Главная > Методическое пособие


ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«МАТИ»- РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. К.Э.ЦИОЛКОВСКОГО

Кафедра «Информационные технологии»

Методическое пособие по дисциплине

«Операционные системы»

и указания по выполнению лабораторных работ

Направление 230100 «Информатика и вычислительная техника»

Специальность 230102 «Автоматизированные системы обработки

информации и управления»

Составитель: Воинов С.Б.

Москва 2006

Оглавление

Оглавление 2

1. Общие положения 4

1.1. Классификация операционных систем 5

1.2. Характеристики операционных систем
фирмы Microsoft 8

1.3. Процесс начальной загрузки компьютера и
операционной системы 9

Контрольные вопросы 10

2. Лабораторная работа №1 11

2.1. Цель работы 11

2.2. Основные теоретические положения 11

2.2.1. Структура загрузочного сектора дискет и жёстких дисков 11

2.2.2. Структура главной загрузочной записи жёстких дисков 16

2.2.3. Типы разделов и таблица разделов 16

2.3. Задания и методические указания
к выполнению работы 21

2.3.1. Задание на лабораторную работу 21

2.3.2. Методические указания к выполнению работы 21

2.4. Контрольные вопросы 23

2.5. Варианты заданий на лабораторную работу 23

3. Лабораторная работа №2 25

3.1. Цель работы 25

3.2. Основные теоретические положения 25

3.2.1. Работа с дополнительной памятью по спецификации EMS 26

Функция 4000h 26

Функция 4100h 27

Функция 4200h 27

Функция 4300h 27

Функция 44h 28

Функция 4500h 28

Функция 4600h 29

3.2.2. Пример программы 29

3.3. Задания и методические указания
к выполнению работы 32

3.3.1. Задание на лабораторную работу 32

3.3.2. Методические указания к выполнению работы 32

3.4. Контрольные вопросы 32

3.5. Варианты заданий на лабораторную работу 34

4. Лабораторная работа №3 35

4.1. Цель работы 35

4.2. Основные теоретические положения 35

4.3. Задания и методические указания
к выполнению работы 40

4.3.1. Задание на лабораторную работу 40

4.3.2. Методические указания к выполнению работы 41

4.4. Контрольные вопросы 41

4.5. Варианты заданий на лабораторную работу 41

5. Лабораторная работа №4 44

5.1. Цель работы 44

5.2. Основные теоретические положения 44

5.2.1. Архитектура Windows 95 44

5.2.2. Основные компоненты Windows 95 46

5.2.3. Классификация API функций 49

5.3. Задания и методические указания
к выполнению работы 52

5.3.1. Задание на лабораторную работу 52

5.3.2. Методические указания к выполнению
лабораторной работы 52

5.4. Контрольные вопросы 54

5.5. Варианты заданий на лабораторную работу 54

6. Лабораторная работа №5 56

6.1. Цель работы 56

6.2. Основные теоретические положения 56

6.2.1. Краткие сведения о COM 56

6.2.2. COM объекты и интерфейсы 57

6.2.3. Интерфейс IUnknown и наследование инерфейсов 58

6.2.4. Назначение IUnknown::QueryInterface 59

6.2.5. Подсчет ссылок 61

6.2.6. Классы 62

6.2.7. Серверы СОМ объектов 62

6.2.8. СОМ и многопоточность 63

6.2.9. Создание СОМ объектов 64

6.2.10. Поиск COM серверов 65

6.2.11. Классы и экземпляры 65

6.2.12. Создание одного объекта 66

6.2.13. Создание нескольких объектов одного класса:
фабрики классов 67

6.2.14. Интерфейс IClassFactory 67

6.2.15. Использование фабрики классов 68

6.2.16. Эмуляция 68

6.2.17. Инициализация СОМ объектов 69

6.2.18. Повторное применение СОМ объектов 70

6.2.19. Включение 70

6.2.20. Агрегирование 71

6.3. Задания и методические указания
к выполнению работы 72

6.3.1. Задание на лабораторную работу 72

6.3.2. Методические указания к выполнению
лабораторной работы 73

6.4. Контрольные вопросы 80

6.5. Варианты заданий на лабораторную работу 81

6.6. Пример программы 81

Файл TXTView.h 81

Файл StdAfx.h 82

Файл TXTView.cpp 82

Файл StdAfx.cpp 84

Файл CtxMenu.cpp 85

Файл TXTView.def 86

Файл TXTView.reg 86

1. Общие положения

Операционная система (ОС) является неотъемлемой частью программного обеспечения практически любого компьютера. ОС выполняет такие важные функции, как управление ресурсами компьютера, обеспечение защиты информации, поддержка интерфейса пользователя и т. д. Помимо управления компьютером и работы с пользователем (или пользователями) ОС, как правило, обеспечивает и некоторый набор функций и объектов интерфейса прикладного программирования (API – Application Programming Interface). Это позволяет разрабатывать программы, функционирующие в среде конкретной ОС и наиболее эффективно использующие предоставляемые ОС возможности.

