Мобильді құрылғылар үшін операциялық жүйенің жіктелуі.

Бағдарламалық жасақтама. Операциялық жүйелер

Жоспар:

1.     Бағдарламалық жасақтама;

2.     Бағдарламалық жасақтаманың түрлері, мақсаттары мен сипаттамалары;

3.     Оперциялық жүйелердің негізгі тұжырымдамасы, эволюциясы;

4.     Операциялық жүйенің қызметтері;

5.     Файлдық жүйелер. Утилиттер. Драйверлер;

6.     Мобильді құрылғылар үшін операциялық жүйелердің жіктелуі.

Бағдарламалық жасақтама

Қызметіне байланысты барлық бағдарламалық құралдарды бірнеше класстарға бөлуге болады: операциялық жүйелер; бағдарламалау жүйесі; аспаптық бағдарламалық құралдар және интегралданған пакеттер; қолданбалы бағдарламалар.

Есептеу жүйесінің бағдарламалық қамтамасыздандыру құрамын бағдарламалық конфигурация деп атайды. Бағдарламалар арасында физикалық блоктар мен түйіндер арасындағы сияқты өзара байланыс болады. Көптеген бағдарламалар аса төмен деңгейдегі басқа бағдарламаларға сүйене отырып жұмыс жасайды. Бағдарламалық қамтамасыздандыру деңгейлері: базалық, жүйелік, қызметтік, қолданбалы.

Операциялық жүйе келесілермен қамтамасыз ететін бағдарламалар жиынтығы: ресурстармен басқару; компьютердің барлық аппараттық құралдары жұмысымен келісілген процесстерді басқару, яғни бағдарламаларды орындау, олардың компьютер құрылғысымен, деректермен өзара әрекеті; қолданушы интерфейсі, яғни компьютер мен қолданушы арасындағы сұхбат, айқындалған қарапайым командаларды, яғни ақпаратты өңдейтін операцияларды орындау. Қарапайым жағдайда ОЖ келесі негізгі компоненттерден тұрады: файлдық жүйеден, сыртқы құрылғылар драйверлерінен, командалық тіл процессорынан.

Командалық процессор – қолданушы беретін қарапайым командаларды интерпретациялауға және орындауға, және оның ОЖ ядросымен өзара әрекеттесуіне жауап беретін бағдарлама.

Операциялық жүйе қызметі бойынша, есептерді өңдеу режимі бойынша, жүйемен өзара әрекеттесу тәсілі бойынша, құрастырылу тәсілі (жүйенің архитектуралық ерекшеліктері) бойынша жіктеледі.

Операциялық жүйе жалпыға және арнайы тағайындалған болып екіге бөлінеді. Арнайы тағайындалған операциялық жүйелер мыналарға бөлінеді: тасымалданатын микрокомпьютерлер және әр түрмен құрастырылған жүйелер үшін, деректер қорын ұйымдастыру және басқару, нақты уақыттағы есептерді шешу және т.б.

Есептерді өңдеу режимі бойынша бір бағдарламалық (мысалы, MS DOS) және мульти бағдарламалық (мысалы, Unix, Linux) режимді қамтамасыз ететін операциялық жүйелерді ерекшелеп көрсетуге бөледі. Сұхбаттық режимде есептеуіш жүйемен жұмысты ұйымдастыру кезінде жеке қолданушылық (бір терминалдық) және мультитерминалдық (желілік) операциялық жүйелер туралы айтып кетуге болады.

