Характеристика операционных систем таблица. Операционная система Windows

В зависимости от реализованных архитектурных решений характеристиками операционных систем являются:

· Переносимость- понимается способность работать на CISC И RISC – процессорах.

· Многозадачность – использование одного процессора для работы множества приложений.

· Многопроцессорная обработка – предполагает наличие нескольких процессоров, которые могут одновременно выполнять множество нитей, по одной на каждый имеющийся в компьютере процессор.

· Масштабируемость – возможность автоматического использования преимуществ добавленных процессоров. Так для ускорения работы приложения операционная система может автоматически подключать дополнительные одинаковые процессоры.

· Архитектура клиент-сервер – предполагает присоединение однопользовательской рабочей станции общего назначения(клиента) к многопользовательскому серверу общего назначения для распределения между ними нагрузки по обработке данных. Объект, посылающий сообщение, - клиент, а объект, принимающий сообщение и отвечающий на него, сервер.

· Расширяемость – обеспечивается открытой модульной архитектурой, позволяющей добавлять новые модули на все уровни операционной системы.

· Надежность и отказоустойчивость - характеризуют способность защиты операционной системы и приложений от разрушения.

· Совместимость означает продолжение поддержки приложений, разработанных для операционных систем MSDOS, типа Windows, OS/2.

· Многоуровневая система безопасности для защиты информации, приложений от разрушения, несанкционированного доступа, неквалифицированных действий пользователя.

Классификация операционных систем

Операционные системы можно классифицировать по различным признакам:

· По числу параллельно решаемых на компьютере задач ОС разделяют:

• однозадачные (например, MS DOS);
• многозадачные(OS/2, UNIX, Windows, Linux).

Многозадачные ОС обеспечивают одновременное решение нескольких задач и управляют распределением совместно используемых ими ресурсов (процессор, оперативная память, файлы и внешние устройства).

· По числу одновременно работающих пользователей:

• однопользовательские (например, MS DOS, Windows 3.х);
• многопользовательские (сетевые Unix, Linux, Windows 2000).

Главным отличием многопользовательских систем от однопользовательских является возможность работы в компьютерной сети.

· По интерфейсам пользователей:

• командного интерфейса (например, MS DOS);
• графического интерфейса (например,Windows).

· По числу разрядов адресной шины компьютеров, на которые ориентирована ОС,

• на 16-ти разрядные (MS DOS);
• 32-х разрядные (Windows 2000) и
• 64-разрядные (Windows 2003).

В секторе программного обеспечения и операционных систем ведущее положение занимают фирмы IBM, Microsoft, UNISYS, Novell.

Операционная система MS DOS (фирма Microsoft) появилась в 1981 г. Сегодня эта операционная система установлена на подавляющем большинстве персональных компьютеров. Начиная с 1996 г. MS DOS распространяется в виде Windows 95 - 32-разрядной многозадачной и многопоточной операционной системы с графическим интерфейсом и расширенными сетевыми возможностями.

Наиболее традиционное сравнение ОС осуществляется по следующим характеристикам процесса обработки информации:

· управление памятью (максимальный объем адресуемого пространства, типы памяти технические показатели использования памяти);

· функциональные возможности вспомогательных программ (утилит) в составе операционной системы;

· наличие компрессии диска;

· возможность архивирования файлов;

· поддержка многозадачного режима работы;

· поддержка сетевого программного обеспечения;

· наличие качественной документации;

· условия и сложность процесса инсталляции.

Сетевые операционные системы - комплекс программ, обеспечивающий обработку, передачу и хранение данных в сети. Сетевая ОС предоставляет пользователям различные виды сетевых служб (управление файлами, электронная почта, процесса управления сетью и др.), поддерживает работу в абонентских системах. Сетевые операционные системы используют архитектуру клиент-сервер или одноранговую архитектуру. Вначале сетевые операционные системы поддерживали лишь локальные вычислительные сети (ЛВС), сейчас эти операционные системы распространяются на ассоциации локальных сетей.

Операционная система - это программа, которая запускается сразу. Среди всех системных программ, с которыми приходится иметь дело пользователям компьютеров, особое место занимают операционные системы.

Операционная система (ОС) управляет компьютером, запускает программы, обеспечивает защиту данных, выполняет различные сервисные функции по запросам пользователя и программ. Каждая программа пользуется услугами ОС, а потому может работать только под управлением той ОС, которая обеспечивает для нее услуги. Таким образом, выбор ОС очень важен, так как он определяет, с какими программами Вы сможете работать на своем компьютере. От выбора ОС зависит также производительность Вашей работы, степень защиты данных, необходимые аппаратные средства и т.д. Однако, выбор операционной системы также зависит от технических характеристик (конфигурации) компьютера. Чем более современнее операционная система, тем она не только предоставляет больше возможностей и более наглядна, но также тем больше она предъявляет требований к компьютеру (тактовая частота процессора, оперативная и дисковая память, наличие и разрядность дополнительных карт и устройств).

Основная причина необходимости ОС состоит в том, что элементарные операции для работы с устройствами компьютера и управление его ресурсами - то операции очень низкого уровня, поэтому действия, которые необходимы пользователю и прикладным программам, состоят из нескольких сотен или тысяч таких элементарных операций.

Операционная система скрывает от пользователя эти сложные и ненужные подробности и предоставляет ему удобный интерфейс для работы. Она выполняет различные вспомогательные действия, например, копирование и печать файлов.

ОС осуществляет загрузку в оперативную память всех программ, передает им управление в начале их работы, выполняет различные действия по запросу выполняемых программ и освобождает занимаемую программами оперативную память при их завершении.

Базовая система ввода-вывода (BIOS, Basic Input/Output System), находящаяся в постоянной памяти компьютера. Эта часть ОС является "встроенной" в ПК.

Ее назначение состоит в выполнении наиболее простых и универсальных услуг ОС, связанных с осуществлением ввода-вывода. Базовая система ввода-вывода содержит также тест функционирования компьютера, проверяющий работу памяти и устройств компьютера при включении его электропитания. Кроме того, базовая система ввода-вывода содержит программу вызова загрузки операционной системы.

Загрузчик ОС - это очень короткая программа, находящаяся в первом секторе каждой дискеты с ОС. Функция этой программы заключается в считывании в память еще двух модулей ОС, которые и завершают процесс загрузки.

Загрузчик ОС на жестком диске состоит из двух частей. Первая часть загрузчика находится в первом секторе жесткого диска, она выбирает, из какого из разделов жесткого диска следует продолжать загрузку. Вторая часть загрузчика находится в первом секторе этого же раздела, она считывает в память модули ОС и передает им управление.

Дисковые файлы IO.SYS и MSDOS.SYS(они могут называться по-другому, например, IBMBIO.COM и IBMDOS.COM для PC DOS, DRBIOS.SYS и DRDOS.SYS для DR DOS - названия меняются в зависимости от версии ОС).

Они загружаются в память загрузчиком ОС и остаются в памяти компьютера постоянною Файл IO.SYS представляет собой дополнение к базовой системе ввода-вывода в ПЗУ. Файл MSDOS.SYS реализует основные высокоуровневые услуги ОС.

Основные задачи ОС следующие:

• 1. увеличение пропускной способности ЭВМ (за счет организации непрерывной обработки потока задач с автоматическим переходом от одной задачи к другой и эффективного распределения ресурсов ЭВМ по неск 5ольким задачам);
• 2. уменьшение времени реакции системы на запросы пользователей пользователями ответов от ЭВМ 4
• 3. упрощенные работы разработчиков программных средств и сотрудников обслуживающего персонала ЭВМ (за счет предоставления им значительного количества языков программирования и разнообразных сервисных программ).

Операционные системы могут классифицироваться по следующим показателям:

• 1. количество пользователей: однопользовательские ОС (Ms-DOS, Windows) и многопользовательские ОС (VM, UNIX);
• 2. доступ: пакетные (OS 360), интерактивные (Windows, UNIX), систе 6мы реального времени (QNX, Neutrino, RSX);
• 3. количество решаемых задач: однозадачные (MS-DOS) и многозадачные ОС (Windows, UNIX).

Операционная система предназначена для выполнения следующих основных (тесно взаимосвязанных) функций:

• 1. управление данными;
• 2. управление задачами (заданиями, процессами);
• 3. связь с человеком-оператором.

В различных ОС эти функции реализуются в различных масштабах и с помощью разных технических, программных, информационных методов и средств.

Структурно ОС представляет собой совокупность программ, управляющих ходом работы вычислительной машины, идентифицирующих прикладные программы и данные и осуществляющих связь между машиной и оператором. ОС повышает производительность вычислительного комплекса за счет гибкой организации прохождения потока задач через машину, равномерной загрузки оборудования, оптимального использования всех ресурсов ЭВМ, стандартной организации хранения в машине больших массивов данных при наличии разнообразных способов доступа к ним.

В состав системного программного обеспечения входят также сервисные программы, которые предназначены для проверки исправности блоков ЭВМ, обнаружения и локализации отказов устройств и устранения их влияния на работу в целом.

Системное программное обеспечение ЭВМ предназначено для осуществления адаптируемости программ пользователей к изменениям состава ресурсов ЭВМ. Высокая производительность вычислительной системы обеспечивается ОС благодаря применению режимов пакетной обработки и мультипрограммного и наличию специальных программных средств для выполнения трудоемких операций ввода-вывода информации.