Основным отличием ОС от других видов программного обеспечения является то, что для запуска и работы ОС не требуется предварительной установки на компьютер каких-либо программных средств. ОС сама обеспечивает свою загрузку при включении питания компьютера. С другой стороны, различные прикладные и системные программы требуют, чтобы на компьютере была установлена некоторая ОС, которая обеспечивает выполнение этих программ. Это требование вытекает из того факта, что все программы, запускаемые пользователем, написаны с использованием API некоторой ОС, либо используют правила и структуры данных, определённые для программ данной ОС.

Тем не менее, для установки новой ОС на компьютер всё же требуется некоторое программное обеспечение. Как правило, новая ОС устанавливается либо из под старой ОС (уже установленной на данный компьютер), либо со специальной системной загрузочной дискеты. Во втором случае программа установки ОС запускается при загрузке с системной дискеты. Исключение не составляют и загрузочные компакт-диски, так как они по сути эмулируют загрузочную дискету.

Определение 1. Операционной системой называют совокупность программ, обеспечивающих управление ресурсами компьютера и процессами, использующими эти ресурсы.

Под ресурсами понимают любой логический или физический компонент компьютера и предоставляемые им возможности. Основными ресурсами являются:

  • оперативная память;

  • процессорное время;

  • периферийные устройства.

Процессом (задачей) называется последовательность действий для выполнения процессором, указанных в программе или в её логически законченной части. Процесс является одной из единиц работы, под которую выделяются ресурсы.

Таким образом, ещё одной важной функцией ОС является выделение ресурсов процессам и управление работой этих процессов.

1.1. Классификация операционных систем

На рис. 1.1 представлена обобщённая классификацию операционных систем.

Также ОС можно классифицировать по режиму работы, который может быть некоторым сочетанием пунктов классификации:

  • однопользовательские однозадачные;

  • однопользовательские многозадачные;

  • многопользовательские многозадачные.

Следует отметить, что не существует многопользовательских однозадачных систем, так как возможность одновременного доступа нескольких пользователей к одной вычислительной системе предполагает поддержку ею многозадачности.

Рассмотрим более подробно типы ОС.

Однопользовательские ОС предназначены для поддержки работы только одного пользователя в каждый конкретный момент времени. Несколько пользователей не могут одновременно разделять ресурсы вычислительной системы. Пример такой ОС – MS-DOS.

Многопользовательские ОС позволяют нескольким пользователям одновременно использовать разделяемые ресурсы вычислительной системы. В этом случае задачей такой ОС является распределение ресурсов между процессами пользователей и обеспечение синхронизации доступа к одному и тому же ресурсу. Пример такой ОС – Microsoft Windows 2000 Server.

Однозадачные ОС предполагают, что в каждый конкретный момент времени ресурсы вычислительной системы может использовать только один процесс. В качестве примера здесь также можно привести ОС MS-DOS. Однако в MS-DOS есть некоторое исключение – это резидентные программы. Подобные программы функционируют в фоновом режиме и перехватывают ресурсы компьютера при возникновении определённых событий – например, при возникновении аппаратного прерывания. Тем не менее по своей архитектуре и концепции MS-DOS является однопользовательской однозадачной ОС.

Многозадачные ОС позволяют одновременно нескольким процессам разделять ресурсы вычислительной системы. При этом такие ОС могут быть как однопользовательскими, так и многопользовательскими. Следует обратить внимание на то, каким образом обеспечивается одновременное разделение процессорного времени. Процессор позволяет выполнять одновременно только одну команду, но за счёт специальных архитектурных особенностей процессора ОС может очень быстро переключать процессор с одной задачи на другую, в результате чего у пользователя складывается впечатление, что программы работают одновременно. Пример такой ОС – Microsoft Windows 95.

Многозадачные ОС должны решать следующие проблемы, возникающие при совместной работе нескольких процессов:

  1. Взаимодействие процессов. Может потребоваться, чтобы один процесс каким-либо образом использовал результаты вычислений другого процесса. В этом случае многозадачная ОС должна обеспечивать соответствующий механизм общения процессов друг с другом. Примерами таких механизмов в Windows 9x/2000 являются: DDE, pipes, mailslots и отображение файла в памяти.

