Назначение основных компонентов компьютера компьютерных сетей операционных систем

Обновлено: 04.07.2024

Именно эти составные компоненты, которые находятся внутри блока, в совокупности принято называть системным блоком. Остальные же устройства, такие как монитор, периферийные устройства, мышь, являются внешними компонентами или устройствами. Причем каждый из компонентов выполняет свою определенную функцию, например, монитор предназначен для вывода информации на дисплей, клавиатура – для ввода информации, принтер – для вывода на бумажный носитель информации, изображаемой на дисплее компьютера.

Считаю, что каждый пользователь желает сам разбираться в своей компьютерной технике, а именно самостоятельно производить профилактическую работу своего компьютера, иметь представление о строении компьютера, а также оперативно находить и исправлять неисправности, которые вызвали сбой в работе. Ведь умение разбираться в самом компьютере начинается именно с самой покупки компьютера, поскольку пользователь должен определиться с функциональным назначением своего компьютера. При покупке компьютера нужно четко определиться, для чего он Вам нужен?

Подбор компьютера напрямую зависит от выбора конфигурации составных частей. Можно купить первый попавшийся компьютер, «напичканный» высокими требованиями по конфигурации, который не будет соответствовать вашей выполняемой работы за ним, при этом Вы, конечно, заплатите высокую цену за него. Зачем, спрашивается? Ведь проще всего иметь хоть малейшее представление о компьютере, достаточно изучив его составные части, требования, а также подбор элементов системы на отсутствие возникновения конфликтов в компьютере.

Ну ладно, пора перейти к изучению этих самых составных частей компьютера. Ну а если Вас интересует история создания компьютера, тогда Вам сюда.

Системный блок – является центральной частью компьютера, в который входит блок питания и компоненты, обеспечивающие функционирования компьютера.

1. Блок питания – обеспечивает электрическое питание всех компонентов системного блока. Стоит отметить, что на момент написания данного урока выпускают блоки питания мощностью 450, 550 и 750 Вт. К примеру, блоки питания мощностью 1500 Вт целесообразно применять в серверах. Покупая блок питания, прежде всего, необходимо учитывать требования, которые предъявляются видеокарте. Если блок питания подходит под параметры видеокарты, то тогда распределение мощности происходит равномерно и для других элементов системы.

2. Материнская плата — считается «основой» компьютера, поскольку именно материнская плата осуществляет объединение и функционирование всех составных частей компьютера. Также материнскую плату называют еще – системная плата или основная плата. Такая согласованная работа обеспечивается благодаря – чипсету, который в основном состоит из двух микросхем, которые называются северным и южным мостом. Итак, предлагаю рассмотреть эти две микросхемы.

Северный мост – называется системный контроллер, который содержит в себе элементы логики для обеспечения взаимосвязи и функционирования основных компонентов компьютера (видеокарта, модули памяти).

Южный мост – называется периферийный контроллер, служащий своеобразным устройством ввода-вывода для подключения дополнительных составных компонентов. К примеру, клавиатура обеспечивается соединением с системой через южный мост. Поэтому когда вы выбираете для себя компьютер, желательно узнать, на какой основе чипсета была изготовлена материнская плата. В настоящее время чипсеты производятся такими крупными фирмами: Nvidia, ATI/AMD, Intel, SiS. То есть чипсет на материнской плате должен быть изготовлен более известной фирмой. На рисунке представлен вид материнской платы.

Габаритные размеры материнских плат бывают разными. Существует такое понятие как форм-фактор платы, который определяет не только размеры основной платы, но и конфигурацию расположения элементов, разъемов на плате. На основе форм-фактора основной платы осуществляют подбор корпуса системного блока.

Как видите, плата содержит различные виды разъемов и слотов для подключения, например, внешних, дополнительных устройств (начинаю с флешки и заканчивая принтером, сканером). Кроме того, на плате присутствуют контакты для подключения различных кнопок, такие как питание, перезагрузка, микрофон, отображение индикаторов.

Еще следует отметить присутствие на материнской плате микросхемы ПЗУ или, как ее еще называют, базовая система ввода-вывода BIOS (Basic Input Output System). BIOS считается фундаментом управления и взаимодействия всех элементов системного блока. Другим словами процесс запуска компьютера и обеспечение взаимодействия с внешними устройствами происходит за счет определенных настроек, которые заранее заложены в самой системе.

Например, в BIOS мы можем установить запрет чтения и распознавания флешек, оптических дисков, а также полностью изменить порядок загрузки операционной системы. Причем сам BIOS может запускаться даже при отсутствии в системном блоке жесткого диска. Также существует такое понятие как «обнуление BIOS», что это значит? Отвечаю Вам, что обнуление BIOS представляет собой возврат системы к первоначальным настройкам. Для обнуления достаточно извлечь батарейку из материнской платы на 10-15 минут. На плате эта батарейка одна, думаю Вы найдете ее, не ошибетесь.
3. Процессор – является главной частью компьютера, можно сказать, что является «мозгом» компьютера, которое выполняет вычисления и обработку информации. Процессор характеризуется двумя параметрами:

1. Разрядность – количество информации, обрабатываемые процессором за один прием.

2. Быстродействие – частота, с которой происходит данная обработка. В настоящее время для увеличения данных параметров широко используют два, три, четыре процессора. К примеру, в двухядерном процессоре находятся два процессора, которые располагаются на одном кристалле.

4. Видеокарта – служит своеобразным звеном для связи монитора с материнской платой. Основным назначением видеокарты в компьютере является обработка графической информации. Еще видеокарту называют графическим редактором. В настоящее время производителями видеокарт являются американская компания Nvidia (также известны как GeForce ) и канадская ATI Technologies. Видеокарты компании ATI Technologies еще называют Radeon. Далее рассмотрим основные части графического адаптера:

1. Графический процессор – процессор, основной задачей которого является обеспечение выполнение всевозможных расчетов с целью отображение заданной графической информации на дисплее.

