2.3. Операционные системы и оболочки. Графическая Операционная Система Windows Общие сведения о Windows

Простота использования компьютеров во многом определяется установленной на нем дисковой операционной системой (DOS). Ушел в прошлое подход, когда работа в MS–DOS происходила в малопонятном для большинства пользователей командном режиме. Раньше создатели различных приложений (текстовых редакторов, баз данных, систем программирования и др.) предлагали свой пользовательский интерфейс (правила работы с ПК). В результате пользователям приходилось, освоив премудрости работы с одной программой, тут же переучиваться для работы с другой программой — даже если она была того же класса, например, текстовым редактором.

С приходом графических оболочек интерфейс стал унифицированным как для самих операционных систем, так и (что особенно важно!) для многих тысяч приложений. К тому же он постепенно становится интуитивно понятным.

Обратимся к предыстории. Современный ПК для решения задач содержит три уровня программного обеспечения. Низший — это программа начальной установки конфигурации ПК SETUP и базовая система ввода–вывода BIOS, которые являются программным обеспечением, хранящимся в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) ПК. BIOS выполняет функции управления вводом–выводом и хранит таблицу адресов прерываний ПК. Напомним, что прерыванием называется остановка работы ПК при возникновении определенного события. Прерывания имеют последовательные номера, и с ними связана таблица прерываний, хранящаяся в начале адресного пространства оперативного запоминающего устройства (ОЗУ). Таблица прерываний — это просто набор двухбайтовых адресов, каждый из которых указывает на место в ПЗУ подпрограммы, ведущей обработку прерываний. Например, если вы просматриваете содержание диска А, забыв вставить сам диск в щель дисковода, то соответствующее прерывание остановит работу ПК, а подпрограмма обработки выведет на экран дисплея сообщение о вашей ошибке и возобновит работу после ваших действий, устраняющих возникшую ситуацию.

Средний уровень — операционные системы. Операционные системы являются связующим звеном между самим компьютером, его “железом” (Hardware) и прикладными (гибкими) программами (Software), образующими высший уровень программного обеспечения. ОС выполняют основные операции по управлению всеми важнейшими ресурсами компьютера. Операционных систем великое множество - MS–DOS, PC–DOS, DR–DOS, Windows 3.1, Windows 95, Windows NT, PS/2, UNIX и т. д. Поскольку желателен выбор и установка на ПК различных операционных систем, то большинство из них являются дисковыми операционными системами (DOS). Это значит, что они хранятся на магнитных дисках в виде определенного набора файлов. Напомним, что файл - это хранящаяся на магнитном диске под определенным именем информация (данные, программы), формально воспринимаемая как единое целое. Так что прежде, чем начать работу с ПК, надо позаботиться об инсталляции и загрузке DOS.

Операционные системы вместе с прикладными программами образуют сменное программное обеспечение - Software (в буквальном переводе — гибкое или мягкое). В последнее время такое программное обеспечение поставляется на новых типах носителей, например, оптических компакт–дисках с лазерным считыванием информации - CD–ROM.

Для увеличения скорости работы операционные системы с гибких дисков или CD–ROM переносятся на быстрый жесткий диск ПК, имеющий большой объем памяти — сотни Мбайт, а то и несколько Гбайт. При этом нередко проводится распаковка файлов операционной системы, представленных в упакованном виде, и установка их в определенные директории (каталоги) жесткого диска. Этот процесс называется инсталляцией (установкой) операционной системы.

В начале 80–х годов фирма Microsoft создала дисковую операционную систему для появившегося в то время и ставшего самым массовым персонального компьютера фирмы IBM — IBM PC. MS–DOS до сих пор использует примитивный и ставший просто архаическим пользовательский интерфейс, базирующийся на применении команд, набираемых посимвольно в командной строке и в текстовом режиме. Такой способ общения с ПК крайне неудобен, поскольку требует запоминания многих десятков различных команд, к тому же применяемых с различными операциями и ключами (так называют параметры, задаваемые после имени многих команд). К примеру, чтобы отформатировать дискету под загрузочную, вам приходится в командной строке вводить такую команду:

C:\dos\format/s, где /s — ключ, задающий создание диска с минимумом файлов MS–DOS, необходимых для ее загрузки.

Для удобства работы с операционной системой были разработаны программы–оболочки, например Norton Commander. Эта программа заменяет командный режим MS–DOS интуитивно понятными действиями с окнами (панелями) и именами файлов и каталогов. Эта программа использует текстовый режим работы дисплея.

Недостатки пользовательского интерфейса MS–DOS побудили разработчиков операционных систем перейти к более современному и удобному графическому многооконному интерфейсу пользователя и совмещению DOS с различными приложениями, облегчающими работу с ПК. При таком интерфейсе файлы и каталоги с файлами обозначаются красочными и наглядными рисунками — пиктограммами, или “иконками”, помещаемыми в масштабируемые и перемещаемые окна (Windows). Окна можно открывать и закрывать, таскать по экрану и менять размеры. Для управления ПК широко используются простейшие элементы виртуальной (кажущейся) реальности — объемные кнопки с тенями, панельные переключатели, распахивающиеся окна и т. д.