К числу наиболее известных первых управляющих программ относятся комплексы SAGE, SABRE, MERCURE, реализованы на ЭВМ второго поколения. Для ЭВМ IBM/360 были разработаны ОС, обеспечивающие пакетную технологию обработки данных и работу в реальном масштабе времени, а также реализацию многомашинных и мультипроцессорных комплексов.

Первая функционально полная ОС - OS/360. Разработка и внедрение ОС позволили разграничить функции операторов, администраторов, программистов, пользователей, а также существенно (в десятки и сотни раз) повысить производительность ЭВМ и степень загрузки технических средств. Версии OS/360/370/375 - MFT (мультипрограммирование с фиксированным количеством задач), MVT (с переменным количеством задач),SVS (система с виртуальной памятью), SVM (система виртуальных машин) - последовательно сменяли друг друга и во многом определили современные представления о роли ОС в общей иерархии систем управления данными и задачами при обработке данных на ЭВМ.

Ранние версии OS/360 были ориентированы на пакетную обработку информации - входной поток заданий (МЛ, МД или перфокартах) подготавливался заранее и поступал на обработку в непрерывном режиме. В дальнейшем возникли расширения OS/360/375, допускающие диалоговую обработку данных с терминалов пользователя, последняя из версий (OS SVM) фактически предоставляла в распоряжении пользователя "виртуальную персональную ЭВМ" с полной мощностью вычислительной установки IBM/360/375. ОС других семейств.

Программы ОС постоянно занимают в оперативной памяти объем, установленный при конфигурации системы. Остальные части ОС по мере необходимости вызываются из внешней памяти на МД.

ОС обеспечивает осуществление в вычислительной системе следующих процессов:

• 1. обработка задач;
• 2. работы системы в режиме диалога и квантования времени;
• 3. работы в системе в реальном масштабе времени в составе многопроцессорных и многомашинных комплексов;
• 4. связи оператора с системой;
• 5. протоколирование хода выполнения вычислительных работ;
• 6. обработки данных, поступающих по каналам связи;
• 7. функционирование устройств ввода-вывода;
• 8. использование широкого набора средств отладки и тестирование программ;
• 9. планирование прохождения задач в соответствии с их приоритетами;
• 10. ведение учета и контроля за использованием данных, программ и ресурсов ЭВМ.

Основные компоненты ОС - управляющие и обрабатывающие программы. Управляющие программы управляют работой вычислительной системы, обеспечивая в свою очередь автоматическую смену заданий для поддержания непрерывного режимы работы ЭВМ при переходе от одной программы к другой без вмешательства оператора.

Управляющая программа определяет порядок выполнения обрабатывающих программ и обеспечивает необходимым набором услуг для их выполнения. Основные функции: последовательное или приоритетное выполнение каждой работы (управление задачами); хранение, поиск и обслуживание данных независимо от их организации и способа хранения (управление данными). компьютерный оперативный вычислительный

Программы управления задачами считывают входные потоки задач, обрабатывают их в зависимости от приоритета, инициируют одновременное выполнение нескольких заданий; вызывают процедуры; ведут системный журнал.

Программы управления данными обеспечивают способы организации, идентификации, хранения, каталогизации и выборки обрабатываемых данных. Эти программы управляют вводом-выводом данных с различной организацией, объединением записей в блоки и разделением блоков на записи, обработки меток томов и наборов данных.

Программы управления восстановления после сбоя обрабатывают прерывания от системы контроля, регистрируют сбои в процессоре и внешних устройствах, формируют записи о сбое в журнале, анализируют возможность завершение сбоем задачи и переводят систему в состояние ожидания, если завершение задачи невозможно.

Конфигурация системы. Прикладная программа в ОС может получить от ОС в процессе своей работы характеристик конкретной реализации системы, в среде которой она функционирует: имя, версию и редакцию ОС, тип и технические характеристики комп-а. В ОС обычно имеются средства локализации, позволяющие настроить систему на конкретное национальное (местное) представление данных: представление десятичных дробей, денежных величин, даты и времени.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

РОСЖЕЛДОР

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Ростовский государственный университет путей сообщения

(ФГБОУ ВПО РГУПС)

Лискинский техникум железнодорожного транспорта имени И.В. Ковалева

(ЛТЖТ - филиал РГУПС)

реферат

по дисциплине

ИНФОРМАТИКА

Операционные системы

Выполнил: студент(ка) группыДК-22

вариант 18 Олейникова Виктория

2014

операционный система оперативный программа

Введение

1.3 Обзор файловых систем

Заключение

Введение

Среди всех системных программ, с которыми приходится иметь дело пользователям компьютеров, особое место занимают операционные системы.

Операционная система - это программа, которая запускается сразу. Среди всех системных программ, с которыми приходится иметь дело пользователям компьютеров, особое место занимают операционные системы.

Операционная система (ОС) управляет компьютером, запускает программы, обеспечивает защиту данных, выполняет различные сервисные функции по запросам пользователя и программ. Каждая программа пользуется услугами ОС, а потому может работать только под управлением той ОС, которая обеспечивает для нее услуги. Таким образом, выбор ОС очень важен, так как он определяет, с какими программами Вы сможете работать на своем компьютере. От выбора ОС зависит также производительность Вашей работы, степень защиты данных, необходимые аппаратные средства и т.д. Однако, выбор операционной системы также зависит от технических характеристик (конфигурации) компьютера. Чем более современнее операционная система, тем она не только предоставляет больше возможностей и более наглядна, но также тем больше она предъявляет требований к компьютеру (тактовая частота процессора, оперативная и дисковая память, наличие и разрядность дополнительных карт и устройств).

Основная причина необходимости ОС состоит в том, что элементарные операции для работы с устройствами компьютера и управление его ресурсами - то операции очень низкого уровня, поэтому действия, которые необходимы пользователю и прикладным программам, состоят из нескольких сотен или тысяч таких элементарных операций.

Операционная система скрывает от пользователя эти сложные и ненужные подробности и предоставляет ему удобный интерфейс для работы. Она выполняет различные вспомогательные действия, например, копирование и печать файлов.

ОС осуществляет загрузку в оперативную память всех программ, передает им управление в начале их работы, выполняет различные действия по запросу выполняемых программ и освобождает занимаемую программами оперативную память при их завершении.

1. Понятие операционной системы

Операционная система представляет комплекс системных и служебных программных средств. С одной стороны, она опирается на базовое программное обеспечение компьютера, входящее в его систему BIOS (базовая система ввода-вывода), с другой стороны, она сама является опорой для программного обеспечения более высоких уровней - прикладных и большинства служебных приложений. Приложениями операционной системы принято называть программы, предназначенные для работы под управлением данной системы.

Операционная система -- это программа, которая загружается при включении компьютера. Она производит диалог с пользователем, осуществляет управление компьютером, его ресурсами (оперативной памятью, местом на дисках и т.д.), запускает другие (прикладные) программы на выполнение. Операционная система обеспечивает пользователю и прикладным программам удобный способ общения (интерфейс) с устройствами компьютера.

Операционная система имеет несколько основных функций:

1. Графический интерфейс - это удобная оболочка, с которой работает пользователь.

2. Многозадачность - включает в себя возможность одновременной или поочередной работы сразу с несколькими приложениями, обмена данными между приложениями, а также возможность совместного использования программных, аппаратных, сетевых и прочих ресурсов вычислительной системы несколькими приложениями.

3. Ядро (командный интерпретатор) - это «переводчик» с программного языка на язык машинных кодов.

4. Драйверы - это специализированные программы для управления различными устройствами, входящие в состав компьютера.

5. Файловая система - предназначена для хранения данных на дисках и обеспечения доступа к ним. Данные о том, в каком месте диска записан тот или иной файл, хранятся в системной области диска в специальных таблицах размещения файлов (FAT-таблицах).

6. Разрядность - на данный момент существуют: 16-разрядные операционные системы (Dos, Windows 3.1, Windows 3.11), 32-разрядные операционные системы (Windows98, Windows 2000, WindowsMe), 64-разрядные операционные системы(Windows XP, WindowsVista).

Кроме основных (базовых) функций операционные системы могут представлять различные дополнительные функции. Конкретный выбор операционной системы определяется совокупностью предоставляемых функций конкретными требованиями к рабочему месту. Прочие функции операционных систем могут включать следующие:

· Возможность поддерживать функционирование локальной компьютерной сети без специального программного обеспечения;

· Обеспечение доступа к основным службам Интернета средствами, интегрированными в состав операционной системы;

· Возможность создания системными средствами сервера Интернет, его обслуживание и управление, в том числе дистанционное посредством удаленного соединения;

· Наличие средств защиты данных от несанкционированного доступа, просмотра и внесения изменений;

· Возможность оформления рабочей среды операционной системы, в том числе и средствами, относящимися к мультимедиа;

· Возможность обеспечения комфортной поочередной работы различных пользователей на одном персональном компьютере с сохранением персональных настроек рабочей среды каждого из них;

· Возможность автоматического исполнения операций обслуживания компьютера и операционной системы по заданному расписанию или под управлением удаленного сервера;

· Возможность работы с компьютером для лиц имеющих физические недостатки, связанные с органами зрения, слуха и другими.

