Характеристика и архитектура

Windows 95 представляет собой 32-разрядную операционную систему, обеспе­чивающую многозадачную и многопоточную обработку приложений (программ). Она поддерживает удобный графический пользовательский интерфейс, возможность работы в защищенном режиме, совместимость с программами реального режима и сетевые возможности. В Windows 95 реализована технология поддержки самонастраивающейся аппаратуры Plug and Play, допускаются длинные имена файлов и обеспечиваются повышенные характеристики устойчивости.

Отличительные свойства Windows 95

Перечисленные свойства Windows 95 являются новыми по отношению к графичес­кой оболочке Windows 3.11, представляющей собой надстройку над MS DOS. Рассмот­рим их более подробно.

32-разрядность означает,что операции над 32-разрядными данными здесь выпол­няются заметно быстрее, чем в 16-разрядных ОС, поскольку в них требуется программ­ная реализация над 32-разрядными данными. Под управлением Windows 95 могут вы­полняться н 16-разрядные приложения.

Многозадачность предоставляет возможность одновременной (параллельной) работы с несколькими приложениями. Это повышает эффективность использования микропро­цессора и производительность труда пользователя.

Мпогопоточностъ означает способность Windows 95 организовывать одно-варсмснную обработку нескольких потоков, конкурирующих за процессорное время. При этом допускается параллельное выполнение нескольких приложений, а также нескольких фрагментов (подзадач) одного или нескольких приложений. Например, в текстовом процессоре могут одновременно выполняться автоматическая проверка орфографии и редактирование документа.

Пользовательский интерфейс Windows 95 обеспечивает удобства в запуске и переключении приложений. Основными компонентами пользовательского интер­фейса являются рабочий стол (содержит ярлычки) п панель задач (обеспечивает запуск и переключение приложении). На рабочем столе размещены графические объекты, соответствующие приложениям, документам, сетевым устройствам. Каж-• дый графический объект имеет поименованный ярлычок. С помощью мыши, яр­лычков, главного меню и панели задач пользователь может легко запускать и пере­ключать приложения.

Технология Plug and Play (включи и работай) ориентирована на поддержку любо­го типа устройств, включая мониторы, видеоплаты, принтеры, звуковые карты, моде­мы, приводы CD-ROM, контроллеры магнитных дисков. При ее использовании обеспе­чиваются следующие вспомогательные функции: распознавание устройств для уста­новки и настройки, динамическое изменение состояния системы, интеграция драйверов устройств, системных компонентов и пользовательского интерфейса. При подключении устройств Windows 95 самостоятельно выясняет используемые номера прерываний, адреса портов ввода-вывода, каналы прямого доступа к памяти. При возникновении кон­фликтов они разрешаются автоматически, избавляя пользователя от необходимости по­иска подходящих параметров для совместно подключаемых устройств.

В Windows 95 по отношению к MS DOS для обозначения родственных понятий ис­пользуется ряд новых терминов. В частности, вместо термина программа чаще исполь­зуется термин приложение, который обозначает программу, выполняемую под управ­лением Windows. Понятие папка служит для обозначения хранилища документов и программ, структуру которых можно просмотреть с помощью проводника Windows или значка Мой компьютер. В предыдущей версии Windows и в MS DOS папки назывались каталогами.

Архитектура Windows 95

Системная виртуальная машина

Приложение Win16

Приложение Win16

MS DOS виртуальная машина

MS DOS виртуальная машина

Совместно используемое адресное пространство

Оболочка

Приложение Win32

Приложение Win32

Архитектура Windows 95 схематично показана на рис. 5.1.

Базовая система • Подсистема управления файлами • Сетевая подсистема • Сервис операционной системы • Подсистема диспетчера ВМ • Драйверы устройств

Подсистема системного сервиса уровня API Kernel GDI User

Рис. 5.1. Архитектура Windows 95

 

Рассмотрим коротко характеристику представленных на этом рисунке основных ком­понентов операционной системы.

Системная виртуальная машина представляет собой операционную среду, поддержи­вающую работу всех приложении Windows 95 и подсистем, обеспечивающих интерфейс прикладного программирования.

Приложения Win32 представляют собой 32-разрядные приложения Windows, исполь­зующие 32-разрядную модель процессоров 80386 и выше и подмножество интерфейса прикладного программирования. Каждое приложение Win32 имеет свое адресное про­странство, недоступное другим приложениям.

Оболочка есть 32-разрядное приложение Windows 95, обеспечивающее взаимодей­ствие пользователя с системой.

Приложения Win 16 представляют собой старые 16-разрядные приложения Windows 3.11. Эти приложения делят между собой единое адресное пространство и не могут уп­равляться в соответствии с принципом многозадачности.

Подсистема системного сервиса уровня API (Application Program Interface) — интер­фейса прикладного программирования — обеспечивает совместимость с API Windows 3.1, а также поддержку 32-разрядного интерфейса прикладного программирования.

Kernel — модуль Windows, который поддерживает низкоуровневые функции по ра­боте с файлами и управлению памятью и процессами. Этот модуль обеспечивает сервис для 16- и 32-разрядных приложений.

GDI (Graphics Device Interface) - модуль Windows, обеспечивающий реализацию гра­фических функций по работе с цветом, шрифтами и графическими примитивами для дисплея и принтеров.

User — модуль Windows, который является диспетчером окон и занимается создани­ем и управлением отображаемыми на экране окнами, диалоговыми окнами, кнопками и другими элементами пользовательского интерфейса.

Виртуальные машины MS DOS обеспечивают выполнение программ MS DOS под управ­лением Windows 95. Пользователь может запустить несколько виртуальных машин MS DOS.

Базовая система включает в свой состав ряд важнейших подсистем.