Пионером в создании такого интерфейса для ПК стала фирма Apple Computers, чьи ПК класса Macintosh уже давно выпускаются с операционными системами, основанными на графическом многооконном интерфейсе пользователя. В конце 80–х годов подобный интерфейс был разработан и фирмой Microsoft. Он был реализован на базе последних версий MS–DOS путем добавления к ним графической оболочки (надстройки) Windows 3.0. Этот интерфейс был назван GUI (Graphical User Interface — графический интерфейс пользователя).

Вскоре на смену Windows 3.0 пришли две основные версии популярных графических оболочек Windows:

Windows 3.1 — графическая надстройка для ПК, ориентированных в основном на индивидуальное применение. Оболочка слабо защищена от ошибок пользователя и использует только 16–битовые команды микропроцессора. С помощью специальных программ–расширений она может частично использовать 32–битовые (или 32–разрядные) команды микропроцессора;

Windows 3.11 for Workgroups — графическая надстройка для ПК, работающих в малых локальных компьютерных сетях.

Windows 3.1/3.11 широко применяются и поныне. Несмотря на закрепленный за ними фирмой Microsoft статус операционных систем, они все же не являются полноценными системами, поскольку могут работать только при наличии отдельно установленной на ПК MS–DOS. Фактически Windows 3.1/3.11 являются не более чем надстройками над MS–DOS.

Производительность и вычислительная мощность определяются сердцем компьютера — микропроцессором. Начиная с микропроцессора Intel 386 процессоры стали 32–разрядными. Это значит, что у них данные передаются по шинам, имеющим 32 провода. До этого процессоры были 16–разрядными. Совершенствуется архитектура микропроцессора, в частности, в отношении возможности параллельного и конвейерного выполнения нескольких команд. Операционные системы MS–DOS и Windows 3.1/3.11 использовали только 16–разрядные возможности ПК. Наиболее эффективные 32–разрядные команды использовались только с помощью отдельно инсталлируемого расширения Win32 для Windows 3.1/3.11. Один автор предложил следующее сравнение: представьте себе, что микропроцессор — это автобус с 32–мя сиденьями. Когда водителем автобуса работает Windows 3. или MS–DOS, они впускают одновременно только 16 пассажиров. Таким образом, 16 мест всегда остаются пустыми. Microsoft создала полноценную графическую 32–разрядную операционную систему Windows NТ для мощных ПК. Продолжим аналогию: автобус не может двигаться по городу быстрее, но он работает в два раза производительнее, так как перевозит вдвое больше пассажиров. Кроме того, что Windows NT является 32–разрядной операционной системой, она поддерживает симметричную обработку. Симметричная обработка означает, что NT может работать на компьютерах с несколькими микропроцессорами. Это необходимо тем, кто работает с невообразимо мощными программами, скажем с программами САПР. Windows NT нуждается в больших аппаратных ресурсах, например, оперативной памяти (не менее 32 Мбайт). Большей части пользователей не нужен компьютер с двумя микропроцессорами.

Микропроцессоры фирмы Intel могут работать в трех основных режимах - в реальном (Real Mode), в котором работали старые типы микропроцессоров 8086/8088, стандартном (Standart Mode) и защищенном, или расширенном (Enchanged Mode). Защищенный режим наиболее перспективен, поскольку позволяет линейно (указанием одного адреса) адресоваться к большим объемам оперативной памяти и способен реализовать выполнение сразу нескольких задач. Но он возможен, если емкость ОЗУ превышает 2 Мбайта (желательно 4 Мбайта), а микропроцессор используется типа 386 и выше.

В 1995 году на рынке появилась новая графическая операционная система Windows 95, использующая возможности 32–разрядных микропроцессоров. Появлению Windows 95 предшествовали обширные исследования в области психологии пользователей ПК. Пользовательский интерфейс Windows 95 изначально ориентирован на пользователя, совсем незнакомого с работой на ПК. Он сделан интуитивно понятным, простым и довольно строгим и скромным. Но возможности его расширения достаточно велики. ПК, оснащенные Windows 95, работают с новейшими 32–разрядными приложениями, могут объединяться в локальные сети, способны работать в крупных сетях с сетевыми серверами на базе сетевой ОС Windows NT. Windows 95 обладает автоматической настройкой конфигурации ПК под установленное периферийное оборудование, полноценно использует средства мультимедиа и работу в новейших телекоммуникационных средах (телефон, факс, электронная почта, компьютерные сети и т. д.).