Рисунок 1 Интегрированное средство в операционных системах Windows, для доступа в интернет

1.1 Назначение и классификация операционных систем

Назначение OC:

Организация вычислительного процесса в вычислительной системе;

Рациональное распределение вычислительных ресурсов между отдельными решаемыми задачами;

Предоставление пользователям многочисленных сервисных средств, облегчающих процесс программирования и отладки задач.

Операционная система исполняет роль своеобразного интерфейса (Интерфейс- совокупность аппаратуры и программных средств, необходимых для подключения периферийных устройств к персональной электронной вычислительной машине (ПЭВМ)) между пользователем и ВС, т.е. ОС предоставляет пользователю виртуальную ВС. Это означает, что ОС в значительной степени формирует у пользователя представление о возможностях ВС, удобстве работы с ней, ее пропускной способности. Различные ОС на одних и тех же технических средствах могут предоставить пользователю различные возможности для организации вычислительного процесса или автоматизированной обработки данных. В программном обеспечении ВС операционная система занимает основное положение, поскольку осуществляет планирование и контроль всего вычислительного процесса. Любая из компонент программного обеспечения обязательно работает под управлением ОС.

Настоящая операционная система должна:

Быть общепризнанной и использоваться как стандартная система на многих компьютерах;

Работать со всеми устройствами компьютера, в том числе и выпущенными давно;

Обеспечивать запуск самых разных программ, написанных разными людьми и в разное время;

Предоставлять средства для проверки, настройки, обслуживания компьютерной системы.

Современные операционные системы являются многозадачными, то есть пользователь может запускать одновременно несколько приложений, наблюдая результат выполнения каждой из них. Это возможно благодаря конструкции ОС и функциональности современных процессоров - не зря операционные системы пишутся для процессора, а не наоборот. Современный процессор представляет собой не одноядерное, а двухъядерное и даже четырехъядерное решение, что увеличивает его производительность во много раз. Этим пользуется операционная система, оптимально распределяя ресурсы процессора между всеми запущенными процессами.

Главными характеристиками операционной системы являются стабильность ее работы и устойчивость к различным угрозам - внешним (вирусам) и внутренним (аппаратным сбоям и конфликтам).

Классификация ОС:

В зависимости от алгоритма управления процессором, операционные системы делятся на:

Однозадачные и многозадачные

Однопользовательские и многопользовательские

Однопроцессорные и многопроцессорные системы

Локальные и сетевые.

По числу одновременно выполняемых задач операционные системы делятся на два класса:

Однозадачные (MS DOS)

Многозадачные (OS/2, Unix, Windows)

В однозадачных системах используются средства управления периферийными устройствами, средства управления файлами, средства общения с пользователями. Многозадачные ОС используют все средства, которые характерны для однозадачных, и, кроме того, управляют разделением совместно используемых ресурсов: процессор, ОЗУ, файлы и внешние устройства.

В зависимости от областей использования многозадачные ОС подразделяются на три типа:

Системы пакетной обработки (ОС ЕС)

Системы с разделением времени (Unix, Linux, Windows)

Системы реального времени (RT11)

Рисунок 2 Скриншот рабочего стола Unix

1.2 Состав операционной системы и назначение компонент

Важнейшим достоинством большинства ОС является модульность. Это свойство позволяет объединить в каждом модуле определенные логически связанные группы функций. Если возникает необходимость в замене или расширении такой группы функций, это можно сделать путем замены или модификации лишь одного модуля, а не всей системы. Большинство ОС состоит из следующих основных модулей: базовая система ввода-вывода (BIOS - BasicInputOutputSystem); загрузчик операционной системы (BootRecord); ядро ОС; драйверы устройств; командный процессор; внешние команды (файлы). Базовая система ввода-вывода (BIOS) - это набор микропрограмм, реализующих основные низкоуровневые (элементарные) операции ввода-вывода. Они хранятся в ПЗУ компьютера и записываются туда при изготовлении материнской платы.

Данная система, по сути, «встроена» в компьютер и является одновременно его аппаратной частью и частью операционной системы. Первая функция BIOS - автоматическое тестирование основных компонентов компьютера при его включении. При обнаружении ошибки на экран выводится соответствующее сообщение и / или выдается звуковой сигнал. Далее BIOS осуществляет вызов блока начальной загрузки операционной системы, находящейся на диске (эта операция выполняется сразу по окончании тестирования). Загрузив в ОЗУ этот блок, BIOS передает ему управление, а он в свою очередь загружает другие модули ОС. Еще одна важная функция BIOS - обслуживание прерываний. При возникновении определенных событий (нажатие клавиши на клавиатуре, щелчок мыши, ошибка в программе и т.д.) вызывается одна из стандартных подпрограмм BIOS по обработке возникшей ситуации. Загрузчик операционной системы - это короткая программа, находящаяся в первом секторе любого загрузочного диска (дискеты или диска с операционной системой). Функция этой программы заключается в считывании в память основных дисковых файлов ОС и передаче им дальнейшего управления ЭВМ. Ядро ОС реализует основные услуги, загружается в ОЗУ и остается в ней постоянно.

1.3 Обзор файловых систем

Файловая система FAT

FAT является наиболее простой из поддерживаемых Windows NT файловых систем. Основой файловой системы FAT является таблица размещения файлов, которая помещена в самом начале тома. На случай повреждения на диске хранятся две копии этой таблицы. Кроме того, таблица размещения файлов и корневой каталог должны храниться в определенном месте на диске (для правильного определения места расположения файлов загрузки).

Диск, отформатированный в файловой системе FAT, делится на кластеры, размер которых зависит от размера тома. Одновременно с созданием файла в каталоге создается запись и устанавливается номер первого кластера, содержащего данные. Такая запись в таблице размещения файлов сигнализирует о том, что это последний кластер файла, или указывает на следующий кластер.

Обновление таблицы размещения файлов имеет большое значение и требует много времени. Если таблица размещения файлов не обновляется регулярно, это может привести к потере данных. Длительность операции объясняется необходимостью перемещения читающих головок к логической нулевой дорожке диска при каждом обновлении таблицы FAT.

Каталог FAT не имеет определенной структуры, и файлы записываются в первом обнаруженном свободном месте на диске. Кроме того, файловая система FAT поддерживает только четыре файловых атрибута: «Системный», «Скрытый», «Только чтение» и «Архивный».

Файловая система HPFS

Файловая система HPFS впервые была использована для операционной системы OS/2 1.2, чтобы обеспечить доступ к появлявшимся в то время на рынке дискам большого размера. Кроме того, назрела необходимость расширения существующей системы имен, улучшения организации и безопасности для удовлетворения растущих потребностей рынка сетевых серверов. В файловой системе HPFS поддерживается структура каталогов FAT и добавлена сортировка файлов по именам. Имя файла может содержать до 254 двухбайтовых символов. Файл состоит из «данных» и специальных атрибутов, что создает дополнительные возможности для поддержки других типов имен файлов и повышению уровня безопасности. Кроме того, наименьший блок для хранения данных теперь равен размеру физического сектора (512 байт), что позволяет снизить потери дискового пространства.

Записи в каталоге файловой системы HPFS содержат больше сведений, чем в FAT. Наряду с атрибутами файла здесь хранятся сведения о создании и внесении изменений, а также дата и время доступа. Записи в каталоге файловой системы HPFS указывают не на первый кластер файла, а на FNODE. FNODE может содержать данные файла, указатели на данные файла или другие структуры, указывающие на данные файла.

HPFS старается по возможности располагать данные файла в смежных секторах. Это приводит к повышению скорости последовательной обработки файла.

HPFS делит диск на блоки по 8 МБ каждый и всегда пытается записать файл в пределах одного блока. Для каждого блока 2 КБ зарезервировано под таблицу распределения, в которой содержится информация о записанных и свободных секторах в пределах блока. Разбиение на блоки приводит к повышению производительности, так как головка диска для определения места для сохранения файла должна возвращаться не к логическому началу диска (как правило, это нулевой цилиндр), а к таблице распределения ближайшего блока.

Файловая система NTFS

С точки зрения пользователя файловая система NTFS организует файлы по каталогам и сортирует их так же, как и HPFS. Однако в отличие от FAT и HPFS на диске нет специальных объектов и отсутствует зависимость от особенностей установленного оборудования (например, сектор размером 512 байт). Кроме того, на диске отсутствуют специальные хранилища данных (таблицы FAT и суперблоки HPFS).

Целью файловой системы NTFS является следующее.

Обеспечение надежности, имеющей большое значение для высокопроизводительных систем и файловых серверов.

Предоставление платформы дополнительной функциональности.

Поддержка требований POSIX.

Устранение ограничений, характерных для файловых систем FAT и HPFS.

Рисунок 3 Структура файловой системы FAT

2. Характеристика современных операционных систем

Год за годом происходит эволюция структуры и возможностей операционных систем. В последнее время в состав новых операционных систем и новых версий уже существующих операционных систем вошли некоторые структурные элементы, которые внесли большие изменения в природу этих систем. Современные операционные системы отвечают требованиям постоянно развивающегося аппаратного и программного обеспечения. Они способны управлять работой многопроцессорных систем, работающих быстрее обычных машин, высокоскоростных сетевых приспособлений и разнообразных запоминающих устройств, число которых постоянно увеличивается. Из приложений, оказавших влияние на устройство операционных систем, следует отметить мультимедийные приложения, средства доступа к Internet, а также модель клиент/сервер.