Бағдарламалық жасақтаманың түрлері, мақсаттары мен сипаттамалары

Қолданбалы бағдарламалық қамтамасыздандыруды (БҚ) жіктеудің әр түрлі әдістері бар. Олардың ішіндегі ең қарапайымы қолданбалы БҚ үш категорияға бөлінеді: жалпыға тағайындалған, арнайы тағайындалған және кәсіби БҚ. Жалпыға тағайындалған БҚ келесілерді жатқызуға болады: мәтіндік редакторлар, графиктік жүйелер, ДҚБЖ, интегралданған жүйелер. Арнайы тағайындалған БҚ келесілер жатады: авторлық жүйелер, эксперттік жүйелер, гипермәтіндік жүйелер, мультимедиялық жүйелер. Кәсіби деңгейдегі БҚ келесілер жатады: АЖО (АРМ), АЖЖ (САПР), АБЖ (АСУ), ТПБАЖ (АСУТП), педагогикалық комплекстер, телекоммуникациялық жүйелер.

Мәтіндік редакторлар дегеніміз – қолданушыға қолайлы түрде мәтіндік ақапараттарды енгізу, өңдеу, сақтау, басып шығару үшін арналған бағдарлама. Мәтіндік процессорлардың мәтіндік редакторлардан айырмашылығы, олар мәтінді тек енгізіп және өңдеп қана қоймай, сонымен қоса оларды форматтауға, яғни безендіріп дайындауға болады. Сәйкесінше, мәтіндік процессордың негізгі құралына мәтіннің өзара әрекетін, кестені және тағы басқа қорытынды құжаттарды беретін объектілерді қамтамсыз ету құралы жатады, ал қосымша құралына форматтау процесін автоматтандыратын құралдар жатады.

Графиктік редакторлар графиктік бейнелерді бейнелеу және өңдеу үшін арналған бағдарламаның көлемді класы. Берілген класста келесі категориялар ажыратылады: растрлі редакторлар, векторлы редакторлар және үш өлшемді графиканы (3D-редакторлар) құру және өңдеу үшін арналған бағдарламалық құралдар.

Деректер қоры деп кестелік құрылыммен дайындалған деректердің аса үлкен жиынтығын айтады. Деректер қорын компьютерлік өңдеу үшін деректер қорын басқару жүйесі (ДҚБЖ) қолданылады. ДҚБЖ – ол деректер қорындағы жазбаларды құру, өңдеу және шығару үшін қажетті бағдарламалық қаматамсыз ету құралы. ДҚБЖ бірнеше түрлері бар: иерархиялық, желілік, реляциялық. ДҚБЖ жұмыс жасағанда бірнеше тізбектелген кезеңдерді бөліп көрсетеді: деректер қорын жобалау; деректер қоры құрылымын құру; деректер қорын толтыру, деректер қорын қарап шығу және редактрлеу; деректер қорын сұрыптау;  қажет жазбаларды іздеу; ақпаратты іріктеу; есеп беруді дайындау.

         Әмбебап интегралданған жүйелер элементтеріне: мәтіндік және графиктік редакторлар, электрондық кестелер және деректер қорын басқару жүйесінен тұратын бірегей жүйе жатады.

Қандай да бір пәндік аймақта мамандар үшін мақсатқа тағайындалған арнайы бағдарламалық жүйелерді авторлық аспаптық жүйелер деп атайды. Авторлық жүйе қолданушы өзінің пәндік аймағында ақпараттық мазмұндармен толтыра алатын, берілген интерфейстік қабықшамен интегралданған ортаны береді.

Эксперттік жүйелер білім қорында болатын деректерді талдау үшін және қолданушы сұранысы бойынша нұсқауларды беруге арналған жүйе. Мұндай жүйелер бастапқы берілгендер жақсы іске асырылған жағдайда қолданылады, бірақ шешім қабылдау үшін кеңейтілген арнайы білімдер қажет. Эксперттік жүйелерді қолданудың сипаттық аймақтары юриспруденция, медицина, фармакология, химия болып табылады.

Гипермәтіндер концепциясын графикалық және дыбыстық ақпараттарға кеңейту гипермедия түсінігіне алып келеді. Гипермедия идеясы желілік технологияларда, дербес жағдайда Интернет-технологияларда кеңінен таралды. Мультимедия – бұл интерактивті бағдарламалық қамтамасыздандырудың басқаруымен жасалатын визуалды және аудиоэффектілі өзара әрекеттер. Компакт-дискілердің (CD-ROM) пайда болуы және кеңінен таралуы мультимедияны жарнамалық және ақпараттық қызметте, желілік телекоммуникациялық технологияларды, оқытуда қолдануды тиімді етті.

