Урок 6Программное обеспечение и его виды

Урок 6
Программное обеспечение и его виды

Базовой и необходимой составляющей программного обеспечения компьютера является операционная система (ОС). Без операционной системы компьютер не может работать в принципе и является лишь набором отдельных аппаратных устройств (процессор, память и пр.).

Первой задачей операционной системы является обеспечение совместного функционирования всех аппаратных устройств компьютера. Для этого в состав операционной системы входят драйверы устройств — специальные программы, которые обеспечивают управление работой устройств и согласование информационного обмена с другими устройствами. Каждому устройству соответствует свой драйвер.

Второй задачей операционной системы является предоставление пользователю доступа к ресурсам компьютера. Пользователь получает возможность запуска программ на выполнение, осуществления операций над файлами, печати документов и т. д.

Операционная система обеспечивает совместное функционирование всех устройств компьютера и предоставляет пользователю доступ к его ресурсам.

Установка и загрузка операционной системы (рис. 1.32). Операционные системы распространяются в форме дистрибутивов на оптических дисках. В процессе установки операционной системы файлы операционной системы копируются с оптического диска дистрибутива на жесткий диск компьютера.

Рис. 1.32. Установка и загрузка операционной системы

После установки файлы операционной системы хранятся в долговременной памяти — на жестком диске, который называется системным. Однако программы (в том числе операционная система) могут выполняться, только если они находятся в оперативной памяти компьютера. Поэтому необходима загрузка файлов операционной системы с системного диска в оперативную память.

Загрузка операционной системы начинается в одном из следующих случаев — в результате:

• включения питания компьютера;
• нажатия кнопки Reset на системном блоке компьютера;
• в других специфических для конкретной ОС вариантах перезагрузки.

В процессе загрузки операционной системы сначала производится тестирование работоспособности процессора, памяти и других аппаратных средств компьютера, причем краткие диагностические сообщения о процессе тестирования выводятся на экран монитора.

После окончания загрузки операционной системы пользователь получает возможность управлять компьютером с использованием графического интерфейса операционной системы.

Контрольные вопросы

1. Каковы функции операционной системы?

2. Опишите процесс установки и загрузки операционной системы, используя рис. 1.32.

3. Каким образом можно загрузить операционную систему (перезагрузить компьютер)?

Задания для самостоятельного выполнения

1.7. Задание с выборочным ответом. В процессе загрузки операционной системы происходит:

1) копирование файлов операционной системы с гибкого диска на жесткий диск
2) копирование файлов операционной системы с CD на жесткий диск
3) последовательная загрузка файлов операционной системы в оперативную память
4) копирование содержимого оперативной памяти на жесткий диск

Cкачать материалы урока

Организация обновлений windows-систем на предприятии

Delphi site: daily Delphi-news, documentation, articles, review, interview, computer humor.

Обновление систем на предприятии имеет несколько особенностей.

Во-первых, обновления от Microsoft часто весьма объемны по размеру и их одновременная загрузка на несколько систем может негативно сказаться на доступе в Интернет даже на безлимитных тарифах, не говоря уже про экономию для тарифов с оплатой за трафик.

Во-вторых, установка обновлений в организации должна быть контролируемой: обновления должны авторизоваться (получать разрешение от администратора на установку, лучше всего — после тестирования), операции нужно проводить по графику, с учетом типа компьютеров (отбор по группам, площадкам и т. п.), весь процесс должен протоколироваться с возможностью легкого составления отчетов по результатам.

В этих целях целесообразно использовать службу автоматического обновления — Windows Software Update Services (WSUS). Она распространяется бесплатно и предназначена для установки как обновлений операционной системы Windows, так и ряда продуктов Microsoft.

Страница с описаниями службы находится по адресу http://technet.microsoft.com/ en-us/windowsserver/bb332157. С этой страницы можно перейти на ссылку, по которой установочный пакет может быть загружен для серверов Windows 2003. Для Windows 2008 Server служба WSUS является дополнительной ролью, устанавливаемой в диспетчере сервера. Однако для того, чтобы эта роль появилась в списке доступных ролей, необходимо установить на сервер дополнение, описанное в документе http://support.microsoft.com/kb/940518.

