Економіка розвитку - Царенко О.М. - Операційна система Windows 95.

Сімейство операційних систем, які постачаються сьогодні фірмою Microsoft на ринок операційних систем, складають такі програмні продукти:

Windows 95 (з подальшими версіями) - операційна система для персональних комп'ютерів на базі мікропроцесорів Intel;

Windows NT Workstation - операційна система для персональних комп'ютерів на базі мікропроцесорів Intel, DEC Alpha і для багатопроцесорних комп'ютерів;

Windows NT Server - мережна операційна система для спеціалізованих файлових серверів на базі мікропроцесорів Intel, DEC Alpha і для багатопроцесорних комп'ютерів;

Windows СЕ - операційна система для спеціалізованих пристроїв і комп'ютерів класу "палмтоп";

Розглянемо дані операційні системи детальніше і проведемо їх порівняльний аналіз з урахуванням специфіки задач, що вирішуються за їх допомогою і специфіки вимог до апаратного забезпечення, що пред'являються даними системами. Такий аналіз необхідний у зв'язку з тим, що операційні системи сімейства Windows фірми Microsoft вже давно стали найбільш популярними і поширеними для настільних і мобільних обчислювальних комплексів і практично будь-якому користувачеві персональних комп'ютерів доведеться працювати з ними.

Операційна система Windows 95.

Прямим нащадком графічного програмного середовища Windows, яке вже коротко розглядалося вище, можна вважати операційну систему Windows 95, перша закінчена версія якої вийшла в кінці 1995 року. Це справді була перша закінчена версія операційної системи Windows для комп'ютерів, оснащених мікропроцесорами сімейства Intel.

Windows 95 розроблялася в той період, коли на ринку операційних систем вже існувала 32-розрядна операційна система захищеного режиму Windows NT. Однак дана операційна система не повністю відповідала вимогам, які ставилися до настільних систем, що було обумовлено невиправдано високими вимогами до апаратних засобів. Windows 95 спочатку розроблялася як система, покликана забезпечити відповідність вимогам до базової операційної системи для настільних обчислювальних систем.

Однією з головних зовнішніх відмінностей нової операційної системи був принципово новий інтерфейс користувача. Крім суто зовнішньої новизни, дана система відрізняється багатьма нововведеннями, які покликані забезпечити їй міцні позиції як основної операційної системи для персональних комп'ютерів.

Основними властивостями операційної системи Windows 95 є:

• досить висока швидкодія;

витісняюча багатозадачність для програм, написаних згідно з інструкціями Win32, і для MS DOS-програм;

кооперативна багатозадачність для програм, написаних згідно з інструкціями WinI6;

наявність вбудованої в систему програми Internet Explorer 3.0, що надає швидкий і простий доступ в глобальну мережу Internet;

наявність електронної пошти, сумісної з цілим рядом стандартів;

сумісність з багатьма (але не з усіма) програмними додатками, які працюють прямо з апаратними засобами або використовують недокументовані можливості MS DOS і Windows;

можливість роботи системи на більшості існуючих моделей персональних комп'ютерів, у тому числі і на застарілих моделях;

підтримання списку конфігурацій обладнання для різних застосувань комп'ютера;

наявність можливості самонастроювання операційної системи на використання різних додаткових пристроїв (plug-and-play);

наявність у системі програмного управління електроживленням комп'ютера (Advanced Power Management).

Вимоги, що висуває Windows 95 до обладнання:

мікропроцесор не нижче за Intel 80386DX (рекомендується Pentium);

4 Мбайт оперативної пам'яті (рекомендується не менше 16);

не менше 40 Мбайт вільного простору на жорсткому магнітному диску для установки і нормального функціонування операційної системи.

Що ж являє собою Windows 95 в реальності, і які перспективи її подальшого розвитку та вдосконалення?

Твердження, що Windows 95 багато в чому значно перевершує своїх попередників - Windows 3.1 і Windows 3.11 настільки тривіальне, що не може відображати реальних змін на ринку операційних систем для настільних обчислювальних комплексів. Ці відмінності мають всеосяжний і кардинальний характер. У цьому випадку слід говорити про появу принципово нової операційної системи, що увібрала в себе всі кращі якості існуючих на той момент 32-розрядних операційних систем подібного класу і зберегла, крім цього, досить невисокі вимоги до апаратного забезпечення.

Удосконалюючись від версії до версії, Windows поступово набула всіх основних рис, властивих повноцінній операційній системі. Розглянемо архітектуру даної операційної системи.

Системна віртуальна машина (Системна ВМ) - це операційне середовище, що входить до складу Windows 95, яке підтримує роботу всіх Windows-додатків і підсистем Windows.