Оперциялық жүйелердің негізгі тұжырымдамасы, эволюциясы

Операциялық жүйе тарихы жарты ғасырдай уақытты қамтиды. Ол көбінесе есептеуіш аппаратураның және элементтік базасының дамуымен байланысты анықталады.

Бірінші сандық есептеуіш машиналар 1940 жылдардың басында пайда болып, операциялық жүйелерсіз жұмыс істеді, ұйымдардың есептеу процессіндегі барлық есептері бағдарламалаушымен басқару пультінен қолмен істелінді. 1950 жылдар ортасынан мониторлық жүйелер пайда болды, олар тапсырмалар пакетін орындауда операторлар жұмысын автоматтандырды. 1965-1975 жылдары интегралды микросхемаларға өту компьютерлердің келесі ұрпағына жол ашты, олардың өкілі  IBM/360. Осы кезеңде қазіргі операциялық жүйелерге қатысты барлық коцепциялар:  мультипрограммалау, мультипроцесстеу, көп терминалды іс-тәртіп,  виртуальды жад, файлдық жүйелер, қол жетуді шектеу және желілік жұмыстар  жасалды.

1960 жылдар аяғында ARPANET глобальды желісін жасау жұмыстары басталды, ол Интернет желісінің даму нүктесі болды.

         1970 жылдар ортасына қарай  мини-компьютерлер кең тарала басталды. Мини-компьютерлердің архитектурасы мэйнфреймдармен салыстырғанда қарапайым болды, бұл олардың операциялық жүйелерінде де кескінделді.

1970 жылдар ортасынан бастап UNIX ОЖ-ні қолдану компьютерлердің әртүрлі типтеріне жеңіл түрде көше бастады. ОЖ UNIX алдымен мини-компьютерлерге жасалған болса да, оның икемділігі, элеганттылығы, қуатты функционалдық мүмкіндіктері және  ашықтығы компьютерлердің барлық класстарында орнықты позицияда болуына жағдай туғызды.

1980 жылдардың басы операциялық жүйе тарихында дербес компьютерлердің пайда болуымен айрықша мәнді болды. 80 жылдарда коммуникациялық технологияларға локальдық желілер үшін негізгі стандарттар: 1980 жылы — Ethernet, 1985 — Token Ring, 1980 жылдар аяғында — FDDI қабылданды. Бұл төменгі деңгейдегі желілік ОЖ үйлесімділігін, сондай-ақ желілік адаптер драйверлерімен ОЖ интерфейсін стандарттауды қамтамасыз етті.

1990 жылдар басында барлық ОЖ-лер әртекті клиенттер және серверлермен жұмысты қолдай алатын қабілеті бар желілік ОЖ айналды. Тек қана коммуникациялық есептерді (Cisco Systems компаниясының IOS жүйесі) орындауға арналған мамандандырылған желілік операциялық жүйелер де пайда болды.

         Соңғы он жылдықтар ішінде корпоративтік желілік ОЖ-лерге ерекше көңіл бөлінді, олар үшін масштабтаудың жоғарғы дәрежесі, желілік жұмысты қолдау, қауіпсіздіктің дамыған құралдары, гетерогендік орталықта жұмыс істеу мүмкіндігі, орталықтан әкімшілік ету және басқару құралдары болуы қажет.

