Сутність та принципи роботи ЕОМ

Курсоваробота
ЕОМ– електро-обчислювальнi машини
 

1. Загальнi положенняфункцiонування ЕОМ
 
Електроннiобчислювальнi машини (ЕОМ) з кожним роком знаходять все бiльше застосування увсiх сферах дiяльностi. Вони використовуються в обчислювальних центрах,автоматизованих системах керування (АСУ), iнформацiйно-пошукових системах (IПС)i т.д., тому до ЕОМ пред'являються пiдвищенi вимоги по забезпеченню надiйногофункцiонування i високої ймовiрностi результатiв розв'язуваних ними задач.
Для розрахунку надiйностiскладних систем, до яких вiдносяться й ЕОМ, у даний час використовуються рiзнiматематичнi апарати, кожний з який пристосований для оцiнки надiйностi ЕОМ привизначених допущеннях i обмеженнях. Правильний вибiр методу i вихiднихприпущень дозволяє пiдвищити ймовiрнiсть результатiв.
Напоказники надiйностi ЕОМ i особливо на ймовiрнiсть видаваних ними результатiв iстотнийвплив роблять використовуванi методи контролю обчислень i правильностi функцiонування.Кожний з методiв по-своєму впливає на показники ефективностi ЕОМ. Комбiнованевикористання рiзних методiв контролю дозволяє в багатьох випадках домогтисякомпромiсу мiж витратами на систему контролю, з одного боку, i витратами напродуктивнiсть ЕОМ i достовiрнiсть результатiв — з iншої.
Умiння правильне оцiнитивплив тiєї чи iншої системи контролю на достовiрнiсть результатiв рiшення задачобчислювальною машиною, вибрати вiдповiдний метод i розрахувати її показникинадiйностi особливо необхiдно розроблювачам обчислювальних систем. На етапiсистемного проектування, коли тiльки формується представлення про майбутнюобчислювальну машину, зважуються задачi, зв'язанi з розподiлом норм надiйностiмiж її складовими частинами, вибором спiввiдношень ефективностi рiзнихкомпонентiв системи контролю, оптимiзацiєю частот включення в роботу рiзних видiвконтролю т. д. При цьому необхiдно враховувати специфiку ЕОМ i сферу їїмайбутнього застосування.

2. Основнiпоняття та визначення
 
Пiднадiйнiстю ЕОМ (а також окремих її пристроїв, блокiв, вузлiв) розумiєтьсяїхня властивiсть виконувати заданi функцiї, зберiгаючи в часi значеннявстановлених експлуатацiйних показникiв у заданих межах, що вiдповiдаютьзаданим режимам i умовам використання, технiчного обслуговування, ремонту,збереження i транспортування.
Взалежностi вiд того, чи цiкавляться повною вiдповiднiстю ЕОМ усiм вимогам,запропонованою до неї нормативно-технiчною документацiєю (НТД), чи тiльки їїздатнiстю виконувати заданi функцiї, стани ЕОМ роздiляють на справне iнесправне або на працездатне i непрацездатне.
Стан,при якому ЕОМ вiдповiдає усiм вимогам, встановленим НТД, називають справним (справнiстю).Якщо ж ЕОМ не вiдповiдає хоча б однiй з вимог НТД, то вона знаходиться в несправномустанi (несправнiсть). Порушення справностi ЕОМ називається пошкодженням.
Стан, при якому ЕОМздатна виконувати заданi функцiї, зберiгаючи значення заданих параметрiв умежах, встановлених НТД, називають працездатним (працездатнiстю). Якщозначення хоча б одного параметра, що характеризує здатнiсть ЕОМ виконуватизаданi функцiї, не вiдповiдає встановленим НТД вимогам, то ЕОМ знаходиться в непрацездатномустанi (непрацездатнiсть ЕОМ). Порушення працездатностi ЕОМ називається вiдмовою(вiдмовленням).
Поняттянесправностi, як правило, ширше поняття непрацездатностi, так що вiдмова можебути одиничним випадком пошкодження. При цьому пошкодження ЕОМ можна подiлятина несуттєвi, при яких працездатнiсть зберiгається (наприклад, вихiд з ладу iндикаторноїлампочки, порушення декоративних покриття), i iстотнi, що є причиною порушенняпрацездатностi. При оцiнках надiйностi ЕОМ враховуються тiльки iстотнiнесправностi, тобто вiдмови. Однак вiдмови ЕОМ не обов'язково зв'язанi з їхнiмипошкодженнями. Так, наприклад, введення оператором ЕОМ помилкових даних абонаявнiсть помилок у програмi ЕОМ можуть привести до одержання невiрнихрезультатiв, тобто вiдмовi. При цьому сама ЕОМ пошкоджень не має.
Як iбудь-яка складна система, ЕОМ складається з бiльш простих частин (елементiв),взаємодiючих мiж собою в процесi виконання машинних операцiй, i її працездатнiстьзалежить вiд працездатностi елементiв. Змiст поняття елемента конкретизується iв кожному окремому випадку, в залежностi вiд глибини деталiзацiї дослiджуваноїсистеми. Так, наприклад, деякий вузол ЕОМ може розглядатися стосовно блоку(пристрою) не тiльки як елемент, до складу якого вiн входить, але i як система,в свою чергу яка складається з елементiв: iнтегральних мiкросхем, резисторiв,роз’ємiв i iн. Тому з погляду надiйностi пiд елементом розумiють не обов'язковоневiд’ємну частину ЕОМ чи логiчний елемент, але й взагалi будь-яку частину(вузол, блок, пристрiй i навiть ЕОМ у цiлому), надiйнiсть якого вивчається безрозгляду надiйностi її власних складових частин. У тих випадках, коли поняттянадiйностi однаково застосовнi i до деякої системи, i до її елементiв, зручнокористатися загальним для них найменуванням — об'єкт.3. Оперативна пам’ять та кеш-пам’ять
Оперативна пам’ять (ОЗП) в сучаснихкомп’ютерах розташована, як правило, на материнськiй платi. Перед виконанням,програма (команди для процесора ПК) повинна спочатку бути завантажена в ОЗП.Оперативна пам’ять необхiдна також для збереження промiжних результатiв, якi отримаютьсяв процесi виконання програм процесором. Ця пам’ять є енергозалежною.
Є три основнi типи пам’ятi: conventionalабо basic (неперервна або базова, тобто основна пам’ять), extended (додатковаабо розширена пам’ять, XMS), expended (вiдображена пам’ять, розширена пам’ять,EMS). Крiм цих типiв пам’ятi є ще невеликi областi оперативної пам’ятi, якiмають велике значення для роботи апаратно-програмного забезпечення ПК: областьстаршої пам’ятi – UMB (Upper Memory Bloks); область верхньої пам’ятi – НМА(High Memory Area).
Базова пам’ять. При розробцi операцiйної системи DOS об’єм пам’ятiбув 1 Мбайт. При цьому першi 640 Кбайт з цього об’єму пам’ятi доступнi iвикористовуються системами i програмами користувачiв. Саме цi 640 Кбайт iприйнято називати базовою або основною пам’яттю. Пiд системнi потреби ПК вiдведено386 Кбайт пам’ятi. Цю частину пам’ятi називають областю старшої пам’ятi. В цiйобластi адрес розташованi спецiальнi дiлянки пам’ятi, якi використовуютьсяапаратними частинами комп’ютера, наприклад, адаптером дисплея. Частина пам’ятiвiдведена для резерву подальшого розвитку архiтектури комп’ютера. В цiй областiрозташована енергонезалежна пам’ять – ПЗП (постiйний запам’ятовуючий пристрiй).Її вмiст зберiгається при виникненнi комп’ютера. Ця частина мiстить спецiальнiпрограми, якi називаються BIOS.
Extended- пам’ять. Оперативна extended- пам’ять починається з адресвище 1 Мбайта. Цю пам’ять часто називають додатковою пам’яттю. Її використаннязалежить вiд можливостей операцiйної системи, системного i прикладногопрограмного забезпечення. Але необхiдно враховувати, що не всi програми можутьвикористовувати цей тип пам’ятi. Тому при достатньо великому об’ємi оперативноїпам’ятi можливi збої при запуску програм. У таких випадках можливе або певненалаштування вiдповiдних драйверiв операцiйної системи, або змiнаапаратно-програмної конфiгурацiї, яка задається спецiальними системнимифайлами, або використання iншого типу пам’ятi. Як альтернатива може бутивикористана, наприклад, expended- пам’ять.
Expended- пам’ять. Цей вид пам’ятi називають EMS-пам’яттю, розширеноюпам’яттю. EMS- пам’ять розташована в адресах вище 1 Мбайта. Але її адресацiя вiдбуваєтьсяiнакше нiж extended-пам’ять – за допомогою спецiального контролера, який реалiзуєадресацiю пам’ятi вище 1 Мбайта у вiдповiдностi до стандарту EMS. Цей типпам’ятi не є перспективним через низьку швидкiсть її роботи.
Область старшої пам’ятi UMB. Область старшої пам’ятi подiляється на декiлька регiонiв– роздiлiв. У кожного регiону є свiй номер i власний об’єм. В свою чергу кожнийрегiон подiляється на блоки, якi створює MS DOS щоб завантажувати в нихдрайвера пристроїв i резидентнi програми. Наприклад, сервiсна оболонка NortonCommander використовує два блоки, а драйвер мишки – один.
Область верхньої пам’ятi HMA. Область верхньої пам’ятi НМА – це першi 64 Кбайтрозширеної пам’ятi – expended- пам’ятi. Пам’ять НМА як правило використовуєтьсяоперацiйною системою для розташування своїх модулiв i даних.
Кеш-пам’ять. Використання кеш-пам’ятi значно покращує обмiнданими мiж процесором та напiвпровiдниковому кристалi самого процесора, тобто вйого корпусi. Для сучасних комп’ютерiв – 32, 64 Кбайти. Другий рiвень L2 – цекеш-пам’ять, яка може бути розташована на системнiй платi або на кристалiсамого процесора. Ця пам’ять призначена для тимчасового збереження даних, якiчасто використовуються. Пам’ять цього типу має об’єм вiд 64 Кбайт до 2 Мбайт.Третiй рiвень L3 – це кеш-пам’ять, яка утворена виокремленням i використаннямдеякої частини звичайної оперативної пам’ятi спецiальними системнимипрограмами. Цей тип пам’ятi використовується, наприклад, для буферизацiї данихпри роботi з твердим диском, з дисководом CD-ROM. Використовують цю пам’ять iдеякi системнi та прикладнi програми. Мiкросхеми кеш-пам’ятi недоступнi длямодернiзацiї i збiльшення об’єму. Цi елементи є невiд’ємною частиною контролерiвсучасних твердих дисководiв.

4.Зовнiшнi носiї інформації
Зовнiшнi носiї iнформацiї призначенi длянакопичення iнформацiї, створення резервних копiй i т.д. для подальшого їївикористання незалежно вiд стану комп’ютера (включений чи виключений). Вони єенергонезалежнi та можуть використовувати рiзнi фiзичнi принципи зберiгання iнформацiї– магнiтний, оптичний, електронний.
По методу доступу до iнформацiї зовнiшнiхносiїв iнформацiї подiляються на пристрої з прямим та послiдовним доступом.Прямий доступ (direct access) – можливiсть звернення до блокiв по їх адресам убудь-якому порядку. Традицiйними пристроями з прямим доступом є дисковiнакопичувачi, з послiдовним – є накопичувачi на магнiтнiй стрiчцi.
Головна характеристика пристроїв – ємнiстьзберiгання (capacity), яка вимiрюється в Кбайтах, Мбайтах, Гбайтах та Тбайтах.Важливими загальними параметрами пристроїв є час доступу, швидкiсть передачiданих та питома вартiсть збереження iнформацiї.
Час доступу (access time) визначається яксереднiй iнтервал вiд видачi запиту на передачу блоку даних до фактичногопочатку передачi. Дисковi пристрої мають час доступу вiд одиниць до сотень мiлiсекунд.
Швидкiсть запису i зчитування iнформацiївизначається як вiдношення об’єму записуваних або зчитуваних даних до часу,який витрачається на операцiю.
Швидкiсть передачi даних (Transfer Speed,Transfer Rate) визначається як продуктивнiсть обмiну даними, яка вимiряється пiслявиконання пошуку даних.
Визначення питомої вартостi збереження iнформацiїдля накопичувачiв з фiксованими носiями залишається постiйною, а для змiннихпотрiбно пам’ятати про вартiсть самих пристроїв накопичування.
Гнучкi дисководи. Зараз найбiльш поширенi 3,5 дюймовi дискети зоб’ємом 1,44 Мбайти. Стандартний формат дискети HD-двостороннi, 80 дорiжок, 18секторiв по 512 байт на дорiжцi. Дисководи розрахованi на гнучкi диски маютьмалий об’єм i низьку швидкодiю.
Твердi дисководи. На сьогоднiшнiй день об’єм дисководiв становить 120Гбайт. Середнiй час доступу складає 5-12 мс. Альтернативою для традицiйнихдисководiв стали пристрої, якi поєднують магнiтну i оптичну технологiю запису iчитання даних – магнiтооптичнi нагромаджувачi (МО). Його поверхня покрита спецiальнимшаром магнетика. Iнформацiя на диску зберiгається у виглядi послiдовностiнамагнiчених дiлянок. Але на сьогоднi МО поступаються твердим дискам швидкiстюзапису. МО зручнi при роботi з мультимедiа.
CD-ROM диски. CD-ROM – пам’ять на диску, яка використовується тiлькидля читання iнформацiї. На компакт-диску використовується єдина спiральна дорiжка,нанесена на поверхню диску. При оцiнцi швидкостi зчитування з компакт-диску заеталон прийнято величину 150 Кбайт. Диск, який забезпечує таку швидкiстьзчитування iнформацiї, називається 1-швидкiсним.
DVD диски. Вдосконалення оптичних методiв запису iнформацiї iдосвiду експлуатацiї вiдповiдних пристроїв, таких як CD, CD-ROM сприяли появi iрозвитку технологiй DVD, якi базуються на використаннi дискiв DVD – унiверсальнийцифровий запис. Диски DVD можуть бути як одностороннi так i двостороннi. Накожнiй сторонi можуть бути один або два робочих шари, якi мiстять iнформацiю вцифровому виглядi. Це дозволяє нарощувати об’єм диску вiд 4,7 до 17 Гбайт.
CD-R, CD-RW, DVD-RAM. Розвиток iнформацiйних технологiй викликав потребустворення пристроїв для збереження iнформацiї великого об’єму, можливостiперезапису. Така технологiя давно використовується в нагромаджувачах зодноразовим записом i багаторазовому зчитуваннi. Записування вiдбуваєтьсяшляхом “пропалювання”. У результатi отримуємо компакт-диск, який можнавикористовувати як звичайний CD-ROM.