32-розрядними додатками Windows називаються "нові" додатки Windows, які реалізовують 32-розрядну модель пам'яті процесорів від Intel 80386 до Pentium-процесорів і підмножину розробленого Microsoft програмного інтерфейсу прикладного програмування Win32. Даний програмний інтерфейс - це набір програмних функцій і процедур, що дозволяє стандартизувати і спростити створення програмних додатків для Windows 95 і Windows NT. У Windows 95 кожне з програмних додатків, написане згідно з інструкціями Win32, має свій власний адресний простір, який недоступний іншим додаткам.

Оболонка - це 32-розрядний додаток Windows, який відповідає за взаємодію користувача з системою.

16-розрядними додатками Windows називаються "старі" додатки Windows, які були написані для використання під управлінням програмної оболонки Windows 3.1. Ці додатки використовують модель сегментної адресації пам'яті, властивої мікропроцесорам типу Intel 80286. Дані додатки не можуть керуватись згідно з принципами витісняючої багатозадачності. Це так звані додатки Winl6.

Рівень інтерфейсу прикладного програмування забезпечує повну сумісність і можливість роботи під управлінням Windows 95 як додатків Win32, так і додатків Winl6.

Модуль Windows Kernel підтримує необхідні для роботи операційної системи низькорівневі функції, такі, як динамічне розміщення пам'яті і т.д. На рівні Windows Kernel забезпечується відповідний сервіс як для Winl6, так і для Win32.

Модуль Windows GDI забезпечує графічні можливості Windows і підтримує роботу з кольором, шрифтами, що масштабуються, і основними графічними примітивами.

Модуль User - це диспетчер віконного інтерфейсу. Даний модуль займається створенням і управлінням основних елементів інтерфейсу операційної системи - вікнами, діалоговими вікнами, кнопками та іншими елементами.

Віртуальні машини MS DOS забезпечують роботу програмних додатків, розроблених для операційної системи MS DOS, що дозволяє зберегти в більшості випадків сумісність Windows 95 з даними програмними додатками.

Основним елементом операційної системи Windows 95 є так звана "базова система". До її складу входять модулі, що реалізують деякі фундаментальні функції системи. До таких модулів належать:

• підсистема управління файлами - дозволяє реалізувати спільне використання різних файлових систем локальних дисків, компакт-дисків і різних мережних файлових систем;

мережна підсистема - здійснює доступ до файлів, що знаходяться на віддалених робочих станціях локальної обчислювальної мережі і спеціалізованих файлових серверах, підтримуючи при цьому спільну роботу з декількома типами локальних обчислювальних мереж;

сервіс операційної системи - містить підсистему конфігурування апаратних засобів Plug and Play і обширний набір різноманітних корисних функцій;

диспетчер віртуальної машини - основний модуль всієї операційної системи Windows 95, який реалізує всі дії базової системи з управління програмними додатками, управління пам'яттю, запуском і завершенням програм та організації їх інформаційної взаємодії;

драйвери пристроїв - це широкий спектр спеціалізованих системних програмних модулів, що забезпечують спільну роботу зовнішніх пристроїв, які працюють під управлінням Windows 95.

Одним з найбільш складних завдань для будь-якої сучасної операційної системи є організація реальної багатозадачності. Одночасне надання мікропроцесора для використання різними програмними додатками вимагає від розробника операційної системи розв'язання багатьох нетривіальних питань організації програмно-апаратної взаємодії. Операційна система Windows 95 дозволяє одночасно запускати декілька програм, що стає можливим завдяки наявності способу поділу мікропроцесора між цими програмами.

Термін "багатозадачність" означає здатність операційної системи забезпечувати спільну роботу з мікропроцесором відразу декількох програмних додатків. Програми, запущені під управлінням якої-небудь багатозадачної операційної системи, прийнято називати процесами.

У Windows 95 забезпеченням багатозадачності займається спеціальна програма - планувальник. У ході забезпечення багатозадачності кожному з працюючих процесів Windows 95 виділяється деякий квант часу, який визначає, як довго даний процес може використовувати мікропроцесор. Після закінчення кванта часу даного процесу планувальник самостійно визначає, чи потрібно передати мікропроцесор у розпорядження іншого процесу. Рішення, які приймає планувальник, визначаються переліком подій, на які він зобов'язаний реагувати. Так, наприклад, натиснення клавіші маніпулятора "миша" є подією, яка може привести до передачі мікропроцесора в розпорядження процесу, пов'язаного з вікном, у якому знаходився в даний момент покажчик "миші". Але в деяких випадках передача управління такому процесу може бути відкладена у зв'язку з необхідністю виконати який-небудь інший процес, що має для планувальника більш високий пріоритет (дискові операції, робота з локальною обчислювальною мережею і т.ін.).

У загальному випадку розрізняють два основних види реалізації багатозадачності в сучасних операційних системах. Існують системи зі спільною (кооперативною) багатозадачністю і системи з витісняючою багатозадачністю. Ці види організації багатозадачності визначають конкретні методики диспетчеризації процесів, які знайшли своє втілення на різних етапах розвитку Windows.