Сама служба представляет собой приложение, работающее на веб-сервере IIS. Поэтому для ее установки необходимо выполнить ряд условий (установить компоненты). Установка компонент выполняется мастером в Windows 2008 Server (рис. 9.16), но в случае Windows 2003 Server подготовительные операции следует выполнить в соответствии с инструкцией по установке (доступна на домашней странице продукта).

Рис. 9.16. Установка роли WSUS на сервере Windows 2008

Архитектуру обновления можно построить по нуждам организации: служба допускает виртуализацию, каскадирование (загрузка обновления с другого сервера WSUS), балансировку нагрузки (обслуживание инфраструктуры несколькими серверами) и т. п.

Основные настройки службы (параметры прокси-сервера, выбор продуктов, для которых закачиваются обновления, настройка языков, графика синхронизации и т. д.) выполняются во время установки продукта, но их можно уточнить и в консоли службы (рис. 9.17).

Рис. 9.17. Консоль управления WSUS (настройка параметров)

После установки компьютеры необходимо разбить по группам (в зависимости от требований к установке обновлений) и настроить режимы (например, автоматическое согласие на установку определенной категории обновлений и т. п.).

Чтобы клиенты выполняли установку обновлений с сервера WSUS, надо в групповой политике явно указать имя сервера, с которого будет осуществляться обновление.

Операционные системы (архив ИПМ специалисты, бакалавры 2001г — 2021г, Богомолов)

Планирование — обеспечение поочередного доступа процессов к одному процессору.

Планировщик — отвечающая за это часть операционной системы.

Алгоритм планирования — используемый алгоритм для планирования.

Ситуации, когда необходимо планирование:

Когда создается процесс

Когда процесс завершает работу

Когда процесс блокируется на операции ввода/вывода, семафоре, и т.д.

При прерывании ввода/вывода.

Алгоритм планирования без переключений (неприоритетный) — не требует прерывание по аппаратному таймеру, процесс останавливается только когда блокируется или завершает работу.

Алгоритм планирования с переключениями (приоритетный) — требует прерывание по аппаратному таймеру, процесс работает только отведенный период времени, после этого он приостанавливается по таймеру, чтобы передать управление планировщику.

Необходимость алгоритма планирования зависит от задач, для которых будет использоваться операционная система.

Основные три системы:

Системы пакетной обработки — могут использовать неприоритетный и приоритетный алгоритм (например: для расчетных программ).

Интерактивные системы — могут использовать только приоритетный алгоритм, нельзя допустить чтобы один процесс занял надолго процессор (например: сервер общего доступа или персональный компьютер).

Системы реального времени — могут использовать неприоритетный и приоритетный алгоритм (например: система управления автомобилем).

Задачи алгоритмов планирования:

Для всех систем
Справедливость — каждому процессу справедливую долю процессорного времени
Контроль над выполнением принятой политики
Баланс — поддержка занятости всех частей системы (например: чтобы были заняты процессор и устройства ввода/вывода)

Системы пакетной обработки
Пропускная способность — количество задач в час
Оборотное время — минимизация времени на ожидание обслуживания и обработку задач.
Использование процесса — чтобы процессор всегда был занят.

Интерактивные системы
Время отклика — быстрая реакция на запросы
Соразмерность — выполнение ожиданий пользователя (например: пользователь не готов к долгой загрузке системы)

Системы реального времени
Окончание работы к сроку — предотвращение потери данных
Предсказуемость — предотвращение деградации качества в мультимедийных системах (например: потерь качества звука должно быть меньше чем видео)

4.2 Планирование в системах пакетной обработки

4.2.1 «Первый пришел — первым обслужен» (FIFO — First In Fist Out)

Процессы ставятся в очередь по мере поступления.

Справедливость (как в очереди покупателей, кто последний пришел, тот оказался в конце очереди)

Процесс, ограниченный возможностями процессора может затормозить более быстрые процессы, ограниченные устройствами ввода/вывода.

4.2.2 «Кратчайшая задача — первая»

Нижняя очередь выстроена с учетом этого алгоритма

Уменьшение оборотного времени

Справедливость (как в очереди покупателей, кто без сдачи проходит в перед)

Длинный процесс занявший процессор, не пустит более новые краткие процессы, которые пришли позже.