5. Рiзновидсистемних плат та чiпсети
Найважливiшим вузлом ПК є системна плата(main board). На нiй розташованi процесор, оперативна пам’ять, BIOS, чiпсет,допомiжнi мiкросхеми. СП в основному визначає продуктивнiсть та функцiональнiможливостi комп’ютера, включаючи можливiсть модернiзацiї. Високi параметрi СПдосягаються за рахунок їх постiйного удосконалення, що базується на використаннiновiших комп’ютерних технологiй. Вибираючи системну плату (далi СП), потрiбнорозглянути її з усiх сторiн. Не потрiбно забувати про технiчну пiдтримку напрофесiйному рiвнi та технiчну документацiю.
При оцiнюваннi будь-якого IВМ – сумiсногокомп’ютера можна видiлити наступнi критерiї: процесор, посадочне мiсцепроцесора, швидкодiя системної плати, кеш-пам’ять, модулi оперативної пам’ятi,тип шини, BIOS, конструкцiя, вмонтованi iнтерфейси, технологiя Plag-and-Play(PnP), керування живленням, чiпсети, документацiя.
Процесор. Потрiбноврахувати пiдтримку процесора, та можливiсть удосконалення.
Посадочне мiсце процесора. Кожний типпроцесорiв має своє посадочне мiсце – слот або сокет. При виборi материнськоїплати потрiбно враховувати сумiснiсть процесора та посадочного мiсця наматеринськiй платi.
Швидкодiя системної плати. На системнiйплатi є перемикач тактової частоти, якщо нi, тодi управлiння проводитьсяBIOS-ом. Кожний тип процесорiв працює з материнською платою на визначенихчастотах, їх може бути кiлька.
Приклад.На СП з процесором 486 повинен бути перемикач тактовоїчастоти для роботи на частотах 33 та 40 МГц. Цi системнi плати можуть допускатиперемикання на iншi частоти. Системна плата з процесором Pentium абоPentium Pro повинна мати тактову частоту 50, 60 або 66 МГц з можливiстюперемикання мiж цими значеннями. Pentium 75 працює на СП з частотою 50 МГц;Pentium 60, 90, 120, 150 i 180 МГц працюють на СП iз тактовою частотою 60 МГц;Pentium 66, 199, 133, 166 i 200 МГц працюють при встановленнi тактової частотиСП, рiвнiй 66 МГц; Pentium Pro 150, 180 i 200 працюють на частотах системноїплати 50, 60 i 66 МГц вiдповiдно. На даний час частота СП досягає 800 МГц.
Кеш-пам’ять. Деякi старiСП мають рознiми для встановлення додаткових модулiв кеш-пам’ятi 2-го рiвня.Сучаснi СП не всi мають такi рознiми, оскiльки кеш-пам’ять 2-го рiвнявмонтована на кристалi процесора.
Модулi оперативної пам’ятi. Модулiпам’ятi вiдрiзняються не тiльки конструктивно, а ще й ємнiстю, швидкодiєю таробочою частотою. Їх можна класифiкувати по-рiзному, а саме: по ємностi, робочiйчастотi. Розрiзняють такi типи оперативної пам’ятi: SIMM, DIMM, DRAM, SDRAM,DDR, RIMM та iншi.
Приклад. СП зпроцесором 486 можуть мати рознiми для 30 та 72-контактних модулiв SIMM. На СПз процесорами Pentium та Pentium Pro можуть бути встановленi 72-контактнi SIMMабо 168-контактнi модулi DIMM. Завдяки 64-розряднiй конструкцiї цих плат72-контактнi модулi SIMM можна встановлювати парами а модулi DIMM – по одному.Для забезпечення максимальної продуктивностi необхiднi системи, якi пiдтримуютьмодулi SDRAM (Synchronous DRAM) i EDO (Extended Data Out). Для процесорiвPentium 4 можна використовувати модулi RIMM, DDR, DIMM, а для процесорiв типуAthlon – DDR, DIMM в залежностi вiд пiдтримки СП. На даний час найбiльша робочачастота модуля RIMM, що становить 800 МГц.
Тип шини. Системнiплати можуть мати шини ISA, PCI, AGP, USB, AMR, кожна з яких працює на своїйчастотi. Тому при виборi СП слiд звернути увагу на периферiйнi пристрої, якiбудуть приєднуватись до СП.
BIOS. В СПповинна виконуватись стандартна програма BIOS (базова системавведення-виведення). Для спрощення модернiзацiї BIOS повинна бути записана в мiкросхемахFlash-ROM або EEPROM i пiдтримувати технологiю Plag-and-Play, Enhanced IDE абоFast ATA. В BIOS повинна передбачатися система розширеного управлiння живленняАРМ (Advanced Power Management).
Конструкцiя. Найбiльшунiверсальною є конструкцiя типу Baby AT. Її можна встановлювати в корпуси рiзноїконструкцiї i модифiкувати в бiльшостi комп’ютерiв. Для досягнення бiльшвисокої продуктивностi i унiверсальностi в багатьох СП i комп’ютерахвикористовується нова конструкцiя АТХ. Для того, щоб вибрати корпус потрiбноврахувати розмiри СП.
Вмонтованi iнтерфейси. СП повиннамати як можна бiльше вмонтованих контролерiв та iнтерфейсiв (крiм вiдеоадаптера).На нiй повиннi бути встановленi контролер дисководу, рознiм Enhanced IDEлокальної шини (РСI або VL-Bus), два вмонтованих послiдовних порти (з мiкросхемамиUART типу 16550А) i високошвидкiсний паралельний порт (EPP або ECP). Такожбажано вмонтований рознiм для пiдключення мишки типу PS/2, хоч для цього можнавикористовувати будь-який послiдовний порт. Деякi новi системи включаютьвмонтований стандарт USB (Universal Serial Bus), а також AGP та AMR.Вмонтований порт SCSI є ще одною перевагою iнтерфейсу ASPI (Advanced SCSIProgramming Interface). На платi може бути встановлений мережний адаптер,звукова карта, вiдео адаптер.
Технологiя Plag-and-Play (PnP). СП повиннапiдтримувати стандарт Plag-and-Play фiрми Intel. Це забезпечує автоматичну конфiгурацiюадаптерiв РСI, а також ISA-адаптерiв стандарту Plag-and-Play.
Керування живленням. СП повиннапiдтримувати всi можливостi процесорiв модифiкацiї SL Enhanced з системоюрозширеного керування живленням АРМ (Advanced Power Management)i способикерування системою SMM (System Management Mode), якi дозволяють переводити рiзнiвузли комп’ютера на рiзнi рiвнi готовностi та енергопотреби.
Чiпсети. СП маютьвелику кiлькiсть рiзних чiпсетiв. Саме краще використовувати самi новi чiпсети.
Документацiя. СПобов’язково повиннi супроводжуватися технiчною документацiєю. В нiй повиннiописуватися всi перемикачi та перемички якi є на СП, розводки контактiв всiхрознiмiв, параметри мiкросхем кеш-пам’ятi, модулiв SIMM та других елементiв замiни,а також повинна знаходитися i iнша необхiдна iнформацiя. 6. Основнi параметри чiпсетiв
Практично всi чiпсети, на основi якихпобудованi сучаснi материнськi плати, мають в свойому складi засоби,забезпечивши як мiнiмум пiдтримку:
• процесорiв Pentium (Celeron) абоAthlon (Duron), а також їх аналогiв;
• шини процесора (FSB) з частотою66/100/133 МГц;
• пам’ятi SDRAM об’ємом 256 Мбайт намодулях DIMM;
• шини AGP 1X/2X/4X;
• клавiатури та манiпулятора мишi;
• послiдовних та паралельного портiв;
• двох портiв IDE з протоколомUltraDMA/33/66/100/133;
• двох портiв USB (з швидкiстюпередачi до 12 Мбiт/с);
• до чотирьох пристроїв РСI та iн.
Класична архiтектура чiпсетiвпередбачає використання основних мiкросхем набору, що називаються North Bridge(Пiвнiчний мiст) та South Bridge (Пiвденний мiст). При цьому за параметри тафункцiональнi можливостi, пов’язанi з роботою процесора, вiдеоадаптера,оперативної пам’ятi та шини РСI, в основному вiдповiдає пiвнiчний мiст. Запристроями з iнтерфейсами IDE та USB, послiдовними та паралельним портами, шинуISA, зв’язок з BIOS та периферiйними пристроями, робота яких характеризується вiдноснонизькими потоками iнформацiї – пiвденний мiст.Chipsetта i815E Chipset
Чiпсети i815 (i815 Chipset, комерцiйнаназва Solano) та i815Е (i815Е Chipset) побудованi на основi використанняхабової архiтектури (Accelerated Hub Architecture) i призначенi длявисокопродуктивних комп’ютерiв з процесорами типу Pentium II/III та Celeron зрознiмами Slot 1 та Socket 370 i частотою шини FSB 66/100/133 МГц.
Вмонтований контролер пам’ятi пiдтримує:64-бiтний iнтерфейс пам’ятi SDRAM, об’єм пам’ятi вiд 32 до 512 Мбайт; мiкросхемиSDRAM 16/64/128/256 Мбiт, до 3 модулiв DIMM PC100 SDRAM (double sided DIMM) або3 (single sided DIMM) модуля DIMM PC133 SDRAM при частотi шини пам’ятi 133 МГц.
Вмонтованi засоби пiдтримують: AGP 2.0 з пiдтримкоюрежимiв AGP 1X/2X/4X, iнтегровану графiку на основi i712 (до 1600х1200 при 8 бiтахна колiр та вертикальнiй розгортцi 85 Гц); до 6 пристроїв РСI; 2 (i815) або 4 (i815Е)порти USB; 2 порти IDE або з UltraDMA/33/66 (i815), або з UltraDMA/33/66/100(i815Е); iнтерфейс LPC (Low Pin Count); контролер LAN (i815E); AC’97 audio з 2(i815) або з 6 (i815Е) каналами; ACPI; монiторинг та iншi функцiї та пристрої.
На даний час, як було згадано вище, iснуєвелике рiзноманiття мiкро-контролерiв системних плат (iнакше називають – чiпсет),але одними iз найкращих для процесорiв типу Pentium II/III та Celeron є i815Chipset та i815E Chipset. Для персональних комп’ютерiв, якi призначенi дляроботи з офiсними додатками можна використовувати i815Е Chipset, так як вiн маєiнтегрований вiдеоадаптер. Його можливостi повнiстю задовольняють роботу офiснихдодаткiв. При бажаннi можна поставити новий вiдеоадаптер, вiдключившивмонтований в BIOS.VIAApollo KT133 та VIA Apollo KT133A
Чiпсет VIA Apollo KT133 орiєнтований насистеми з використання процесорiв AMD Athlon з рознiмом типу Socket A (Socket462), до яких вiдносяться процесори початкового рiвня AMD Duron тависокопродуктивнi AMD Thunderbird.
Розрахований на роботу з шиною FSB типуEV6 – шиною, що здiйснює передачу даних по передньому i задньому фронтахтактового сигналу – DDR (Double Data Rate). Тактова частота шини FSB для чiпсетаVIA Apollo KT133 у випадку використання процесорiв AMD Athlon складає 100 Мгц,що дозволяє забезпечувати передачу даних з частотою 200 МГц (100 МГц DDR).
/>Пiдтримуєасинхронну 64-розрядну шину пам’ятi з частотами роботи 66/100/133 МГц, типипам’ятi РС100, РС133 SDRAM, VCM (Virtual Channel Memory) SDRAM (VCM133) – до1,5 Гбайт (при використаннi мiкросхем пам’ятi 256 Мбiт), 8 банкiв,CAS-before-RAS або self refresh, UltraDMA/33/66, до 5 РСI - пристроїв,чотири порти USB, AGP 1X/2X/4X, включаючи пiдтримку режиму SideBand Addressing(SBA), AC’97 Audio, MC’97 Modem, iнтегрованi IO/APIC, Hardware monitoring,Advanced mobile power management, Clock stop, сумiснiсть РС99 i т.д.
В процесi роботи над удосконалення архiтектуритехнологiї свої спецiалiзованих наборiв системної логiки фiрма VIA випустилаудосконалений варiант чiпсету VIA Apollo KT133А. Цей чiпсет, володiючи всiмавластивостями прототипу, на вiдмiну вiд нього пiдтримує 266 МГц (133 МГц DDR).При цьому, як показує практика, новий варiант чiпсету успiшно працює i привеликих значення тактової частоти процесорної шини, що робить його дужеперспективним в режимах розгону (overclocking).
На даний момент VIA Apollo KT133Акористується великою популярнiстю для процесорiв з тактовою частотою до 1000Гц. Для процесорiв Athlon з тактовою частотою вище 1 ГГц використовуються бiльшпотужнi чiпсети VIA Apollo KT266/266А/333/400. Процесор AMD Athlon 2,2 ГГц визнанийнайбiльш продуктивним на чiпсетi VIA Apollo KT400.

