книги / Основы автоматизации проектирования в строительстве

зическими устройствами. Таким образом, файловая система скрывает от пользователей картину реального расположения ин­ формации во внешней памяти, обеспечивает независимость про­ грамм от особенностей конкретной конфигурации ЭВМ, или, как еще говорят, обеспечивает логический уровень работы с файлами. На физическом же уровне составляющие фрагменты файла могут размещаться в памяти непрерывной областью или храниться раз­ дельно.

Для того чтобы обслуживать десятки и сотни файлов, необ­ ходим определенный учетный механизм. Общим приемом учет­ ного механизма в файловой системе является сведение учетной информации о расположении файлов на диске в одно место - его каталог. Каталог представляет собой список элементов, каждый из которых описывает характеристики конкретного файла, исполь­ зуемые для организации доступа к этому файлу: имя файла, его тип, местоположение на диске, длину (объем информации) файла и другое.

Многие операционные системы поддерживают иерархическую (древовидную) систему каталогов. При этом в каждом каталоге мо­ гут находиться не только файлы, но еще и несколько каталогов (подкаталогов).

В процессе работы компьютера содержимое диска изменяет­ ся: добавляются новые файлы, удаляются ненужные, изменяется содержание файлов и т.д. При этом занимаемое файлами про­ странство может оказаться «разорванным на фрагменты» в преде­ лах информационного пространства диска, т.е. фрагментировано. Очевидно, что фрагментирование значительно увеличивает время доступа к данным на диске, т.к. файл приходится «собирать по ку­ сочкам».

Файловая система также обеспечивает стандартные реакции на ошибки, возникающие при обмене данными. При работе с файла­ ми пользователю предоставляются средства для создания новых файлов, операции по считыванию и записи информации и т.д., не затрагивающие конкретные вопросы программирования работы канала по пересылке данных, по управлению внешними устрой­ ствами.

Операционная система MS-DOS (дисковая операционная сис­ тема фирмы Microsoft) была разработана в 1981 году одновременно с выпуском персональных ЭВМ типа IBM PC и стала для них фак­ тическим стандартом ОС. Фирма Microsoft выпустила эту систему под именем PC DOS. Другие фирмы, устанавливая эту систему на компьютеры, называли ее MS DOS, указывая фирму-разработчика.

MS DOS предусматривает возможность работы с оперативной памятью объемом до 1 Мб. К настоящему времени разработано несколько версий системы, которые являются однозадачными, одно­ пользовательскими и 16-разрядными.

MS DOS состоит из подсистем, компоненты которых в виде файлов помещены на диске.

Основные компоненты MS DOS:

♦BIOS - базовая система ввода-вывода;

♦SB (System Bootstrap) - системный загрузчик;

♦io.sys - модуль расширения BIOS;

♦msdos.sys - модуль обработки прерываний;

♦command.com - командный процессор;

♦config.sys - файл конфигураций;

♦autoexec.batкомандный файл для настройки параметров

иконфигурации MS DOS;

♦Утилиты (внешние команды) - обслуживающие программы в виде файлов, поставляемые вместе с ОС;

♦Драйверы устройств - программы, дополняющие систему ввода-вывода.

Данные о размещении файлов содержатся в таблице FAT (File Allocation Table). Имена файлов в MS DOS должны удовлетворять следующим требованиям:

1)имя должно содержать от одного до восьми символов;

2)для записи имен файлов должны использоваться буквы

латинского алфавита A ...Z , цифры 0...9 и специальные знаки:

-(минус), _ (подчеркивание) и некоторые другие;

3)в качестве имен файлов не должны использоваться некоторые буквенные сочетания, например: AUX, CON, PRN, NUL, С0М1, COM2, LPT1, LPT2, LPT3.

Кроме имени файл имеет и расширение.