Неуклонный рост требований к операционным системам приводит не только к улучшению их архитектуры, но и к возникновению новых способов их организации. В экспериментальных и коммерческих операционных системах были опробованы самые разнообразные подходы и структурные элементы, большинство из которых можно объединить в следующие категории.

Архитектура микроядра.

Многопоточность.

Симметричная многопроцессорность.

Распределенные операционные системы.

Объектно-ориентированный дизайн.

Отличительной особенностью большинства операционных систем на сегодняшний день является большое монолитное ядро. Ядро операционной системы обеспечивает большинство ее возможностей, включая планирование, работу с файловой системой, сетевые функции, работу драйверов различных устройств, управление памятью и многие другие. Обычно монолитное ядро реализуется как единый процесс, все элементы которого используют одно и то же адресное пространство. В архитектуре микроядра ядру отводится лишь несколько самых важных функций, в число которых входят работа с адресными пространствами, обеспечение взаимодействия между процессами (interprocesscommunication -- IPC) и основное планирование. Работу других сервисов операционной системы обеспечивают процессы, которые иногда называют серверами. Эти процессы запускаются в пользовательском режиме и микроядро работает с ними так же, как и с другими приложениями.

Такой подход позволяет разделить задачу разработки операционной системы на разработку ядра и разработку сервера. Серверы можно настраивать для требований конкретных приложений или среды.

Выделение в структуре системы микроядра упрощает реализацию системы, обеспечивает ее гибкость, а также хорошо вписывается в распределенную среду.

Многопоточность (multithreading) -- это технология, при которой процесс, выполняющий приложение, разделяется на несколько одновременно выполняемых потоков. Ниже приведены основные различия между потоком и процессом.

Поток: Диспетчеризуемая единица работы, включающая контекст процессора (куда входит содержимое программного счетчика и указателя вершины стека), а также свою собственную область стека (для организации вызова подпрограмм и хранения локальных данных). Команды потока выполняются последовательно; поток может быть прерван при переключении процессора на обработку другого потока.

Процесс: Набор из одного или нескольких потоков, а также связанных с этими потоками системных ресурсов (таких, как область памяти, в которую входят код и данные, открытые файлы, различные устройства). Эта концепция очень близка концепции выполняющейся программы. Разбивая приложение на несколько потоков, программист получает все преимущества модульности приложения и возможность управления связанными с приложением временными событиями.

Многопоточность оказывается весьма полезной для приложений, выполняющих несколько независимых заданий, которые не требуют последовательного исполнения. В качестве примера такого приложения можно привести сервер базы данных, который одновременно принимает и обрабатывает несколько запросов клиентов. Если в пределах одного и того же процесса обрабатываются несколько потоков, то при переключении между различными потоками непроизводительный расход ресурсов процессора меньше, чем при переключении между разными процессами. Кроме того, потоки полезны при описанном в последующих главах структурировании процессов, которые являются частью ядра операционной системы.

До недавнего времени все персональные компьютеры, рассчитанные на одного пользователя, и рабочие станции содержали один виртуальный микропроцессор общего назначения. В результате постоянного повышения требований к производительности и понижения стоимости микропроцессоров производители перешли к выпуску компьютеров с несколькими процессорами.

Для повышения эффективности и надежности используется технология симметричной многопроцессорности (symmetricmultiprocessing -- SMP).

Этот термин относится к архитектуре аппаратного обеспечения компьютера, а также к образу действий операционной системы, соответствующему этой архитектурной особенности. Симметричную многопроцессорность можно определить как автономную компьютерную систему со следующими характеристиками.

В системе имеется несколько процессоров.

Эти процессоры, соединенные между собой коммуникационной шиной или какой-нибудь другой схемой, совместно используют одну и ту же основную память и одни и те же устройства ввода-вывода.

Все процессоры могут выполнять одни и те же функции (отсюда название симметричная обработка).

Операционная система, работающая в системе с симметричной многопроцессорностью, распределяет процессы или потоки между всеми процессорами. У многопроцессорных систем есть несколько потенциальных преимуществ по сравнению с однопроцессорными, в число которых входят следующие.

Производительность. Если задание, которое должен выполнить компьютер, можно организовать так, что какие-то части этого задания будут выполняться параллельно, это приведет к повышению производительности по сравнению с однопроцессорной системой с процессором того же типа. Сформулированное выше положение проиллюстрировано на рис. 2.12. В многозадачном режиме в один и тот же момент времени может выполняться только один процесс, тогда как остальные процессы вынуждены ожидать своей очереди. В многопроцессорной системе могут выполняться одновременно несколько процессов, причем каждый из них будет работать на отдельном процессоре.

Надежность. При симметричной мультипроцессорной обработке отказ одного из процессоров не приведет к остановке машины, потому что все процессоры могут выполнять одни и те же функции. После такого сбоя система продолжит свою работу, хотя производительность ее несколько снизится.

Наращивание. Добавляя в систему дополнительные процессоры, пользователь может повысить ее производительность.

Масштабируемость. Производители могут предлагать свои продукты в различных, различающихся ценой и производительностью, конфигурациях, предназначенных для работы с разным количеством процессоров.

Важно отметить, что перечисленные выше преимущества являются скорее потенциальными, чем гарантированными. Чтобы надлежащим образом реализовать потенциал, заключенный в многопроцессорных вычислительных системах, операционная система должна предоставлять адекватный набор инструментов и возможностей.

Рисунок 4 Многозадачность и многопроцессорность

Часто можно встретить совместное обсуждение многопоточности и многопроцессорности, однако эти два понятия являются независимыми. Многопоточность -- полезная концепция для структурирования процессов приложений и ядра даже на машине с одним процессором. С другой стороны, многопроцессорная система может обладать преимуществами по сравнению с однопроцессорной, даже если процессы не разделены на несколько потоков, потому что в такой системе можно запустить несколько процессов одновременно. Однако обе эти возможности хорошо согласуются между собой, а их совместное использование может дать заметный эффект.

Заманчивой особенностью многопроцессорных систем является то, что наличие нескольких процессоров прозрачно для пользователя -- за распределение потоков между процессорами и за синхронизацию разных процессов отвечает операционная система. В этой книге рассматриваются механизмы планирования и синхронизации, которые используются, чтобы все процессы и процессоры были видны пользователю в виде единой системы. Другая задача более высокого уровня -- представление в виде единой системы кластера из нескольких отдельных компьютеров. В этом случае мы имеем дело с набором компьютеров, каждый из которых обладает своей собственной основной и вторичной памятью и своими модулями ввода-вывода. Распределенная операционная система создает видимость единого пространства основной и вторичной памяти, а также единой файловой системы. Хотя популярность кластеров неуклонно возрастает и на рынке появляется все больше кластерных продуктов, современные распределенные операционные системы все еще отстают в развитии отодно- и многопроцессорных систем. С подобными системами вы познакомитесь в шестой части книги.

Одним из последних новшеств в устройстве операционных систем стало использование объектно-ориентированных технологий. Объектно-ориентированный дизайн помогает навести порядок в процессе добавления к основному небольшому ядру дополнительных модулей. На уровне операционной системы объектно-ориентированная структура позволяет программистам настраивать операционную систему, не нарушая ее целостности. Кроме того, этот подход облегчает разработку распределенных инструментов и полноценных распределенных операционных систем.

Заключение

Windows наиболее распространенная операционная система, и для большинства пользователей она наиболее подходящая ввиду своей простоты, неплохого интерфейса, приемлемой производительности и огромного количества прикладных программ для нее.

Я имела возможность работать с операционными системами Microsoft от Windows 2000, до версии Windows 8, по-моемумнению наиболее удачной является ОС Windows 7, которая обладает более совершенной защитой, чем Windowsxp, более продуманный интерфейс и много разных других мелочей, делают эту ОС более привлекательной. Конечно же возникает вопрос, а как же Windows 8, да это более новая ОС, но её интерфейс больше приспособлен для мобильных устройств с сенсорным экраном, именно по этому она пока, что не так популярна, но как я наслышана, Microsofвыпустили обновление для Windows 8, Windows 8.1, в которойрешили немного вернуться к привычному пользователям рабочему столу.

Список использованных источников

1. Лекциопедия-библиотека лекционного материала. [Электронный ресурс] Режим доступа: http://lektsiopedia.org.

2. OS Journal [Электронный]. Режим доступа: http://www.ossite.ru/.

3. OSys.ru - operatingsystems[Электронный ресурс]. Режим доступа: http://osys.ru/.

4. Информатика. [Электронный ресурс] :учебник Л.З. Шауцуковой. Режим доступа:http://book.kbsu.ru/.

5. Михеева Е.В. Титова О.И. Информатика: Учебник для студентов учреждений сред. Проф. образования. М.: Академия,2010.

6. Информатика и информационно-коммуникационные технологии в школе [Электронный ресурс]: учеб.пособие/ сост. Попова О.В. Режим доступа: http://www.klyaksa.net/htm/kopilka/uchp/p6.htm.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Назначение и основные функции операционных систем. Загрузка в оперативную память подлежащих исполнению программ. Обслуживание всех операций ввода-вывода. Эволюция, классификация операционных систем. Формирование ведомости зарплаты, сортировка по отделам.

курсовая работа , добавлен 17.03.2009


Назначение, классификация, состав и назначение компонентов операционных систем. Разработка сложных информационных систем, комплексов программ и отдельных приложений. Характеристика операционных систем Windows, Linux, Android, Solaris, Symbian OS и Mac OS.