2. Видеоконтроллер – обеспечивает формирование и передачу данных из видеопамяти на цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП).

3. Видеопамять – служит кеш-памятью, где временно хранятся изображения, выводимые на дисплей.

4. Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) – основная задача является преобразование цифровых сигналов видеокарты в аналоговый.

5. Видео — (постоянное запоминающее устройство) – представляет собой микросхему, которая хранит в себе определенные правила и алгоритмы для обеспечения работы и взаимодействия с другими элементами платы.

6. Радиаторы – это система охлаждения, осуществляющая отвод тепла от видеопроцессора, видеопамяти, чтобы обеспечить заданный режим температуры на элементах видеокарты.

5. Модули ОЗУ (оперативно запоминающие устройства) — представляют собой платы с размещенными на них микросхемы. Основная задача оперативной памяти является временное хранение данных для процессора. Другими словами ОЗУ осуществляют обработку команд процессора. Модули ОЗУ можно расположить на плате в зависимости от конфигурации материнской платы.

Скорость оперативной памяти представляется частотой ее шины. Существуют следующие виды ОЗУ: SDRAM, DDR2, DDR3.

Устанавливаются модули ОЗУ в специальные разъемы в материнской плате, которые называются слотами.

Кроме того следует отметить, что основной характеристикой ОЗУ является скорость обработки и объем. Объем оперативной памяти при покупке компьютера должен соответствовать в зависимости от назначения данного компьютера, а также от установленной операционной системы. Если же на компьютере будет недостаточно оперативной памяти, то при запуске ресурсоемких приложений быстродействие компьютера значительно снизится, поскольку компьютер из-за нехватки памяти обратится в файл подкачки .

6. Винчестер (Жесткий диск) - это устройство, в котором хранятся все наши данные. По сравнению с оперативной памятью, данные на жестком диске хранятся постоянно, даже после перезагрузки или выключения компьютера. По конструкции винчестер представляет собой небольшую плату, на которой расположены микросхемы, а также одну или несколько пластин, которые вращаются с высокой скоростью и движок, обеспечивающий вращения пластин. Жесткий диск отличается высокой надежностью, долговечностью и не высокой стоимостью.

Также еще существует еще один вид запоминающего устройства – это SSD (твердотельный накопитель), отличается от винчестера тем, что в нем отсутствуют движущиеся части. Данный тип устройства имеет низкое потребление энергии, небольшие габариты по сравнению с винчестерами, а также отсутствие шума. Но стоимость таких устройств хранение информации во многом превышает стоимости жестких дисков, да и выходят из строя гораздо чаще.

Перечислим основные характеристики запоминающих устройств:

1. Объем хранения данных – данный параметр определяет количество информации, которое может помещаться на диск.

2. Скорость вращения шпинделя – представляет собой количество оборотов, совершаемое пластиной за одну минуту. Характеристика определяет такие параметры как надежность, производительность. Следует отметить, что в стационарных компьютерах скорость вращения шпинделя составляет до 15 000 об/мин. Если Вы покупаете ноутбук, то рекомендую Вам обращать внимание на скорость вращения шпинделя (чем меньше тем лучше), чтобы обеспечить себе работу за компьютером без шума и вибрации.

3. Взаимосвязь с основной платой – предполагает собой способ подключение к основной плате. Первые жесткие диски соединялись при помощи интерфейса PATA. В настоящее же время все большей популярностью является SATA интерфейс.

7. Сетевая карта – предназначена для объединения нескольких компьютеров между собой с помощью кабелей (витая пара) с целью обмена данными.

8. Оптический привод (CD-ROM, DVD-RW) назначение привода является считывание и запись данных в зависимости от конфигурации самого привода. Информация записывается на компакт диск в виде дорожек, которые имеют углубления (называемые питами) и промежутки (называемые лендами). Считывание данных осуществляется за счет лазера.

Также следует отметить, что существует так называемый оптический носитель Blue ray Disc (что в переводе означает – синий луч). Отличается от предыдущих носителей тем, что запись и чтение осуществляется за счет синего лазера, а также возможностью увеличения объема записанной информации.

9. Другие устройства – здесь можно перечислить такие устройства, которые предназначены для выполнения дополнительных задач (вебкамера, TV- тюнер, микрофон и др.)
На этом данный урок я завершаю, надеюсь информация в этом уроке для Вас была полезной и Вы узнали из каких компонентов состоит Ваш компьютер! До встречи в следующем уроке!

Итак, на сегодня это собственно все, о чем я хотел вам рассказать в сегодняшнем выпуске. Мне остается надеяться, что вы нашли интересную и полезную для себя информацию в этой статье. Ну а я в свою очередь, жду ваши вопросы, пожелания или предложения относительно данной статьи.

После краткого вводного обзора перейдем к основным понятиям и их определениям. Прежде всего, дадим определение операционной системы.

Операционная система ( ОС, в англоязычном варианте - operating system ) – базовое системное программное обеспечение , управляющее работой компьютера и являющееся посредником ( интерфейсом ) между аппаратурой ( hardware ), прикладным программным обеспечением ( application software ) и пользователем компьютера ( user ). Фактически операционная система с точки зрения пользователя– это как бы продолжение аппаратуры, надстройка над ней, обеспечивающая более удобное, надежное и безопасное использование компьютеров и компьютерных сетей.

Основные цели работы операционной системы следующие.

