Sistemul de operare Windows - organizarea memoriei in Windows

Ce este Windows ?

Cand se pune intrebarea 'Ce este Windows ?' in general se folosesc urmatorii 4 termeni:

'INTERFATA GRAFICA UTILIZATOR-GUI'. Acest termen desemneaza accesul unui utilizator (client) la un anumit mediu. Acesta se realizeaza atat prin intermediul cuvintelor (sau grupurilor de caractere) cat si prin cel al simbolurilor grafice(pictograme, icoane). Deci, acest termen, folosit pentru Windows, arata un sistem care prin intermediul unor grupuri de caractere si a unor pictograme, permit accesul la resursele unui sistem de calcul(comenzi, aplicatii, etc.)

'SISTEM DE OPERARE-SO'. Windows, e un sistem care contine driverele necesare pentru punerea in functiune a resurselor hardware ale unui calculator, cat si comenzile(programele incluse in SO) necesare pentru folosirea acestora.

'PLATFORMA DE LUCRU' . Termenul desemneaza un mediu care cuprinde un sistem de operare si un standard (valabil atat pentru comenzile SO cat si pentru aplicatiile - programele, care se executa in mediul respectiv) privind interfata dintre calculator si utilizator

'MEDIU DE OPERARE'. Are acelasi inteles ca si platforma de lucru.

Windows reprezinta o interfata grafica, utilizator - calculator, in care prin intermediul unui ecran grafic, se permite accesul cu ajutorul unui mouse sau al tastaturii, la diferite obiecte componente (o comanda, o aplicatie, un disc, un director, un fisier, o imprimanta, etc.) pentru realizarea actiunii dorite.

Sistemul de operare (S.O.) Windows (fereastra in engleza) executa fiecare actiune(metoda) intr-o fereastra distincta, prin care se permite interactiunea cu utilizatorul.

Incepand cu anii 1980 firma Microsoft a scos pe piata mai multe versiuni ale produsului Windows: Windows 2.X, Windows 3.X, Windows 95 ,Windows 96(varianta , Windows 98, Windows Millenium.

In acest capitol, pentru simplificare vom folosi termenul Windows, pentru a ne referi la S.O.Windows 95/98/Millenium.

Windows este o platforma grafica de lucru care ofera facilitatea adresarii pe 32 biti, lucrul in mai multe aplicatii simultan si a copierii informatiilor dintr-o aplicatie in alta. El implementeaza de asemenea o interfata foarte 'prietenoasa' cu utilizatorul, care se bazeaza foarte mult pe folosirea mouse-ului si a simbolurilor grafice.

Deci, in timp ce in S.O.DOS, comunicarea cu calculatorul se face scriind comenzi la promptul DOS (de la tastatura), in Windows, comunicarea se face, in special, selectand cu mouse-ul comanda dorita din meniurile oferite (de Windows).

Windows 2.X si 3.X. sunt ‘prelungiri’ ale sistemului de operare DOS, ele functionand practic ca o aplicatie care simuleaza S.O.Windows, pe o platforma DOS. In acest fel cele doua sisteme coexista pe un acelasi calculator. Windows 95 / 98 au devenit sisteme de operare de sine statatoare, prezenta DOS fiind emulata, prin comanda MS_DOS Prompt, care lanseaza in executie modulul Command.Com pentru interpretarea si executia comenzilor sau aplicatiilor DOS. Aceasta comanda a fost introdusa pentru a se permite o trecere treptata la noul sistem de operare, in noile versiuni fiind eliminata.

Organizarea memoriei in Windows.

Memoria virtuala Windows.

Windows, sistem de operare multitask

Un sistem de calcul are in general un procesor care permite executarea instructiunilor. O aplicatie o privim ca pe un obiect care are instructiuni pe care le executa microprocesorul. Pentru a fi executate instructiunile trebuie sa se gaseasca in memoria interna.

Un task este un program(aplicatie) care se afla la un moment dat in executie.

Windows este un sistem de operare multitask. Acest lucru inseamna ca acest sistem de operare permite executia simultana a mai multor aplicatii.