курсовая работа , добавлен 19.11.2014


Изучение особенностей операционной системы, набора программ, контролирующих работу прикладных программ и системных приложений. Описания архитектуры и программного обеспечения современных операционных систем. Достоинства языка программирования Ассемблер.

презентация , добавлен 22.04.2014


Понятие операционной системы. История ее создания и развития. Разновидности современных операционных систем. Основные функции ОС общего и специального назначения. Вычислительные и операционные системы, их функции. Генерация операционной системы.

курсовая работа , добавлен 18.06.2009


Операционная система MS-DOS: история и характеристика. Обзор стандартных программ операционной системы Windows. Способы запуска программ. Служебные приложения Windows и их назначение: диспетчер задач, проверка, очистка, дефрагментация и архивация диска.

реферат , добавлен 06.01.2015


Понятие операционной системы как базового комплекса компьютерных программ, обеспечивающего управление аппаратными средствами компьютера, работу с файлами, ввод и вывод данных, выполнение утилит. История развития операционных систем семейства Windows.

курсовая работа , добавлен 10.01.2012


Понятие оболочки операционной системы, их разновидности, назначение и отличия друг от друга. Особенности использования операционных оболочек на персональном компьютере, делающие наглядным и простым выполнение базовых операций над файлами, каталогами.

курсовая работа , добавлен 29.03.2014


Особенности современного этапа развития операционных систем. Назначение операционных систем, их основные типы. Операционные системы мини-компьютеров. Принцип работы матричного принтера, проектирование и воспроизведение произвольных символов для них.

курсовая работа , добавлен 23.06.2011


Эволюция и классификация ОС. Сетевые операционные системы. Управление памятью. Современные концепции и технологии проектирования операционных систем. Семейство операционных систем UNIX. Сетевые продукты фирмы Novell. Сетевые ОС компании Microsoft.

творческая работа , добавлен 07.11.2007


Linux – одна из наиболее популярных распространяемых бесплатно операционных систем. Работа с базовым ограниченным набором программ по умолчанию. Характеристика основных программ, которые расширяют возможности операционной системы Linux для пользователя.

Для определения операционных характеристик прежде всего составляют матрицу решений, которая основывается на исследовании когорты пациентов, состоящую из двух групп - здоровых и больных с точно выверенным (референтным) диагнозом заболевания (табл.

Таблица 9.1.

Матрица решений для вычислений операционных характеристик методов диагностики

К операционным характеристикам метода диагностики относятся:

1. чувствительность (Se , sensitivity),

2. специфичность (Sp , specificity),

3. точность (Ac, accuracy),или эффективность диагностики

4. прогностичность положительного результата (+VP, positive predictive value),

5. прогностичность отрицательного результата (-VP, negative predictive value).

Некоторые из вышеперечисленных критериев информативности лучевой диагностики непостоянны. Они зависят от распространенности заболевания, или преваленса.

Преваленс (Ps) - это вероятность определенного заболевания, или проще, его частота встречаемости среди изучаемой группы людей (когорты) или популяции в целом. От преваленса следует отличать инцидент (In) - вероятность нового заболевания в рассматриваемой группе людей за определенный промежуток времени, чаще за один год.

Чувствительность (Se) - это пропорция правильных положительных результатов теста среди всех больных. Определяется по формуле:

где Se - чувствительность, TP - верно положительные случаи, D+ - число пациентов с наличием заболевания.

Чувствительность априори показывает, какова будет доля больных, у которых данное исследование даст положительный результат. Чем выше чувствительность теста, тем чаще с его помощью будет выявляться заболевание, тем, следовательно, он более эффективен. В то же время, если такой высокочувствительный тест оказывается отрицательным, то наличие заболевания маловероятно. Поэтому их следует применять для исключения заболеваний. В силу этого высокочувствительные тесты нередко именуют идентификаторами.

ся сузить круг предполагаемых заболеваний. Необходимо также отметить, что высокочувствительный тест дает много «ложных тревог», что требует дополнительных финансовых затрат на дальнейшее обследование.

Специфичность (Sp) - это пропорция правильных отрицательных результатов теста среди здоровых пациентов. Данный показатель определяется по формуле

где Sp - специфичность, TN - истинно отрицательные случаи, D- - здоровые пациенты.

Определив специфичность, можно априори предполагать, какова доля здоровых лиц, у которых это исследование даст отрицательный результат. Чем выше специфичность метода, тем надежнее с его помощью подтверждается заболевание, тем, следовательно, он более эффективен. Высокоспецифичные тесты называются в диагностике дискриминаторами. Высокоспецифичные методы эффективны на втором этапе диагностики, когда круг предполагаемых заболеваний сужен и необходимо с большой уверенностью доказать наличие болезни. Отрицательным фактором высокоспецифичного теста является тот факт, что его использование сопровождается весьма значительным числом пропусков заболевания.

Из сказанного следует очень важный практический вывод, который состоит в том, что в медицинской диагностике желателен тест, который был бы априори как высокоспецифичен, так и высокочувствителен. Однако в реальности этого достичь нельзя, так как повышение чувствительности теста неизбежно будет сопровождаться потерей его специфичности и, наоборот, повышение специфичности теста сопряжено со снижением его чувствительности. Отсюда следует вывод: чтобы создать оптимальную диагностическую систему, нужно найти компромисс между показателями чувствительности и специфичности, при которых финансовые затраты на обследование будут оптимально отражать баланс между рисками «ложных тревог» и пропуска заболеваний.

Точность (Ac), или информативность диагностического теста. - это пропорция правильных результатов теста среди всех обследованных пациентов. Она определяется по формуле:

где Ac - точность, TP - истинно положительные решения, TN - истинно отрицательные решения, D+ - все здоровые пациенты, D- - все больные пациенты.

Точность, таким образом, отражает, сколько всего правильных ответов получено в результате испытаний данного теста.

Для правильного понимания диагностической эффективности методов важную роль играют критерии апостериорной вероятности - прогностичность положительного и отрицательного результатов. Именно эти критерии показывают, какова вероятность заболевания (или его отсутствия) при известном результате исследования. Нетрудно видеть, что апостериорные показатели имеют большее значение, чем априорные.

Прогностичность положительного результата (+VP) - это пропорция правильно положительных случаев среди всех положительных значений теста. Данный показатель определяется по формуле

где +PV - прогностичность положительного результата, TP - истинно положительные случаи, FN - ложноотрицательные случаи.

Прогностичность положительного результата, таким образом, напрямую показывает, насколько велика вероятность болезни при положительных результатах диагностического исследования.

Прогностичность отрицательного результата (-VP) - это пропорция верно отрицательных случаев среди всех отрицательных решений. Критерий определяется по формуле

где -PV - прогностичность отрицательного результата, TN - истинно отрицательные случаи, FP - ложноположительные случаи.

Данный показатель, таким образом, показывает, насколько велика вероятность того, что пациент здоров, если результаты лучевого исследования отрицательные.

Поясним методику расчета операционных характеристик диагностического теста на следующем примере.

Предположим, разрабатывается новый метод цифровой флюорографии. Следует дать оценку его информативности в диагностике заболеваний легких. Для этой цели подбираются больные с безупречно и точно установленным диагнозом этого заболевания. Допустим, всего подобрано по 100 пациентов каждой группы, т.е. составлены две когорты наблюдений. В первой группе больных туберкулезом флюорографический тест оказался положительным у 88 пациентов, а у 12 человек он был отрицательный. Из второй группы пациентов здоровыми признаны 94 человека, у 6 пациентов возникло подозрение на туберкулез, и они отправлены на дальнейшее обследование. На основании полученных данных составляется матрица решений (табл.9.2).

Таблица 9.2

Распределение пациентов по наличию у них заболевания и результатам теста

Результаты вычислений по данным, изложенным в таблице, позволяет определить диагностическую информативность, т. е. определить чувствительность (Se), специфичность (Sp), точность (Ac), вероятность положительного (+VP) и отрицательного ответов (-VP):

Таким образом, операционные характеристики этого метода будут выглядеть следующим образом: чувствительность - 88%, специфичность - 96%, точность - 92%, прогностичность положительного результата - 96%, прогностичность отрицательного результата - 89%.

Если такие операционные характеристики тестов, как чувствительность, специфичность и точность существенно не зависят от частоты заболевания, то прогностичность результатов, как положительного, так и отрицательного, напрямую связана с прева- ленсом. Чем выше преваленс заболевания, тем выше прогностич- ность положительного результата и ниже прогностичность отрицательного теста. И действительно, хорошо известен тот факт, что гипердиагностика у врача, работающего в специализированном стационаре, всегда выше, чем у того же врача, работающего в поликлинике общего профиля. Естественно, подразумевается, что квалификация обоих специалистов равнозначна.

Существует взаимное влияние характеристик лучевых тестов. Так, чем выше чувствительность лучевого метода, тем выше прогностическая ценность его отрицательного результата. Про- гностичность положительного результата лучевого исследования в основном зависит от его специфичности. Низкоспецифичные методы сопровождаются возникновением большого числа ложноположительных решений. Это приводит к снижению прогностич- ности положительных результатов лучевого исследования.