Обеспечение удобства, эффективности, надежности, безопасности выполнения пользовательских программ. Для пользователя самое главное – чтобы его программа работала, вела себя предсказуемо , выдавала необходимые ему правильные результаты, не давала сбоев, не подвергалась внешним атакам. Вычислительную среду для такого выполнения программ и обеспечивает операционная система.
Обеспечение удобства, эффективности, надежности, безопасности использования компьютера. Операционная система обеспечивает максимальную полезность и эффективность использования компьютера и его ресурсов, обрабатывает прерывания, защищает компьютер от сбоев, отказов и хакерских атак . Эта деятельность ОС может быть не столь заметной для пользователя, но она осуществляется постоянно.
Обеспечение удобства, эффективности, надежности, безопасности использования сетевых, дисковых и других внешних устройств, подключенных к компьютеру. Особая функция операционной системы, без которой невозможно использовать компьютер, - это работа с внешними устройствами. Например, ОС обрабатывает любое обращение к жесткому диску, обеспечивая работу соответствующего драйвера (низкоуровневой программы для обмена информацией с диском) и контроллера (специализированного процессора, выполняющего команды ввода-вывода с диском). Любая "флэшка", вставленная в USB- слот компьютера, распознается операционной системой, получает свое логическое имя (в системе Windows – в виде буквы, например, G) и становится частью файловой системы компьютера на все время, пока она не будет извлечена (демонтирована).
Подчеркнем особую важность среди функций современных ОС обеспечения безопасности, надежности и защиты данных. Следует учитывать, что компьютер и операционная система работают в сетевом окружении, в котором постоянно возможны и фактически происходят атаки хакеров и их программ, ставящие своей целью нарушение работы компьютера, "взлом" конфиденциальных данных пользователя, хранящихся на нем, похищение логинов, паролей, использование компьютера как "робота" для рассылки реклам или вирусов и др. В связи с этим в 2002 г. фирма Microsoft объявила инициативу по надежным и безопасным вычислениям (trustworthy computing initiative ), целью которой является повышение надежности и безопасности всего программного обеспечения, прежде всего – операционных систем. В данном курсе мы будем подробно останавливаться на том, какие действия по обеспечению надежности, безопасности и защите данных предпринимают современные ОС.

Компоненты компьютерной системы

Чтобы лучше понять место и роль операционной системы в процессе вычислений, рассмотрим компьютерную систему в целом. Она состоит из следующих компонентов:

Аппаратура (hardware) компьютера, основные части которой – центральный процессор (Central Processor Unit - CPU ), выполняющий команды (инструкции) компьютера; память (memory),хранящая данные и программы, и устройства ввода- вывода, или внешние устройства (input-output devices, I/O devices ), обеспечивающие ввод информации в компьютер и вывод результатов работы программ в форме, воспринимаемой пользователем-человеком или другими программами. Часто на программистском слэнге аппаратуру называют "железом".
Операционная система (operating system) – основной предмет нашего курса; системное программное обеспечение, управляющее использованием аппаратуры компьютера различными программами и пользователями.
Прикладное программное обеспечение (applications software) – программы, предназначенные для решения различных классов задач. К ним относятся, в частности, компиляторы, обеспечивающие трансляцию программ с языков программирования, например, C++, в машинный код (команды); системы управления базами данных (СУБД ); графические библиотеки, игровые программы, офисные программы. Прикладное программное обеспечение образует следующий, более высокий уровень, по сравнению с операционной системой, и позволяет решать на компьютере различные прикладные и повседневные задачи.
Пользователи (users) – люди и другие компьютеры. Отнесение пользователя-человека к компонентам компьютерной системы - вовсе не шутка, а реальность: любой пользователь фактически становится частью вычислительной системы в процессе своей работы на компьютере, так как должен подчиняться определенным строгим правилам, нарушение которых приведет к ошибкам или невозможности использования компьютера, и выполнять большой объем типовых рутинных действий – почти как сам компьютер. Одна из важных функций ОС как раз и состоит в том, чтобы избавить пользователя от большей части такой рутинной работы (например, резервного копирования файлов ) и позволить ему сосредоточиться на работе творческой. Другие компьютеры в сети также могут играть роль пользователей ( клиентов ) по отношению к данному компьютеру, выступающему в роли сервера, используемого, например, для хранения файлов или выполнения больших программ.

Девизом фирмы Sun Microsystems еще в 1982 г., при ее создании, стал афоризм " The network is the computer " ( Сеть – это компьютер ). Эту истину следует помнить всем пользователям компьютеров и их операционных систем и шире использовать возможности компьютерных сетей, распределяя различные функции между ее различными компьютерами (или хостами – hosts, как на компьютерном слэнге принято называть компьютеры в сети). Изолированный от сети компьютер ныне – это "каменный век". Отсюда – неразрывная связь операционных систем и сетей.

Общая картина функционирования компьютерной системы

увеличить изображение
Рис. 1.1. Общая картина функционирования компьютерной системы

Пользователям компьютера доступны верхние уровни программного обеспечения – системные и прикладные программы (например, компиляторы, текстовые редакторы, системы управления базами данных ). Эти программы взаимодействуют с операционной системой, которая, в свою очередь , управляет работой компьютера.

Классификация компьютерных систем

Для того, чтобы представить себе разнообразие и масштабируемость операционных систем, рассмотрим прежде всего классификацию современных компьютерных систем, для которых разрабатываются и используются ОС – от суперкомпьютеров до мобильных устройств, - и суммируем требования к ОС для этих классов компьютеров.