  2. Синхронизация процессов. Данная проблема возникает при попытке доступа нескольких процессов к одному и тому же ресурсу, например, к файлу. В этом случае многозадачная ОС должна решить, какому процессу распределить этот ресурс, а какому выдать отказ в выделении ресурса. Для файлов эта проблема решается назначением режима разделения при создании или открытии файла. Другими примерами механизмов синхронизации в Windows 9x/2000 являются: события (events), семафоры (semaphores), таймеры (timers) и мьютексы (mutexes).

  3. Квантование процессорного времени. Многозадачная ОС должна обеспечивать средства, позволяющие выделять задачам процессорное время исходя из приоритетов этих задач.

  4. Уровни доступа к ресурсам. Каждый процесс может иметь различные права доступа к разделяемым ресурсам. Например, в Windows NT/2000 права доступа процесса определяются правами доступа пользователя, запустившего этот процесс. Помимо этого процессоры Intel 80386 (и выше) в защищённом режиме работы определяют 4 уровня привилегий процессов.

  5. Защита памяти и процессов друг от друга. Поскольку все процессы выполняются в одной и той же физической памяти, необходимо обеспечить работу процессов только в выделенных им областях памяти. Все попытки доступа процесса в не предназначенную для него область памяти должны блокироваться. В МП 80386 (и выше) это требование обеспечивается аппаратно.

Многозадачность также бывает следующих типов:

  1. Вытесняющая. В этом случае если задача не успела завершить какие-либо действия за отведённый ей квант времени процессора, управление в любом случае передаётся на следующую задачу. Такой тип многозадачности аппаратно поддерживается МП 80386 (и выше). ОС, использующие этот тип многозадачности: Unix, Windows 9x/2000.

  2. Согласующая. При этом типе многозадачности ОС ожидает возврата управления от задачи, если та не успела завершить необходимые действия в отведённый ей квант процессорного времени. ОС, использующие этот тип многозадачности: Windows 3.1, MacOS.

ОС с пакетной обработкой являются однозадачными и предполагают последовательную обработку нескольких задач. При этом список задач для обработки находится в так называемом пакетном файле. Для MS-DOS это файлы с расширением .BAT, в которых указывается последовательность задач или команд, выполняемых ОС последовательно.

ОС с разделением времени позволяют выделять каждой задаче определённую часть процессорного времени, после чего переключаться на следующую задачу. Примером такой ОС также может являться Microsoft Windows 95, поскольку она использует аппаратные средства процессора для отведения каждому процессу определённого количества процессорного времени.

К ОС реального времени предъявляется то требование, что поступающая на обработку задача должна быть выполнена за строго определённое время. ОС реального времени обычно используются в различных системах автоматизированного управления. К этим ОС предъявляются повышенные требования по надёжности. Если в процессе выполнения задачи из строя выходит какой либо компонент вычислительной системы, ОС должна оперативно переключиться на резервный компонент. Также ОС реального времени должна обеспечивать обработку очереди задач в соответствии с заданными приоритетами. Пример такой ОС – QNX.

Однопроцессорные ОС предназначены для функционирования на компьютере с одним центральным процессором. В этих системах отсутствует поддержка многопроцессорности. Пример таких ОС: MS-DOS, Windows 95.

В многопроцессорных ОС имеются встроенные средства, которые позволяют использовать преимущества нескольких центральных процессоров компьютера. К таким преимуществам можно отнести повышенную надёжность (когда один процессор может дублировать работу другого), а также параллельные вычисления (когда несколько задач могут выполняться на разных процессорах). Пример такой ОС – Microsoft Windows 2000 Data Center Server.

Сетевые ОС предназначены для поддержки работы пользователей в сети и для оптимизации работы вычислительных сетей. Данный ОС могут предоставлять пользователям доступ к многочисленным сетевым ресурсам, а также контролировать доступ пользователей к этим ресурсам посредством использования учётных записей и различных средств защиты информации. Подобные ОС могут также предоставлять возможность удалённой загрузки ОС на компьютер пользователя с сервера, где установлена сетевая ОС. Пример такой ОС – Novell Netware.

1.2. Характеристики операционных систем
фирмы Microsoft

В данном курсе изучаются только операционные системы фирмы Microsoft. Это связано с тем, что на настоящий момент эти системы являются наиболее популярными и установлены на большинстве компьютеров. Также, эти ОС предоставляют удобный пользовательский интерфейс и огромный набор функций API. В таблице 1.1 перечислены основные характеристики ОС фирмы Microsoft.