Расширение имени, как правило, указывает на тип хранящихся в файле данных. Приведем примеры некоторых типовых расширений имен файлов

.com,.exe,.bat, p if- исполняемые файлы;

.txt,.doc - текстовые файлы, создаваемые разными приложе­ ниями.

pas,.bas,.c, - тексты программ на известных языках програм­ мирования: Паскаль, Бейсик, Си, соответственно

.dbf,.mdb - файлы базы данных.

Заметим, что полное имя файла содержит описание всего пути, который следует пройти от наименования диска через все имена вложенных друг в друга каталогов к файлу. Например, запись C:\ANASYS53\WORK\dom.txt будет обозначать, что файл dom.txt находится в каталоге WORK, который является подкаталогом ката­ лога ANASYS53, записанного на диске С.

В процессе эксплуатации MS DOS проявился недостаточно вы­ сокий уровень дружественности системы. Действительно, команды необходимо было знать наизусть, посимвольно набирать их на кла­ виатуре, не допуская ошибок. Все это предъявляло высокие требо­ вания к квалификации пользователя. Выход из создавшейся ситуа­ ции был найден в виде оболочки MS DOS, получившей название Norton Commander (NC), которая позволяла пользователю легко вы­ полнять основные операции при нажатии функциональных клавиш: FI - F10: вызов контекстной подсказкиг вызов пользовательского меню, вызов для просмотра содержания файла, вывод на экран фай­ ла для его редактирования, копирование, переименование или пере­ мещение, удаление файлов или каталогов, вызов горизонтального меню в верхней строке экрана, выход из Norton Commander.

NC имеет резидентную часть, которая восстанавливает со­ стояние оболочки после окончания работы прикладных программ.

Наряду с NC Нашли применение аналогичные программные средства типа Volkov Commander, DOS Navigator, FAR. Имея много общего с NC, они оказываются более удобными в ряде специфиче­ ских моментов, таких как работа с архивами, подключение внешних редакторов, соединение файлов и т. д.

Принципиально важные особенности Windows по сравнению с MS DOS - это многозадачность (допускается одновременное вы­ полнение нескольких процессов), возможность обмена данными между работающими программами. Важно и то, что Windows ис­ пользует расширенную оперативную память, выделяя пользователю столько ОП, сколько физически имеется в ЭВМ и требуется кон­ кретной программе, и подразумевает единый интерфейс всех при­ кладных программ.

1. История создания ОС Windows

При создании ОС Windows особое внимание разработчики уделили средствам взаимодействия человека с операционной сре­ д о й - интерфейсу пользователя. При этом преследовались основ­ ные цели: снижение требований к подготовке пользователя, упро­ щение его работы, максимальное обобщение старых понятий и опе­ раций. История MS DOS и W indowsэто история развития операционных систем на пути совершенствования дружественного интерфейса. Основными вехами на этом пути был ряд модификаций Windows.

Windows 1.x (1985 г.) - первая версия (символом х обозначено множество номеров модификаций оболочки). Это была первая по­ пытка создания «многооконной технологии» программирования. Однако ресурсы персональных компьютеров того времени не по­ зволили полноценно использовать оболочку в практических целях.

Windows 2.x (1988 г.) - уже вполне работоспособная оболочка. Здесь используются 640 Кб ОП и расширенная память. Однако в ли­ тературе появляются высказывания о том, что «вряд ли можно при­ думать более бесполезную программу», что связано со слабыми возможностями поддержки графического интерфейса.

Windows 3.0 (1990 г.). Приятный пользовательский интерфейс, значительный комплекс услуг, использование всего объема адре­ суемой памяти процессора. Имеется 3 режима работы («реаль­ ный» - на машинах класса XT с использованием 640 Кб ОП, «стан­ дартный», в котором используются 1 Мб ОП, и «расширенный»,

в котором, начиная с процессора i386, можно было использовать 2 Мб ОП). Большинство фирм начали создавать программы для это­ го интерфейса. Так утвердился новый стандарт на программное обеспечение для ШМ-совместимых компьютеров.