4.2.3 Наименьшее оставшееся время выполнение

Аналог предыдущего, но если приходит новый процесс, его полное время выполнения сравнивается с оставшимся временем выполнения текущего процесса.

4.3 Планирование в интерактивных системах

4.3.1 Циклическое планирование

Самый простой алгоритм планирования и часто используемый.

Каждому процессу предоставляется квант времени процессора. Когда квант заканчивается процесс переводится планировщиком в конец очереди. При блокировке процессор выпадает из очереди.

Пример циклического планирования

Справедливость (как в очереди покупателей, каждому только по килограмму)

Если частые переключения (квант — 4мс, а время переключения равно 1мс), то происходит уменьшение производительности.

Если редкие переключения (квант — 100мс, а время переключения равно 1мс), то происходит увеличение времени ответа на запрос.

4.3.2 Приоритетное планирование

Каждому процессу присваивается приоритет, и управление передается процессу с самым высоким приоритетом.

Приоритет может быть динамический и статический.

Динамический приоритет может устанавливаться так:

П=1/Т, где Т- часть использованного в последний раз кванта

Если использовано 1/50 кванта, то приоритет 50.

Если использован весь квант, то приоритет 1.

Т.е. процессы, ограниченные вводом/вывода, будут иметь приоритет над процессами ограниченными процессором.

Часто процессы объединяют по приоритетам в группы, и используют приоритетное планирование среди групп, но внутри группы используют циклическое планирование.

Приоритетное планирование 4-х групп

4.3.3 Методы разделения процессов на группы

Группы с разным квантом времени

Сначала процесс попадает в группу с наибольшим приоритетом и наименьшим квантом времени, если он использует весь квант, то попадает во вторую группу и т.д. Самые длинные процессы оказываются в группе наименьшего приоритета и наибольшего кванта времени.

Процесс либо заканчивает работу, либо переходит в другую группу

Этот метод напоминает алгоритм — «Кратчайшая задача — первая».

Группы с разным назначением процессов

Процесс, отвечающий на запрос, переходит в группу с наивысшим приоритетом.

Такой механизм позволяет повысить приоритет работы с клиентом.

Гарантированное планирование

В системе с n-процессами, каждому процессу будет предоставлено 1/n времени процессора.

Лотерейное планирование

Процессам раздаются «лотерейные билеты» на доступ к ресурсам. Планировщик может выбрать любой билет, случайным образом. Чем больше билетов у процесса, тем больше у него шансов захватить ресурс.

Справедливое планирование

Процессорное время распределяется среди пользователей, а не процессов. Это справедливо если у одного пользователя несколько процессов, а у другого один.

4.4 Планирование в системах реального времени

Системы реального времени делятся на:

жесткие (жесткие сроки для каждой задачи) — управление движением

гибкие (нарушение временного графика не желательны, но допустимы) — управление видео и аудио

Внешние события, на которые система должна реагировать, делятся:

периодические — потоковое видео и аудио

непериодические (непредсказуемые) — сигнал о пожаре

Что бы систему реального времени можно было планировать, нужно чтобы выполнялось условие:

m — число периодических событий

i — номер события

P(i) — период поступления события

T(i) — время, которое уходит на обработку события

Т.е. перегруженная система реального времени является не планируемой.

4.4.1 Планирование однородных процессов

В качестве однородных процессов можно рассмотреть видео сервер с несколькими видео потоками (несколько пользователей смотрят фильм).

Т.к. все процессы важны, можно использовать циклическое планирование.

Но так как количество пользователей и размеры кадров могут меняться, для реальных систем он не подходит.

4.4.2 Общее планирование реального времени

Используется модель, когда каждый процесс борется за процессор со своим заданием и графиком его выполнения.

Планировщик должен знать:

частоту, с которой должен работать каждый процесс

объем работ, который ему предстоит выполнить

ближайший срок выполнения очередной порции задания

Рассмотрим пример из трех процессов.

Процесс А запускается каждые 30мс, обработка кадра 10мс

Процесс В частота 25 кадров, т.е. каждые 40мс, обработка кадра 15мс

Процесс С частота 20 кадров, т.е. каждые 50мс, обработка кадра 5мс

Три периодических процесса

Проверяем, можно ли планировать эти процессы.

