеты 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

Файламвыделяетсяпространствовобластиданныхпомеренеобходимости,когдапроисходит 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.

Итак, что же можно сказать про Windows? Начнем с того, что в Windows вы можете последовательно запустить несколько (а не строго одно, как в DOS) приложений и переключаться междунимивпроцессеработы.Некоторыеприложения,взависимостиотзадачи,могутпродолжать 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 негоWindows 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