Перечисленные выше критерии информативности диагностики базируются на принципах дихотомических решений: «да» - «нет», «норма» - «патология». Однако хорошо известно, что в практической работе врача не всегда удается классифицировать получаемые данные по подобной схеме. В ряде случаев у специалиста возможны и другие заключения, такие как, например, «наиболее вероятно, заболевание имеется» или «наиболее вероятно, заболевание отсутствует». Подобные нюансы в принятии врачебных заключений отражают другие характеристики информативности - отношения правдоподобия (likelihood ratio).

Отношение правдоподобия положительного результата (+Lr) показывает, во сколько раз вероятность получения положительного результата выше у больных, чем у здоровых. Соответствующим

образом, отношение правдоподобия отрицательного результата (-Lr) показывает, во сколько раз вероятность получения отрицательного результата у здоровых пациентов выше по сравнению с больными. Эти критерии информативности диагностики определяются, исходя из представленной выше таблицы, по следующим формулам:

Во врачебной практике весьма часто приходится применять несколько диагностических методов. Использование нескольких лучевых исследований может выполняться двумя вариантами: параллельно и последовательно.

Параллельное использование тестов часто применяется в диагностике неотложных состояний больного, т.е. в тех случаях, когда в короткий срок необходимо провести максимально охватывающий объем диагностических процедур. Параллельное применение тестов обеспечивает их большую чувствительность, а, следовательно, и более высокую прогностическую ценность отрицательного результата. Вместе с тем, снижается специфичность и прогностическая ценность положительного результата.

Последовательное применение тестов выполняют при уточнении диагноза, для детализации состояния больного и характера патологического процесса. При последовательном применении диагностических тестов снижаются чувствительность и прогностическая ценность отрицательных результатов исследования, но вместе с тем повышаются специфичность и прогностическая ценность положительного результата.

Таким образом, комбинация различных методик исследования, изменение порядка их выполнения меняют совокупность операционных характеристик каждого теста в отдельности и общую про- гностичность их результатов. Из сказанного следует важный вывод доказательной медицины: прогностические характеристики любого теста нельзя автоматически, без учета преваленса и ряда других обстоятельств, переносить на все лечебные учреждения.

Давая оценку диагностической эффективности метода исследования, обычно указывают на общее количество ошибочных заключений: чем их меньше, тем эффективнее метод. Однако, как уже отмечалось, одновременно уменьшить количество ложно положительных и ложно отрицательных ошибок нереально, поскольку они связаны между собой. Кроме того, принято считать, что ошибки первого типа - ложно положительные - не так опасны, как ошибки второго типа - ложно отрицательные. Это особенно относится к выявлению инфекционных и онкологических заболеваний: пропустить болезнь во много раз опаснее, чем диагностировать ее у здорового человека.

В тех случаях, когда результаты диагностического исследования выражают количественно, их классифицируют на норму и патологию условно. Часть значений теста, принимаемых за норму, будет наблюдаться у больных, и, наоборот, в зоне патологии окажутся некоторые изменения у здоровых. Это и понятно: ведь граница между здоровьем и начальной стадией болезни всегда условна. И все же в практической работе, анализируя цифровые показатели диагностического исследования, врач вынужден принимать альтернативные решения: отнести данного пациента к группе здоровых либо больных. При этом он пользуется разделительным значением применяемого теста.

Изменение границы между нормой и патологией всегда сопровождается изменением операционных характеристик метода. Если к методу предъявляются более жесткие требования, т.е. граница между нормой и патологией устанавливается на высоких значениях теста, увеличивается число ложноотрицательных заключений (пропусков заболеваний), что приводит к повышению специфичности теста, но одновременно к снижению его чувствительности. Если целесообразно смягчить требования к тесту, границу между нормой и патологией сдвигают в сторону нормальных значений, что сопровождается увеличением числа ложноположительных заключений (ложных тревог) и одновременно уменьшением числа ложноотрицательных (пропусков заболеваний). При этом повышается чувствительность метода, но снижается его специфичность.

Таким образом, проводя диагностические исследования и оценивая их результаты количественно, врач всегда находится в условиях выбора: то жертвует чувствительностью, чтобы повысить специфичность, то, наоборот, отдает предпочтение специфичности за счет снижения чувствительности. Как правильно поступать в каждом конкретном случае, зависит от многих факторов: социальной значимости заболевания, его характера, состояния больного и, что не менее важно - от психологических особенностей личности врача.

Из изложенного следует важнейший для современной медицинской диагностики вывод. Количественный математический метод, каким бы совершенством ни отличались математический аппарат или технические средства, его результаты всегда имеет ограниченное, прикладное значение, подчиняясь логическому мышлению врача и соотносясь с конкретной клинической и социальной ситуацией.

Теория доказательной медицины показала, что разграничение групп пациентов по состоянию здоровья на норму и патологию условно и зависит от точки разделения этих состояний в зависимости от субъективных качеств исследователя - его решительности или осторожности, а также от других предпосылок - внешних и внутренних. На рис. 9.2 представлена система координат, отражающих принятие решений в медицине. Ось ординат является показателем заболеваемости, а ось абсцисс - принятия диагностических решений, т.е. . Обращает на себя внимание, что кривые Пуассоновского распределения, отражающая совокупность нормы и патологии, взаимно наслаиваются друг на друга. Это формирует графическое распределение правильных и ошибочных решений в диагностике - как положительных, так и отрицательных: точные попадания, пропуски, ложные тревоги.

Рис.9.2. Связь между результатами теста и критериями принятия решений. ИП - истинно положительные результаты,

ИО - истинно отрицательные, ЛП - ложной положительные, ЛО - ложно отрицательные

Точка X на оси принятия решений является точкой разделения результатов на положительные и отрицательные. Слева от этой оси находятся правильно отрицательные решения и пропуски заболевания, справа от оси - правильно положительные решения и ложные тревоги. Взаимоотношение этих показателей формирует графическое представление об операционных характеристиках метода исследования. На данную картину накладывается характерологические особенности личности врача. Если врач осторожный, ось принятия решений смещается влево, если решительный - вправо. Соответствующим образом меняется взаимоотношение операционных характеристик применяемого диагностического теста. Интервал d обозначает величину критерия распознавания заболевания.

Операционная система (ОС) – это комплекс программ, обеспечивающий управление ресурсами ЭВМ и процессами, которые используют эти ресурсы при вычислениях. Процесс – это последовательность действий, предписанных программой. Ресурс – это любой логический или аппаратный компонент ЭВМ. Основными ресурсами являются процессорное время и оперативная память. Ресурсы могут принадлежать одной или нескольким внешним ЭВМ, к которым операционная система обращается, используя вычислительную сеть.

Управление ресурсом состоит из двух функций: упрощение доступа к ресурсу и распределение ресурсов между конкурирующими за них процессами. Для решения первой задачи операционные системы поддерживают пользовательский и программный интерфейсы . Для решения второй операционные системы используют различные алгоритмы управления виртуальной памятью и процессором.

Операционные системы характеризуются основными признаками:

· количеством пользователей, одновременно обслуживаемых системой (однопользовательские и многопользовательские);

· числом одновременно выполняемых процессов (однозадачные и многозадачные);

· типом используемой вычислительной системы (однопроцессорные, многопроцессорные, сетевые, распределённые).

Пример. Операционная система Windows98 является многозадачной, ОС Linux – многопользовательской, MS-DOS однозадачной и, следовательно, однопользовательской. Операционные системы Windows NT и Linux могут поддерживать многопроцессорные ЭВМ. Операционная система Novell NetWare является сетевой, встроенные сетевые средства имеют также Windows NT и Linux.

Пользовательский и программный интерфейсы. Для упрощения доступа к ресурсам ЭВМ операционные системы поддерживают пользовательский и программный интерфейсы. Пользовательский интерфейс – это набор команд и сервисных услуг, которые упрощают пользователю работу с ЭВМ. Программный интерфейс – это набор процедур, которые упрощают для программиста управление ЭВМ.

Рис. 1. Интерфейсы операционной системы

Пример. ОС Windows предоставляет пользователю графический интерфейс, который представляет собой (с точки зрения пользователя) набор правил для наглядного управления ЭВМ. Кроме основного графического интерфейса пользователю предоставляется также командный интерфейс, то есть набор команд определённого формата. Для этого в системном меню имеется пункт «Выполнить». Набор системных функций в Windows носит название API (Application Programming Interface). В этом наборе имеются более тысячи процедур для решения разных системных задач. В операционной системе Linux также имеются две возможности для управления ЭВМ, но, как правило, предпочтение отдаётся командам.

Процессорное время и организация памяти. Для организации многозадачного режима ОС должна некоторым образом распределять время работы процессора между одновременно работающими программами. Обычно используется так называемый вытесняющий режим многозадачной работы. При вытесняющем режиме каждая программа непрерывно работает в течение строго определённого промежутка времени (кванта времени), по истечении которого процессор переключается на другую программу. Так как квант времени очень небольшой, то при достаточной производительности процессора создаётся иллюзия одновременной работы всех программ.

Одной из главных задач операционной системы является управление памятью. Когда основной памяти не хватает, все данные, которые не используются в данный момент, записываются в особый файл подкачки. Память, представленная файлом подкачки, называется внешней страничной памятью . Совокупность основной и внешней страничной памяти называется виртуальной памятью . Однако для программиста виртуальная память выглядит как единое целое, то есть рассматривается как неупорядоченный набор байтов. В этом случае говорят, что используется линейная адресация памяти.