Условие выполняется, планировать можно.

Будем планировать эти процессы статическим (приоритет заранее назначается каждому процессу) и динамическим методами.

4.4.3 Статический алгоритм планирования RMS (Rate Monotonic Scheduling)

Процессы должны удовлетворять условиям:

Процесс должен быть завершен за время его периода

Один процесс не должен зависеть от другого

Каждому процессу требуется одинаковое процессорное время на каждом интервале

У непериодических процессов нет жестких сроков

Прерывание процесса происходит мгновенно

Приоритет в этом алгоритме пропорционален частоте.

Процессу А он равен 33 (частота кадров)

Процессу В он равен 25

Процессу С он равен 20

Процессы выполняются по приоритету.

Статический алгоритм планирования RMS (Rate Monotonic Scheduling)

4.4.4 Динамический алгоритм планирования EDF (Earliest Deadline First)

Наибольший приоритет выставляется процессу, у которого осталось наименьшее время выполнения.

При больших загрузках системы EDF имеет преимущества.

Рассмотрим пример, когда процессу А требуется для обработки кадра — 15мс.

Вышла новая Windows 10 LTSC 2021: сравниваем производительность с Windows 10 Pro 21H2

Если открыть любой обзор корпоративных версий Windows 10 LTSC и LTSB, в комментариях вы наверняка наткнетесь на яростный спор их приверженцев с пользователями обычной Windows 10. Причем аргументы обеих сторон не лишены логики и здравого смысла и, похоже, этому спору не будет конца. Корпоративные версии Windows 10 лишены магазина приложений Microsoft Store и большинства UWP-приложений, но при желании их можно вернуть туда с помощью довольно простых действий.

реклама

Но если без Microsoft Store можно прожить даже на игровом ПК, а для UWP-приложений легко найти замену среди бесплатных программ, то ограничение версии Windows 10 LTSC стало серьезной проблемой для некоторых игр. Современные игры все чаще требуют новую версию Windows 10 для запуска, например, Age of Empires: Definitive Edition, Age of Empires II: Definitive Edition и Age of Empires III: Definitive Edition требуют Windows 10 версии 1903 и выше.

Такую же версию Windows 10 требуют авиасимулятор Microsoft Flight Simulator, приключенческий шутер State of Decay 2: Juggernaut Edition и шутер Gears 5, и пользователи Windows 10 LTSC версии 1809 запустить их не могли. Такая же ситуация продолжится и в дальнейшем, но новая Windows 10 LTSC 2021 с версией 21H2 в этом плане пока дает возможность запускать новые игры и сохранит эту возможность еще долго.

реклама

Еще одна проблема Windows 10 LTSC в домашнем использовании проявляется в том случае, если вы используете новые комплектующие. Например, оптимизации под процессоры AMD Ryzen, увеличивающие их производительность и появившиеся в Windows 10 версии 1903, до Windows 10 LTSC добрались только спустя полтора года. Windows Display Driver Model, влияющий на производительность ПК в играх и приносящий новые функции, обновляется на Windows 10 LTSC заметно реже.

Если в Windows 10 May 2020 Update (версия 2004) появилась поддержка WDDM 2.7, дающего возможности планирование графического процессора с аппаратным ускорением и DirectX Raytracing (DXR) Tier 1.1, то Windows 10 LTSC версии 1809 обходилась только версией WDDM 2.5. Поэтому для современного производительного игрового ПК Windows 10 LTSC будет не лучшим выбором и лучше обратить внимание на обычную Windows 10.

реклама

Как видите, минусов у Windows 10 LTSC немало, и к ним еще стоит добавить проблемы с домашним лицензированием. Но ознакомительную 90 дневную версию Windows 10 LTSC Microsoft разрешает скачать со своего сайта.

Но чем же Windows 10 LTSC привлекает пользователей? В первую очередь — отсутствием так называемого программного «хлама» и «мусора», от которого большинство пользователей стараются избавиться. Посмотрите, как лаконично выглядит меню «Пуск» и панель задач у Windows 10 LTSC 2021, хотя вездесущий браузер Microsoft Edge проник и сюда:

реклама

А вот это меню «Пуск» и панель задач из обычной Windows 10 Pro 21H2, чувствуете разницу?

