Архитектура ЭВМ. Магистрально-модульный принцип (ММП) (стр. 3 )

Вопросы для подготовки:

К какой группе программного обеспечения  относится ОС. Интерфейсы, поддерживаемые ОС: программный, аппаратно-программный, пользовательский. Понятие ОС. Функции ОС. Характеристики ОС. Минимальные требования, предъявляемые к ресурсам для функционирования ОС( пример). Последовательность загрузки компьютера. Назначение реестра. Назначение составных частей ОС:

Ядро Драйвер Пользовательский интерфейс Командный процессор

Операционная система.

Операционные системы (ОС) относятся к системному  ПО. ОС поддерживает 3 вида интерфейса(Взаимосвязь между участниками компьютерной системы называют интерфейсом) :

Программный интерфейс —обеспечивает взаимодействие программ в рамках вычислительной системы.

Пользовательский интерфейс обеспечивает взаимодействие пользователя с программными или аппаратными компонентами ЭВМ.

Аппаратно-программный интерфейс  предназначен для обеспечения взаимодействия различных средств вычислительной техники и их компонентов между собой. В этом случае слово «интерфейс» может обозначать как способ (протокол, стандарт) передачи данных, так и разъем (порт,  слот) компьютера, по которому ведется обмен данными.

Понятие

Операционная система— комплекс взаимосвязанных программ, предназначенных для управления ресурсами вычислительного устройства(программами и устройствами) и организации взаимодействия с пользователем.

Функции

В функции операционной системы входит:

осуществление диалога с пользователем; ввод-вывод и управление данными; планирование и организация процесса обработки программ; распределение ресурсов (оперативной памяти и кэша, процессора, внешних устройств); запуск программ на выполнение; всевозможные вспомогательные операции обслуживания; передача информации между различными внутренними устройствами; программная поддержка работы периферийных устройств (дисплея, клавиатуры, дисковых накопителей, принтера и др.).

Характеристики

Универсальность – компоненты ОС решают большое  количество различных функций: управление файловой системой,  управление памятью, защита информации, обнаружение подключаемых устройств  и др. Производительность - определяется временем выполнения задач. Безопасность - объективная характеристика, которая характеризует устойчивость процесса функционирования компьютера. Вид пользовательского интерфейса. Пользовательский интерфейс может быть командным или графическим. Командный интерфейс предполагает ввод пользователем команд с клавиатуры при выполнении действий по управлению ресурсами компьютера. Графический  интерфейс — это управление ресурсами вычислительной системы посредством осуществления операций над объектами с помощью графических элементом и устройств управления. Разрядность - это способность одновременно обрабатывать какое-то количество битов.( главное отличие в том, что 32-битная операционная система может адресовать (т. е. может использовать или "видеть") не более 4 ГБ оперативной памяти. Если компьютере установлено, например, 2 ГБ ОЗУ, то 32-битная операционная система работает с таким объемом нормально. Если Вы установите 4 ГБ памяти и будете работать под управлением 32-битной ОС, то она просто не увидит такой объем. Все, что она сможет использовать - это примерно 3,5 ГБ из 4 ГБ. Ну а если Вы установите в компьютер 8 ГБ памяти, например, и при этом будете оставаться на 32-битной системе, то она так же не увидит больше 3,5 ГБ из всего установленного объема.64х битная система может видеть до 192Гб (для windows 7) ОЗУ, следовательно, если у Вас памяти больше чем 4 Гб то рекомендуется ставить ОС именно такой разрядности, ну или 32х, но будет использовано только 3,5 Гб. 64х битная система может использовать и работать на программах предназначенных для х32. Что дает ей преимущество которое, в принципе, очевидно.) Многозадамчность— свойство операционной обеспечивать возможность параллельной (или псевдопараллельной) обработки нескольких процессов. Однозадачные операционные системы (DOS) могут выполнять в одно и то же время не более одной задачи, а многозадачные ОС (Windows XX) способны, одновременно управляться с несколькими процессами, деля между ними мощность компьютера.  Истинная параллельная работа операционной системы возможна только в распределённых вычислительных системах. Число пользователей ОС.
Операционная система бывает однопользовательской (предназначенной для обслуживания одного клиента) и многопользовательской(рассчитанной на работу с группой пользователей одновременно). Примером первой может служить все та же Windows 7, а второй - Windows NT. Для домашнего использования вам понадобится, конечно же, однопользовательская ОС. Интеграция с Internet – поддержка соответствующих протоколов, сервисов и Web-серверов; Сетевые возможности – поддержка эффективного использования сетевых ресурсов, организация удаленного доступа, разграничение доступа и др.