Daca lucram in sistem multitask procesorul trebuie sa execute simultan instructiuni din mai multe aplicatii. Pentru a face acest lucru se foloseste procedeul time-sharing. Prin acesta se imparte timpul procesorului in cuante de timp si se repartizeaza acestea - functie de o anumita politica de prioritati - fiecarei aplicatii. De exemplu daca avem 3 aplicatii atunci in cuanta 1 de timp se va executa aplicatia 1, in cuanta 2 aplicatia 2, in cuanta 3 aplicatia 3, dupa care in cuanta 4 se va relua executia aplicatiei 1 s.a.m.d. Viteza procesorului fiind mult mai mare decat a celorlalte componente ale sistemului de calcul practic un numar rezonabil de aplicatii pot fi executate simultan fara a se micsora simtitor viteza de executie a acestora. In acest caz spunem ca fiecare aplicatie are propriul ei fir de executie, care in afara timpului de calcul, va contine si alte resurse ale sistemului de calcul care se vor partaja intre aplicatii (in special memoria interna).

Necesitatea folosirii memoriei virtuale de sistemele multitask.

Aplicatiile care se executa la un moment dat, isi vor partaja memoria interna, deoarece numai de aici instructiunile lor pot fi prelucrate de procesor.

Datorita marimii tot mai mari a aplicatiilor, si dimensiunilor totusi limitate ale memoriei interne, pentru a se putea lucra in multitask, s-a introdus notiunea de memorie virtuala.

Memoria virtuala este memoria in care S.O.Windows introduce aplicatiile pentru a le executa. Ea este formata din memoria interna si o zona din hard-disc. Configurarea ei este gestionata automat de Windows, desi exista si posibilitatea configurarii manuale(nerecomandata).

In momentul executarii instructiunilor unei aplicatii, S.O.Windows, va gestiona memoria virtuala in asa fel incat acestea sa fie in memoria interna.

Aceasta abordare, determina urmatoarele:

Observatia 1. Cel mai eficient mijloc de marire a performantelor unui sistem de calcul care lucreaza sub Windows este marirea memoriei interne.

Observatia 2. Deoarece memoria virtuala foloseste o zona din hard-disc, trebuie ca acesta sa nu fie ocupat in intregime. Daca acest lucru se intampla totusi S.O.Windows se blocheaza.

Organizarea memoriei externe in Windows.

Asa cum am mai aratat, memoria externa este folosita pentru stocarea informatiilor(date si programe) in calculator.

Daca aruncati toate lucrurile dumneavoastra gramada intr-o camera , veti avea dificultate si veti pierde timpul in a gasi ceva anume. Este mult mai usor sa gasiti lucrurile de valoare gata aranjate pe rafturi sau in sertare. Cand aveti nevoie sa gasiti ceva anume , veti sti exact unde anume este.

In mod asemanator cu lucrurile de valoare este si cu informatiile depozitate in calculator Acestea sunt organizate structurat pe patru nivele, si anume unitati fizice, unitati logice, directori si fisiere.

Unitati fizice

Reprezinta efectiv dispozitivele fizice prezentate in capitolul anterior: hard-disc, floppy-disc, CD-ROM. Toate aceste dispozitive au o caracteristica importanta comuna, si anume accesul direct(random access) la informatia dorita. De asemenea, din punct de vedere constructiv, suportul este format din niste platane(discuri), care au piste, iar acestea sectoare.

Unitatile fizice sunt identificate printr-o adresa(port), pe care o folosesc ca sa se cupleze cu unitatea centrala a calculatorului, prin calea oferita de magistrala externa.

Unitati logice

Un principiu de baza al informaticii este ca la un anumit nivel, sa nu se lucreze cu elemente definite la alte nivele. In acest caz trebuie sa se redefineasca elementul la nivelul la care este folosit. Aceasta operatie se numeste asignare.

Acest lucru se poate observa si in cazul dispozitivelor memoriei externe Discurile sunt niste componente hardware, actionate din modulele BIOS. Ele se numesc, asa cum am mai aratat, unitati fizice. Folosirea lor in sistemul de operare impune o redefinire a lor. Acest lucru se realizeaza prin notiunea de unitate logica(drive

Avantajele acestei abordari sunt evidente. Sa ne gandim numai ce ar fi fost nevoie sa facem daca am fi lucrat cu numele fizic(port) al hard-discului, si la un moment dat l-am fi schimbat. Practic toate comenzile si programele, care folosesc evident hard-discul n-ar mai fi functionat pana nu am fi actualizat adresa acestuia. Daca insa, la nivelul sistemului de operare se va folosi numele logic al discului, atunci, modificarea numelui fizic nu s-ar resimti la acest nivel. Singurul lucru care ar trebui sa il facem este sa refacem corespondenta(asignarea) dintre unitatea fizica si logica. Dar nici asta nu se face, in Windows, pentru ca sistemul o face automat. Deci absolut nimic nu se face. Cred ca exemplul este elocvent asupra importantei definirii unitatilor logice.