Операциялық жүйенің қызметтері

Операциялық жүйе қызметі келесі негізгі функцияларды орындайды:

Процесстерді басқару. Процесс (немесе басқаша, есеп) – бұл орындалатын бағдарламаны сипаттайтын абстракция. Операциялық жүйе үшін процесс жұмыс бірлігін білдіреді, жүйелік ресурстарды қолдануға мәлімдеме береді. Процесстерді басқару ішкі жүйесі процесстердің орындалуын жоспарлайды, яғни жүйедегі бірмезгілде бар бірнеше процесстер арасында уақытты бөледі, сондай-ақ процесстерді құру және жоюмен айналысады, процесстерді қажет жүйелік ресурстармен қамтамасыз етеді, процесстер арасындағы байланысты қолдайды.

Ресурстарды тарату және тағайындау. Операциялық жүйе компьютер ресурстарын орындалу кезегінде тұрған қосымшалар арасында таратады. Мысалы, операциялық жүйе есептеріне әрбір жіберілген қосымшаларға және оған қажет деректерге жадтың бөлек аймағын белгілеу, сондай-ақ енгізу-шығару құрылғыларын басқару (пернетақта, принтер, монитор, желілік карта және т.б.) жатады.

Жоспарлау. Компьютер бірнеше бағдарламаларды бірмезгілде орындайды. Әр есеп көптеген "тармақтарға" немесе "бөліктерге" бөлінеді, компьютер есептер арасында көшіп отырып, оларды өңдейді. Мыңдаған осындай бөліктер компьютердің әртүрлі құрылғыларымен орындалуы тиіс – бір бағдарламаға электрондық кестені есептеу қажет, екіншісі – құжатты принтерге басуды, үшіншісі деректер қоймасы орналасқан ұйым серверіне қатынасады және т.б. ОЖ міндеті – компьютердің барлық компоненттерінің жұмысын барлық қосымшалар тез және тиімді орындалатындай етіп үйлестіру. Ол үшін операциялық жүйеге компьютердің әртүрлі ресурстарын (алдымен, ОП, ОЗУ және қатты диск) қолдануды жоспарлау қажет. Әр есепке орындалу басымдылығы меншіктеледі, соған сәйкес жоспарлау жасалады. Біздің мысалда баспаға басу тапсырмасынан кестені есептеу жоғары басымдылықта болуы мүмкін. 

Бақылау. ОЖ компьютер жұмысын бақылайды. Ол әр есептің орындалу стадиясын қадағалайды, сонымен бірге тіркеу журналын жүргізеді – кім компьютерді қолданып отыр, қандай бағдарламалар жіберілді,  деректерде немесе бағдардамаларда санкцияланбаған қолдану жағдайлары болған, болмағанын бакылап отырады. Кез-келген жағдайда кез-келген компьютердің ОЖ және мэйнфрейм, ДК өз бетінше үлкен бағдарлама. Сондықтан оперативті жадта әрқашан ОЖ-нің тек ядро (kernel) деп аталатын бөлігі ғана сақталады. ОЖ-нің үлкен бөлігі қатты дискіде сақталады. Операциялық жүйе сақталатын диск жүйелік (system disk) деп аталады. 

Файлдық жүйелер. Утилиттер. Драйверлер.

Файлдық жүйелер. Файл (англ. file —папка) — бұл сыртқы сақтау құрылғыларында сақталған, жіберілетін және өңделетін біртұтас кезкелген деректердің есімделген аймағы. Файлда бағдарламалар, сандық деректер, мәтіндер кодталған кескіндер және т.б. болуы мүмкін. Файл – кез келген ұзындықтағы байттардың есімделген тізбегі. Барлық қазіргі заманғы дискілік операцияық жүйелер деректерді дискілерде сақтау үшін арналған және оларға жетуді қамтамасыздандыратын файлдық жүйені құрумен қамтамасыз етеді. Файлдық құрылымға қызмет көрсетін функциялар. Файлдық жүйені ұйымдастыру принціпі. ҒАТ-кестелер, секторлар, кластерлер. HPFS, NTFS файлдық жүйелер. Файлдардың қысқа және ұзын аттары. Файл атрибуттары: тек қана оқу үшін арналған (Read only), жасырынған (Hidden), жүйелік (System), архивтік (Archive). Каталог (бума). Трансляторлар. Редакторлар.