Windows 3.1 (апрель 1992 г.) - это еще не полноценная ОС, но уже и название «операционная оболочка» ей не подходит, хотя за­ пуск ее производится с платформы MS DOS набором в командной строке команды: «win». В отличие от MS DOS в Windows можно последовательно запускать несколько (а не одно, как в DOS) при­ ложений и переключаться между ними в процессе работы. Некото­ рые приложения, в зависимости от задачи, могут продолжать рабо­ тать, находясь в запущенном, но неактивном состоянии. В Windows используется «защищенный» режим работы процессора {protected mode), и программа пользователя уже не может влезть в какую угодно область памяти и делать там, что ей «вздумается». В систе­ му вошли средства мультимедиа, поддержка шрифтов True Туре. Осталось только 2 режима работы («стандартный» и «расширен­ ный»).

Windows 3.11 for Workgroups (1993 г.) - улучшенный вариант Windows 3.1. Большим преимуществом Windows 3.11 стала возмож­ ность работы в компьютерной сети. Предусматривалось использова­ ние в программах виртуальной памяти (иными словами, выделение программе шести мегабайт памяти на машине с физическими четырь­ мя). Следует заметить, что в таком режиме компьютер заметно замед­ ляет свою работу, однако стало возможным использование некоторых прикладных программ, требующих более четырех мегабайт ОП.

Windows 95 - полноценная операционная система, многозадач­ ная, многопользовательская, многопоточная, из которой можно эмулировать и MS DOS. В ней реализована новая технология Plug- and-play, с помощью которой подключается практически любая ап­ паратура. Стиль общения очень прост, удобный графический ин­ терфейс. Несмотря на то, что Windows 95 разрекламирована как полноценная 32-разрядная операционная система, в действительно­ сти же она имеет 16-разрядное ядро и, к сожалению, для разработки 32-разрядных приложений необходимо запускать специальные ути­ литы, аналогично тому, как в Windows 3.11 ставился модуль Win32s.

Из всех усовершенствований, реализованных в Windows 95, по срав­ нению с Windows 3.11 для повышения производительности работы пользователя, вероятно, важнее всего значительные усовершенство­ вания в интерфейсе.

Поддержка сетевых возможностей в Windows 95 немного рас­ ширилась по сравнению с предыдущей версией Windows 3.11.

Требования Windows 95 к аппаратному обеспечению по срав­ нению с Windows 3.11 несколько выросли. В первую очередь они коснулись объёма оперативной памяти, необходимой для нормаль­ ной работы.

Windows NT 3.1 (1993 г.) - полная, универсальная ОС для се­ тевой архитектуры. Компании «1ВМ» и «Microsoft», сотрудничали много лет над созданием операционной системы OS/2, пока «Microsoft» в 1993 году не отказалась от OS/2 в пользу Windows NT. По этой причине ОС Windows NT очень похожа на OS/2.

Несмотря на то, что Windows NT названием и интерфейсом похожа на другие ОС корпорации «Microsoft», она значительно от них отличается. Действительно, Windows NT предназначена в пер­ вую очередь для крупных сетей. В отличие от Windows 3.11 она яв­ ляется полноценной 32-разрядной операционной системой; благо­ даря развитым сетевым возможностям она может использоваться при интеграции нескольких сетей. Система не поддерживает идео­ логию Plug&Play. В этой промышленной версии Windows фирмы «Microsoft» основной упор сделан на безопасность и надёжность в ущерб всему остальному, в том числе и удобству пользователя.

Windows 98 позиционируется компанией «Microsoft» как об­ новление для Windows 95, обеспечивающее прирост производи­ тельности системы и большую стабильность в работе. Основное отличие связано с тем, что разработанные ранее программы для ра­ боты с сетями явились неотъемлемой частью самой ОС. В состав ОС включен броузер Internet Explorer, с помощью которого возмо­ жен доступ к ресурсам Internet из окна любого приложения.

В Windows 98 более эффективно используется внешняя память, значительно богаче набор средств для диагностики и разрешения конфликтов, имеется возможность подключения к одному систем­ ному блоку нескольких мониторов, а также подключения аппарат­ ных средств нового поколения.