Суперкомпьютеры (super-computers) – мощные многопроцессорные компьютеры, наиболее современные из которых имеют производительность до нескольких petaflops (10 15 вещественных операций в секунду; аббревиатура flops расшифровывается как floating-point operations per second ). Пример – суперкомпьютер "Ломоносов", установленный в МГУ. Суперкомпьютеры используются для вычислений, требующих больших вычислительных мощностей, сверхвысокой производительности и большого объема памяти. В реальной практике это прежде всего задачи моделирования – например, моделирования климата в регионе и прогнозирования на основе построенной модели погоды в данном регионе на ближайшие дни. Особенностью суперкомпьютеров является их параллельная архитектура – как правило, все они являются многопроцессорными. Соответственно, ОС для суперкомпьютеров должны поддерживать распараллеливание решения задач и синхронизацию параллельных процессов , одновременно решающих подзадачи некоторой программы.

Многоцелевые компьютеры, или компьютеры общего назначения (mainframes) – традиционное историческое название для компьютеров, распространенных в 1950-х – 1970-х гг., еще до эпохи всеобщего распространения персональных компьютеров. Именно для mainframe -компьютеров создавались первые ОС. Типичные примеры таких компьютеров: IBM 360/370; из отечественных – М-220, БЭСМ-6. На таких компьютерах решались все необходимые задачи – от расчета зарплаты сотрудников в организации до расчета траекторий космических ракет. Подобный компьютер выглядел достаточно неуклюже и громоздко и мог занимать целый большой зал. Вспомните, например. огромный компьютер HAL на космическом корабле в фантастическом фильме 1960-х гг. Стэнли Кубрика "Космическая одиссея 2001 г." Но никакие фантасты не смогли предвидеть прогресса компьютерной техники XXI века – прежде всего, того, что мощный компьютер будет не занимать целую комнату, а помещаться в небольшом ящике. Параметры ранних mainframe -компьютеров были весьма скромными: быстродействие - несколько тысяч операций в секунду, оперативная память – несколько тысяч ячеек (слов). Недостаточно удобным был пользовательский интерфейс (интерактивное взаимодействие с компьютерами было реализовано гораздо позже, в 1960-х гг.). Тем не менее, на таких компьютерах решались весьма серьезные задачи оборонного и космического назначения. С появлением персональных и портативных компьютеров классические mainframe -компьютеры ушли в прошлое. Однако следует подчеркнуть, что в именно в операционных системах для mainframe -компьютеров были реализованы все основные методы и алгоритмы, рассмотренные в данном курсе, которые впоследствии были использованы в ОС для персональных, карманных компьютеров и мобильных устройств.

Кластеры компьютеров (computer clusters) – группы компьютеров, физически расположенные рядом и соединенные друг с другом высокоскоростными шинами и линиями связи. Кластеры компьютеров используются для высокопроизводительных параллельных вычислений . Наиболее известны в мире компьютерные кластеры, расположенные в исследовательском центре CERN (Швейцария) – том самом, где находится большой адронный коллайдер. Как правило, компьютерные кластеры располагаются в исследовательских институтах и в университетах, в том числе, например, в Петродворцовом учебно-научном комплексе СПбГУ они используются в Петродворцовом телекоммуникационном центре (ПТЦ), на нашем математико-механическом и на физическом факультетах. Операционная система для кластеров должна, помимо общих возможностей, предоставлять средства для конфигурирования кластера, управления компьютерами (процессорами), входящими в него, распараллеливания решения задач между компьютерами кластера и мониторинга кластерной компьютерной системы. Примерами таких ОС являются ОС фирмы Microsoft – Windows 2003 for clusters ; Windows 2008 High-Performance Computing ( HPC ).

Настольные компьютеры (desktops) – это наиболее распространенные в настоящее время компьютеры, которыми пользуются дома или на работе все люди, от школьников и студентов до домашних хозяек. Такой компьютер размещается на рабочем столе и состоит из монитора, системного блока, клавиатуры и мыши. Параметры современного (2010 г.) настольного компьютера, наиболее приемлемые для использования современных ОС: быстродействие процессора 1 – 3 ГГц, оперативная память – 1 – 8 гигабайт и более, объем жесткого диска ( hard disk drive – HDD ) – 200 Гб – 1 Тб и более (1 терабайт, Тб = 1024 Гб). Все разнообразие современных операционных систем ( Windows , Linux и др.) – к услугам пользователей настольных компьютеров. При необходимости на настольном компьютере можно установить две или более операционных системы, разделив его дисковую память на несколько разделов ( partitions ) и установив на каждый из них свою операционную систему, так что при включении компьютера пользователю предоставляется стартовое меню , из которого он выбирает нужную операционную систему для загрузки.

Портативные компьютеры (laptops, notebooks – дословно "компьютеры, помещающиеся на коленях"; "компьютеры-тетрадки") – это миниатюрные компьютеры, по своим параметрам не уступающие настольным, но по своим размерам свободно помещающиеся в небольшую сумку или рюкзак или, например, на коленях пользователя, летящего в самолете в командировку и не желающего терять времени даром. Ноутбуки стоят обычно в несколько раз дороже, чем настольные компьютеры с аналогичными характеристиками. На ноутбуках используются те же операционные системы, что и для настольных компьютеров (например, Windows или MacOS). Характерными чертами портативных компьютеров являются всевозможные встроенные порты и адаптеры для беспроводной связи: Wi-Fi (официально IEEE 802.11 ) – вид радиосвязи, позволяющая работать в беспроводной сети с производительностью 10-100 мегабит в секунду (используется обычно на конференциях, в гостиницах, на вокзалах, аэропортах – т.е. в зоне радиусом в несколько сотен метров от источника приема-передачи); Bluetooth – также радиосвязь на более коротких расстояниях (10 – 100 м для Bluetooth 3.0), используемая для взаимодействия компьютера с мобильным телефоном, наушниками, плейером и др. Внешние устройства (дополнительные жесткие диски, принтеры, иногда даже DVD-ROM ) подключаются к ноутбуку через порты USB . Еще лет 10 назад на ноутбуках активно использовались инфракрасные порты ( IrDA ), которые, однако, неудобны, так как требуют присутствия "ответного" IrDA – порта другого устройства на расстоянии 20-30 см от порта ноутбука, при отсутствии между ними препятствий. Другая характерная черта ноутбуков – это наличие кард-ридеров – портов для чтения всевозможных карт памяти, используемых в мобильных телефонах или цифровых фотокамерах; обеспечивается также интерфейс FireWire (официально – IEEE 1394 ) для подключения цифровой видеокамеры; таким образом, ноутбуки хорошо приспособлены для ввода, обработки и воспроизведения обработки мультимедийной информации. Ныне портативный компьютер имеется почти у каждого студента, что они и используют для подготовки к ответу на экзамене, либо для решения задач практикума, иногда прямо в университетском буфете. Один из критических параметров ноутбука – время работы его батарей без подзарядки; очень хорошо, если это время составляет порядка 10 часов, что пока сравнительно редко; на компьютерах, используемых автором, это время составляет не более 5 часов. Популярная разновидность ноутбука ныне – это нетбук - ноутбук, предназначенный для работы в сети, обычно менее мощный и поэтому более дешевый, а также более миниатюрный.