Файлдық жүйе — бұл белгілі бір жинақтауышта файлдарды сақтауды ұйымдастыруға арналған құрал. Сыртқы тасымалдауыштарда — магниттік дискілерде немесе CD-ROM-да физикалық орналасады. Әр файл дискінің жадында бірнеше блоктарда орналасады. Әдетте блок ұзындығы - 512 байт. Файлдармен ОЖ-дегі файлдық жүйенің драйвері деп аталатын арнайы модуль жұмыс істейді.  Әр файлдың каталогта, файлдар мазмұнында, тіркелген аты болады. Каталог (кейде оны  директорий немесе бума деп те атайды) пайдаланушыға ОЖ-нің командалық тілі арқылы қол жетерлік болады. Оны қарап шығуға, онда тіркелген файлдардың атын өзгертуге, олардың мазмұнын басқа жерге ауыстыруға және жоюға болады. Каталогтың өзінің меншікті аты болуы мүмкін және ол әдеттегі файлдармен бірге басқа каталогта сақталуы мүмкін: осылай иерархиялық файлдық құрылымдар ұйымдастырылады. Файлдық жүйелер функцияларына ОЖ басқаруымен жасалатын әрекеттер жатады:

1.     Файлдарды құру және оларға ат беру;

2.     Каталогтарды (бумаларды) құру және оларға ат беру;

3.     Компьютер дискілері арасында және бір дискінің каталогтары (бумалары) арасында файлдарды көшіру және аттарын өзгерту;

4.     Файлдарды және каталогтарды (бумаларды) жою;

5.     Берілген файлға, каталогқа (бумаға) жету үшін файлдық құрылымда қозғалу;

6.     Файл атрибуттарын басқару.

Утилиттер. Утилиттер – бұл операциялық жүйенің көмекші модульдеріне қатысты бағдаламалық өнім. Оларды көмекші бағдарламалар деп те айтады. Көмекші бағдарламалар  әдетте пайдаланушының нақты есептерін шығаруға емес, есептеу жүйесіне қызмет етуге және оның жоғарғы тиімділігін арттыруға тағайындалған.

Көмекші бағдарламалардың негізгі түрлері:

 Архиватор-бағдарламалар (WinRar и WinZip);

 Ақпараттардың резервтік көшірмесін жасайтын бағдарламалар (APBackUp, Acronis True Image);

 Антивирустық бағдарламалар (Kaspersky Antivirus, DrWeb, Norton Antivirus және т.б.);

 Коммуникациялық бағдарламалар (Venta Fax, Cute FTP);

 Компьютерді тексеруге (диагностикалауға) арналған бағдарламалар (Sisoft Sandra, Norton System Information);

 Дискілерді тиімділеуге (оптимизациялауға) арналған бағдарламалар (Norton Disk Doctor, Microsoft Scandisk).

 Драйвер – бұл операциялық жүйеге компьютердің белгілі бір құрылғысымен жұмыс істеуді мүмкін ететін қызметші бағдарламалар жиынтығы. Драйвердің міндеті: жүйелік және қосымша бағдаламалардан түсетін сұраныстарды өңдеу, оларды физикалық құрылғыға түсінікті тілге аудару, оның  инициализациялық процессін басқару, деректермен алмасу, параметрлерді тұрғызу, бір қалып-күйден екішісіне ауыстыру. Драйвер операциялық жүйеге, берілген құрылғының ерекшеліктерімен санаспай, жалпы интерфейс арқылы нақты құрылғымен байланысуды мүмкін етеді. Басқаша айтқанда, драйвер жоғарғы деңгейдегі сұраныстарды, компьютердің аппараттық ресурстарына тікелей қатынасу арқылы, төменгі деңгейдегі машиналық тілдегі сұраныстарға  трансляциялайды.

Операциялық жүй