Подсистема управления файлами способна поддерживать различные файловые си­стемы, доступ к которым может осуществляться одновременно. Работает в 32-разряд­ном режиме, при этом допускает использование драйверов устройств MS DOS, которые могут потребоваться для поддержки конкретных аппаратных устройств.

Сетевая подсистема представляет собой средство поддержки одноранговой сети, впервые появившееся в Windows 3.11. Система осуществляет доступ к удаленным фай­лам при помощи файловой подсистемы Windows 95.

Сервис операционной системы включает в свой состав подсистему поддержки само­настраивающейся аппаратуры Plug and Play, а также набор различны прикладных 4'унк-Ций, например выдачи текущих даты и времени.

Подсистема диспетчера ВМ (виртуальной машины) реализует все действия по уп­равлению задачами, управлению памятью, загрузкой и завершением программ, а также облсуживанием виртуальных драйверов устройств.

Драйверы устройств могут быть самыми разнообразными, в том числе драйверами реального режима или виртуальными драйверами внешних устройств. Драйверы вне­шних устройств позволяют нескольким приложениям одновременно использовать одно устройство, например, экран дисплея.

17)Офисные средства.

Алгоритм и способы их описания.

18)Алгоритмизация.

Понятие алгоритма

Для составления программы, предназначенной для решения на ЭВМ какой-либо за­дачи, требуется составление алгоритма ее решения — точного предписания, которое определяет процесс, ведущий от исходных данных к требуемому конечному результату.

Алгоритм - предписание, однозначно задающее процесс преобразования исходной информации в виде последовательности элементарных дискретных шагов, приводящих за конечное число их применений к результату.

Алгоритмами, например, яв­ляются правила сложения, умножения, решения алгебраических уравнений, умно­жения матриц и т.п. Слово алгоритм происходит от algoritmi, являющегося латин­ской транслитерацией арабского имени хорезмийского математика IX века аль-Хорезми. Благодаря латинскому переводу трактата аль-Хорезми европейцы в XII веке познакомились с позиционной системой счисления, и в средневековой Евро­пе алгоритмом называлась десятичная позиционная система счисления и правила счета в ней.

Алгоритм - это точная инструкция, а инструкции встречаются практически во всех областях человеческой деятельности. Возможны алгоритмы проведения физического эксперимента, сборки шкафа или телевизора, обработки детали. Однако не всякая инструкция есть алгоритм.

Инструкция становится алгоритмом только тогда, когда она удовлетворяет определенным требованиям. Эти требования частично сформулированы в определении, хотя упомянутые в определении понятия однозначности и элементарности сами нуждаются в уточнении.

Алгоритм однозначен, если при применении к одним и тем же данным он даст один и тот же результат. Но как по описанию алгоритма определить, однозначен он или нет. В каком случае шаги считаются элементарными???…

Применительно к ЭВМ алгоритм определяет вычислительный процесс, начинающий­ся с обработки некоторой совокупности возможных исходных данных и направленный на получение определенных этими исходными данными результатов. Термин вычисли­тельный процесс распространяется и на обработку других видов информации, напри­мер, символьной, графической или звуковой.

Свойства алгоритма.

Если вычислительный процесс заканчивается получением результатов, то гово­рят, что соответствующий алгоритм применим к рассматриваемой совокупности ис­ходных данных. В противном случае говорят, что алгоритм неприменим к совокуп­ности исходных данных. Любой применимый алгоритм обладает следующими ос­новными свойствами:

@ дискретностью;

@ определенностью;

@ результативностью;

@ массовостью.

Дискретность – последовательное выполнение простых или ранее определённых (подпрограммы) шагов. Преобразование исходных данных в результат осуществляется дискретно во времени.

Определенность состоит в совпадении полу­чаемых результатов независимо от пользователя и применяемых технических средств (однозначность толкования инструкций).

Результативность означает возможность получения результата после выполне­ния конечного количества операций.

Массовость заключается в возможности применения алгоритма к целому классу однотипных задач, различающихся конкретными значениями исходных дан­ных (разработка в общем виде).

Для задания алгоритма необходимо описать следующие его элементы:

@ набор объектов, составляющих совокупность возможных исходных данных, про­межуточных и конечных результатов;

@ правило начала;

@ правило непосредственной переработки информации (описание последовательно­сти действий);

@ правило окончания;

@ правило извлечения результатов.

Алгоритм всегда рассчитан на конкретного исполнителя. В нашем случае таким ис­полнителем является ЭВМ. Для обеспечения возможности реализации на ЭВМ алго­ритм должен быть описан на языке, понятном компьютеру, то есть на языке программи­рования.

Понятия алгоритма и программы разграничены не очень чётко. Обычно программой называют окончательный вариант алгоритма решения задачи, ориентированный на конкретного пользователя.

Таким образом, можно дать следующее определение программы для ЭВМ:

Программа - это описание алгоритма и данных на некотором языке программирова­ния, предназначенное для последующего автоматического выполнения.

19)Способы описания алгоритмов.

К основным способам описания алгоритмов можно отнести следующие:

@ словесно-формульный (на естественном языке);

@ структурный или блок-схемный;

@ с использованием специальных алгоритмических языков;

@ с помощью граф-схем (граф - совокупность точек и линий, в которой каждая линия соединяет две точки. Точки называются вершинами, линии - рёбрами);

@ с помощью сетей Петри.

Перед составлением программ чаще всего используются словесно-формульный и блок-схемный способы. Иногда перед составлением программ на низкоуровневых языках про­граммирования типа языка Ассемблера алгоритм программы записывают, пользуясь кон­струкциями некоторого высокоуровнего языка программирования. Удобно использовать программное описание алгоритмов функционирования сложных программных систем. Так, для описания принципов функционирования ОС использовался Алголо-подобный высо­коуровневый язык программирования.