Карманные портативные компьютеры и органайзеры (КПК, handhelds, personal digital assistants – PDA) – это "игрушки для взрослых" в виде миниатюрного компьютера, помещающегося на ладони или в кармане, но по своему быстродействию иногда не уступающего ноутбуку. При всей привлекательности, серьезные недостатки КПК, с точки зрения автора, - это неудобство ввода информации (приходится пользоваться палочкой- стилусом, - ведь не носить же с собой еще и громоздкую клавиатуру, - либо микроскопической выдвижной клавиатурой, на которой фактически тем же стилусом только и можно работать), а также неудобство чтения информации на маленьком экране. Автор уже "наигрался" в подобные КПК, - например, типа PalmPilot, - предпочитает пользоваться ноутбуками, а самым надежным органайзером считает . небольшой бумажный блокнот. Однако молодежь приглашается к этой увлекательной интересной игре – через все в жизни нужно пройти. Современные КПК имеют фактически те же порты и адаптеры, что и ноутбуки – Wi-Fi , Bluetooth , IrDA , USB . Операционные системы для КПК аналогичны ОС для ноутбуков, но все же учитывают более жесткие ограничения КПК по объему оперативной памяти. В настоящее время для КПК широко используется ОС Windows Mobile – аналог Windows для мобильных устройств . До недавнего времени была также широко распространена PalmOS для органайзеров типа PalmPilot фирмы 3COM . Разумеется, для КПК имеется аппаратура и программное обеспечение для подключения к ноутбуку или настольному компьютеру с целью синхронизации данных, что обеспечивает дополнительную надежность .

Носимые компьютеры (wearable computers) – для повседневной жизни достаточно экзотические устройства, однако для специальных применений (например, встроенные в скафандр космонавта или в кардиостимулятор) они жизненно важны. Разумеется, их память и быстродействие значительно меньше, чем у настольных компьютеров, но критическим фактором является их сверхвысокая надежность , а для их операционных систем и прочего программного обеспечения – минимальное возможное время ответа (response time) – интервал , в течение которого система обрабатывает информацию от датчиков, от пользователя или из сети, превышение которого грозит катастрофическими последствиями. С этой точки зрения, ОС для носимых компьютеров можно отнести к системам реального времени.

Распределенные системы (distributed systems) – это системы, состоящие из нескольких компьютеров, объединенных в проводную или беспроводную сеть . Фактически, таковы ныне все компьютерные системы (вспомните девиз "Сеть – это компьютер "). Все операционные системы должны, таким образом, поддерживать распределенный режим работы, средства сетевого взаимодействие, высокоскоростную надежную передачу информации через сеть . Все эти вопросы подробно рассмотрены в данном курсе.

Системы реального времени (real-time systems) – вычислительные системы, предназначенные для управления различными техническими, военными и другими объектами в режиме реального времени. Характеризуются основным требованием к аппаратуре и программному обеспечению, в том числе к операционной системе: недопустимость превышения времени ответа системы, т.е. ожидаемого времени выполнения типичной операции системы. Для ОС требования реального времени накладывают весьма жесткие ограничения – например, в основном цикле работы системы недопустимы прерывания (так как они приводят к недопустимым временным затратам на их обработку). Системы реального времени – особая весьма серьезная и специфическая область, изучение которой выходит за рамки данного курса.

Приведенный обзор дает некоторое представление о разнообразии компьютерных систем в наше время. Для каждой из них должна быть разработана адекватная операционная система .

Операционную систему компьютера часто определяют как взаимосвязанный набор системных программ, который обеспечивает эффективное управление ресурсами компьютера (памятью, процессором, внешними устройствами, файлами и др.), а также предоставляет пользователю удобный интерфейс для работы с аппаратурой компьютера и разработки приложений. Говоря о сетевых ОС, мы, очевидно, должны расширить границы управляемых ресурсов за пределы одного компьютера.

Сетевой операционной системой (ОС) называют операционную систему компьютера, которая помимо управления локальными ресурсами предоставляет пользователям и приложениям возможность эффективного и удобного доступа к информационным и аппаратным ресурсам других компьютеров сети.

Сегодня практически все операционные системы являются сетевыми.

В сетевых ОС удаленный доступ к сетевым ресурсам обеспечивается:

Функции сетевых ОС

управление каталогами и файлами;
управление ресурсами;
коммуникационные функции;
защита от несанкционированного доступа;
обеспечение отказоустойчивости;
управление сетью.