При витісняючому плануванні розділення мікропроцесора тільки сама операційна система може вирішувати, яким чином і в якому порядку буде надаватися мікропроцесор у розпорядження того чи іншого процесу. Планувальник може в будь-який момент надавати процесор будь-якому з процесів, що виконуються. Звичайно це відбувається внаслідок реакції на певну подію. Планувальник присвоює кожному з працюючих процесів свій пріоритет, причому пріоритети постійно переглядаються для більш рівномірного розподілу навантаження на мікропроцесор і забезпечення його розподілу між усіма без винятку працюючими процесами. При цьому планувальник, незалежно від пріоритетів виконуваних процесів, періодично з частотою приблизно 50 Гц отримує мікропроцесор у своє розпорядження, для того щоб мати можливість самостійно передати мікропроцесор у розпорядження іншого процесу.

Спільна або кооперативна багатозадачність побудована на принципово інших принципах розподілу мікропроцесора. При реалізації даних принципів планувальник може перемикати процеси тільки після того, як поточний процес звільнить займаний мікропроцесор. При цьому планувальник не може самостійно перервати хід виконання якого-небудь процесу. Тому передача управління планувальнику системи повинна здійснюватися тільки самим процесом, що виконується.

Обидві моделі реалізації багатозадачності мають як позитивні, так і негативні сторони. Але саме витісняюча багатозадачність більшою мірою відповідає вимогам, що висуваються до подібних операційних систем, забезпечує більш рівномірне і коректне завантаження мікропроцесора і більш злагоджену роботу всіх виконуваних одночасно процесів. Спільна багатозадачність була реалізована в первинних версіях програмної оболонки Windows. Операційна система Windows 95 заснована на витісняючій багатозадачності, що робить її більш стійкою і захищеною.

Стосовно Windows 95 процеси бувають двох видів:

віртуальна машина MS DOS - незалежно від того, що відбувається всередині цієї віртуальної машини;

програмний Windows-додаток.

У Windows 95, крім іншого, існує ще один принципово важливий програмний об'єкт - потік. Насправді системний планувальник управляє саме потоками, а не процесами.

Потік являє собою деяку послідовність команд усередині процесу. Будь-який процес може в ході свого виконання стимулювати виникнення безлічі потоків, кожному з яких буде доступна виділена для виконання процесу пам'ять. Використання потоків дозволяє організувати для додатків більш зручне управління їх власними фоновими діями і дає можливість побудувати ефективні і зручні у використанні програмні додатки.

З моменту своєї офіційної появи Windows 95 неодноразово зазнавала змін і доповнень з урахуванням ситуації на ринку програмних і апаратних засобів для персональних комп'ютерів. На сьогоднішній день ця операційна система існує в кількох модифікаціях. Найбільш свіжі з них, що вийшли вже в 1998 та 2000 роках, - Windows 98 та Windows 2000. Головні їх відмінності від Windows 95 полягають ось у чому:

новий програмний інтерфейс;

настроювання апаратури стало ще простішим завдяки вбудованій підтримці шини USB і інтерфейса ASPI (Advanced Configuration and Power

Interface), а підтримка декількох моніторів дасть можливість користувачеві цієї системи значно розширити також обсяг інформації, що сприймається і відображається;

архітектура нової операційної системи багато в чому базується на архітектурі Windows 95, яка при розробці нової системи не зазнавала істотної переробки. Завдяки значному досвіду експлуатації Windows 95, накопиченому у всьому світі, розробники нової операційної системи змогли врахувати безліч побажань користувачів, виправити помилки і недоліки і таким чином значно підвищити стійкість системи;

Windows 98 та Windows 2000 працюють швидше за свою попередницю. Нова програма дефрагментації розміщеної на диску інформації розташовує блоки виконуваних файлів на диску таким чином, що вони завантажуються швидше, а нова технологія OnNow дозволяє запускати операційну систему практично миттєво;

до складу нових операційних систем входить повний комплект засобів Internet Explorer 4.Х, який містить в себе все необхідне для підключення і роботи з глобальною мережею Internet;

Windows 98 та Windows 2000 підтримують новітні стандарти і засоби мультимедіа - DVD, управління відеомагнітофоном і видеокамерою, DirectX, Enhanced Television і т.д.;

нові операційні системи простіше адмініструвати; загалом управління системою стало більш зрозумілим і доступним.

З усього вищевикладеного можна зробити висновок, що основній масі користувачів операційна система Windows 95, а найближчим часом і Windows 98 та Windows 2000 надають усе необхідне для зручної роботи абсолютної більшості програмних додатків, являючись свого роду стандартом для операційних систем подібного рівня.

Для бізнес-користувачів, які вимагають від обчислювальних систем максимальної продуктивності, надійності і захищеності операційного оточення, найбільш прийнятною є інша операційна система фірми Microsoft -Windows NT Workstation 4.0.