Пример. Операционные системы Windows и Linux используют линейную адресацию виртуальной памяти. В операционной системе MS-DOS использовалась нелинейная адресация основной памяти. Основная память имела сложную структуру, которую приходилось учитывать при программировании. Файлы подкачки системой MS-DOS не поддерживались.

Структура операционной системы. Современные ОС, как правило, имеют многоуровневое строение. Непосредственно с аппаратурой работает ядро операционной системы. Ядро – это программа или совокупность связанных программ, которые используют аппаратные особенности ЭВМ. Таким образом, ядро является машинно-зависимой частью операционной системы. Ядро определяет программный интерфейс. На втором уровне находятся стандартные программы операционной системы и оболочка, которые работают с ядром и предоставляют пользовательский интерфейс. Программы второго уровня стараются делать машинно-независимыми. В идеале замена ядра равнозначна замене версии операционной системы.

Рис. 2. Уровни операционной системы Linux

Файловая система. Любые данные хранятся во внешней памяти ЭВМ в виде файлов. Файлами нужно управлять: создавать, удалять, копировать, изменять и др. Такие средства пользователю в виде пользовательского и программного интерфейсов предоставляет ОС. Способ организации файлов и управления ими называется файловой системой . Файловая система определяет, например, какие символы могут использоваться для имени файла, каков максимальный размер файла, каково имя корневого каталога и др. Способ организации файлов влияет на скорость доступа к нужному файлу, на безопасность хранения файлов и др.

Одна и та же ОС может работать одновременно с несколькими файловыми системами. Как правило, функции файловой системы реализуются средствами ядра операционной системы.

Пример. Для ПЭВМ используется несколько видов файловых систем:

FAT16 – используется в ОС Windows95, OS\2, MS-DOS;

FAT32 и VFAT – используется в ОС Windows95;

NTFS – используется в ОС Windows NT;

HPFS – используется в ОС OS\2;

Linux Native, Linux Swap – используются в ОС Linux.

Файловая система FAT наиболее просто устроена. Имя корневого каталога имеет всегда вид: А:\, В:\, С:\ и т.д. Имя файла состоит из трёх частей: путь, собственно имя, расширение. Путь – это имя каталога, в котором файл расположен. Расширение указывает на тип файла. Например, полное имя файла C:\Windows\System\gdi.exe, путь - C:\Windows\System\, расширение – exe, собственно имя - gdi. Согласно правилам FAT собственно имя файла может содержать от 1 до 8 символов, а расширение имени, отделяемое от имени точкой – до 3-х. При именовании файлов прописные и строчные буквы не различаются. Полное имя файла включает в себя наименование логического устройства, на котором находится файл и имя каталога, в котором файл расположен. Система хранит информацию о размере файла и дате его создания.

По организации данных VFAT напоминает FAT. Однако она позволяет использовать длинные имена файлов: имена до 255 символов, полные имена до 260. Система позволяет хранить также дату последнего доступа к файлу, что создаёт дополнительные возможности для борьбы с вирусами.

Файловая система может быть реализована в виде драйвера, с которым через операционную систему общаются все программы, читающие или записывающие информацию на внешние устройства. Файловая система может включать в себя средства безопасности хранения информации. Например, файловая система NTFS имеет средства автоматического исправления ошибок и замены дефектных секторов. Специальный механизм отслеживает и фиксирует все действия, выполняемые над магнитными дисками, поэтому в случае сбоя целостность информации восстанавливается автоматически. Кроме этого, файловая система может иметь средства защиты информации от несанкционированного доступа.

Модель «клиент-сервер». Важной особенностью современных операционных систем является то, что в основу взаимодействия прикладной программы и ОС заложена модель «клиент-сервер». Все обращения пользовательской программы (клиента) к ОС обрабатываются специальной программой (сервером). При этом используется механизм, аналогичный вызову удаленной процедуры, что позволяет легко перейти от взаимодействия между процессами в пределах одной ЭВМ к распределенной системе.

Технология «plug and play». Под технологией «plug and play» (PnP-технология) понимается способ взаимодействия между ОС и внешними устройствами. Операционная система проводит опрос всех периферийных устройств и должна получить от каждого устройства определённый ответ, из которого можно определить, какое устройство подключено и какой драйвер требуется для его нормальной работы. Цель использования данной технологии заключается в упрощении подключения новых внешних устройств. Пользователь должен быть избавлен от сложной работы по настройке внешнего устройства, требующей высокой квалификации.

Сервисные системы – программный продукт, изменяющий и дополняющий пользовательский и программный интерфейсы ОС. Сервисные системы различаются на операционные среды, оболочки и утилиты.

Операционная среда – система, изменяющая и дополняющая как пользовательский, так и программный интерфейс. Операционная среда создаёт для пользователя и прикладных программ иллюзию работы в полноценной ОС. Появление операционной среды обычно означает, что используемая операционная система не полностью удовлетворяет требованиям практики.

Рис. 3. Роль операционной среды

Защита информации – это очень большая проблема. В рамках работы ОС под защитой информации подразумевается в основном обеспечение целостности информации и защита от несанкционированного доступа. Обеспечение целостности возлагается в основном на файловую систему, а защита от несанкционированного доступа – на ядро. Обычным механизмом такой защиты является использование паролей и уровней привилегий. Для каждого пользователя определяются границы доступа к файлам и приоритетность его программ. Наивысший приоритет имеет системный администратор.

Сетевые средства и распределённые системы. Составной частью современных ОС являются средства, которые позволяют связываться через вычислительную сеть с приложениями, работающими на других ЭВМ. Для этого ОС решает в основном две задачи: обеспечение доступа к файлам на удалённых ЭВМ и возможность запуска программы на удалённой ЭВМ.

Первая задача наиболее естественно решается с помощью использования так называемой сетевой файловой системы , которая организует работу пользователя с удалёнными файлами так, как будто эти файлы находятся на магнитном диске самого пользователя.

Вторая задача решается с помощью механизма вызова удалённой процедуры , который реализуется средствами ядра и также скрывает от пользователя разницу между локальными и удалёнными программами.

Наличие средств для управления ресурсами удалённых ЭВМ, является основой для создания распределённых вычислительных систем. Распределённая вычислительная система – это совокупность нескольких связанных ЭВМ, работающих независимо, но выполняющих общее задание. Такую систему можно рассматривать как многопроцессорную.

Оболочка – система, изменяющая пользовательский интерфейс. Оболочка создаёт для пользователя интерфейс, отличный от такового самой операционной системы. Задача оболочки – упрощение некоторых общеупотребительных действий с операционной системой. Однако оболочка не заменит ОС, и потому пользователь-профессионал должен изучать также командный интерфейс самой ОС.

Утилиты имеют узкоспециализированное назначение и выполняют каждая свою функцию. Утилиты выполняются в среде соответствующих оболочек и предоставляют пользователям дополнительные услуги (в основном по обслуживанию дисков и файлов). Чаще всего это:

Обслуживание дисков (форматирование, обеспечение сохранности информации, возможности ее восстановления в случае сбоя и т. д.);

Обслуживание файлов и каталогов (поиск, просмотр и т.д.);

Создание и обновление архивов;

Предоставление информации о ресурсах компьютера, о занятости дискового пространства, о распределении оперативной памяти между программами;

Печать текстовых и других файлов в различных режимах и форматах;

Защита от компьютерных вирусов.

Рис. 4. Роль оболочки ОС

Инструментальные системы – это программный продукт, обеспечивающий разработку информационно-программного обеспечения. К инструментальным системам относятся: системы программирования, системы быстрой разработки приложений и системы управления базами данных (СУБД).

Система программирования предназначена для разработки прикладных программ с помощью некоторого языка программирования. В её состав включаются:

· компилятор и/или интерпретатор;

· редактор связей;

· среда разработки;

· библиотека стандартных подпрограмм;

· документация.

Компилятор – это программа, выполняющая преобразование исходной программы в объектный модуль, то есть файл, состоящий из машинных команд. Интерпретатор – программа, непосредственно выполняющая инструкции языка программирования.

Редактор связей – это программа, которая собирает несколько объектных файлов в один исполняемый файл.

Интегрированная среда разработки – совокупность программ, включающая в себя текстовый редактор, средства управления файлами программного проекта, отладчик программ, которая автоматизирует весь процесс разработки программ.

Библиотека стандартных подпрограмм – набор объектных модулей, организованных в специальные файлы, которые предоставляются производителем системы программирования. В таких библиотеках имеются обычно подпрограммы ввода-вывода текста, стандартные математические функции, программы управления файлами. Объектные модули из стандартной библиотеки обычно автоматически подключаются редактором связей к пользовательским объектным модулям.

Рис. 5. Этапы разработки программ

Системы быстрой разработки приложений представляют собой развитие обычных систем программирования. В RAD-системах во многом автоматизирован сам процесс программирования. Программист не пишет сам текст программы, а с помощью некоторых наглядных манипуляций указывает системе, какие задачи должны выполняться программой. После чего RAD-система сама генерирует текст программы.

Система управления базами данных - это универсальное программное средство, предназначенное для организации хранения и обработки логически взаимосвязанных данных и обеспечения быстрого доступа к ним. Одной из важных возможностей ЭВМ является хранение и обработка больших объемов информации, причем на современных компьютерах происходит накопление не только текстовых и графических документов (рисунки, чертежи, фотографии, географические карты), но и Web-страниц глобальной сети Internet, звуковых и видео файлов. Создание баз данных обеспечивает интеграцию данных и возможность централизованного управления ими. В базы данных собирается информация, организованная по определённым правилам, которые предусматривают общие принципы описания, хранения и манипулирования данными, для того, чтобы с ними могли работать различные пользователи и программы.