Реестр

В реестре содержатся сведения о следующих компонентах:

аппаратном обеспечении компьютера — центральном процессоре, типе шины, указательном устройстве или мыши, клавиатуре и т. п.:

установленных драйверах устройств;

установленных приложениях;

установленных сетевых протоколах;

параметрах сетевой платы: номере IRQ, базовом адресе памяти, базо­вом адресе порта ввода-вывода, готовности канала ввода-вывода и типе трансивера.

ЛОГИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ДИСКА

Вопросы для подготовки

Понятие физического и логического дисков. Характеристики физического диска. Чем определяется физический адрес файла на диске. Элементы логической структуры диска (файловой системы) FAT32. Чем определяется логический адрес файла на диске. Назначение стартового сектора диска. Назначение корневого каталога. Назначение области данных. Понятие кластера. Как зависит оптимальность использования дискового пространства от размера кластера. Отличие фрагментированных файлов от непрерывных. Причины возникновения фрагментированных файлов. Описать метод доступа ОС к файлам на диске с использованием FAT и каталога. Проанализировать изменения элементов логической структуры диска при последовательном выполнении операций над файлами: чтение, копирование, удаление, переименование. Элементы логической структуры диска (файловой системы) NTFS.

Формирование физической структуры диска состоит в создании на диске концентрических дорожек, которые, в свою очередь, делятся на секторы (Сектор (sector) – часть дорожки фиксированного размера. Сектор – наименьшая порция данных на диске, имеющая уникальный адрес.). Совокупность дорожек, одинаково удаленных от центра на всех рабочих поверхностях дисков образует цилиндр (cylinder). Для этого в процессе форматирования магнитная головка дисковода расставляет в определенных местах диска метки дорожек и секторов. Общая емкость диска (V):V = C ·S ·Vs ·H, где C – число цилиндров, S – кол-во секторов  на дорожке,
Vs – размер 1 сектора, H – число головок.

Физический адрес файла на диске определяется адресом первого, занятого им сектора:

Номер поверхности Номер дорожки Номер сектора

Логическая структура диска

Обычный жесткий диск – это устройство физическое. Его можно установить или удалить. Логический жесткий диск нельзя потрогать руками – физически он не существует. Это просто один из разделов жесткого диска. Работая с компьютером, мы не замечаем разницу между физическими и логическими дисками.

Каждый логический диск имеет свою собственную систему адресации, отличную от физической адресации.

В файловых системах FAT, FAT32, NTFS файлы хранятся в, так называемых, кластерах.

Логический адрес файла на диске определяется номерами кластеров, занятых файлом на логическом диске. Файлу выделяется целое число кластеров.

Кластер (cluster) – это минимальный участок памяти на диске, который может быть выделен файловой системой при создании файла. Файлу выделяется целое число кластеров.

Физически кластер представляет собой несколько смежных секторов, число которых кратно степени 2 (т. е. 1, 2, 4, 8, 16, 32 и т. д.).

Если размер кластера 4Кбайт, это означает, что самый маленький файл (например, текст из единственной буквы «Я») будет занимать на диске 4Кбайт. Файлу всегда выделяется целое число кластеров. При размещении на жестком диске большого количества небольших по размеру файлов они будут занимать кластеры лишь частично, что приведет к большим потерям свободного дискового пространства.

Логическая структура(Файловая система) FAT32

Логический диск имеет в своем составе:

- Стартовый сектор (загрузочная запись раздела) – Partition Boot Record (PBR);

- Таблица размещения файлов – File Allocation Table (FAT); В целях более надежного сохранения информации о размещении файлов на диске хранятся две идентичные копии таблицы FAT.

- корневой каталог

- Область данных

Загрузочная запись раздела располагается в первом секторе раздела и содержит либо программу загрузки, если раздел основной, либо дополнительную таблицу разделов, если раздел дополнительный. В случае основного раздела загрузочная запись содержит:

- команду перехода на программу начальной загрузки;

- версию ОС;

- количество секторов в одном кластере;

- количество таблиц FAT;

- номер активной копии FAT;

- тип носителя данных;

- метку тома и др.

Корневой каталог располагается в произвольной позиции области данных и содержит описание записанных на логический диск файлов:

- имя файла;

- расширение;

- атрибуты файла,

в том числе размер и дату изменения;

- номер первого кластера файла(точка входа в  FAT).

Таблица размещения файлов – содержит однотипные ячейки по числу кластеров в области данных раздела и хранит в них сведения о распределении файлов по кластерам: если кластер занят – хранит ссылку на следующий кластер, отданный этому файлу, если не занят – признак конца файла.

Сведения о размещении фрагмента файла – это код номера кластера (для FAT 12 -12 бит, FAT 16-16 бит,  FAT 32-32бит). Длина кода адреса определяет максимальный адрес кластера на диске.