7. Класифiкацiя,назва та короткi параметри процесорiв
У технiчнiй лiтературi, прес-релiзах, атакож у попереднiх анонсах розроблювачiв i виробникiв нерiдко використовуютьсякодовi найменування процесорiв та їх архiтектури. Однак пiсля офiцiйногооголошення цi ж вироби стають вiдомi вже пiд iншими iменами. При цьому змаркетингових розумiнь процесорам, створеним за рiзною технологiєю та маючи вiдмiнностiв архiтектурi своїх ядер, часто привласнюються однаковi iмена. Таке положенняречей дезорганiзує не тiльки починаючих користувачiв, але нерiдко i фахiвцiв. 8. Класифiкацiя процесорiв фiрмиIntel
 
Pentium – першi процесори сiмейства P5 (березень 1993 р.).Перше поколiння Pentium носило кодове iм'я P5, а також i80501, напруга живленнябула 5 В, розташування виходiв – «матриця», тактовi частоти – 60i 66 Мгц, технологiя виготовлення – 0,80-мiкронна, частота шини дорiвнює частотiядра. Випускалися в конструктивi пiд Socket 4.
Розвитком цього сiмейства став P54, вiн жеi80502, напруга живлення ядра була знижена з 5 В до 3,3 В, розташування виходiв– «шахова матриця», технологiя – 0,50 мкм, а потiм 0,35 мкм. Тактовачастота ядра – 75-200 Мгц, шини – 50, 60, 66 Мгц. Обсяг кеш-пам'ятi L1 –16 Кбайт. Уперше вона була роздiлена – 8 Кбайт на данi i 8 Кбайт на iнструкцiї.Рознiм Socket 7. Архiтектура IA32, набiр команд не змiнювався з часiв процесорiвi386.
PentiumMMX (P55, сiчень 1997 р.). Додався новий набiр iз 57 команд MMX. Технологiя– 0,35 мкм. Напруга живлення ядра зменшилося до 2,8 В. Процесори вимагали змiнив архiтектурi материнських />плат, тому що подвiйнеелектроживлення вимагало установки додаткового стабiлiзатора напруги. Обсягкеш-пам'ятi L1 був збiльшений у два рази i склав 32 Кбайта. Внутрiшня тактовачастота – 166-233 МГц, частота шини – 66 Мгц. Розрахованi на Socket 7. Сталиостаннiми в лiнiйцi процесорiв Pentium для комп'ютерiв Desktop.
PentiumPro – першi процесори шостого поколiння, випущенi в листопаду 1995 р. Упершезастосована кеш-пам'ять L2, об'єднана в одному корпусi з ядром i працююча начастотi ядра процесора. Процесори мали дуже високу собiвартiсть виготовлення.Випускалися спочатку за технологiєю 0,50 мкм, а потiм по 0,35 мкм, що дозволилозбiльшити обсяг кеш-пам'ятi L2 iз 256 до 512, 1024 i 2048 Кбайт. Тактовачастота – вiд 150 до 200 Мгц. Частота шини – 60 i 66 Мгц. Кеш-пам'ять L1 – 16Кбайт. Рознiм Socket 8. Пiдтримували всi iнструкцiї процесорiв Pentium, а такожряд нових iнструкцiй (CMOV, FCOMI i т.д.). В архiтектуру була введена подвiйнанезалежна шина (DIB). Надалi всi нововведення успадкували Pentium II. АрхiтектураPentium Pro значно випередила свiй час.
PentiumII/III– сiмействоP6/6x86, першi представники з'явилися в травнi 1997 р. Сiмейство цих процесорiвпоєднує пiд загальним iм'ям процесори, призначенi для рiзних сегментiв ринку:Pentium II (Klamath, Deschutes, Katmai) – для масового ринку ПК середнього рiвня,Celeron (Covington, Mendocino, Dixon i т.д.) – для недорогих комп'ютерiв, Xeon(Xeon, Tanner, Cascades i т.д.) – для високопродуктивних серверiв i робочихстанцiй. Рознiми Slot 1, Slot 2, Socket 370, а також вiдповiднi варiанти длямобiльних комп’ютерiв.
Katmai – найменування ядра (вересень 1999 р.) процесорiвPentium III. Додано блок SSE (Streaming SIMD Extensions), розширений набiркоманд MMX, удосконалений механiзм потокового доступу до пам'ятi. Техпроцес –0,25 мкм, тактова частота – 450-600 МГц, кеш-пам'ять L2, розмiщена на процесорнiйплатi, – 512 Кбайт. Рознiм – Slot 1. Частота шини – 100 МГц, але в зв'язку ззатримкою Coppermine були випущенi моделi 533 i 600 МГц, розрахованi на частотушини процесора 133 Мгц.
Celeron – сiмейство процесорiв, орiєнтованих на масовий ринокнедорогих комп'ютерiв. У це сiмейство входять моделi, створенi на основi архiтектуриCovington, Mendocino, Dixon, Coppermine. Уперше з'явилися в квiтнi 1998 року.Випускалися спочатку для Slot 1, надалi – для Socket 370.
Tualatin-256K– кодовенайменування ядра i процесорiв Socket 370 Pentium III, зроблених по 0,13 мкмтехпроцесу. Це останнi Pentium III. Вiдрiзняються вiд попередникiв бiльшудосконаленими архiтектурою та технологiєю виробництва. Характеризуютьсязниженою напругою живлення i меншим енергоспоживанням. Робоча частота моделейдля Desktop iз FSB 100 МГц – 1,0, 1,1 ГГц, а з FSB 133 МГц – 1,13 ГГц i вище.
Pentium4 – наступнi пiсля Coppermine принципово новi 32-нi процесори Intel длязвичайних PC. Замiсть традицiйних GTL+ i AGTL+ використовується нова системнашина Quad Pumped 100 Мгц, що забезпечує передачу даних iз частотою 400 Мгц iпередачу адрес iз частотою 200 Мгц. Кеш-пам'ять L1 – 8 Кбайт, L2 – 256 Кбайт. Вархiтектуру введений ряд удосконалень, спрямованих на збiльшення тактовоїчастоти i продуктивностi. Введено новий набiр iнструкцiй SSE2. Першi моделi наосновi ядра Willamette iз тактовою частотою 1,4-1,5 ГГц випущенi 20 жовтня 2000року. Рознiм – Socket 423. Остання модель розрахована на частоту 2 ГГц, пiслячого ядро Willamette змiнюється на Northwood.
Merced – кодове найменування ядра i першого процесора 64-оїархiтектури, апаратно сполучино з 32-ою архiтектурою. Включає трьохрiвневукеш-пам'ять обсягом 2-4 Мбайт. Продуктивнiсть приблизно в три рази вище, нiж уTanner. Технологiя виготовлення – 0,18 мкм, частота ядра – 667 Мгц i вище,частота шини – 266 Мгц. Перевершує Pentium Pro по операцiях FPU у 20 разiв. Фiзичнийiнтерфейс – Slot M. Пiдтримує MMX i SSE. Офiцiйне найменування – Itanium. 9. Класифiкацiя процесорiв фiрмиADM
 