O caracteristica a definirii unitatilor logice este si aceea ca se pot crea mai multe dintr-o unitate fizica.

In Windows, automat din fiecare floppy-disc sau CD-ROM, se creeaza o unitate logica. Crearea unitatilor logice ale unui hard-disc este lasata la latitudinea utilizatorului, care poate folosi in acest scop comanda Fdisk. Cu aceasta se poate crea una sau mai multe unitati logice de disc dintr-un hard-disc, prin precizarea marimii fiecareia dintre acesteia.

Numele unitatilor logice de discuri, este format dintr-o litera, urmata de semnul 'doua puncte'.

In continuare vom folosi pentru simplificare in loc de unitate logica cuvantul unitate. Nu recomand folosirea termenului englez, DRIVE, deoarece acesta se poate confunda cu termenul DRIVER, adica cu programul care actioneaza un dispozitiv extern. Lucrurile devin neplacute, daca se 'romanizeaza' ambii termeni, deoarece vor avea acelasi plural.

Orice calculator are un hard-disc care se numeste de obicei unitatea C: Unii utilizatori prefera ca hard-disc-ul sa fie impartit in doua: o unitate C: si o unitate D:

Urmatoarea litera dupa hard-disc este cea corespunzatoare CD-ROM–ului. Aceasta poate fi D: sau E: depinzand de modul in care hard-discul este numit. Unitatea floppy–disc este numita unitatea A:

Putem folosi urmatoarele exprimari

Unitatea – dispozitivul pe care sunt creati directorii(folder*), iar in 

Director - se depoziteaza fisiere

Unde este unitatea B: ? Computerele mai vechi aveau doua unitati floppy, A si B: Aparitia hard-disc-urilor care au fost numite unitatea C a eliminat nevoia pentru cea de-a doua unitate floppy.

Indiferent, care este unitatea fizica care sta in spatele unitatii logice, sistemul de operare trateaza la fel toate unitatile logice de disc. Evident, operatia de scriere este blocata pe CD-ROM, sau pe floppy-disc(daca este rupta piedica)

* In terminologia introdusa de Microsoft, termenul clasic 'director' e inlocuit cu termenul 'folder' - 'dosar' in engleza.

Directori(foldere)

Un calculator poate contine multe mii de fisiere. Pentru a fi mai usoara regasirea fisierelor, ele se grupeaza impreuna in directori, dupa diferite criterii.

Director: O portiune dintr-o unitate de disc, in care se introduc fisiere. Cu fisierele grupate in directori se lucreaza mult mai eficient.

Subdirector: Un director in interiorul unui alt director.

Intr-o unitate de disc, directorii, creeaza o structura ierarhic arborescenta. La nivelul cel mai de sus exista un singur director, cu acelasi nume ca al unitatii, denumit directorul radacina. Din acesta se pot crea alti directori si subdirectori, cu numele dat de utilizator, intr-o structura de dependenta, ierarhica. Deoarece nu se impune folosirea unor nume unice pentru directori sau fisiere, se poate intampla ca pe ramuri diferite sa se gaseasca aceleasi nume de directori, sau fisier. Din aceasta cauza de multe ori este nevoie sa se califice - adica sa se precizeze structura ascendenta pana la unitatea logica de disc - numele unui fisier sau director. Aceasta calificare se numeste cale(Path Semnul de calificare este back slash

Un mare avantaj al plasarii fisierelor in structura: unitate directori subdirectori este acela ca se pot efectua la fel comenzile(copiere, mutare, stergere etc.) la orice nivel de agregare, adica la nivel de fisier, subdirector, director sau chiar unitatea de disc. De exemplu , se pot copia sau sterge toate fisierele dintr-un director printr-o singura operatie.

Fisiere

Toate informatiile si programele de pe calculator sunt depozitate in fisiere individuale.

Fisier: reprezinta o colectie de date, structurata, care se refera la un anumit lucru. El este unitatea de baza in depozitarea informatiei intr-un calculator.

Structura ierarhica a directorilor si fisierelor

Se observa felul greoi prin care se identifica un fisier sau un director. In S.O.Windows, acest lucru nu este practic necesar, deoarece selectia unui director sau fisier(ca de altfel al oricarui obiect) se face foarte simplu prin clic cu mouse-ul pe pictograma respectiva (ca selectia directorului 'Date' in exemplul de mai sus).