Windows 2000 представляет собой операционную систему но­ вого поколения для делового использования на самых разнообраз­ ных компьютерах - от переносных компьютеров до высококласс­ ных серверов. Она предназначена для корпоративных сетей; в ней улучшена система безопасности, но меньше драйверов для под­ держки технических устройств. Данная операционная система ос­ новывается на технологии NT и предназначена для ведения ком­ мерческой деятельности в Internet. Система является надежной

ипозволяет применять любое новейшее оборудование - от самых маленьких мобильных устройств и до самых больших серверов для электронной коммерции.

Операционная система Windows 2000 Professional объединяет присущую Windows 98 простоту использования в Internet, на работе, в пути, с присущими Windows NT управляемостью, надежностью

ибезопасностью.

Windows 2000 Datacenter Server является достаточно произво­ дительной и полнофункциональной серверной операционной сис­ темой семейства ОС корпорации «Microsoft». Эта система поддер­ живает до 64 Гб физической памяти, а также симметричную муль­ типроцессорную обработку с использованием до 32 процессоров. Она оптимизирована для работы с большими хранилищами данных, моделирования крупномасштабных процессов в науке и технике.

Служба каталогов Microsoft Windows 2000 Active Directory яв­ ляется одним из самых важных новшеств операционной системы Windows 2000. Она значительно упрощает управление системой, усиливает систему безопасности и расширяет возможности инте­ грации с другими платформами.

Русскоязычные версии Windows 2000 помимо полной поддерж­ ки русского языка имеют поддержку украинского, белорусского, казахского, армянского, грузинского, азербайджанского, узбекского, а также татарского языков. Это значит, что пользователи локализо­ ванной версии смогут создавать и редактировать документы на пе­ речисленных языках, притом, что интерфейс пользователя и спра­ вочная система будут оставаться на русском языке. Кроме того, в Windows 2000 имеются и утилиты командной строки. Важнейшее достоинство этой ОС - совместимость с большинством программ

Windows 9x. При этом надежность Windows 2000 на порядки выше,

чем у указанных версий.

Устойчивость работы Windows 2000 объясняется не только тем, что DOS в ней отсутствует - система полностью 32-разрядная, но и тем, что в ней, в отличие от Windows 9х, применена так назы­ ваемая вытесняющая многозадачность. При таком способе реализа­ ции многозадачности ни один процесс не сможет полностью завла­ деть центральным процессором, а получит в свое распоряжение лишь небольшой кусочек времени работы процессора, после чего процессор перейдет к обслуживанию следующего процесса - и так по кругу. Таким образом, каждый процесс обрабатывается по оче­ реди под управлением специального диспетчера, и зависшая про­ грамма принудительно освобождает процессор, когда время, ей от­ веденное на работу, истекает. При появлении же сбоя достаточно снять «повисшую» задачу, что никак не отражается на деятельности всей системы и других программ, так как друг на друга они никак не влияют.

По сравнению с Windows NT новая операционная система не только значительно облагорожена приятным внешним видом поль­ зовательского интерфейса, который не вызовет никаких проблем у тех, кто видел Windows 9х, но и заметно улучшена поддержка широкого спектра нового оборудования.

Главный недостаток Windows 2000 - большая требовательность к аппаратной конфигурации персонального компьютера, значитель­ но превышающая запросы Windows предыдущих версий. И хотя Microsoft заявляет, что минимум для нее - Pentium 133, 32Mb RAM, 2Гб HDD, на деле же это характеристики машины, на которую Windows 2000 можно установить, но не работать. Фактически, тре­ буется как минимум 128 Mb ОЗУ и выше, при которых уже можно более-менее комфортно работать. Процессор необходим не ниже Pentium 233 МГц - под раздел с ОС надо отвести минимум 2-4 Гб на жестком диске.

Windows Milenium (ME) - облегченный Windows 2000 с точки зрения администрирования, подключения устройств, предназначен­ ный в основном для домашних компьютеров.

Windows XP Professional- в основе лежит проверенный код Windows NT и Windows 2000, характеризуемый 32-разрядной вы­ числительной архитектурой и полностью защищенной моделью памяти. Здесь устранена большая часть конфликтных ситуаций, при которых пользователи Windows NT и Windows95/98/ME были вы­ нуждены перезагружать свои компьютеры. Критически важные структуры ядра системы доступны только для чтения, благодаря чему драйверы и приложения не могут повредить их. Весь код драйверов устройств также доступен только для чтения и снабжен защитой. Основные системные файлы предохраняются от перезапи­ си при установке приложений.

2. Стандартный интерфейс и технологические принципы ОС Windows

С точки зрения начинающего пользователя версии Windows (Windows95/98/NT/2000/ME/XP) похожи друг на друга, а базовые приемы и навыки работы с этими ОС практически не отличаются. Все операции в этой среде в высокой степени унифицированы, все программные средства имеют очень схожие интерфейсы и принци­ пы управления, что значительно ускоряет освоение новых про­ граммных средств. Недаром утвердилось понятие «программиро­ вать под Windows», т.е. ориентироваться на стандартный графиче­ ский интерфейс.

Рассмотрим кратко интерфейс Windows и общие принципы работы в этой ОС. Заметим, что реальное освоение ОС - дело прак­ тических занятий.

Обобщая известные старые понятия (каталог, файл, програм­ ма), разработчики Windows ввели ряд новых терминов: папка, при­ ложение, документ, ярлык, объект.

В представлении пользователя папка—это некий контейнер, который может содержать другие папки, программы, документы или ярлыки. Каждая папка имеет значок с изображением папки, ко­ торый изменить нельзя. Когда папка открыта, ее значок меняется на «стилизованное» изображение приоткрытой папки. Содержимое этого «контейнера» можно отобразить в виде значков, таблицы, списка и другого в окне папки. Папка может быть пустой.

Каждая программа, а в Windows ее чаще называют приложени­ ем, представлена на диске файлом с расширением.ЕХЕ или.СОМ.

Документ - это официальное обозначение файла, созданного с помощью какой-то программы (приложения). Например текст письма, набранного с помощью специальной программы - текстового редактора (приложения). Расширение имени файладокумента условно называется типом (файла, документа). Тип доку­ мента можно зарегистрировать, т.е. указать системе, с какой про­ граммой связано данное расширение. Многие расширения регист­ рируются системой автоматически, например, тип.doc - приписан текстовому редактору MS Word, тип.bmp - графическому редактору Paint и т.д. Расширение может соответствовать только одному при­ ложению, но одно приложение может обслуживать документы не­ скольких типов, например, MS Word работает с документами, имеющими расширения (.doc,.dot,.rtf).

Ярлык (Shortcut) является не самостоятельным объектом, это представитель другого объекта - папки, программы или документа. Это небольшой файл (до 1 Кб) с расширением./^/: (для папок и при­ ложений Windows) lum.pif (для приложений MS DOS), который со­ держит ссылку на представляемый ярлыком объект. Это своеобраз­ ный «адрес» объекта.

Любой из перечисленных элементов, т.е. папку, приложение, документ или ярлык называют объектом Windows.

Строго говоря, Windows выполняет те же базовые функции, что и ОС MS DOS, а именно управление файловой системой компь­ ютера (операции с файлами и каталогами: открытие, создание, поиск, копирование, перенос, удаление, переименование и т.п.), запуск и завершение прикладных программ, и всевозможный сервис (на­ стройка параметров, получение информации о параметрах, опти­ мизация работы компьютера и т.п.).

Иерархическую структуру файлов, папок и дисков на компью­ тере можно посмотреть, используя Проводник Windows. Описанию интерфейса и принципов работы в среде Windows посвящено боль­ шое количество литературы. Любая версия ОС Windows содержит интерактивную справочную систему, позволяющую получить справ­ ку по любому вопросу в ходе работы. Последние версии Windows