K5 – першi процесори AMD, анонсованi як конкурентPentium. Рознiм – Socket 7. Подiбно Cyrix 6x86, використовували PR-рейтинг iзпоказниками вiд 75 до 166 Мгц. При цьому використовувана частота системної шинискладала вiд 50 до 66 Мгц. Кеш-пам'ять L1 – 24 Кбайт (16 Кбайт для iнструкцiй i8 Кбайт для даних). Кеш-пам'ять L2 розташована на материнськiй платi i працюєна частотi процесорної шини.
K6 – процесори, анонсованi як конкурент Pentium II. Першiмоделi вироблялися за технологiєю 0,35 мкм, надалi – 0,25 мкм (кодове iм'я«Little Foot»). Процесори працювали на частотi вiд 166 до 233 Мгц.Були створенi на базi дизайну процесора 686 вiд придбаної AMD компанiї NexGen.У порiвняннi зi своїми попередниками одержали модуль MMX, збiльшився обсяг кэшаL1 – до 64 Кбайт (по 32 Кбайт для iнструкцiй i даних).
K6-2– наступне поколiння K6 iзкодовим iм'ям «Chomper». Процесор вийшов у травнi 1998 року, основнимудосконаленням є пiдтримка додаткового набору iнструкцiй 3DNow! i частотисистемної шини 100 Мгц. Кеш-пам'ять L1 – 64 Кбайт (по 32 Кбайт для iнструкцiй iданих), кэш L2 знаходиться на материнськiй платi i може мати обсяг вiд 512Кбайт до 2 Мбайт, працюючи на частотi шини процесора. Першi моделi мали частотуядра 266 Мгц.
K6-2+ – однi з останнiх Socket 7 процесорiв AMD. I першiSocket 7 процесори, зробленi з використанням 0,18 мкм техпроцесу.
K6-III (Sharptooth) – першi процесори вiд AMD, що мають кеш-пам'ять L2,об'єднану з ядром. Останнi процесори, зробленi пiд платформу Socket 7.Фактично, являють собою просто K6-2 iз 256 Кбайт кеш-пам'яттю L2 на чiпi, щопрацює на тiй же частотi, що i ядро процесора. Кеш-пам'ять L1 має обсяг 64Кбайт (по 32 Кбайт для iнструкцiй i даних), кеш-пам'ять L3 знаходиться наматеринськiй платi i може мати обсяг вiд 512 Кбайт до 2 Мбайт, працюючи начастотi шини процесора. Першi моделi, випущенi в лютому 1999 року, булирозрахованi на 400 i 450 Мгц.
K7 – першi процесори, архiтектура й iнтерфейс яких вiдрiзняютьсявiд Intel. Обсяг кеш-пам'ятi L1 – 128 Кбайт (по 64 Кбайт для iнструкцiй iданих). Кеш-пам'ять L2 – 512 Кбайт, що працює на 1/2, 2/5 або 1/3 частотипроцесора. Процесорна шина – Alpha EV-6. Тактова частота шини – 100 Мгц iзпередачею даних при 200 Мгц. Пiдтримуванi набори iнструкцiй – MMX i розширенийу порiвняннi з K6-III набiр 3DNow!.. Рознiм – Slot A. Одержав найменуванняAthlon. Були випущенi моделi 500-1000 Мгц. Ядро K75 – алюмiнiєвi з'єднання, K76– мiднi.
Thunderbird – найменування ядра процесорiв Athlon, випущених затехнологiєю 0,18 мкм iз використанням технологiї мiдних з'єднань. На чiпi iнтегрованi256 Кбайт повношвидкiсного exclusive кэша L2. Як перехiдний варiант якийсь часвипускався пiд рознiм Slot A. Однак основний рознiм є Socket A. Модель iзчастотою 1,33 ГГц демонструє велику продуктивнiсть на офiсних завданнях, чимпроцесор Intel Pentium 4 iз частотою 1,7 ГГц. Технологiчний потенцiал ядраThunderbird надає можливiсть випуску виробiв iз частотою до 1,5 ГГц.
Athlon – найменування процесорiв, створених на основi архiтектурK7, К75, К76, Thunderbird у варiантах Slot A i Socket A (Socket 462).Високопродуктивнi процесори, орiєнтованi на сектор комп'ютерiв High-End.
Duron – найменування лiнiйки процесорiв, орiєнтованих насектор комп'ютерiв Low-End. Є конкурентами процесорiв Celeron, однак володiютьменшою цiною i бiльшою продуктивнiстю при рiвних робочих частотах. Побудованiна варiантi ядра Thunderbird з урiзаної до 64 Кбайт кеш-пам'яттю L2.Випускаються тiльки пiд рознiм Socket A.
Palomino – кодове найменування ядра процесорiв Athlon, щопришли на змiну архiтектурi Thunderbird. Передбачають незначнi архiтектурнi змiниз метою полiпшення швидкiсного потенцiалу процесора. Наприклад, у складi ядравикористовуються полiпшений блок пророкування розгалужень i апаратна попереднявибiрка з пам'ятi. Процесори на новому ядрi не будуть пiдтримувати SSE2. Iнформацiяпро те, що конвеєр у ядрi Palomino буде мiстити бiльше число ступiней, не пiдтверджується.Palomino буде швидше, нiж Thunderbird, що працює на тiй же частотi. Socket Aзалишиться основним процесорним гнiздом ще на 2-3 роки, фiрма AMD не має намiрузмiнювати фiзичний iнтерфейс своїх процесорiв. Palomino буде працювати наматеринських платах, що пiдтримують шину EV6 iз частотою 266 Мгц. У виробництвiпроцесорiв буде використана технологiя мiдних з'єднань. Молодшi моделiрозрахованi на тактову частоту ядра 1,533 ГГц i вище.
10. Операцiйна система
Операцiйна система — це програма,що завантажується при включеннi комп'ютера. Вона вiдповiдає за дiалог зкористувачем, здiйснює керування комп'ютером, його ресурсами (оперативноюпам'яттю, мiсцем на дисках i т.д.), запускає iншi (прикладнi) програми навиконання. Операцiйна система забезпечує користувачу i прикладним програмамзручний спосiб спiлкування (iнтерфейс) iз пристроями комп'ютера. Основнапричина необхiдностi операцiйної системи полягає в тому, що елементарнi операцiїдля роботи з пристроями комп'ютера i керування ресурсами комп'ютера — це операцiїдуже низького рiвня, тому дiї, що необхiднi користувачу i прикладним програмам,складаються з декiлькох чи сотень тисяч таких елементарних операцiй.
Операцiйна система DOS складаєтьсяз наступних частин:
Базова система введення-виведення(BIOS), що знаходиться в постiйнiй пам'ятi (постiйному запам'ятовуючомупристрої, ПЗУ) комп'ютера. Ця частина операцiйної системи є «вбудованою»у комп'ютер. Її призначення складається у виконаннi найбiльш простих i унiверсальнихпослуг операцiйної системи, зв'язаних зi здiйсненням уведення-виведення.Базова система введення-виведення мiстить також тест функцiонування комп'ютера,що перевiряє роботу пам'ятi i пристроїв комп'ютера при включеннi йогоелектроживлення. Крiм того, базова система введення-виведення мiстить програмувиклику завантажника операцiйної системи.
Завантажник операцiйної системи — це дуже коротка програма, що знаходиться в першому секторi кожної дискети зоперацiйною системою DOS. Функцiя цiєї програми полягає в считуваннi в пам'ятьще двох модулiв операцiйної системи, що i завершують процес завантаження DOS.
На жорсткому диску (вiнчестерi)завантажник операцiйної системи складається з двох частин. Це зв'язано з тим,що жорсткий диск може бути розбитий на кiлька роздiлiв (логiчних дискiв). Першачастина завантажника знаходиться в першому секторi жорсткого диска, вонавибирає, з якого з роздiлiв жорсткого диска варто продовжити завантаження.Друга частина завантажника знаходиться в першому секторi цього роздiлу воназчитує в пам'ять модулi DOS i передає їм керування.
Дисковi файли I0.SYS i MSDOS.SYS(вони можуть називатися по-iншому- назви мiняються в залежностi вiд версiї операцiйноїсистеми). Вони завантажуються в пaмять завантажником операцiйної системи iзалишаються в пам'ятi комп'ютера постiйно. Файл I0.SYS являє собою доповненнядо базoвої системи введення-виведення в ПЗУ. Файл MSDOS.SYS реалiзує основнiвисокорiвневi послуги DOS.
Командний процесор DOS обробляєкоманди, що вводяться користувачем. Командний процесор знаходиться в дисковомуфайлi COMMAND.СОМ на диску, з якого завантажується операцiйна система. Деякiкоманди користувача командний процесор виконує сам. Такi команди називаютьсявнутрiшнiми. Для виконання iнших (зовнiшнiх) команд користувача команднийпроцесор шукає на дисках програму з вiдповiдним iм'ям i якщо знаходить її, тозавантажує в пам'ять i передає їй керування. По закiнченнi роботи програмикомандний процесор видаляє програму з пам'ятi i виводить повiдомлення проготовнiсть до виконання команд (запрошення DOS).
Зовнiшнi команди DOS — цепрограми, що поставляються разом з операцiйною системою у виглядi окремих файлiв.Цi програми виконують дiї обслуговуючого характеру, наприклад форматуваннядискет, перевiрку дискiв i т.д.
Драйвери пристроїв — це спецiальнiпрограми, що доповнюють систему введення-виведення DOS i забезпечуютьобслуговування нових чи нестандартне використання наявних пристроїв. Наприклад,за допомогою драйверiв можлива робота з «електронним диском» тобточастиною пам'ятi комп'ютера, з яким можна працювати так само, як з диском.Драйвери завантажуються в пам'ять комп'ютера при завантаженнi операцiйноїсистеми, їхнi iмена вказуються в спецiальному файл CONFIG.SYS. Така схемаполегшує додавання нових пристроїв дозволяє робити це, не торкаючи системнiфайли DOS./>Версiї DOS
Перша версiя операцiйної системидля комп'ютера IBM PC — MS DOS 1.0 була створена фiрмою Microsoft у 1981 р.Надалi в мiру вдосконалення комп'ютерiв IBM PC випускалися i новi версiї DOS,що враховують новi можливостi комп'ютерiв i надають додатковi можливостiкористувачу.
У 1987 р. фiрма Microsoftрозробила версiю 3.3 (3.30) операцiйної системи MS DOS. яка стала фактичнимстандартом на наступних 3-4 роки. Ця версiя дуже компактна i має достатнiй набiрможливостей, так що на «стандартнiй IBM PC AT» тепер її експлуатацiяцiлком доцiльна. Але на бiльш потужних комп'ютерах з декiлькома мегабайтамиоперативної пам'ятi бажано використовувати версiї 5.0 чи 6.0 операцiйноїсистеми MS DOS. Цi версiї мають засоби для ефективного використання оперативноїпам'ятi понад 640 Кбайт, дозволяють працювати з логiчними дисками, “великими”32 Мбайт, переносити DOS i драйвери пристроїв у розширену пам'ять, звiльняючи мiсцев звичайнiй пам'ятi для прикладних програм, i т.д. Версiя 6.0 MS DOS включаєзасоби стиску iнформацiї на дисках (DoubleSpace), програми створення резервнихкопiй, антивiрусну програму й iншi дрiбнi удосконалення. Однак у цiй версiїпрограми стиску iнформацiї не завжди працювали коректно, що приводило до втратданих у деяких користувачiв. Для усунення цих проблем i iнших помилок фiрма Microsoftвипустила версiю MS DOS 6.20. Ця версiя працює стiйкiше, надiйнiше i швидше, нiжMS DOS 6.0 i включає ряд невеликих удосконалень. Однак судове рiшення з приводупорушення в MS DOS патентiв фiрми Stack Electronics змусило Microsoft випуститиспочатку версiю MS DOS 6.21. у який була вилучена програма динамiчного стискудискiв, що порушила патент, DoubleSpace, а потiм MS DOS 6.22 з «пiдправленою»версiєю DoubleSpace, що не порушує патент. На мою думку, з цих версiй краща — 6.20./>ОС WINDOWS 3.1Windows3.0.
Великим кроком вперед став випуску травнi 1990 року версiї Windows 3.0. Фiрма Microsoft ввела пiдтримкузахищеного режиму процесорiв 80286 i 80386, що давало прикладним програмам бiльшепам'ятi. Пiдтримка 386 розширеного режиму була перенесена з Windows/386.Прикладним програмам тепер видiлялося до 16 Мбайт пам'ятi, причому не страничноорганiзованої, як у LI EMS, а доступної для одночасного використання. Була реалiзованапсевдобагатозадачнiсть i можливiсть виконання DOS- програм у вiкнi.
Помiтно покращився iнтерфейскористувача. Програми керування файлами File Manager i Program Manager буливиконанi в стилi самого середовища, з'явилася програма конфiгурацiї ControlPanel, були доданi пропорцiйнi шрифти, а також об'ємнi iнтерфейснi елементи:смуги прокрутки i кнопки.
Змiни в роботi дисплейних драйверiвi можливiсть адресацiї бiльшого обсягу пам'ятi дозволили Windows працювати iстотношвидше.
Все, що можна i не можна булоперенести в середовище Windows, одержувало назву for Windows: компiлятори,електроннi таблицi, графiчнi пакети, комунiкацiйнi програми, iгри./>Windows 3.1.
Незважаючи на всi полiпшення, усередовищi Windows 3.0 минулого й iстотнi недогляди: недолiк системних ресурсiв,що унеможливлювало використання наявної пам'ятi, i знаменитi системнi помилки(UAE), що вiдбувалися набагато частiше, нiж цього можна було очiкувати. Рiшенняцих проблем привело до появи версiї Windows 3.1, що споконвiчно планувалося якневелике полiпшення версiї 3.0. Насправдi введення пiдтримки шрифтiв, щомасштабуються технологiї TrueType i виправлення ряду принципових помилокперетворилася Windows 3.1 у самостiйний проект, до якого в результатi додалисязначнi нововведення. Так, був реалiзований протокол створення складенихдокументiв OLE, документований протокол Drag-and-Drop, полiпшений iнтерфейс iзпротоколом DDE (бiблiотека DDEML), уведенi панелi дiалогу загальногопризначення (COMMDLG), у вiдповiдь на численнi запити були вiдкритi ранiшенедокументованi функцiї i робочi областi ядра (TOOLHELP). Одним словом,середовище Windows перетворилася в гарний iнструмент для розроблювачiв iзручний графiчний iнтерфейс для користувачiв./>Windows for Workgroups 3.11: iнтеграцiя мережних засобiв
У листопадi 1992 року фiрма Microsoftвипустила трохи обновлену версiю Windows — Windows for Workgroups 3.11, першуоперацiйну систему Windows, що включає у свiй склад мережнi засоби. Данасистема логiчно продовжує лiнiю Windows i дозволяє з'єднати в єдину мережуокремi комп'ютери по бессервернiй схемi (однорангова мережа), а також дозволяєпрацювати як мережний клiєнт для сервера Windows NT. Тепер для органiзацiїмережi необхiдно мати тiльки Windows i вiдповiдне устаткування — мережнi карти,кабелi i т.д. У Windows for Workgroups уперше стали використовуватися32-розряднi драйвери вiртуальних пристроїв (Vx) i 32-розрядний доступ дожорсткого диска, що значно пiдвищило продуктивнiсть. Ще одним нововведеннямстало те, що Windows for Workgroups працювала тiльки в 386-у розширеному режимi,тим самим пiдписуючи смертний вирок застарiлим 286-м процесорам./>Windows NT 3.51- нова технологiя Microsoft
Windows NT, випущена в липнi 1993року, розроблена як операцiйна система високого класу для комп'ютерiв класу high-end.Вона розроблялася як мережна операцiйна система для роботи i як сервер, i як робочастанцiя. Windows NT це не послiдовниця Windows 3.х, а в коренi нова операцiйнасистема, що вiдкриває нову лiнiю Windows. Зовнi Windows NT дуже схожа на Windows3.х, але її внутрiшня структура в коренi вiдрiзняється вiд Windows 3.х. АрхiтектураWindows NT розроблялася таким чином, щоб система мала максимальну стiйкiсть iнадiйнiстю. I треба сказати це розроблювачам вдалося, Windows NT забезпечуєстабiльнiсть цiлком порiвнянну iз серверами UNI. Windows NT функцiонує не тiлькина платформi Intel, але i на RiSC-процессорах: PowerPC, MIPS R4000, DEC Alpha.Windows NT може виконувати додатки DOS, Win16, Win32, POSI i додатки OS/2, щоне використовують графiчний iнтерфейс. Одним з найважливiших нововведень сталовикористання нової файлової системи NTFS, що забезпечує високу надiйнiстьфайлової системи i можливiсть практично будь-якого вiдновлення збоїв, крiм тогоможе використовуватися стара система FAT i HPFS (OS/2 Warp), що дозволяєвикористовувати Windows NT на одному роздiлi жорсткого диска з DOS i OS/2.Також нововведенням стала пiдтримка симетричної мультипроцесорної обробки iтехнологiї OpenGL, що дозволяє працювати з 3-хмiрними об'єктами. Офiцiйнiвимоги до апаратури складають: процесор 386/25, 12 Мбайт ОЗУ, 90 Мбайт вiльногомiсця на диску.
Система Windows 3.1 побудована натих же принципах, що i Windows 3.0, що вперше з'явилася в 1990р. Вона завантажуєтьсяповерх DOS, що забезпечує багато базових функцiй ОС. Windows додає до iнфраструктуриDOS графiчне операцiйне середовище i новi функцiональнi можливостi, такi якпростий механiзм кооперативної багатозадачностi, який використовується дляодночасного виконання декiлькох прикладних програм DOS i Windows.
Вiдповiдно до архiтектури Windowsусi прикладнi програми i системний код розмiщаються в єдиному адресному просторi.Це означає, що недопрацьована прикладна програма, що мiстить помилки, може зiпсуватиобластi пам'ятi, що використовуються операцiйним середовищем чи iншоюприкладною програмою. Результатом буде помилка загального порушення захисту (General Protection Fault).
У своїй основi Windows 3.x — 16-розрядна операцiйна система, тому для програм пам'ять представляється такою,що складається з 64-кбайтних сегментiв, а всi данi у свiй основi 16-розряднi.Ще один наслiдок 16-розрядної бази цiєї ОС — обмеженiсть системних ресурсiв. УWindows 3.x для збереження таких структур, як дескриптори файлiв прикладнихпрограм видiляється лише невеликий блок пам'ятi в iнших адресах. Пiсля того якцi областi пам'ятi заповняться, Windows не може завантажити новi прикладнiпрограми, навiть якщо в її розпорядженнi залишається цiлком достатньо пам'ятi вiнших адресах./>Огляд архiтектури/>Windows 3.х
Сьогоднi легко вiдшукувати недолiкив архiтектурi Microsoft Windows 3.x, що створювалася в тi часи, коли найбiльшрозповсюдженими були процесори 286 i ОЗУ малої ємностi. Але варто такожзгадати, що значила Windows 3.х для персонального комп'ютера: удосконаленийграфiчний iнтерфейс користувача, «невидиме» керування пам'яттю,шрифти, що мастабуються й унiфiкована модель вiдтворення зображень,багатозадачнiсть i 32-розряднi драйвери вiртуальних пристроїв (Vx) — лише найбiльшважливi нововведення.
В основi органiзацiї Windows 3.хлежить 16-розрядна архiтектура. Її ядро, бiльшiсть найважливiших компонентiв iвласних прикладних програм являють собою 16-розряднi коди. (Її рiдковикористовуваний iнтерфейс Win32 API дає можливiсть виконувати 32-розряднiприкладнi програми, але не дозволяє працювати з декiлькома потоками.)
Усi власнi прикладнi програми Windows3.х i всi її системнi бiблiотеки DLL вiдображаються в загальний сегментований вiртуальнийадресний простiр розмiром 4 Гбайти. Усi цi компоненти видимi (i часто доступнiна рiвнi запису) один для одного. У нижнiй частинi цього адресного простору,звичайно нижче мiтки 1 Мбайт, розмiщаються драйвери пристроїв реального режиму,що забезпечують взаємодiю з периферiйними пiдсистемами, такими, як вiдеоплатичи принтери. У Windows 3.11 драйвери Vx файлової системи використовуються для вiдшуканнямаршруту доступу до диска в захищеному режимi.
Спрощена органiзацiя системидозволяє одержати дуже малу робочу множину (working set — прикладний iсистемний код, який необхiдно завантажити в пам'ять для будь-якої даної задачi),тому Windows 3.1х може успiшно виконуватися на комп'ютерах з ОЗУ обмеженого розмiру.Така архiтектура також сприяє пiдвищенню ефективностi виконання коду, тому щопрограми можуть викликати функцiї API з власного простору пам'ятi. Недолiк архiтектурискладається в слабкому захистi вiд збоїв при неправильнiй роботi програм.Програми i системнi компоненти видимi один для одного, модуль, що мiститьпомилки, може легко зiпсувати вмiст пам'ятi, що належить iншому процесу. Хоча Windows3.1х здатна вiдновлювати свою працездатнiсть пiсля деяких порушень захистузагального характеру (General Protection Fault), найчастiше результатом стаєкрах усiєї системи.
Windows 3.1х одночасно виконує декiлькаприкладних програм за допомогою простого механiзму планування, що називаєтьсякооперативною багатозадачнiстю. У цiй системi кожна прикладна програма повиннадобровiльно уступити керування, коли, перевiривши свою чергу повiдомлень, вонавиявляє, що та порожня. Але якщо прикладна програма не перевiрить свою чергуповiдомлень або через зайнятiсть, або внаслiдок зависання, то iншi прикладнiпрограми позбавляться доступу до спiльно використовуваних ресурсiв.
Iнший недолiк, що довгий часвикликав невдоволення користувачiв Windows 3.1х, — обмеженiсть ресурсiв модулiвGDI i USER. Цi обмеження виникають у зв'язку з тим, що системнi бiблiотеки GDI iUSER використовують декiлька 64-кбайт динамiчних областей (хiпiв) длязбереження рiзноманiтних схованих структур даних, створюваних прикладнимипрограмами, що виконуються в даний момент. Коли цi невеликi хiпипереповнюються, ви одержуєте повiдомлення про недостачу пам'ятi навiть якщо всистемi залишається багато вiльної пам'ятi./>ОС Windows 95
Windows 95 внесла значнi полiпшенняв архiтектуру Windows, у тому числi iстинно 32-розрядний iнтерфейс прикладногопрограмування (API), захищенi адреснi простори для її власних 32-розряднихприкладних програм, виштовхуюча багатозадачнiсть, подiл прикладних програм напотоки i бiльш широке використання вiртуальних драйверiв пристроїв. Модельзахисту пам'ятi реалiзована iз серйозними компромiсами, метою яких було досягтисумiсностi з iснуючими 16-розрядними прикладними програмами i драйверамипристроїв. Але на практицi стiйкiсть системи виявляється кращою, нiж у Windows3.1х. Продуктивнiсть же Windows 95 на подив висока. На повiльних системах,оснащених ОЗУ не бiльш 4 Мбайт, її показники майже такi ж, а iнодi i кращiрезультатiв Windows 3.1х, у залежностi вiд виконуваної операцiї. На бiльшшвидкодiючих системах з бiльшою пам'яттю вона залишається дужеконкурентноздатною в одно- i багатозадачному режимах роботи.
З погляду базової архiтектури Windows95 — iстинно 32-розрядна, багатопотокова операцiйна система з виштовхуючоюбагатозадачнiстю. У її середовищi можуть виконуватися власнi 32-розряднiприкладнi програми, написанi у вiдповiдностi зi специфiкацiєю Win32 API (майже iдентичнийварiант цього iнтерфейсу реалiзований у Windows NT). Власнi прикладнi програмиWindows 95 використовують неструктурований 32-розрядний адресний простiр, щоробить їх потенцiйно бiльш швидкодiючою при обробцi великих масивiв даних.
Найбiльш важливi компромiси в архiтектурiWindows 95 були породженi рiшенням корпорацiї Microsoft зробити її сумiсної з iснуючими16-розрядними прикладними програмами Windows i драйверами пристроїв реальногорежиму. Це дозволяє Windows 95 працювати з набагато бiльш широким спектром iснуючихапаратних i програмних засобiв. Недолiк цього рiшення полягає в тому, що областiпам'ятi, що мiстять 16-розряднi прикладнi програми i драйвера реального режиму,повиннi залишатися незахищеними. Недопрацьована програма як i ранiше вiдноснолегко може викликати крах всього операцiйного середовища.
У Windows 95 кожна 32-розряднаприкладна програма виконується у власному адресному просторi, але усi вони спiльновикористовую той самий 32-розрядний системний код. Неправильно написана32-розрядна програма усе ще може привести до аварiйного збою всiєї системи.
Розширилися мережнi функцiональнiможливостi. До складу Windows 95 включений вбудований клiєнт для мереж NetWare3.x, 4.x i для серверiв Windows NT. Передбаченi також засоби для роботи зпротоколами IPX/SPX, NetBEUi, TCP/IP. Останнiй з перерахованих протоколiвдозволяє виконувати пiдключення до Internet, хоча краща програма для з'єднанняз Internet, що мiстить утилiту перегляду Web, входить до складу пакета MicrosoftPlus!.. Windows95 дозволяє безпосередньо приєднуватися до iншого комп'ютеручерез кабель i має у своєму розпорядженнi базовi засоби для встановлення з'єднань,що комутуються, через телефоннi лiнiї iз сервером вiддаленого доступу RemoteAccess Server системи Windows NT, NetWare Connect чи iз серверами компанiї, щокомутуються, Shiva. До складу Windows95 також входить iнтерфейс прикладногопрограмування для телефонiї (TAPI) фiрми Microsoft, що забезпечує спiльнуроботу вашої машини з телефоном, реєструючи телефоннi виклики i виконуючи функцiїавтовiдповiдача ( прикладнi програми для телефонiї будуть поставлятисянезалежними фiрмами).
Windows95 показує цiлком прийнятнiрезультати при виконаннi як нових прикладних програм, так i програм Windows3.x, хоча Windows for Workgroups випереджає її по швидкодiї в багатьох дисковихоперацiях. Але на машинах з ОЗУ 8 Мбайт i бiльш її продуктивнiсть порiвнянна чивище, нiж у попереднiх версiй Windows. Продуктивнiсть системи при виконаннi Windows-программнабагато перевищує аналогiчний показник системи Windows NT.
При створеннi Windows 95 фiрма Microsoftпiшла на багато компромiсiв. У результатi одержали вдосконалений графiчний iнтерфейс,бiльш високу продуктивнiсть, вдосконалений механiзм багатозадачностi, надiйнузворотну сумiснiсть i здатнiсть виконувати велике число нових прикладнихпрограм./>WINDOWS 95
Windows 95 являє собою продуктеволюцiйного розвитку системи Windows 3.1х i не означає повного розриву зминулим. Хоча вона несе в собi багато важливих змiн у порiвняннi з 16-розрядноюархiтектурою Windows, у нiй збереженi деякi найважливiшi властивостi їїпопередницi. Результатом стала поява гiбридної ОС, здатної працювати з16-розрядними прикладними програмами Windows, програмами, успадкованими вiдDOS, i старими драйверами пристроїв реального режиму й у той же час сумiсної зповнiстю 32-розрядними прикладними програмами i 32-розрядними драйверами вiртуальнихпристроїв.
Серед найбiльш важливих вдосконалень,що з'явилися в Windows 95, — початково закладена в нiй здатнiсть працювати з32-розрядними багатопотоковими прикладними програмами, захищенi адреснiпростори, виштовхуюча багатозадачнiсть, набагато бiльш широке й ефективневикористання драйверiв вiртуальних пристроїв i ширше застосування 32-розрядниххiпiв для збереження структур даних системних ресурсiв. Її найбiльш iстотнийнедолiк складається у вiдносно слабкiй захищеностi вiд погано працюючихпрограм, що мiстять помилки.
Кожна власна прикладна програма Windows95 бачить неструктурований 4-Гбайтний адресний простiр, у якому розмiщаєтьсявона сама плюс системний код i драйвери Windows 95. Кожна 32-розрядна прикладнапрограма виконується так, начебто вона монопольно використовує весь ПК. Кодприкладної програми завантажується в цей адресний простiр мiж вiдмiтками 2 i 4Гбайт. Хоча 32-розряднi прикладнi програми «не бачать» одна одну,вони можуть обмiнюватися даними через буфер обмiну (Clipboard), механiзми DDE iOLE. Усi 32-розряднi прикладнi програми виконуються вiдповiдно до моделiвиштовхуючої багатозадачностi, заснованої на керуваннi окремими потоками.Планувальник потокiв, що представляє собою складову частину системи керування вiртуальноюпам'яттю (VMM), розподiляє час серед групи одночасно виконуваних потокiв наосновi оцiнки поточного прiоритету кожного потоку i його готовностi довиконання. Виштовхуюче планування дозволяє реалiзувати набагато бiльш плавний iнадiйний механiзм багатозадачностi, нiж кооперативний метод, використовуваний уWindows 3.1х.
Системний код Windows 95 розмiщаєтьсявище границi 2 Гбайт. У просторi мiж вiдмiтками 2 i 3 Гбайт знаходяться системнiбiблiотеки DLL кiльця 3 i будь-якi DLL використовуванi декiлькома програмами.(У 32- розрядних процесорах фiрми Intel надаються чотири рiвнi апаратногозахисту, iменованi, починаючи з кiльця 0 до кiльця 3. Кiльце 0 найбiльш привiлейоване.)Компоненти кiльця 0 у системi Windows 95 вiдображаються в простiр мiж 3 i 4Гбайт. Цi важливi дiлянки коду з максимальним рiвнем привiлеїв мiстять пiдсистемукерування вiртуальними машинами (VMM), файлову систему i драйвери Vx.
Область пам'ятi мiж 2 i 4 Гбайт вiдображаєтьсяв адресний простiр кожної 32-розрядної прикладної програми, тобто воно спiльновикористовується всiма 32-розрядними прикладними програмами у вашому ПК. Такаорганiзацiя дозволяє обслуговувати виклики API безпосередньо в адресномупросторi прикладної програми й обмежує розмiр робочої множини. Однак за цеприходиться розплачуватися зниженням надiйностi. Нiщо не може перешкодити програмi,що мiстить помилку зробити запис в адреси, що належать системним DLL, iвикликати крах усiєї системи.
В областi мiж 2 i 3 Гбайт такожзнаходяться всi 16-розряднi прикладнi програми Windows, що запускаються вами. Зметою забезпечення сумiсностi цi програми виконуються в спiльновикористовуваному адресному просторi, де вони можуть зiпсувати одна одну таксамо, як i в Windows 3.1х.
Адреси пам'ятi нижче 4 Мбайт такожвiдображаються в адресний простiр кожної прикладної програми i спiльновикористовуються всiма процесами. Завдяки цьому стає можливою сумiснiсть з iснуючимидрайверами реального режиму, яким необхiдний доступ до цих адрес. Це робить щеодну область пам'ятi незахищеною вiд випадкового запису. До самих нижнiх 64Кбайт цього адресного простору 32-розряднi прикладнi програми звертатися неможуть, що дає можливiсть перехоплювати невiрнi вакзiвники, але 16-розряднiпрограми, що, можливо, мiстять помилки, можуть записувати туди данi.
Деякi системнi DLL Windows 95,зокрема USER i GDI, усе ще мiстять 16-розрядний код. Один iз сумних наслiдкiвцього полягає в тому, що 64- Кбайт локальнi хiпи модулiв USER i GDI i супутнiїм обмеження системних ресурсiв як i ранiше залишаються. На щастя, у Windows 95деякi структури даних перемiстилися в 32-розряднi хiпи, завдяки чому теперстало набагато складнiше виснажити системнi ресурси, нiж у середовищi Windows3.1х. Iнша проблема, зв'язана c l6-розрядним системним кодом, — ефект Win16Mutex.Тому що 16-розрядний системний код нереєнтерабельний, тiльки один потiк може звертатисядо 16-розрядних DLL у кожен момент часу, потенцiйно загальмовуючи iншi процеси,яким потрiбний доступ до цих бiблiотек./>ОС Windows NT
Так само як i Windows 95, це32-розрядна багатозадачна, багатопотокова операцiйна система, але, крiм того,вона має важливi засоби забезпечення безпеки, надiйну нову файлову систему зреєстрацiйним журналом i може бути перенесена на вiдмiннi вiд Intel апаратнiплатформи. Її базова архiтектура забезпечує кращий захист, нiж будь-яка iнша система.
У середовищi Windows NT службовi програмиоперацiйної системи виконуються в окремих адресних просторах, як i будь-якаокрема прикладна програма, написана вiдповiдно до Win32 API. Iснуючi 16-розряднiпрограми для середовища Windows можуть виконуватися в захищених адреснихпросторах для взаємного захисту чи в спiльно використовуваному просторi, якщопотрiбен взаємообмiн. Кожна прикладна програма DOS може виконуватися на своїй вiртуальнiймашинi; Windows NT забезпечує реалiзацiю таких особливостей середовища DOS, якрезидентнi програми i вiдображувана (expanded) пам'ять. У нiй не можутьустановлюватися драйвери пристроїв DOS, у тому числi драйвери факсiв, звуковихплат, сканерiв i емуляторiв термiналiв.
Архiтектура системи Windows NT бiльшнадiйна, нiж будь-якої iншої системи фiрми Microsoft. Вона благополучно вiдновлюєтьсяпiсля будь-яких спроб привести її до краху. Забезпечення такого рiвня захистунеминуче спричиняє рiст непродуктивних витрат i додаткової пам'ятi, що в бiльшостiвипадкiв приводить до зниження продуктивностi.
З'явилися деякi змiни в пiдсистемiдистанцiйного доступу, Remote Access Service (RAS). Тепер iснує можливiстьвикористовувати захищенi канали зв'язку, новий протокол Point-To-Point TunnelingProtocol (PPTP), можливiсть використовувати кiлька модемiв для органiзацiїканалiв зв'язку з вiддаленими мережами.
Особливостiмережної архiтектури колишнiх версiй Windows NT (багаторiвнева модель захисту вiднесанкцiонованого доступу, специфiка модульної побудови системи i т.п.)обмежували її пропускну здатнiсть при роботi в мережах Fast Internet. У версiї4.0 були полiпшенi алгоритми кешування мережних запитiв, оптимизованi модулi пiдсистемиподiлу ресурсiв, змiнений механiзм генерацiї переривань (при переходi довисокошвидкiсних мереж ця функцiя зненацька стала джерелом проблем для мережнихОС). Друга змiна, на яку вказує Microsoft — збiльшена продуктивнiсть ОС привиконаннi графiчних операцiй. Розроблювачi, що «переодягали» WindowsNT, перенесли частину коду модулiв USER i GDI в ядро системи, що дозволилоприскорити виконання графiчних операцiй на 15-20 %. Однак реальну вигоду вiдцього полiпшення оцiнити важко — операцiї виведення на екран являють собою лишемалу частину роботи, що виконують типовi програми для Windows NT. Виведення вiдбiльш швидкої графiки одержать переважно САПР i ПО для мультимедiа, але навiтьу цьому випадку переваги далеко не очевиднi — швидко виконавши запити на вивiдзображення, операцiйна система, як правило, вiддає час, що звiльнився, процесамз бiльш високими прiоритетами.
Сполучення потужної мережної ОС iграфiчного iнтерфейсу, створеного для неквалiфiкованих користувачiв, виглядаєдосить незвично. Windows NT 4.0 — це не просто чергова версiя популярної операцiйноїсистеми. Вона являє собою основу для нового поколiння програмних продуктiв, орiєнтованихна роботу в мережi Internet. Можливiсть створення iнфраструктури intranet,простота в звертаннi i гарнiй репутацiї минулих
версiй Windows NT у сполученнi з тенденцiєю,що пiдсилюється, до створення однорангових мереж роблять її привабливої длякористувачiв зi сфери бiзнесу.
З метою збiльшити продуктивнiсть iзнизити вимоги до пам'ятi розроблювачi Windows NT 4.0 вирiшили перемiститибагато служб API операцiйної системи з пiдсистеми Win32 у ядро ОС. У новомумодулi Win32K Executive розташовуються три важливих елементи операцiйноїсистеми: диспетчер вiкон, iнтерфейс графiчних пристроїв (GDI) i драйвери графiчнихпристроїв, що передають результати роботи GDI на екран i на принтер. У WindowsNT 3.x цi компоненти були частиною пiдсистеми Win32. В ОС Windows NT 4.0 вониввiйшли до складу модуля Windows NT Executive, де доступ до них, як i до iншихслужб ядра, можна одержати в контекстi викликаючих процесiв.
Нова архiтектура обiцяла рiзко пiдвищитипродуктивнiсть, особливо при роботi з графiкою. Всi операцiї виводу на екранвиконуються через звертання до функцiй GDI. Тепер, коли GDI стала частиноюядра, прикладнi програми можуть безпосередньо звертатися до функцiй GDI,уникаючи сполучених з великими накладними витратами переключень контексту, вiдеодрайвериможуть швидше одержувати доступ до апаратних засобiв, а служби Win32 API — звертатися до служб у модулi Windows NT Executive, не переходячи через границiкiлець.
Звертання до службових функцiй GDIi диспетчера вiкон iз прикладної програми кiльця 3 як i ранiше приводить допереходу через границi кiлець, але фiрма Microsoft знову знайшла кiлька цiкавихспособiв оптимiзацiї, що дозволяють досягти максимальної продуктивностi. Одинприклад: якщо кiлька функцiй GDI викликаються послiдовно одна за iншою, то вониорганiзуються в чергу в користувальницькому режимi i потiм направляються в ядроєдиним пакетом, що зводить до мiнiмуму число переходiв через границю кiльця. Затвердженням Microsoft, нова архiтектура GDI дозволить програмам, що iнтенсивновикористовують графiчнi засоби, таким, як PowerPoint, виводити зображення наекран на 15-20% швидше.
Продуктивнiсть в iнших областяхтакож покращилася. Перемiщення диспетчера вiкон у ядро виключає основне вузькемiсце, що обмежувало швидкiсть передачi iнформацiї мiж диспетчером вiкон iприкладними програмами, що звертаються до служб диспетчера вiкон.,
Тепер, коли основна частинапрограм i даних, що реалiзують служби Win32 API операцiйної системи, вiдображаєтьсяв адресний простiр кожного процесу, необхiднiсть у серверних потоках i спiльнихбуферах пам'ятi зникає. Отже, вимоги системи до пам'ятi знижуються. Однакотримана економiя майже цiлком «перекривається» розмiром оболонки, щозбiльшилася, iнтерфейсу користувача. Тому хоча твердження, що Windows NT 4.0використовує пам'ять бiльш ефективно, нiж версiя 3.x, правильне, однак вiрно iте, що для досягнення прийнятної продуктивностi як i ранiше знадобитьсящонайменше 16-мбайт ОЗУ.
Фрагменти операцiйної системи,перенесенi з пiдсистеми Win32 у модуль Windows NT Executive, зараз захищенi негiрше, нiж ранiш, хоча тепер це зроблено по-iншому.
Критики вказують на те, що поганоналагоджений вiдеодрайвер чи драйвер принтера тепер може привести до крахуядра, тодi як ранiш вiн мiг лише викликати збiй пiдсистеми чи Win32. Фiрма Microsoftзаперечує — i обґрунтовано, — що як Windows NT 3.x, так i версiя 4.0 стабiльнiв тiй мiрi, наскiльки це забезпечується драйверами пристроїв, використовуванимиразом з ОС. От чому фiрма Microsoft проводить тестування драйверiв для WindowsNT, у тому числi розроблених незалежними постачальниками, i сертифiкує лишебездоганнi продукти. Якщо якiсть графiчних драйверiв Windows NT 4.0 виявитьсятакою ж чи перевершить якiсть графiчних драйверiв версiї 3.x, то немає причин,по яких Windows NT може виявитися менш надiйною, нiж 3.x. З iншого боку, iнсталяцiянесертифiкованого графiчного драйвера в системi Windows NT 4.0 теоретично бiльшризикована, нiж iнсталяцiя того ж драйвера в системi 3.x, оскiльки графiчнiдрайвери Windows NT 4.0 працюють у привiлейованому режимi ядра ЦП.
Що стосується безпеки, то WindowsNT 4.0 спроектована з врахуванням вимог стандартiв безпеки точно так само, як iїї попередники. Архiтектурнi змiни не торкнулися пiдсистеми захисту iнформацiї,що, як i iншi пiдсистеми, виконується у видi окремого процесу в режимiкористувача.
Тонкi змiни, внесенi в архiтектуруWindows NT у версiї 4.0, вiдбивають нове вiдношення до системи з боку їїрозроблювачiв. Спочатку Windows NT проектувалася як операцiйна система «рiвнихможливостей», здатна виконувати прикладнi програми iнших ОС так самолегко, як i свої власнi. Але тепер, коли центральне мiсце придiляється службамWin32 API, система Windows NT оптимiзована на виконання програм Win32 з бiльшоюшвидкiстю, нiж ранiше. Windows NT 4.0 працює набагато швидше, нiж їїпопередники, i при цьому, мабуть, не поступається тими якостями, що зробили їїзнаменитою. Зваживши всi обставини, можна сказати, що користувачi навряд чиможуть побажати чогось кращого.