Управление каталогами и файлами является одной из первоочередных функций сетевой операционной системы, обслуживаемых специальной сетевой файловой подсистемой. Пользователь получает от этой подсистемы возможность обращаться к файлам, физически расположенным в сервере или в другой станции данных, применяя привычные для локальной работы языковые средства. При обмене файлами должен быть обеспечен необходимый уровень конфиденциальности обмена (секретности данных).

Управление ресурсами включает запросы и предоставление ресурсов.

Коммуникационные функции обеспечивают адресацию, буферизацию, маршрутизацию.

Отказоустойчивость определяется наличием в сети автономного источника питания, отображением или дублированием информации в дисковых накопителях. Отображение заключается в хранении двух копий данных на двух дисках, подключенных к одному контроллеру, а дублирование означает подключение каждого из этих двух дисков к разным контроллерам. Сетевая ОС, реализующая дублирование дисков, обеспечивает более высокий уровень отказоустойчивости.

Дальнейшее повышение отказоустойчивости связано с дублированием серверов.

Компоненты сетевых ОС

Функциональные компоненты сетевой ОС

Среди сетевых служб можно выделить такие, которые ориентированы не на простого пользователя, как, например, файловая служба или служба печати, а на администратора. Такие службы направлены на организацию работы сети. Например, централизованная справочная служба, или служба каталогов (например, Active Directory в Windows), предназначена для ведения базы данных о пользователях сети, обо всех ее программных и аппаратных компонентах1. В качестве других примеров можно назвать службу мониторинга сети, позволяющую захватывать и анализировать сетевой трафик, службу безопасности, в функции которой может входить, в частности, выполнение процедуры логического входа с проверкой пароля, службу резервного копирования и архивирования.

От того, насколько богатый набор сетевых служб и услуг предлагает операционная система конечным пользователям, приложениям и администраторам сети, зависит ее позиция в общем ряду сетевых ОС.

И сетевые службы, и транспортные средства могут являться неотъемлемыми (встроенными) компонентами ОС или существовать в виде отдельных программных продуктов. Например, сетевая файловая служба обычно встраивается в ОС, а вот веб-браузер чаще всего приобретается отдельно. Типичная сетевая ОС имеет в своем составе широкий набор драйверов и протокольных модулей, однако у пользователя, как правило, есть возможность дополнить этот стандартный набор необходимыми ему программами. Решение о способе реализации клиентов и серверов сетевой службы, а также драйверов и протокольных модулей принимается разработчиками с учетом самых разных соображений: технических, коммерческих и даже юридических. Так, например, именно на основании антимонопольного закона США компании Microsoft было запрещено включать ее браузер Internet Explorer в состав ОС этой компании.

Виды сетевых ОС

Сетевая служба может быть представлена в ОС либо обеими (клиентской и серверной) частями, либо только одной из них.

В первом случае операционная система, называемая одноранговой, не только позволяет обращаться к ресурсам других компьютеров, но и предоставляет собственные ресурсы
в распоряжение пользователей других компьютеров. Например, если на всех компьютерах сети установлены и клиенты, и серверы файловой службы, то все пользователи сети могут совместно применять файлы друг друга. Компьютеры, совмещающие функции клиента и сервера, называют одноранговыми узлами.

Операционная система, которая преимущественно содержит клиентские части сетевых служб, называется клиентской. Клиентские ОС устанавливаются на компьютеры, обращающиеся с запросами к ресурсам других компьютеров сети. За такими компьютерами, также называемыми клиентскими, работают рядовые пользователи. Обычно клиентские компьютеры относятся к классу относительно простых устройств.

К другому типу операционных систем относится серверная ОС — она ориентирована на обработку запросов из сети к ресурсам своего компьютера и включает в себя в основном
серверные части сетевых служб. Компьютер с установленной на нем серверной ОС, занимающийся исключительно обслуживанием запросов других компьютеров, называют выделенным сервером сети. За выделенным сервером, как правило, обычные пользователи не работают.

Примеры сетевых ОС

Повторюсь, что сегодня практически все ОС являются сетевыми. Наиболее расропстраненные из них:

Компьютерные сети — это системы компьютеров, объединенных каналами передачи данных, обеспечивающие эффективное предоставление различных информационно-вычислительных услуг пользователям посредством реализации удобного и надежного доступа к ресурсам сети.

Информационные системы, использующие возможности компьютерных сетей, обеспечивают выполнение следующих задач:

хранение и обработка данных;

организация доступа пользователей к данным;

передача данных и результатов обработки данных пользователям.

Эффективность решения перечисленных задач обеспечивается:

дистанционным доступом пользователей к аппаратным, программным и информационным ресурсам;

высокой надежностью системы;

возможностью оперативного перераспределения нагрузки;

специализацией отдельных узлов сети для решения определенного класса задач;

решением сложных задач совместными усилиями нескольких узлов сети;

возможностью осуществления оперативного контроля всех узлов сети.

Основные показатели качества компьютерных сетей включают следующие элементы: полнота выполняемых функций, производительность, пропускная способность, надежность сети, безопасность информации, прозрачность сети, масштабируемость, интегрируемость, универсальность сети.

Виды компьютерных сетей

Компьютерные сети, в зависимости от охватываемой территории, подразделяются на:

локальные ( ЛВС , LAN — Local Area Network);

региональные (PBC, MAN — Metropolitan Area Network);

глобальные ( ГВС , WAN — Wide Area Network).

В локальной сети абоненты находятся на небольшом (до 10-15 км) расстоянии друг от друга. К ЛВС относятся сети отдельных предприятий, фирм, банков, офисов, корпораций и т. д.

РВС связывают абонентов города, района, области. Обычно расстояния между абонентами РВС составляют десятки-сотни километров.

