Методические указания к выполнению лабораторных работ и задания для контрольных работ для студентов всех специальностей заочной формы обучения (стр. 3 из 16)

– между пользователем и программно-аппаратными средствами компьютера (интерфейс пользователя);

– между программным и аппаратным обеспечением (аппаратно-программный интерфейс);

– между разными видами программного обеспечения (программный интерфейс).

Виды интерфейсов пользователя

По реализации интерфейса пользователя различают неграфические и графические операционные системы. Неграфические операционные системы реализуют интерфейс командной строки. Основным устройством управления в данном случае является клавиатура. Управляющие команды вводят в поле командной строки, где их можно и редактировать. Исполнение команды начинается после ее утверждения, например нажатием клавиши ENTER. Для компьютеров платформы IBM PC интерфейс командной строки обеспечивается семейством операционных систем под общим названием MS DOS (версии от MS DOS 1.0 до MS DOS 6.22).

Графические операционные системы реализуют более сложный тип интерфейса, в котором в качестве органа управления кроме клавиатуры может использоваться мышь или другое адекватное устройство позиционирования. Работа с графической операционной системой основана на взаимодействии активных и пассивных экранных элементов управления. В качестве активного элемента управления выступает указатель мыши – графический объект, перемещение которого на экране синхронизировано с перемещением мыши. В качестве пассивных элементов управления выступают графические элементы управления приложений (экранные кнопки, значки, переключатели, флажки, раскрывающиеся списки, строки меню и многие другие). Характер взаимодействия между активными и пассивными элементами управления выбирает сам пользователь. В его распоряжении приемы наведения указателя мыши на элемент управления, щелчки кнопками мыши и другие средства.

Файлы, каталоги, диски

Любая информация во внешних запоминающих устройствах хранится в файлах. Файл – это поименованная область диска или другого машинного носителя. В файлах могут быть размещены некоторые данные, тексты, программы. Имя файла состоит из двух частей – корневого имени и расширения, которые отделяются друг от друга точкой. Корневое имя может содержать до 8 символов, а расширение до трех. Расширение в отличие от корневого имени не является обязательным и указывает тип файла. В имени файла нельзя использовать некоторые символы (см. ниже шаблон имени).

Файлы объединяются по каким-либо признакам в каталоги (синонимы каталогов – директории, папки). В любом каталоге могут быть вложенные каталоги или подкаталоги. Имена файлов и подкаталогов в одном каталоге должны быть уникальными (т.е. разными, несовпадающими). В разных каталогах могут быть файлы и подкаталоги с одинаковыми именами.

Каталоги, как и файлы, хранятся на дисках. Диски обозначаются латинскими буквами A:, B:, C:, D: и т.д. Буквами A: и B: обозначаются гибкие диски (дисководы для работы с гибкими дисками). Диски C:, D: и так далее. представляют собой участки жесткого диска («винчестера»). Дополнительно могут быть подключены другие дисководы, например, для лазерных дисков. Каждый дисковод имеет свое имя.

Рис. 2.1 Пример полного имени файла

Структура расположения каталогов на диске – иерархическая, древовидная. На каждом диске на вершине иерархии располагается корневой каталог, обозначаемый символом «\» (обратный слэш). В корневом каталоге располагаются файлы и каталоги 1-го уровня, в каталогах 1-го уровня – каталоги и файлы 2-го уровня и т.д. Для доступа к файлу операционной системе необходимо его полное имя, которое является комбинацией имени диска, пути к файлу (т.е. перечисления имен каталогов, в которые последовательно входит файл, разделенные обратным слэшем) и собственно имени файла (рис. 2.1). Если файл находится на текущем диске и/или в текущем каталоге, то имя диска и/или путь к файлу можно не указывать.

Шаблон имени

В DOS имя и расширение файла могут состоять из прописных и строчных латинских букв, цифр и символов:

– _ $ # & @ ! % ( ) { } ‘ ^ ˜

При выполнении многих команд необходимо предварительно выделить группу файлов в каком-либо каталоге. Если имена имеют сходную (подобную) структуру, то можно использовать для их выделения шаблон (маску) – обобщенное имя файла, определяющее множество объектов с похожими именами. В отличие от стандартных имен, шаблон содержит некоторое количество специальных подстановочных символов – звездочка (*), заменяющая любое количество символов и (или) вопросительный знак (?), заменяющий один символ. Подстановочные символы могут быть как в корневом имени, так и в расширении и действуют в той части полного имени, где они указаны.

Примеры выделения по шаблону: *.* – все файлы независимо от имени и расширения; *.txt – все файлы с расширением .txt; a???.* – все файлы, имена которых начинаются на букву «а», состоят не более чем из 4 символов с произвольным расширением.

Организация файловой системы

Все современные дисковые операционные системы обеспечивают создание файловой системы, предназначенной для хранения данных на дисках и обеспечения доступа к ним. Принцип организации файловой системы – табличный. Поверхность жесткого диска рассматривается как трехмерная матрица, измерениями которой являются номера поверхности, цилиндры и сектора. Под цилиндром понимается совокупность всех дорожек, принадлежащих разным поверхностям и находящихся на равном удалении от оси вращения. Данные о том, в каком месте диска записан тот или иной файл, хранятся в системной области диска в специальных таблицах размещения файлов (File Allocation Table, FAT-таблицах). Поскольку нарушение FAT-таблицы приводит к невозможности воспользоваться данными, записанными на диске, она существует в двух экземплярах, идентичность которых регулярно контролируется средствами операционной системы.

Наименьшей физической единицей хранения данных является сектор. Размер сектора равен 512 байт. Поскольку размер FAT-таблицы ограничен, то для дисков, размер которых превышает 32 Мбайт, обеспечить адресацию к каждому отдельному сектору не представляется возможным. В связи с этим группы секторов условно объединяются в кластеры. Кластер является наименьшей единицей адресации к данным. Размер кластера, в отличие от размера сектора, не фиксирован и зависит от емкости диска.

Файловая система, поддерживающая в таблицах 16-разрядные поля, называется FAT16. Такую систему поддерживали операционные системы MS DOS всех версий, а также Windows 95. Она позволяет разместить в FAT-таблицах не более 65536 записей (2¹⁶) о местоположении единиц хранения данных и, соответственно, для дисков объемом от 1 до 2 Гбайт длина кластера составляет 32 Кбайт (64 сектора). Последующие операционные системы, начиная с Windows 95 (версии OSR2), поддерживают более совершенную организацию файловой системы – FAT32 с 32-разрядными полями в таблице размещения файлов. При этом размер кластера на дисках с FAT32 существенно меньше, чем с FAT16. Кроме того, операционные системы Windows NT 4.0, Windows 2000, Windows XP поддерживают также 32-разрядную файловую систему NTFS. Эта наиболее мощная файловая система, позволяющая организовать многопользовательский режим работы и при необходимости устанавливать ограничения на доступ к файлам и папкам для разных групп пользователей.

Для лазерных дисков операционные системы Windows поддерживают файловую систему CDFS.

Понятие многозадачности

Однозадачные операционные системы (например, MS-DOS) передают все ресурсы вычислительной системы одному исполняемому приложению и не допускают ни параллельного выполнения другого приложения (полная многозадачность), ни его приостановки и запуска другого приложения (вытесняющая многозадачность). В то же время однозадачные операционные системы допускают работу специальных программ, называемых резидентными. Такие программы постоянно загружены в памяти и активизируются либо определенными действиями пользователя, либо по инициативе другой программы, либо в результате аппаратного прерывания.

Большинство современных графических операционных систем – многозадачные. Они управляют распределением ресурсов вычислительной системы между задачами и обеспечивают:

– возможность одновременной или поочередной работы нескольких приложений;

– возможность обмена данными между приложениями;

– возможность совместного использования программных, аппаратных, сетевых и прочих ресурсов вычислительной системы несколькими приложениями.

Структура окна Windows

После загрузки операционной системы Windows мы попадаем в специфическое окно, называемое Рабочий стол. В нижней части его расположена полоса, называемая Панель задач. На ней расположена кнопка Пуск.

На Рабочем столе размещаются значки (пиктограммы) объектов и ярлыков, под каждым из которых находится поясняющая надпись. Объекты в Windows это программы, папки, документы. Ярлык – это значок быстрого доступа к какому-либо объекту. Признаком ярлыка служит стрелочка в левом нижнем углу значка. Для открытия объекта достаточно подвести указатель (курсор) мыши к его ярлыку и дважды щелкнуть левой кнопкой.

Набор пиктограмм на Рабочем столе определяет пользователь, создавая ярлыки тех программ, которые используются достаточно часто.

Как правило, на Рабочем столе находятся пиктограммы Мой компьютер и Корзина. Мой компьютер содержит значки имеющихся логических дисков, а также специальных папок, таких как Панель управления, Принтеры и др. Корзина содержит перечень всех удаленных файлов за время, прошедшее после последней чистки корзины, и такие файлы могут быть восстановлены.