Операционные системы класса MS–DOS могли использовать только реальный режим работы микропроцессоров. Windows 3.0 могла работать по выбору в любом режиме, Windows 3.1 работает в стандартном и расширенном режимах, Windows 3.11 - только в расширенном режиме. Windows 3.0 могла эксплуатироваться на машинах с процессорами 8088/8086. Формально для работы с Windows 3.1 достаточно процессора 80286 с 1 Мбайтом оперативной памяти и 6 Мбайтами на диске, фактически (для сколько–нибудь приемлемой скорости работы) требуется процессор 80386 с не менее чем 4 Мбайтами оперативной памяти и не менее 40 Мбайт на диске. Комфортная же работа обеспечивается лишь при наличии процессора 80486 с 8 Мбайтами оперативной памяти и не менее 80 — 100 Мбайт на диске для Windows и Windows–приложений.

Минимальные аппаратно–программные требования для установки Windows 95: ПК с процессором 386 с частотой 20 МГц и выше; мышка или аналогичное координатное устройство; ОЗУ 4 Мбайта и выше (рекомендуется 8 Мбайт); видеосистема VGA (рекомендуется Super VGA); 20 Мбайт свободного пространства на жестком диске. При таких технических характеристиках ПК старые версии Windows работают быстрее. Для работы с Windows 95 рекомендуется компьютер с процессором 486 и частотой 66 МГц (и выше) или любой компьютер с процессором Pentium.

В данный момент времени на рынке программного обеспечения появился новый программный продукт - Windows 98. Это новая оболочка с системными обновлениями является развитием предыдущей версии. Центральную роль в ней играет Internet Explorer (проводник по Интернет). Windows 98 ориентирована на использование новых аппаратных средств и программных продуктов. Разработчики из Microsoft утверждают, что для функционирования новой системы достаточно процессора 486, 16 Мбайт ОЗУ и 125 Мбайт дискового пространства, но такая конфигурация вряд ли позволит работать нормально.

Windows 95

Windows 95 — это законченная многозадачная операционная система с современным графическим интерфейсом, а не графическая оболочка под MS–DOS, коей были до сих пор версии Windows 3.0/3.1/3.11. После установки Windows 95 она берет на себя все функции управления ПК, не требует отдельной покупки и установки MS–DOS. Windows 95 не просто операционная система — это сгусток средств управления ресурсами ПК и новейших прикладных программ. Произошла дальнейшая интеграция операционной системы с прикладными программными продуктами. Программы имеют единый пользовательский интерфейс, совместимы друг с другом и поддерживают динамический обмен данными между собой.

Windows 95 имеет множество полезных и совершенных драйверов, программных утилит и прикладных приложений. Поддерживает новейшие 32–разрядные приложения, а именно задействует в работе весь набор команд 32–разрядных МП серий 386/486/Pentium. Это обеспечивает заметное повышение скорости выполнения одновременно ряда приложений, в частности Microsoft Office 95 (97) — новейшего набора программных средств для автоматизации офисной деятельности.

При достаточном объеме ОЗУ (8 Мбайт и выше) система обеспечивает повышение скорости выполнения приложений примерно на 25 — 30%. Заметно ускоряется работа с дисками. Скорость печати повышена почти вдвое. Новый механизм вытесняющей многозадачности позволяет одновременно запускать несколько программ, не испытывая при этом никаких трудностей. В частности, когда программа выполняет какую–нибудь операцию, указатель мыши принимает форму песочных часов, предлагающих дождаться завершения начатого действия. Однако, стоит вывести его за пределы окна программы, как появляется возможность, не теряя времени и без помех, работать с другой программой.

Заметно улучшен пользовательский интерфейс. Сама графическая оболочка Windows 95 требует гораздо меньшего процента системных ресурсов, чем оболочка Windows 3.1.

Реализован режим Plug and Play (Включи и Работай). При нем система автоматически распознает все периферийные устройства, подключенные к конкретному ПК, и автоматически устанавливает нужные для их работы драйверы. Так что после установки Windows 95 даже предельно напичканный периферийными и мультимедийными устройствами ПК готов к работе.

Улучшена поддержка игр, а также проигрывание видео- и звуковых файлов.

Увеличена предельная длина имени файлов — теперь они могут содержать 255 символов и включать буквы русского алфавита.

Расширены средства связи — как глобальной электронной почты, так и локальных сетей. Оснащенные Windows 95, ПК удобно объединять в локальные сети.

В Windows 95 используется новая реализация механизма OLE–2. Эта реализация делает динамический обмен данными и объектное связывание более простым и эффективным, чем ранее.

Windows 95 устанавливается на ПК с магнитных дисков или с оптических дисков CD–ROM. Windows 95 выпускается в двух модификациях — полной и рассчитанной на установку поверх ранее уже установленных программных продуктов MS–DOS и Windows 3.1/3.11. Кроме того, каждая модификация может быть американской, многоязычной панъевропейской или русской.

Хотя автоматизированная инсталляция Windows 95 не слишком сложна, лучше всего доверить ее специалисту. Установка любой операционной системы дело очень серьезное и тонкое, требующее профессиональных знаний.

Никаких действий по запуску (загрузке) установленной операционной системы предпринимать не нужно. После включения компьютера загружается Windows 95.