Таблица 1.1 – основные характеристики ОС фирмы Microsoft.

Название ОС

Год выпуска

Разрядность

Тип

MS-DOS 6.22

1992

16

Однопользовательская, однозадачная, с пакетной обработкой

Windows 3.1*

1993

16

Однопользовательская многозадачная, с разделением времени

Windows 3.11*

1993

16

Однопользовательская многозадачная, с разделением времени, сетевая

Windows NT 3.5

1994

16

Многопользовательская многозадачная, с разделением времени, сетевая

Windows 95

1995

32

Однопользовательская многозадачная, с разделением времени

Windows 95 OSR2

1996

32

Однопользовательская многозадачная, с разделением времени

Windows 98

1998

32

Однопользовательская многозадачная, с разделением времени

Windows 98 SE

2000

32

Однопользовательская многозадачная, с разделением времени

Windows Millennium

2000

32

Однопользовательская многозадачная, с разделением времени

Windows NT 4.0

1995

32

Многопользовательская многозадачная, с разделением времени, сетевая

Windows 2000 Professional

1999

32

Многопользовательская многозадачная, с разделением времени

Windows 2000 Server

2000

32

Многопользовательская многозадачная, с разделением времени, сетевая

Windows 2000 Advanced Server

2000

32

Многопользовательская многозадачная, с разделением времени, сетевая

Windows 2000 Data Center Server

2000

32

Многопользовательская многозадачная, с разделением времени, сетевая

Таблица 1.1 (продолжение).

Название ОС

Число поддерживаемых процессоров

Тип пользовательского интерфейса

Рекомендуемый объём памяти

Место, занимаемое на жёстком диске

MS-DOS 6.22

1

текстовый

4

8

Windows 3.1*

1

графический

8

16

Windows 3.11*

1

графический

8

20

Windows NT 3.5

1

графический

16

50

Windows 95

1

графический

32

100

Windows 95 OSR2

1

графический

32

140

Windows 98

1

графический

64

200

Windows 98 SE

1

графический

64

250

Windows Millennium

1

графический

64

250

Windows NT 4.0

1

графический

128

200

Windows 2000 Professional

2

графический

128

900

Windows 2000 Server

4

графический

256

1000

Windows 2000 Advanced Server

8

графический

256

1000

Windows 2000 Data Center Server

16

графический

512

1000



Скачать документ

Похожие документы:

  1. Том 2 документации об аукционе для проведения открытого аукциона для субъектов малого предпринимательства

    Инструкция
    ... с некоторыми операционными системами) - Вес ... Методическое пособие по ... пособием и предназначена для использования на учебных занятиях по химии, и другим общеобразовательным дисциплинам ... выполнения лабораторных работ по биологии» ... (лота), указанным в томе ...
  2. Ищите тесты не только по названиям

    Тесты
    ... методического) уровня системы ... работой всех устройств ПК и процессом выполнения прикладных программ, называется 3. Операционные системы ... дисциплины ... , лабораторное оборудование ... пособия по ... по достижении: 108. Выполнение налогоплательщиком письменных указаний ...
  3. Постановление исполнительного комитета г казани 30 06 2009 №5258 об утверждении стандарта муниципальной услуги «предоставление общедоступного бесплатного начального общего основного общего среднего (полного) общего образования по основным

    Программа
    ... Д Д - 1.4 Методическое пособие для учителя К К - 1.5 Рабочие тетради по физике Д Д - 1.6 Хрестоматия по физике К** К** По возможности 1.7 Комплекты пособий для выполнения лабораторных ...
  4. III ПРИРОДНЫЙ ЗАКОН ПИТАНИЯ ЧЕЛОВЕКА

    Закон
    ... операционный ... указанный срок подлежат увольнению по профессиональной непригодности. Обязательно выполнение ... системы и системы обмена веществ, нарушается работа всей пищеварительной системы ... наглядные пособия, ... “Дисциплина” ... методически ... У лабораторных мышей ...
  5. Методическое пособие по по дисциплине «теоретические основы автоматизированного управления» и указания к выполнению лабораторных работ

    Методическое пособие
    ... Методическое пособие по по дисциплине «Теоретические основы автоматизированного управления» и указания к выполнению лабораторных работ Номер специальности – 230102 «Автоматизированные системы ... и под различными операционными системами. При этом ...

Другие похожие документы..