Весь этот программный мусор, конечно же, занимает место на диске. Windows 10 Pro 21H2 занимает на диске 20 ГБ, включая файл подкачки, равный 2 ГБ.

Windows 10 LTSC 2021 занимает на диске на пару гигабайт меньше.

Но нельзя не отметить рост объема, занимаемого ОС, с увеличением версии Windows 10. Windows 10 LTSC версии 1809 занимала на диске всего 11.4 ГБ.

Для точного сравнения разных версий Windows 10 я использовал две идентичные виртуальные машины с объемом ОЗУ 8 ГБ и четырехпоточными процессорами, с накопителями по 70 ГБ, расположенные на SSD диске. Никаких настроек и твиков ОС не применялось. Подобными характеристиками обладает множество старых ПК, на которые пользователи предпочитают ставить более легкие версии Windows, и весомая часть недорогих ноутбуков, покупаемых для работы. Например, HP 255 G7 (255W6ES) из Регарда.

Для подобных машин важен каждый гигабайт свободной оперативной памяти и Windows 10 LTSC здесь оказывается в выигрыше, требуя около 1.1 ГБ после загрузки.

Windows 10 Pro 21H2 требует уже 1.7 ГБ ОЗУ сразу после загрузки.

Сильнее обычная Windows 10 грузит и процессор. Запущены 124 процесса, загрузка процессора высокая и долго не может прийти в норму. Видно и более высокую загрузку накопителя сразу после загрузки ПК. В ноутбуке с жестким диском это приводит к таким тормозам, что пользоваться им сразу после загрузки крайне некомфортно.

У Windows 10 LTSC 2021 запущены 92 процесса, загрузка процессора и накопителя заметно ниже.

Противники версий Windows 10 LTSC часто аргументируют их бесполезность на игровых ПК тем, что достаточный объем памяти и мощность процессора позволяют не замечать такие всплески нагрузки при «самодеятельности» Windows 10. Но часто это даже на мощных машинах выливается во «фризы» и «лаги» во время игры. И даже во время пустого Рабочего стола мы часто видим кружочек ожидания и чувствуем замедление работы ПК, когда, казалось, бы система ничем не занята.

Более стабильный отклик системы можно увидеть, если запустить утилиту LatencyMon, используемую для проверки способности Windows выполнять обработку потокового аудио, когда важна каждая ничтожная доля секунды задержки системы. Windows 10 Pro 21H2 показывает вот такую картину:

У Windows 10 LTSC 2021 показатели ожидаемо лучше, ведь систему не «дергают» множество фоновых процессов и служб.

Итоги

Windows 10 LTSC 2021 выглядит быстрой и легкой ОС, при этом обладающей современной сборкой ядра, позволяющей запускать современные игры. При этом она будет получать только обновления безопасности, что дает гарантию более стабильной работы системы, учитывая качество обновлений Windows в последнее время.
Но есть несколько ложек дегтя и в этой бочке меда. Если Windows 10 LTSB версии 1607 воспринималась цельной системой, то из Windows 10 LTSC 2021 «лезут» не до конца вырезанные компоненты обычной Windows 10, что производит впечатление сырого продукта.

Например, в параметрах не только есть Xbox Game Bar, но он при этом даже якобы включен.

Но нажатие клавиш Win+G показывает вот такое окно, ведь компонент Xbox Game Bar вырезан из системы. Логично было бы вообще заблокировать вкладку «Игры» в параметрах Windows 10 LTSC, но этого не сделано. И такие «хвосты» иногда очень режут глаз во время работы на этой ОС.

Еще один минус — уменьшение срока жизненного цикла поддержки, который теперь составит всего пять лет, что для корпоративного продукта довольно немного.

Что касается безопасности, то Microsoft заметно подтянула уровень Windows 10 LTSC 2021 и в ней присутствуют такие новые инструменты, как , например, песочница Windows Sandbox. Улучшены многие функции защиты: WDAC, защита от программ-вымогателей, режим системного управления (System Management Mode, SMM). Расширены возможности брандмауэра Защитника Windows и Application Guard Microsoft Defender.