11. Нормативно-технічнадокументація
Запропонована експлуатацiйнадокументацiя електронно-обчислювальних машин (ЕОМ) в навчальних закладах дляполегшення роботи системного адмiнiстратора по обслуговуванню ЕОМ та виявленняпричин можливих її несправностей, вiдмов та збоїв апаратної чи програмноїчастини.
Електронно-обчислювальнi машини (ЕОМ) зкожним роком знаходять все бiльше використання у всiх сферах дiяльностi. Вонивикористовуються в обчислювальних центрах, автоматизованих системах управлiння(АСУ) i т.д., що ставить високi вимоги, для забезпечення надiйного функцiонуванняi високої достовiрностi результатiв, виконуваних ними завдань.
Сьогоднi актуально вважати ЕОМ як одиницюпевної системи чи мережi, а не як окремий персональний комп’ютер, не зв’язанийз iншими. Це дозволяє створювати цiлi апаратнi та програмнi комплекси, великi iнформацiйнiбази даних, а також економить мiсце на жорстких магнiтних носiях iнформацiї,виключає переповнення iнформацiйних ресурсiв дублюванням тiєї ж самої iнформацiї.
ПК являє собою сукупнiсть апаратних тапрограмних засобiв. Iз стрiмким розвитком нових технологiй апаратнезабезпечення стало бiльш надiйним, а також значно випередило розвитокпрограмного забезпечення, яке цiлком могло б використовувати апаратнi ресурси.
Програмнi засоби (ПЗ) чи програмнiкомплекси на даний час можуть являти собою до кiлькох десяткiв мiльйонiвкоманд. Звичайно, написати такий програмний продукт чи комплекс, а такожпротестувати його, врахувавши всi можливi апаратнi ресурси дуже важко, можнасказати не можливо. Тому програмне забезпечення при виникненнi в ньому помилкизбоїть, вiдмовляє.
На пiдприємствi чи в навчальних закладах,дослiдницьких лабораторiях, бiблiотеках i т.д. за станом роботи слiдкуютьсистемнi адмiнiстратори. В загальному випадку це один або декiлька чоловiк взалежностi вiд кiлькостi робочих станцiй та матерiальних затрат на усуненнянеполадок в роботi. Тому повнiстю прослiдкувати можливi збої чи вiдмови ЕОМ чиобчислювальних систем в цiлому не можливо.
Необхідність експлуатаційноїдокументації
Локальну документацiю необхiдно тримати водному визначеному мiсцi на диску. Деякi документи краще оформляти на паперi, увиглядi брошур, а деякi – у виглядi таблиць, що прикрiпляються до ПК.
На всiх системних консолях повиннi бутиприкрiпленi надрукованi iнструкцiї iз вказанням iменi машини, послiдовностi їїзавантаження, архiтектури i спецiальних комбiнацiй клавiш, що використовуються.Iм’я машини повинно бути видно з другого кiнця кiмнати.
На принтерах потрiбно вказувати їх iмена,короткi iнструкцiї по друку та iмена машин з якими вони працюють (у випадкувеликої системи чи мережi).
Крiм цього доцiльне введення в локальнесередовище, в навчальних закладах важливу роль вiдiграє документацiя по найбiльшпоширених командах програмного комплексу, оскiльки в такому середовищiкористувачi найчастiше змiнюються i не мають великого досвiду роботи з системоючи програмним комплексом ПК.
Якщо розглянути навчальнi заклади, токомп’ютернi класи, науковi лабораторiї знаходяться в захищеному примiщеннi,тому їхня робота стабiльна i не залежить вiд зовнiшнiх умов, а саме: температурнийрежим, електромагнiтнi поля, струси i т.д.
У нашому випадку причину вiдмови в роботiПК слiд шукати в програмнiй частинi (програмному комплексi) ЕОМ. До основнихпричин вiдмови чи збою програмного забезпечення (ПЗ) можна вiднести:
1.Помилки, схованi в самiй програмi:
•помилки обчислень;
•логiчнi помилки;
•помилки введення-виведення;
•помилки манiпулювання даними;
•помилки сумiсностi;
•помилки пов’язанi зi сполученням.
2.Перекручування вхiдної iнформацiї, що пiдлягає обробцi,
-перекручуванняданих на первинних носiях iнформацiї;
-збої i вiдмови вапаратурi при введеннi даних з первинних носiїв iнформацiї;
-шуми i збої вканалах зв'язку при передаваннi повiдомлень по лiнiях зв'язку;
-збої i вiдмовленняв апаратурi при передаваннi або прийманнi iнформацiї;
-втрати чиперекручування повiдомлень у буферних нагромаджувачах обчислювальної системи;
-помилки вдокументацiї, яка використовується для пiдготовки даних, що вводитиметься;
-помилки користувачiвпри пiдготовцi первинної вхiдної iнформацiї.
3.Невiрнi дiї користувача.
4.Несправностiапаратури ЕОМ, на якiй реалiзуєтьсяобчислювальний процес.
Створенняексплуатаційної документації
Для того, щоб можна було бвикористовувати, проводити технiчне обслуговування ЕОМ потрiбна документацiяпро склад, технiчнi параметри i спецiальних вказiвок по експлуатацiї. Цей видконструкторської документацiї повинен бути розрахований на обслуговуючийперсонал, що пройшов спецiальну пiдготовку по технiчному та програмномуобслуговуванню i використанню ЕОМ даного класу. Комплект експлуатацiйнихдокументiв встановлюється в залежностi вiд виду, складностi та умов експлуатацiїЕОМ.
Пропонується “Експлуатацiйна документацiя”,яка мiстить в собi всi необхiднi данi для забезпечення функцiонування таексплуатацiї технiчного та програмного забезпечення ЕОМ.
Згiдно ГОСТ 2.601-68 “Документыексплуатационные” та єдиної системи конструкторської документацiї (ЄСКД)передбаченi наступнi пункти:
•технiчний опис (ТО);
•iнструкцiя по експлуатацiї (IЕ);
•iнструкцiя по технiчному огляду (IО);
•iнструкцiя по монтажу, пуску, регулюванняЕОМ на мiсцi його використання (IМ);
•формуляр (ФО);
•вiдомiсть експлуатацiйних документiв(ЕД).
Вони служать для повiдомлення користувачугарантованих заводом-виробником технiчних параметрiв i для ведення облiку технiчногостану та експлуатацiї ПК та його програмного комплексу.Технiчний опис
В цьому роздiлi мiстяться опис всiхкомпонентiв апаратної частини ПК, а також периферiйних пристроїв, що закрiпленiза ним, принцип дiї i технiчних характеристик, а також всi вiдомостi длязабезпечення повного використання можливостей ЕОМ.Iнструкцiя по експлуатацiї
IЕ мiстить в собi iнформацiю пропризначення ПК, правила користування ним, пiдтримку його стану готовностi виконуватироботу, способи проведення робiт та їх послiдовнiсть, заходи, що проводятьсяперсоналом обслуговування при непередбачених зупинках, затримках в роботi, аварiйнихситуацiях.
Iнструкцiя по монтажу
IМ мiстить в собi правила технiчногоогляду ПК про проведення рекомендованих засобiв дiагностики та контролю роботи,деякi можливi тимчасовi стани ЕОМ, та можливiсть їх уникнення.Формуляр
Складається на ЕОМ, для яких необхiдновести облiк їх технiчного стану i даних по експлуатацiї. Вiн мiстить гарантованiзаводом-виробником основнi параметри i технiчнi характеристики ЕОМ, що вiдображаютьйого технiчний стан, i мiстять вiдомостi по її експлуатацiї. Формуляр повиненскладатися iз роздiлiв, розташованих у визначенiй послiдовностi, вiдповiдноГОСТ 2.601-68, наприклад:
-загальнi вказiвки;
-загальнi вiдомостi про вирiб;
-основнi технiчнi данi, характеристики iт.д.
Формуляр оформляється вiдповiдно ГОСТ2.105-79. Окремi роздiли рекомендується оформляти у виглядi таблицi по формах,визначених ГОСТ 2.601-68.12. Надійність програмного забезпечення ЕОМ
Основнi поняття
Рiшення будь-якої задачi, виконаннябудь-якої функцiї, покладеної на ЕОМ, можливо тiльки при вiдповiднiй взаємодiї iфункцiонуваннi апаратурних i програмних засобiв обчислювальної машини. Тому прианалiзi надiйностi виконання ЕОМ заданих функцiй, варто розглядати, як єдинийкомплекс апаратних та програмних засобiв i враховувати, що надiйнiсть роботиЕОМ залежить не тiльки вiд надiйностi апаратних засобiв, але i вiд надiйностiпрограмного забезпечення.
За аналогiєю з термiнологiєю,яка прийнята для надiйностi технiчних засобiв, пiд надiйнiстю програмногозабезпечення (ПЗ) будемо розумiти властивiсть виконувати заданi функцiї,зберiгати свої характеристики у встановлених межах за певних умов експлуатацiї.
Надiйнiсть програмногозабезпечення (або просто програми) визначається його (її) безвiдмовнiстю iздатнiстю до вiдновлення. Безвiдмовнiсть програми чи програмного забезпечення єїї (його) властивiсть зберiгати працездатнiсть при використаннi в процесi обробкиiнформацiї на ЕОМ.
Безвiдмовнiстьпрограмного забезпечення можна оцiнитиiмовiрнiстю його роботи без вiдмовлень при визначених рiвнях зовнiшньогосередовища протягом заданого перiоду спостереження. У цьому визначеннi пiд вiдмовленнямпрограми чи системи програмного забезпечення розумiється неприпустиме вiдхиленняхарактеристик процесу функцiонування програми вiд необхiдних. Визначенi умовизовнiшнього середовища враховують сукупнiсть вхiдних даних i стануобчислювальної системи. Заданий перiод спостережень вiдповiдає, як правило,необхiдному для виконання розв'язуваної на машинi задачi.
Безвiдмовнiстьпрограмного забезпечення можна також характеризувати середнiм часом мiжвиникненнями вiдмовлень у функцiонуваннi програми. При цьому передбачається, щоапаратура ЕОМ знаходиться цiлком у працездатному станi.
З погляду надiйностiпринципова вiдмiннiсть програмного забезпечення вiд апаратури полягає в тому,що програми не зношуються i, отже, їхнiй вихiд з ладу через поломку неможливий.Тому характеристики функцiонування програмного забезпечення залежать тiльки вiдйого якостi, зумовлюваного процесом розробки.
Безвiдмовнiстьпрограмного забезпечення визначається його коректнiстю (правильнiстю) i, отже,цiлком залежить вiд наявностi в ньому помилок, внесених на етапах йогостворення, у той час як безвiдмовнiсть апаратури визначається в основномувипадковими вiдмовленнями, що залежать вiд змiн параметрiв апаратури, що вiдбуваютьсяпiд час експлуатацiї.
Надiйнiсть (чи кращебезвiдмовнiсть) апаратури i програмного забезпечення iстотно по-рiзномузалежить вiд вхiдних даних i часу функцiонування системи. Оброблюванi данi, якправило, не впливають на вiдмову апаратури. Процес виходу з ладу окремихелементiв апаратури не залежить вiд вхiдних даних, що надходять. У той же часпрояв помилок програмного забезпечення зв'язане з тим, що в деякi моменти часуна обробку надходять ранiше що не зустрiчалися сукупностi даних, що програма нев змозi коректно обробити. Таким чином, вхiднi данi значною мiрою впливають нафункцiонування програмного забезпечення.
Звернемося до рис.7.1, на якому показанi типовi залежностi, що вiдображають змiну в часi надiйностiапаратури (крива 1) i програми (крива 2).
 
/>
Iнтенсивнiсть вiдмовапаратури, власне кажучи, залежить вiд часу експлуатацiї. Збiльшення надiйностiпрограми є наслiдком того, що в процесi експлуатацiї виявляються й усуваютьсясхованi помилки програми.
Важливоюхарактеристикою надiйностi програмного забезпечення є його здатнiсть до вiдновлення,що визначається витратами часу i працi на усунення вiдмовлення через помилку,що проявилася, у програмi i його наслiдках. Вiдновлення пiсля вiдмови в програмi,може полягати в коректуваннi i перекомпiляцiї вихiдного або декомпiльованоготексту програми, що сприяє виправленню даних, внесення змiн в органiзацiюобчислювального процесу. Цi дiї часто виявляється необхiдними при роботi ЕОМ уреальному масштабi часу. Здатнiсть до вiдновлення програмного забезпечення можебути оцiнена середньою тривалiстю усунення помилки в програмi i вiдновлення їїпрацездатностi, здатнiсть до вiдновлення програмного забезпечення залежить вiдбагатьох факторiв, у тому числi i вiд складностi структури комплексу програм,структурованостi самих програм, алгоритмiчної мови, на якiй розробляласяпрограма, стилю програмування, якостi документацiї на програму i т.п.
Можна також говоритипро стiйкiсть функцiонування програмного забезпечення, розумiючи пiд цимздатнiсть обходити власнi помилки i несприятливi впливи з зовнi. (несправностiапаратури, некоректнiсть вхiдних даних, помилки оператора та iн.) чипротистояти їм.
Стiйкiсть програмногозабезпечення може бути пiдвищена за допомогою рiзних форм структурної, iнформацiйноїi тимчасової надмiрностi, що дозволяють мати дублюючi модулi програм,альтернативнi програми для рiшення тих самих задач, здiйснювати контроль запроцесом виконання програм (контроль за зацикленням, виникненням самоблокувань,перевантаженнями по пропускнiй здатностi) i т.д.
Причини вiдмовипрограмного забезпечення
Основними причинами, щобезпосередньо викликають порушення нормального функцiонування програми, є:
•помилки, схованi в самiй програмi;
•перекручування вхiдноїiнформацiї, що пiдлягає обробцi,
невiрнi дiїкористувача;
•несправностiапаратуриустановки, на якiй реалiзується обчислювальний процес.
Схованi помилкипрограми
Специфiка створенняскладних програмних засобiв полягає в тому, що в процесi їхнього налагодженняпрактично неможливо знайти i лiквiдувати всi помилки. У результатi в програмахзалишається деяка кiлькiсть схованих помилок. Вони можуть викликати невiрнефункцiонування програм при визначених сполученнях вхiдних даних. Наявнiстьсхованих помилок програмного забезпечення є головним чинником порушеннянормальних умов його функцiонування.
Можна видiлити наступнiосновнi класи помилок у програмах.
•Помилки обчислень. Помилки даного класу мiстятьсяв закодованих математичних виразах i одержаних з їх допомогою результатах.Прикладами помилок, що вiдносяться до даного класу, є невiрне перетворення типiвзмiнних, невiрний знак операцiї, помилка у вираженнi iндексу, помилки пов’язанiз переповненням та втратою значимих розрядiв при обчисленнях.
•Логiчнi помилки є причиною перекручування алгоритму рiшення задачi. Такого роду помилкивиникають у зв'язку з невiрною передачею керування, невiрно заданий дiапазон змiнипараметра циклу, невiрною умовою i т.д.
•Помилки введення-виведення, пов’язанi з такими дiями, як керуваннявведенням-виведенням iнформацiї, формуванням вихiдних записiв, визначення розмiрiвзаписiв i нiшi. Прикладами помилок введення-виведення є неправильна формавведення (або виведення), помилка в наданнi числу кiлькостi розрядiв пiслякоми, надання виведення (сторiнок) при роздрукуваннi, вiдсутнiсть ознаки кiнцяфайлу i iншi помилки, якi легко знайти численному програмному забезпеченнi.
•Помилки манiпулювання даними. Прикладамитаких помилок є невiрно визначене число елементiв даних; невiрнi початковiзначення, якi потiм присвоюються даним; невiрно зазначена довжина операнду, iм'язмiнної та iн.
•Помилки сумiсностi пов'язанi з вiдсутнiстю сумiсностi з операцiйною чи системою iншимиприкладними програмами, використовуваними в данiй програмi.
•Помилки пов’язанi зi сполученням викликають невiрна взаємодiя програми з iншимипрограмами (пiдпрограмами), iз системними програмами, пристроями ЕОМ, вхiднимиданими i т.д. Прикладами помилок пов’язаними зi сполученням можуть бути несумiснiстьаргументiв i параметрiв пiдпрограми, вiдсутнiсть у системi необхiдної пiдпрограми,порушення синхронiзацiї при асинхронному виконаннi програм i т.д.Перекручування iнформацiї,що пiдлягає обробцi
Перекручування iнформацiї,що пiдлягає обробцi, викликає порушення функцiонування програмногозабезпечення, коли вхiднi данi не попадають в область допустимих значень змiннихпрограми. У цьому випадку мiж вихiдною iнформацiєю i характеристиками програмивиникає невiдповiднiсть. I як наслiдок перекручування вхiдної та залежної вiдвхiдної iнформацiї. Причинами спотворення вхiдної iнформацiї можуть бутинаступнi:
-перекручування данихна первинних носiях iнформацiї;
-збої i вiдмови вапаратурi при введеннi даних з первинних носiїв iнформацiї;
-шуми i збої в каналахзв'язку при передаваннi повiдомлень по лiнiях зв'язку;
-збої i вiдмовлення вапаратурi при передаваннi або прийманнi iнформацiї;
-втрати чиперекручування повiдомлень у буферних нагромаджувачах обчислювальної системи;
-помилки в документацiї,яка використовується для пiдготовки даних, що вводитиметься;
-помилки користувачiвпри пiдготовцi первинної вхiдної iнформацiї.Невiрнi дiїкористувача
Невiрнi дiїкористувача, якi приводять довiдмови ПЗ впроцесi функцiонування,пов'язанi насамперед з неправильною iнтерпретацiєю повiдомлень, з неправильнимидiями користувача в процесi дiалогу з ЕОМ i т.д.Помилки при використаннi ПЗ
Вiдмова ПЗ, зумовленапомилками користувача, яка ще називається помилкою використання. Часто цiпомилки є наслiдком неякiсної програмної документацiї (невiрний описможливостей програми, режимiв роботи, форматiв вхiдної i вихiдної iнформацiї, дiагностичнихповiдомлень i т.д.).Несправнiсть апаратури
Несправностi, щовиникають при роботi апаратури, яка використовується для реалiзацiїобчислювального процесу, впливають на характеристику надiйностiПЗ.Поява вiдмови чи збою в роботi апаратури приводить до порушення нормальногоходу обчислювального процесу й у багатьох випадках до перекручування даних iтекстiв програм в основнiй i зовнiшнiй пам'ятi.Аналiтичнi моделi надiйностi програм
Аналiтичнi моделi надiйностiдають можливiсть дослiджувати закономiрностi прояву помилок у програмах, атакож прогнозувати надiйнiсть при розробцi й експлуатацiї. Моделi надiйностiпрограм будуються на припущеннi, що прояв помилки є випадковою подiєю i томумає iмовiрнiсний характер. Такi моделi призначенi для оцiнки показникiв надiйностiпрограм i програмних комплексiв у процесi тестування:
-числа помилок, щозалишилися не виявленими;
-часу, необхiдного длявиявлення чергової помилки в процесi експлуатацiї програми;
-часу, необхiдного длявиявлення всiх помилок iз заданою iмовiрнiстю i т.д.
Моделi дають можливiстьприйняти обґрунтоване рiшення про час припинення робiт пов’язаних звиправленням помилок у програмному забезпеченнi.
При побудовi моделейвикористовуються наступнi характеристики надiйностi програми.
•Функцiя надiйностi />, визначена як iмовiрнiстьтого, що помилки програми не проявляться на iнтервалi часу вiд 0 до tтобто час її безвiдмовної роботи буде бiльше />.
•Функцiя ненадiйностi /> — ймовiрнiсть того,що протягом часу /> вiдбудеться вiдмовапрограми i як результат прояву дiї помилки в програмi.Такимчином,/>.
•Iнтенсивнiсть вiдмов /> — умовна щiльнiсть iмовiрностiчасу до виникнення вiдмови програми за умови, що до моменту /> вiдмови не було. Тодi:
/>
Середнiй наробiток на вiдмову/> - математичне очiкуваннятимчасового iнтервалу мiж послiдовними вiдмовами.
В даний час основнимитипами застосовуваних моделей надiйностi програм є моделi, заснованi наприпущеннi про дискретну змiну характеристик надiйностi програм у моментиусунення помилок, i моделi, заснованi на експонентному характерi змiничисла помилок у залежностi вiд часу тестування i функцiонування програми.Модель надiйностi програм з дискретно-знижуючою частотою (iнтенсивнiстю)прояву помилок
У цiй моделiпередбачається, що iнтенсивнiсть виявлення помилок описується кусково-постiйноюфункцiєю, яка пропорцiйна числу не усунутих помилок. Iншими словами,передбачається, що iнтенсивнiсть вiдмов /> постiйнадо виявлення i виправлення помилки, пiсля чого вона знову стає константою, алез iншим, меншим значенням. При цьому передбачається, що мiж /> i числом помилок, щозалишилися в програмi, iснує пряма залежнiсть:
/>,
/>де />— невiдоме первиннечисло помилок; (i – число виявлених помилок, що залежить вiд часу t; К –деяка константа (рис. 7.2).
Щiльнiсть розподiлучасу виявлення i-ої помилки ti задається спiввiдношенням:
/>
Значення невiдомихпараметрiв К и М може бути оцiнене на пiдставi послiдовнихспостережень iнтервалiв мiж моментами виявлення помилок за методом максимальноїправдоподiбностi. При цьому для знаходження оцiнок параметрiв К. i Мнеобхiдно розв’язати наступнi рiвняння:

/>
де θm=B/Am;А=/> ; В=/>;/>– оцiнки вiдповiдно /> i />; /> – кiлькiсть усунутихпомилоку момент оцiнки надiйностi програм.
Розглянута модель надiйностiпрограм є досить грубою. На практицi часто не дотримуються умов, на яких вонапобудована. Нерiдко при усуненнi помилки вносяться новi помилки. У багатьохвипадкахне дотримується також основне припущення, що при всякомуусуненнi помилки iнтенсивнiсть вiдмов зменшується на одну i ту ж величину />. Не завжди удаєтьсявизначити й усунути причину вiдмови, i програму часто продовжуютьвикористовувати, тому що при iнших вихiдних даних помилка, що викликала вiдмову,може себе i не виявити.
Модель надiйностiпрограм з дискретним збiльшенням часу наробiтку на вiдмову
Узапропонованамодель надiйностi програм, побудована на припущеннi, щоусуненняпомилки в програмi приводить до збiльшення часу наробiтку на вiдмову на ту самувипадкову величину.
Передбачається, що часмiж двома послiдовними вiдмовами /> євипадковою величиною, яку можна представити у видi суми двох випадковихвеличин:
/>,(7.2)
де випадковi величини /> незалежнi iмають однаковi математичнi очiкування /> iсередньо-квадратичне вiдхилення />.
З (7.2) випливає, що />-на вiдмова програми вiдбудетьсячерез час

/>
Передбачається також,що />. Пiдставою для такого припущення є те, що вiдмва програмина початку перiоду експлуатацiї виникають часто. У цьому випадку можна вважати,що:/>.
При цих припущенняхсереднiй наробiток мiж />-м i />–ою вiдмовоюпрограми дорiвнює
/>,(3)
а середнiй наробiтокдо виникнення />-ї вiдмовивизначається виразом:
/>.(4)
Оцiнка величини />, />, можуть бути отриманi заданими про вiдмои програми протягом перiоду спостереження /> наступним чином:
/>
/>
де /> – число вiдмов програми заперiод/>; />– момент виникнення />-ї вiдмови програми.
Функцiя надiйностiвизначається в залежностi вiд числа вiдмов, якi виникли:

/>,(5)
де /> — функцiя Лапласа.
Основнi показникинадiйностi програмного забезпечення ЕОМ
Програми длясучасних ЕОМ можуть нараховувати багато мiльйонiв команд. При створеннi такихпрограм можуть по рiзних причинах з'являтися помилки. З цього приводу жартують,що немає програм без помилок, а є програми з невиявленими помилками. Найбiльшгрубi помилки виявляються на стадiї налагодження програм, але тому що перевiрятипрограму у всiх можливих режимах, як правило, не вдається, тому й немаєвпевненостi, що всi помилки в нiй знайденi. Зважаючи на цi обставини, найкращимє статистичний пiдхiд до аналiзу процесу виявлення помилок у програмi.Цей процес може бути охарактеризований функцiєю />,де /> - кiлькiсть виявлених iусунутих помилок за одиницю часу в програмi, що мiстить />-команд.
/>,
де /> — кiлькiсть виявлених iвиправлених помилок за час /> урозрахунку на одну команду.
Вiдповiдно,/>.
Функцiя /> може бути експериментальновизначена при налагодженнi програм шляхом фiксацiї кiлькостi виявлених помилок.Задача визначення /> спрощується,якщо припустити, що

/>,
де /> i /> - параметри />,що визначаються при налагодженнi.
Тодi/>.
При /> або />. Звiдси випливає, що /> - це загальне число помилок у програмi перед початкомналагодження. Так як процес налагодження не може тривати нескiнчено, то в програмiзавжди буде залишатися деяка кiлькiсть помилок
/>,
де /> - кiлькiсть невиявлених помилок у розрахунку на однукоманду. Якщо припустити, що помилки рiвномiрно розподiленi по всiй програмi,то iмовiрнiсть /> появи помилки зачас /> буде пропорцiйна швидкодiї/> машини (середньому числукоманд, що виконуються за одиницю часу) i кiлькостi помилок, що залишилися впрограмi, тобто />.
Проводячи аналогiю мiжпроцесами появи помилок i вiдмовами апаратури />,можна зробити висновок, що iнтенсивнiсть помилок /> не залежить вiд часу /> i визначається тiльки iнтервалом/>, на якому оцiнюється iмовiрнiстьпояви помилки. Звiдси, наробiток на «вiдмову», який викликанийпомилкою, що проявилася в програмi, буде рiвна:

/>.
Аналiз змiни /> може служити пiдставою длявибору часу /> налагодження програми, асаме, налагодження припиняється, якщо величина /> стаєдосить великою.
У випадку, коливдається оцiнити матерiальнi затрати /> вiдпояви помилки в розрахунках, то час /> налагодженняможна оцiнити кiлькiсно таким способом. За час /> -роботи програми вона «вiдмовить» /> раз,що викликає сумарнi затрати />. Процесналагодження програм вимагає витрат машинного часу та й iнших витрат, зв'язанихз ним. Якщо вартiсть однiєї години налагодження позначити />, то за час /> таких витрат буде />. Отже, загальнi втрати /> вiдпомилок i витрат на налагодження програм будуть рiвнi:
/>.
/>або/>,
де /> - тривалiсть налагодження, що забезпечує мiнiмум />.
У тих випадках, колинеобхiдно виключити помилки в програмах, можна використовувати їхнє«резервування». У цьому випадку те саме завдання вирiшується декiлькомапрограмами, кожна з яких розроблена незалежними групами програмiстiв, i воснову яких покладенi рiзнi алгоритми, а результати розрахункiв програм порiвнюютьсяi вважаються правильними при їхньому спiвпадiннi, тому що поява помилок упрограмах є подiя малоймовiрна, i збiг двох чи бiльше таких подiй є подiєюпрактично неможливою.
Причиноюнеправильної роботи ЕОМ може бути наявнiсть у нiй так званих вiрусних програм,тобто програм, призначених для навмисного перекручування результатiв рахунку,знищення файлiв, створення умов для ненормального функцiонування ЕОМ. Часткапомилок або ж зависань ЕОМ через вiруси складає приблизно вiд 10 до 30%. Вiдомобiльш 40 000 вiрусiв i близько 100 антивiрусних програм, призначених дляборотьби з ними. Iснують вiруси (самозашифровуючi, полiморфнi вiруси i макровiруси),здатнi протидiяти антивiрусним програмам. Один з рiзновидiв таких вiрусiв«поселяється» в антивiруснiй програмi. Звичайно антивiрусна програмавидає, сигнал про своє власне зараження, якщо таке зараження вiдбувається. Час,необхiдний для «лiкування» вiд вiрусу коливається вiд кiлькох хвилиндо кiлькох годин. Самим небезпечним вiрусом є вiрус, що знаходиться у файлi,який виконується. Прикладом такого вiрусу є вiрус ONE HALF, щоспрацьовує переважно 28 жовтня. В основному вiруси «працюють»коректно i не викликають зависання ЕОМ. Але серед них потрапляються такi, котрiцiлком стирають системнi областi твердих дискiв чи пiдкаталоги iнформацiйнихмасивiв. У 90% випадках вiруси впроваджуються в ЕОМ через мережi. Причомулокальнi мережi самi по собi не є рознощиками вiрусiв. Але користувачi, щопрацюють з дискетами, зараженими вiрусами, доставляють багато турбот клiєнтамтакої мережi.
Ознаками зараженняЕОМ вiрусами є: частiша поява помилки чи зависання ЕОМ; уповiльненезавантаження програм; неполадки (рiзкi уповiльнення i помилки) при роботiпринтера; миготiння лампочки дисковода, коли не повиннi вiдбуватися операцiїчитання/запису; змiна розмiрiв виконуваних програм; зменшення основноїдоступної пам'ятi i т.д.
Самими короткими є вiруси,що руйнують, їхня довжина не перевищує 20 Кбайт. Самi довгi вiруси досягають100 кбайт i бiльше. Останнiм часом особливо багато турбот доставляютькористувачам макровiруси, що вражають файли MS Word i MS Excel. Макровiрусицього типу є одними iз самих трудомiстких у дiагностицi i видаленнi.
Якiсть антивiрусноїпрограми визначається за наступними характеристиками, приведеними у порядкуспадання їхньої важливостi:
• Надiйнiсть i зручнiстьроботи (вiдсутнiсть технiчних проблем, що вимагають вiд користувача спецiальноїпiдготовки).
• Кiлькiсть вiрусiвусiх типiв, що виявляються; можливiсть перевiрки файлiв документiв/таблиць (MSWord, Excel, Office 97), запакованих та заархiвованих файлiв. Можливiсть лiкуваннязаражених об'єктiв.
• Наявнiсть: версiйантивiрусу пiд усi популярнi ОС (DOS, Windows, Novel NetWare, OS/2, Alpha,Linux i т.д.); режимiв «сканування по запиту» i «сканування находу»; серверних версiй з можливiстю визначення джерела зараження.
• Швидкiсть роботита iншi кориснi функцiї.
Навiть якщокористувач має кiлька найкращих антивiрусних програм i користується ними, самимнадiйним захистом вiд вiрусiв є профiлактика зараження:
• Регулярнестворення резервних копiй (наприклад, раз у тиждень -повне, щодня — частковекопiювання). Наявнiсть незаражених копiй дозволить просто переписати «хворi»файли; наявнiсть заражених, але не зiпсованих, копiй дозволить вiдновити файлипiсля видалення вiрусу.
• Створеннярезервних копiй iнсталяцiйних дискет перед установкою нового програмногозабезпечення (при установцi програми на заражену ЕОМ вихiднi дискети можутьзаразитися пiд час iнсталяцiї).
• Перевiркаелектронної пошти та файлiв, що пересилаються на наявнiсть вiрусiв.
•Застосування захищених вiд запису дискет при копiюваннi файлiв на твердий диск.Це зупинить проникнення вiрусу на дискету i наступне зараження iнших ЕОМ.
• Перевiрка дискетперед завантаженням з них файлiв.
• Постiйневикористання резидентної частини антивiрусної програми, що стежить за всiм пiдозрiлиму роботi ЕОМ.
Застосування стiйкихдо збоїв програм
Стiйкi до збоїв програмиодержують, як правило, шляхом багаторазового повторення обчислень на рiвнi мiкрооперацiй,операцiй, команд, дiлянок чи програм усiєї програми. Так, наприклад, в ЕОМ«Стретч» всi арифметичнi операцiї перевiрялися як спецiальнимисхемами контролю, так i повторним рахунком, який сумiщався з виконаннямнаступної команди.
Для пiдвищення надiйностiпо збоях всiєї ЕОМ широко використовується метод багаторазового рахунку на рiвнiдiлянок програм. Сутнiсть його полягає в тому, що програма розбивається на ряд дiлянок,кожна з яких обчислюється двiчi, а результати порiвнюються. Якщо результатипершого i другого обчислень збiгаються, то вважають, що результат одержали вiрнийi переходять до наступної дiлянки обчислень. При розбiжностi, обчисленняповторюють доти, поки не будуть отриманi два однакових результати. Достоїнствомметоду є його простота. При складаннi програми необхiдно лише передбачити вiдповiднiдiї, апаратних витрат метод не вимагає. Недолiком методу подвiйного рахунку єзбiльшення часу рiшення задачi бiльш нiж у два рази i неможливiсть виявленняпомилок, викликаних вiдмовами.
Продуктивнiсть ЕОМпри використаннi методу подвiйного рахунку залежить вiд числа дiлянок, на якерозбивається програма. Дiйсно, при великiй довжинi дiлянки ймовiрнiсть появизбою буде велика. Отже, замiсть двох прорахункiв прийдеться три i бiльш разиповторювати обчислення, через що час рiшення задачi буде збiльшуватися. З iншогобоку, при малiй довжинi дiлянки значна частина часу буде йти на порiвняння iзапис у ЗП (запам’ятовуючий пристрiй) результатiв обчислень, виконаних наокремих дiлянках програми.
У зв'язку з цимвиникає задача про знаходження оптимального числа дiлянок, на якi варторозбивати програму i при яких час /> рiшеннязадачi буде мiнiмальним. Введемо позначення:
/> - час рiшення задачi приоднократному рахунку;
/> - тривалiсть обчислень на однiйдiлянцi;
/> - ймовiрнiсть вiдсутностi збоюза час />.
Тодi вiдношення /> буде дорiвнює числу дiлянок,на якi розбивається програма. Визначимо ймовiрностi двох-, трьох- або взагальному випадку, i-кратного повторення рахунка якої-небудь однiєї дiлянкипрограми. Якщо збої є незалежними подiями, то ймовiрнiсть того, що дана дiлянкапрограми буде обчислюватися двiчi, дорiвнює iмовiрностi вiдсутностi збою припершому i другому рахунках, тобто />, аналогiчно,/> дорiвнює ймовiрностi того,що в одному з двох перших обчислень вiдбувся збiй, а в третiм обчисленнiотриманий правильний результат, тобто
/>, де />.
Аналогiчно, /> дорiвнює ймовiрностi того,що в i-ому та в одному з попереднiх обчислень збої були вiдсутнi, а в iншихбули збої, тобто
/>.
Отже, середнє числообчислень буде дорiвнює:
/>.
Легко показати, що:

/>.
/>.
Таким чином, час,витрачений на обчислення, буде дорiвнює />.Час />, необхiдний для виконанняоперацiй порiвняння i запису промiжних обчислень у ЗП, залежить вiд типувикористовуваного ЗП, кiлькостi /> промiжнихрезультатiв i числа дiлянок /> програми,тобто />, де /> - середнiй час виконанняоперацiй порiвнянь i звертання до ЗП для запису результатiв однiєї дiлянкипрограми. Якщо вважати, що />, то
/>.
Для деяких типiвмашин експериментально встановлено, що />,де /> - iнтенсивнiсть збоїв, рiвна,наприклад, у розрахунку на один логiчний елемент 10-4 год-1.
У цьому випадку /> приймає мiнiмальнезначення при />, яке можна визначити з рiвняння:
/>.
В деяких випадкахможна вважати, що
/>.
Тодi:/>,/>.

Таким чином, знаючи />, можна визначитиоптимальну довжину дiлянки програми i вiдповiдне їй число /> дiлянок, при яких /> мiнiмальне. Звiдсивипливає, вiдношення, однак, слiд помiтити, що продуктивнiсть ЕОМ падає бiльшенiж у два рази.
/>.
Захист вiд збоїв iвiдновлення файлiв у windows 2000
Збої в роботi ЕОМ,неправильнi дiї оператора, вiруси й iншi причини можуть викликати втрату даних iнеоборотнi змiни операцiйної системи (ОС), що вимагають переустановки всiєї ОСчи окремих її файлiв. Внаслiдок цього в нових ОС уводяться засоби, щодозволяють звести до мiнiмуму ризик втрати даних i спростити процедуру вiдновленняпошкодженої ОС. Для цих цiлей рекомендується регулярно виконувати наступнi профiлактичнiпроцедури:
•резервне копiюваннясистемних файлiв, реєстру i усiх важливих даних; створення диска аварiйного вiдновленняперед кожною змiною конфiгурацiї ОС;
•щоденний перегляджурналiв системних подiй, куди заносяться данi про помилки (це необхiдно робитидля того, щоб не допустити попадання пошкоджених даних на резервну копiю);
•перевiрку дискiвдля своєчасного виявлення помилок файлової системи;
•дефрагментацию дискiвдля усунення втрати продуктивностi;
•при установцiдодаткового устаткування необхiдно користатися драйверами, сумiсними звстановленою ОС (наприклад, у Windows 2000 введенi додатковi засоби захистусистемних файлiв i драйверiв за допомогою цифрового пiдпису, що гарантує їхнюсумiснiсть i коректну роботу).
При ушкодженнi головногозавантажувального запису чи при виникненнi збоїв у роботi диска, на якомузнаходиться системний роздiл, завантаження ЕОМ допоможе виконатизавантажувальна дискета. Для створення завантажувальної дискети необхiдно вiдформатуватидискету з Windows 2000 i скопiювати на цю дискету файли: Ntldr, Ntdetect.com,Boot.ini, Bootsect.dos (для мультизавантажувальної системи) i Ntbootdd.sys(якщо у файлi Boot.ini застосовується синтаксис scsi()).
У Windows 2000 длярезервного копiювання i вiдновлення даних застосовується вмонтована утилiтаBackup, що дозволяє виконувати резервне копiювання iнформацiї, у тому числiсистемних конфiгурацiйних файлiв, на будь-який ЗП, який пiдтримується ОС (гнучкiчи твердi диски, магнiтооптичнi нагромаджувачi та iн.). Основнi засоби захистувiд збоїв i вiдновлення ушкодженої ОС Windows 2000 включають:
-захист системнихфайлiв цифровим пiдписом (захист системних файлiв, перевiрка системних файлiв iверсифiкацiя системних файлiв);
-безпечний режимзавантаження;
-консоль вiдновлення;
-диск аварiйного вiдновлення.
Цифровий пiдписMicrosoft гарантує, що файл, пiдписаний нею, тестувався на сумiснiсть з Windows2000 i не був модифiкований чи переписаний пiд час установки програмногозабезпечення. У залежностi вiд встановленої опцiї настроювання, ОС може або iгноруватидрайвери, що не мають цифрового пiдпису, або виводити попередження при виявленнiтаких драйверiв (за замовчуванням), чи ж просто не допускати їхньої установки.Функцiя захисту системних файлiв (System File Protection), що працює запринципом визначення цифрових пiдписiв захищених системних файлiв, не дозволяєдовiльно модифiкувати i замiщати цi файли. Ця функцiя захищає усi файли,встановленi програмою Windows 2000 Setup. Утилiта перевiрки системних файлiв(System File Checker) при перезапуску ЕОМ перевiряє версiї системних файлiв.Якщо ця утилiта знайде, що один iз системних файлiв, що захищаються, був замiщений,вона знайде коректну версiю цього файлу i запише її поверх змiненого файлу.Використання засобу версифiкацiї цифрового пiдпису файлiв дозволяє iдентифiкуватиусi встановленi файли, що перевiряється на ЕОМ, тi, що не мають цифрового пiдпису,i одержати про цi файли наступну iнформацiю: iм'я файлу i шлях до нього; датумодифiкацiї файлу; тип файлу.
При завантаженнi вбезпечному режимi ОС використовує стандартнi параметри настроювання (встановлюєтип монiтора VGA, не робить запуск мережних засобiв, запускає мiнiмальну кiлькiстьдрайверiв). Наприклад, якщо пiсля iнсталяцiї нового програмного забезпечення ОСперестала запускатися, то цiлком можливо, що перезавантаження в безпечномурежимi дозволить виконати запуск ОС. Пiсля такого перезавантаження можна будезмiнити параметри настроювання ЕОМ, що не дозволяли ранiше виконувати коректнийзапуск Windows 2000, чи видалити програмне забезпечення, що викликало цiпроблеми.
Використовуючиконсоль вiдновлення Windows 2000 (Recovery Console), можна запускати i зупинятисервиси, форматувати диски, виконувати читання i запис даних на локальнi твердiдиски, усувати проблеми з пошкодженим головним завантажувальним записом iпошкодженими завантажувальними секторами та iн. Ця нова можливiсть Windows 2000може також виявитися корисною, якщо для вiдновлення системи потрiбно скопiюватина твердий диск один чи кiлька системних файлiв або ж переконфiгурувати сервiсчи драйвер, некоректна конфiгурацiя якого заважає виконати завантаження Windows2000.
Застосування дискааварiйного вiдновлення (Emergency Repair Disk) дозволить вирiшити проблеми зпошкодженими системними файлами, порушеннями конфiгурацiї вмультизавантажувальному режимi, пошкодженням реєстру i з пошкодженимзавантажувальним сектором на завантажувальному роздiлi. Важливою особливiстюдиска аварiйного вiдновлення в Windows 2000 є те, що процес аварiйного вiдновленняможна виконати навiть у тому випадку, коли диск аварiйного вiдновлення не буввиготовлений заздалегiдь. Але в цьому випадку всi змiни, внесенi до складусистеми, будуть загубленi, а встановлене в системi додаткове програмнезабезпечення може зажадати переустановки. Якщо процес аварiйного вiдновленнясистеми завершиться успiшно, то ЕОМ буде автоматично перезавантажена. При неуспiшномузавершеннi процесу можна скористатися опцiями консолi вiдновлення. Якщо недопоможе i це, то ймовiрнiше всього, прийдеться переустановити ОС.