Глобальные сети соединяют абонентов, удаленных друг от друга на значительное расстояние, часто расположенных в различных странах или на разных континентах.

По признакам организации передачи данных компьютерные сети можно разделить на две группы:

В последовательных сетях передача данных осуществляется последовательно от одного узла к другому. Каждый узел ретранслирует принятые данные дальше. Практически все виды сетей относятся к этому типу.

В широковещательных сетях в конкретный момент времени передачу может вести только один узел, остальные узлы могут только принимать информацию.

Топологии компьютерных сетей

Топология представляет физическое расположение сетевых компонентов (компьютеров, кабелей и др.). Выбором топологии определяется состав сетевого оборудования, возможности расширения сети, способ управления сетью.

Существуют следующие топологии компьютерных сетей:

шинные (линейные, bus);

кольцевые (петлевые, ring);

радиальные (звездообразные, star);

Практически все сети строятся на основе трех базовых топологий: топологии "шина", "звезда" и "кольцо". Базовые топологии достаточно просты, однако на практике часто встречаются довольно сложные комбинации, сочетающие свойства и характеристики нескольких топологий.

В топологии "шина", или "линейная шина" (linear bus), используется один кабель, именуемый магистралью или сегментом, к которому подключены все компьютеры сети (рис. 1). Эта топология является наиболее простой и распространенной реализацией сети.

Так как данные в сеть передаются лишь одним компьютером, производительность сети зависит от количества компьютеров, подключенных к шине. Чем больше компьютеров, тем медленнее сеть.

Зависимость пропускной способности сети от количества компьютеров в ней не является прямой, так как, кроме числа компьютеров, на быстродействие сети влияет множество других факторов: тип аппаратного обеспечения, частота передачи данных, тип сетевых приложений, тип сетевого кабеля, расстояние между компьютерами в сети.

Рисунок 1. Сеть с шинной топологией

"Шина" является пассивной топологией — компьютеры только "слушают" передаваемые по сети данные, но не передают их от отправителя к получателю. Выход из строя какого-либо компьютера не оказывает влияния на работу всей сети. В активных топологиях компьютеры регенерируют сигналы с последующей передачей их по сети.

Основой последовательной сети с радиальной топологией (топологией "звезда") является специальный компьютер — сервер, к которому подключаются рабочие станции, каждая по своей линии связи. Вся информация передается через сервер, в задачи которого входит ретрансляция, переключение и маршрутизация информационных потоков в сети (рис. 2). Такая сеть является аналогом системы телеобработки, в которой все абонентские пункты содержат в своем составе компьютер.

Рисунок 2. Сеть с топологией "звезда"

Недостатками такой сети являются: высокие требования к вычислительным ресурсам центральной аппаратуры, потеря работоспособности сети при отказе центральной аппаратуры, большая протяженность линий связи, отсутствие гибкости в выборе пути передачи информации. Если выйдет из строя рабочая станция (или кабель, соединяющий ее с концентратором), то лишь эта станция не сможет передавать или принимать данные по сети. На остальные рабочие станции в сети этот сбой не повлияет.

При использовании топологии "кольцо" компьютеры подключаются к кабелю, замкнутому в кольцо (рис. 3). Сигналы передаются в одном направлении и проходят через каждый компьютер. Каждый компьютер является повторителем, усиливая сигналы и передавая их следующему компьютеру. Если выйдет из строя один компьютер, прекращает функционировать вся сеть.

Рисунок 3. Сеть с кольцевой топологией

Способ передачи данных по кольцевой сети называется передачей маркера. Маркер последовательно, от компьютера к компьютеру, передается до тех пор, пока его не получит тот компьютер, который должен передать данные. Передающий компьютер добавляет к маркеру данные и адрес получателя и отправляет его дальше по кольцу.

Техническое обеспечение компьютерных сетей

Техническое обеспечение компьютерных сетей включает следующие компоненты:

серверы, рабочие станции;

каналы передачи данных;

интерфейсные платы и устройства преобразования сигналов;

маршрутизаторы и коммутационное оборудование.

Рабочая станция — компьютер, через который пользователь получает доступ к ресурсам сети. Часто рабочую станцию, так же как и пользователя сети, называют клиентом сети.

Сервер — это предназначенный для обработки запросов от всех рабочих станций сети многопользовательский компьютер, предоставляющий этим станциям доступ к общим системным ресурсам. Сервер работает под управлением сетевой операционной системы. Наиболее важным требованием, которое предъявляется к серверу, является высокая производительность и надежность работы.

Сервер приложений — это работающий в сети компьютер большой мощности, имеющий программное обеспечение (приложения), с которым могут работать клиенты сети.

Службы Интернета

Служба — это пара программ, взаимодействующих между собой согласно определенным правилам, протоколам. Одна из программ этой пары называется сервером, а вторая — клиентом. При работе служб Интернета происходит взаимодействие серверного клиентского оборудования и программного обеспечения.

Служба World Wide Web (WWW). Это самая популярная служба современной сети Интернет. Основу службы WWW составляют три технологии: гипертекст, язык разметки гипертекста — HTML (Hypertext Markup Language), универсальный адрес ресурса.

Гипертекст — это организация текстовой информации, при которой текст представляет собой множество фрагментов с явно указанными ассоциативными связями между этими фрагментами.

Основная идея гипертекстовых технологий заключается в том, что поиск документальной информации происходит с учетом множества взаимосвязей, имеющихся между документами, а значит более эффективно, чем при традиционных методах поиска.

Доступ к информации осуществляется не путем последовательного просмотра текста, как в обычных информационно-поисковых системах, а путем движения от одного фрагмента к другому.

University/Faculties/Femp/index.htm — спецификация файла index.htm.