СУБД дают возможность программистам и системным аналитикам быстро разрабатывать более совершенные программные средства обработки данных, а конечным пользователям осуществлять непосредственное управление данными. СУБД должна обеспечивать пользователю поиск, модификацию и сохранность данных, оперативный доступ, защиту целостности данных от аппаратных сбоев и программных ошибок, разграничение прав и защиту от несанкционированного доступа, поддержку совместной работы нескольких пользователей с данными. Существуют универсальные системы управления базами данных, используемые для различных приложений. При настройке универсальных СУБД для конкретных приложений они должны обладать соответствующими средствами. Процесс настройки СУБД на конкретную область применения называется генерацией системы. К универсальным СУБД относятся, например системы Microsoft Access, Microsoft Visual FoxPro, Borland dBase, Borland Paradox, Oracle.

Телекоммуникационные технологии обработки данных. Важной особенностью многих ОС является способность их взаимодействия друг с другом, посредством сети, что позволяет компьютерам взаимодействовать друг с другом, как в рамках локальных вычислительных сетей (ЛВС), так и в глобальной сети Интернет.

Современные операционные системы, как вновь создаваемые, так и обновленные версии существующих, поддерживают полный набор протоколов для работы в локальных и глобальных компьютерных сетях. На данный момент мировая компьютерная индустрия развивается очень стремительно. Производительность систем возрастает, а следовательно возрастают возможности обработки больших объёмов данных. Операционные системы класса MS-DOS уже не справляются с таким потоком данных и не могут целиком использовать ресурсы современных компьютеров. Поэтому она больше нигде широко не используется. Все стараются перейти на более совершенные ОС, какими являются Unix, Windows, Linux или Mac OS.

Если дать определение ОС словами пользователя, то операционную систему можно называть самой главной программой, которая загружается первой при включении компьютера и благодаря которой становится возможным общение между компьютером и человеком. Задача ОС - обеспечить удобство работы с компьютером для человека-пользователя. ОС управляет всеми подключенными к компьютеру устройствами, обеспечивая доступ к ним другим программам. Кроме того, ОС - это своего рода буфер-передатчик между компьютерным железом и остальными программами, она принимает на себя сигналы-команды, которые посылают другие программы, и «переводит» их на понятный машине язык.

Получается, что каждая ОС состоит как минимум из трех обязательных частей:

Первая - ядро , командный интерпретатор , «переводчик» с программного языка на «железный», язык машинных кодов.

Вторая - специализированные программки для управления различными устройствами, входящими в состав компьютера. Такие программки называются драйверами - т. е. «водителями», управляющими. Сюда же относятся так называемые «системные библиотеки», используемые как самой операционной системой, так и входящими в ее состав программами.

И, наконец, третья часть - удобная оболочка, с которой общается пользователь - интерфейс . Своего рода красивая обертка, в которую упаковано скучное и не интересное для пользователя ядро. Сравнение с упаковкой удачно еще и потому, что именно на нее обращают внимание при выборе операционной системы, - о ядре же, главной части ОС, вспоминают уже потом. Поэтому такая нестабильная и ненадежная с точки зрения ядра ОС, как Windows 98/ME, и пользовалась таким сногсшибательным успехом - благодаря красивой обертке-интерфейсу.

Сегодня графический интерфейс - неизменный атрибут любой операционной системы, будь то Windows XP, Windows NT или Mac OS (операционная система для компьютеров Apple Macintosh). Операционные системы первых поколений имели не графический, а текстовый интерфейс, т. е. команды компьютеру отдавались не щелчком мышки по рисунку-пиктограмме, а с помощью введения команд с клавиатуры. Например, сегодня для запуска программы редактирования текстов Microsoft Word достаточно щелкнуть по значку этой программы на Рабочем Столе Windows. А раньше, при работе в ОС предыдущего поколения - DOS, необходимо было вводить команду типа

C:\WORD\word.exe mybook.doc.

ОС классифицируются по :

· количеству одновременно работающих пользователей: однопользовательские (предназначенные для обслуживания одного клиента) и многопользовательские (рассчитанные на работу с группой пользователей одновременно за различными терминалами). Примером первой может служить Windows 95/98, а второй - Windows NT. Для домашнего использования вам понадобится однопользовательская ОС, а для локальной сети офиса или предприятия нужна многопользовательская ОС;

· числу процессов, одновременно выполняемых под управлением системы: однозадачные , многозадачные. Однозадачные операционные системы (DOS) могут выполнять в одно и то же время не более одной задачи, а многозадачные ОС способны поддерживать параллельное выполнение нескольких программ, существующих в рамках одной вычислительной системы, деля между ними мощность компьютера. Например, пользователь может вводить текст в документ Word, слушая музыку с любимого компакт-диска, а компьютер в это же время будет копировать файл из Интернет. В принципе число задач, которое может выполнять ваша ОС, не ограничено ничем, кроме мощности процессора и емкости оперативной памяти;

· количеству поддерживаемых процессоров: однопроцессорные , многопроцессорные (поддерживают режим распределения ресурсов нескольких процессоров для решения той или иной задачи);

· разрядности кода операционной системы:

Ø 16-разрядные (DOS, Windows 3.1),

Ø 32-разрядные (Windows 95 - Windows XP),

Ø 64-разрядные (Windows Vista);

Разрядность ОС не может превышать разрядности процессора;

· типу интерфейса: командные (текстовые) и объектно-ориентированные
(как, правило, графические);

· типу доступа пользователя к ЭВМ:

Ø с пакетной обработкой - из программ, подлежащих выполнению, формируется пакет заданий, вводимых в ЭВМ и выполняемых в порядке очередности с возможным учетом приоритетности),

Ø с разделением времени - обеспечивается одновременный диалоговый (интерактивный) режим доступа к ЭВМ нескольких пользователей на разных терминалах, которым по очереди выделяются ресурсы машины, что координируется ОС в соответствии с заданной дисциплиной обслуживания),

Ø реального времени - обеспечивают определенное гарантированное время ответа машины на запрос пользователя с управлением им какими-либо внешними по отношению к ЭВМ событиями, процессами или объектами. ОС РВ в основном применяется в автоматизации таких областей, как добыча и транспортировка нефти и газа, управление технологическими процессами в металлургии и машиностроении, управление химическими процессами, водоснабжение, энергетика, управление роботами. Из них выгодно выделяется ОС РВ QNX своим полным набором инструментальных средств, к которым пользователь привык, работая с ОС семейства UNIX.

· типу использования ресурсов: сетевые, локальные . Сетевые ОС предназначены для управления ресурсами компьютеров, объединенных в сеть с целью совместного использования данных, и предоставляют мощные средства разграничения доступа к данным в рамках обеспечения их целостности и сохранности, а также множество сервисных возможностей по использованию сетевых ресурсов. В большинстве случаев сетевые ОС устанавливаются на один или более достаточно мощных компьютеров-серверов, выделяемых исключительно для обслуживания сети и совместно используемых ресурсов. Все остальные ОС будут считаться локальными и могут использоваться на любом персональном компьютере, подключенном к сети в качестве рабочей станции или клиента.

Наконец, еще деление - специализация , предназначение той или иной ОС. Ведь что бы там ни говорили отдельные руководители отдельной программной корпорации, универсальных операционных систем не существует. Одна более пригодна для работы в сети, другую выберут программисты, третью - домашние пользователи. Как показывает практика, знания одной ОС в наше время отнюдь не достаточно. В своей профессиональной работе вам наверняка придется столкнуться не только с Windows, но и с другими ОС - и готовиться к этому надо заранее.

Машинно-зависимыми свойствами ОС являются:

· обработка прерываний;

· планирование процессов;

· управление вводом-выводом;

· управление реальной памятью;

· управление виртуальной памятью.

Машинно-независимыми свойствами ОС являются:

· работа с файлами;

· способы планирования заданий пользователей;

· организация параллельной работы программ;

· распределение ресурсов;

· защита.

Основные критерии подхода при выборе операционной системы. Имеется большое количество ОС и пользователь должен определить, какая ОС лучше других (по тем или иным критериям). Чтобы выбрать ту или иную ОС, необходимо знать:

· на каких аппаратных платформах и с какой скоростью работает ОС;

· какое периферийное аппаратное обеспечение ОС поддерживает;

· как полно удовлетворяет ОС потребности пользователя, т.е. каковы функции системы;

· каков способ взаимодействия ОС с пользователем, т.е. насколько нагляден, удобен, понятен и привычен пользователю интерфейс;

· существуют ли информативные подсказки, встроенные справочники и т.д.;

· какова надежность системы, т.е. ее устойчивость к ошибкам пользователя, отказам оборудования и т.д.;

· какие возможности предоставляет ОС для организации сетей;

· обеспечивает ли ОС совместимость с другими ОС;

· какие инструментальные средства имеет ОС для разработки прикладных программ;

· осуществляется ли в ОС поддержка различных национальных языков;

· какие известные пакеты прикладных программ можно использовать при работе с данной системой;

· как осуществляется в ОС защита информации и самой системы.