Указывается путь к интересующему нас файлу в файловой системе компьютера и имя этого файла. В этой части адреса может быть помещена и другая информация, отражающая, например, параметры запроса пользователя и обрабатывающей запрос программы. Если спецификация файла не указана, то пользователю буден выдан файл, по умолчанию назначенный для представления сервера (сайта).

Служба передачи файлов (FTP). Необходимость в передаче файлов возникает при приеме файлов программ, при пересылке крупных документов, а также при передаче больших по объему архивных файлов.

Основы HTML

Служба World Wide Web (WWW или Web) представляет собой миллионы связанных между собой документов — Web-страниц.

Web-страница — это документ (например, текстовый), размеченный с помощью специальных элементов HTML — тегов, или html-тегов, языка. Такие страницы часто называют html-страницами. Они имеют расширение .html или .htm. Например: about.html или about.htm

Специальные программы — браузеры служат для интерпретации html-тегов и отображения содержимого Web-страниц. На экран html-теги не выводятся, они только указывают браузеру, как отображать содержимое документа.

Для просмотра html-кода в браузере необходимо в верхнем меню браузера Internet Explorer найти пункт Вид/Просмотр HTML-кода .

Иными словами, в браузер встроен интерпретатор языка HTML. Интерпретаторы, встроенные в различные браузеры, работают неодинаково, и одна и та же html-страница может отображаться в них по-разному.

Что же такое HTML — Hyper Text Markup Language ? Это язык гипертекстовой разметки, разработанный специально для создания Web-документов. Отметим два важных момента:

1) HTML не является языком программирования! В нем нет логических последовательностей. Это именно язык разметки документов (текста).

2) HTML определяет логическую структуру документа.

Существует два способа формирования HTML-документа. Первый состоит в разметке документа вручную. Для этого можно использовать текстовый редактор, например Блокнот. Второй способ предполагает использование специальных редакторов для языка HTML, например FrontPage Express, HomeSite. Этот способ проще освоить, т.к. он не требует знания языка HTML.

Разметка документа осуществляется с помощью тегов (англ. tag — отметка ).

Все документы HTML имеют одну и ту же структуру. Документ всегда должен начинаться с тега и заканчиваться соответствующим закрывающим тегом .

Заголовок документа

Тело документа

По структуре видно, что документ состоит из двух частей – заголовка и тела (пары тегов … и … соответственно). В заголовке документа размещается некоторая информация о документе. В нашем случае это будет название документа. Оно выделяется тегами ….

Содержание документа размещается в теле документа. Заголовок первого уровня (Главы) выделяется тегами

Заголовки последующих уровней (параграфы, пункты, подпункты и т.п.) выделяются тегами и , где x – числа 2, 3,… При отображении Web-обозревателем эти заголовки показываются при помощи шрифтов разного размера.

Для создания абзаца недостаточно нажать на клавишу ENTER. Язык HTML рассматривает символ конца строки, как обычный пробел. Поэтому текст, являющийся абзацем, помещается между тегами

. Закрывающий тег является необязательным. Язык HTML не содержит средств для создания красной строки, поэтому при отображении на экране абзацы разделяются пустой строкой.

Теги html бывают двух типов — контейнерные и одиночные — и заключаются в угловые скобки <Имя_тега>

Контейнерные теги состоят из пары — открывающий и закрывающий тег. Перед именем закрывающего тега необходимо ставить косую черту "/" ( прямой слэш ). <Имя_тега> Содержимое, обрабатываемое данным тегом Имя_тега>.

Одиночный тег состоит только из открывающего и не требует закрывающего.

Главное преимущество HTML состоит в его способности связываться с другими документами с помощью ключевых слов, являющихся гипертекстовыми ссылками (гиперссылками). Описывается ссылка на другой документ следующим образом:

< A HREF =” имя файла ”> Текст, который будет служить как обращение к другому документу A >.

ТАБЛИЦА 1. Основные HTML -теги

<Начало>………….Конец программы на HTML >

Настройка цвета бумаги и цвета текста

соответственно - H2. H6.

Используются для создания заголовков текста. Существует шесть уровней заголовков, различающихся величиной шрифта. С их помощью можно разбивать текст на смысловые уровни - разделы и подразделы.

Установлен шрифт черного цвета

Увеличить размер шрифта на 2 пункта

< Жирный шрифт >…………. Закрыть >

< Подчеркнутый шрифт >…………. Закрыть >

< Зачеркнутый шрифт >…………. Закрыть >

< Шрифт телетайп >…………. Закрыть >

< Шрифт курсив >…………. Закрыть >

< Верхний индекс символов >…………. Закрыть >

< Нижний индекс символов >…………. Закрыть >

< Центрирование текста >…………. Закрыть >

<Выравнивание текста по левому краю>………….Закрыть>

<Выравнивание текста по правому краю>………….Закрыть>

< Бегущая строка >…………. Закрыть >

Перейти на новую строку, не начиная нового абзаца

Разделительная горизонтальная линия

Подчеркнуть Надпись линией шириной – WIDTH=…% и толщиной SIZE =…

Создание маркированного списка, тип маркера - диск

Начало строки маркированного списка

Отмена маркированного списка

Задание нумерованного списка

Загрузка фона страницы из графического файл FON . gif

Объявление таблицы с шириной бордюра = 2 и бордюром ячеек = 1

Объявление строки таблицы.

Создает новый ряд (строку) ячеек таблицы. Ячейки в ряду создаются с помощью элементов TD и TH

Объявление ячейки таблицы. Текст – нормальный шрифт

Загрузка картинки с именем name . bmp

Загрузка картинки с выравниванием - ALIGN и масштабированием - WIDTD , HEIGHT

Читайте также: