Разработка урока "Операционные системы. Файловые системы" (11 класс, информатика)

Урок ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ. ФАЙЛОВЫЕ СИСТЕМЫ         Цель урока: сформировать  понятие ядра операционной системы, интерфейса пользователя, драйвера и утилиты; объяснить отличие между системным, служебным и прикладным программным обеспечением; рассмотреть назначение и основные функции операционной системы; формировать знания учащихся о современных операционных системах. сформировать   представление   о   файлах   и   файловых   системах,  объяснить   отличия   между распространенными   файловыми   системами;    научить   определять   и   записывать   путь   к   файлу, переходить к файлу заданным путем; развитие мышления, представления об использовании компьютера, умение анализировать и решать поставленные   задачи   на   основе       собственных   знаний   об   операционных   системах.  развитие познавательных интересов,  умения конспектировать; воспитание внимательности, культуры поведения; воспитание интереса к урокам информатики. Тип урока: усвоения новых знаний, умений, навыков.       Оборудование: ПК, презентация. Ход урока I. Организационный момент.  Приветствие, проверка присутствующих.  II. Актуализация знаний.  Мы уже привыкли к словам: компьютер, программа, операционная система, текстовый редактор и т.п.   Закономерно   возникает   вопросы,   может   ли   функционировать   компьютер   без   программного обеспечения и операционной системы? Без операционной системы компьютер вообще не может функционировать. В таком случае он представляет собой не более чем совокупность неработающих устройств. Вернемся снова к вопросу о файлах. Вам уже известно, что в файлах на устройствах внешней памяти хранится все программное обеспечение компьютера и все данные. Любому пользователю, работающему на компьютере, приходится иметь дело с файлами. Работа с файлами на компьютере производится с помощью файловой системы, которая является частью операционной системы. На этом уроке мы рассмотрим, что представляют собой операционные и файловые системы.  III. Мотивация учебной деятельности    Какие виды информации вы знаете? (Графическая, текстовая, звуковая, видеоданные).  Какие информационные процессы вы знаете? (Обработка, хранение и передача).  Что   входит   в   основные   устройства   ЭВМ?   (Системный   блок,   монитор,   клавиатура, мышь).   функционировал? (Нет).  Без   каких   компонентов   ЭВМ   не   сможет   обрабатывать,   хранить   и   передавать информацию? (Материнская плата, винчестер, модем, дискета). Все это аппаратные устройства.  Достаточно   ли   только   аппаратных   устройств   для   того,   чтобы   компьютер  Сегодня вы изучите тему, которая поможет вам понять, что еще кроме аппаратных устройств  Что еще нужно для функционирования компьютера? (Нужны программы).  необходимо для работы ЭВМ ­ это ОС. Вы изучите понятие ОС Windows. А так же некоторые понятия связанные с ОС ­ понятие ФС На предыдущих уроках, рассматривая информационную систему, мы большее внимание уделяли аппаратной   составляющей.   Сегодня   попробуем   выяснить,   что   входит   в   состав   программной составляющей ИС. IV. Изучение нового материала Только под управлением программного обеспечения компьютер способен обрабатывать данные разных видов. Современное программное обеспечение разноплановое. Его можно распределить на такие виды. Системное   ПО  организует   процесс   обработки   информации   в   компьютере  и   обеспечивает нормальную рабочую среду для прикладных программ. Системное   программное   обеспечение   предназначено   для   управления   работой   устройств компьютера и обменом данными между ними, диагностирования и устранения недостатков в работе компьютера,   автоматизации   процесса   обработки   данных,   организации   обмена   данными   между пользователем и компьютером. Среди   системного   программного   обеспечения   особое   место   занимают   операционные   системы (сокращенно ОС). Без операционной системы работа современного компьютера невозможна. Операционная система (ОС)  ­ это набор программ, которые предназначены для обеспечения взаимодействия всех устройств компьютера и выполнения пользователем  действий над объектами: файлами, каталогами, дисками и т.д. ОС классифицируются по следующим признакам: ­ количество   одновременно   работающих   пользователей: многопользовательские;   однопользовательские, ­ число   процессов,   одновременно   выполняемых   под   управлением   системы: многозадачные;  однозадачные, ­ количество поддерживаемых процессоров: однопроцессорные, многопроцессорные; ­ тип интерфейса: командные (текстовые) и объектно­ориентированные (графические); ­ тип   доступа   пользователя   к   компьютеру:   с   пакетной   обработкой,   с   разделением   времени, реального времени; тип используемых ресурсов: сетевые, локальные ОС  обеспечивает:  ­ ­ ­ ­ управление работой устройств компьютера и обмен данными между ними; хранение данных в оперативной памяти и на внешних носителях;  выполнение других программ; распределение   ресурсов   компьютера   между   отдельными   программами,   которые   работают одновременно;  организацию обмена данными между пользователем и компьютером. ­ Операционная система скрывает от пользователя сложные подробности работы аппаратного и программного   обеспечения.   Это   предоставляет   пользователю   больше   времени   для   творческой деятельности. В современных компьютерах используются операционные системы Windows, Linux, Unix, MacOS, Netware, Palm OS и т. д. Пользователь   работает   с   определенной   программой.   Операционная   система   запускает   эту программу на выполнение, обеспечивает ее правильное функционирование, ввод данных, нужных для работы программы,  с внешних устройств (например,  с клавиатуры),  вывод  результатов на экран монитора или принтер, их сохранение на внешнем носителе и т. д. В зависимости от способа организации обмена данными между пользователем и компьютером различают операционные системы с текстовым (командным) и графическим интерфейсом.  В   ОС   с   текстовым   интерфейсом   обмен   данными   между   пользователем   и   компьютером реализуется с использованием команд, которые пользователь вводит с клавиатуры в виде текста. К таким операционным системам относятся  MS  DOS  и отдельные версии  Unix  и  Linux, которые не имеют интегрированных графических оболочек. В   ОС   с   графическим   интерфейсом   обмен   данными   между   пользователем   и   компьютером реализуется   с   использованием   манипулятора   или   клавиатуры.   Этот   вид   интерфейса   значительно упрощает взаимодействие пользователя и компьютера. В основу этого вида интерфейса положена идеология  WIMP  (англ.  Windows,  Icons,  Menus,  Pointer  ­  окна,   значки  или  пиктограммы,  меню, указатель).   Ее   суть   заключается   в   том,   что   пользователь   работает   с   моделями   объектов операционной системы ­ значками, которые отображаются в окнах на экране. Действия над объ­ ектами   осуществляются   командами   меню,   которые   выбираются   указателем   манипулятора.   Это делает «общение» с компьютером простым и удобным. К операционным системам с графическим интерфейсом относятся операционные системы Windows, MacOS и т. д. По количеству  задач,  которые  могут выполняться  ОС одновременно,  выделяют  однозадачные (например, MS DOS) и многозадачные (например, Windows XP Professional) операционные системы. В   зависимости   от   возможностей   организации   работы   компьютерной   сети   и   управления   ее ресурсами выделяют серверные операционные системы, например Unix, Linux, Windows 2003 Server, Windows  2008  Server,  Solaris, и операционные системы, которые предназначены для обеспечения потребностей индивидуальных пользователей, например Windows 98, Windows XP Home Edition и т. д. Некоторые серверные операционные системы (например,  Unix,  Linux) могут использоваться и в персональных компьютерах. Основными составляющими операционной системы являются:  базовая система ввода/вывода ­ BIOS ­ независимый от конкретной версий операционной системы набор   базовых   команд,   которые   используются   для   обеспечения   обмена   данными   между устройствами;  ядро операционной системы  ­ набор программ, которые организовывают выполнение команд, распределяют   ресурсы   между   устройствами   и   программами,   предоставляют   расширенные возможности по управлению устройствами компьютера и т. д.; файловая система ­ структура хранения данных на внешних носителях и совокупность программ, которые   обеспечивают   работу   с   этой   структурой.   Как   правило,   операционная   система   может работать с несколькими файловыми системами; драйверы устройств (англ. driver ­ водитель, управляющий устройством) ­ программы, которые обеспечивают обмен данными между операционной системой и конкретной моделью устройства; интерфейс   пользователя  (англ.  interface  ­   средства   согласования)   ­   совокупность   средств, которые обеспечивают обмен данными между пользователем и ОС. Для установки ОС на компьютере нужно выполнить специальную операцию, которая называется инсталляцией операционной системы. Во время инсталляции происходит размещение составных ОС на выбранном диске, настройка ее взаимодействия с аппаратной составляющей компьютера. Диск, на который установлена операционная система, называется системным. Операционная   система  Windows  была   разработана   сотрудниками   американской   корпорации Microsoft.   В   середине   1990­х   годов   выпущены   первые   две   операционные   системы   семейства Windows:  Windows  NT  3.0 (1993 г.) и  Windows  95 (1995 г.). Следующими версиями этих систем были: Windows NT 4.0 (1996 г.), Windows 98 (1998 г.), Windows Millennium Edition (2000 г.), 0 (2000 г.), Windows XP (2002 г.), Windows Vista (2006 г.) и так до сих пор  Windows 10 (2015 г.). Операционные   системы   семейства  Windows  признаны   стандартом   операционных   систем. Операционная   система  Microsoft  Windows  –   коммерческая   программа,   разрабатываемая корпорацией  Microsoft,   с   закрытым   исходным   кодом,   распространяемая   в   соответствии   с лицензионным соглашением. Основные   объекты,   с   которыми   работают   операционные   системы  Windows:   окна,   внешние запоминающие устройства, папки, файлы, ярлыки. Каждому из этих объектов, кроме окон, отвечает значок (пиктограмма) с подписью. Каждый объект Windows имеет свойства. Их значения пользователь может изменять, выполняя  определенные операции над этим объектом.  К основным операциям над объектами относят: создание, выделение, переименование, удаление, открытие, перемещение, копирование, просмотр и изменение значений свойств. Информационные системы должны обеспечивать сбор, передачу, хранение, обработку сообщений. Для реализации этих процессов нужно уметь отличать одно сообщение от другого. Это возможно, если каждому из них предоставить уникальное имя и определить место для его хранения. В   библиотечном   деле   есть   понятие   «единицы   хранения».   Такой   единицей   хранения   являются книга, журнал, газета и т. д. Для того чтобы потом можно было быстро найти нужный объект, он при регистрации получает уникальный номер и в учетных документах фиксируется место его хранения (название книгохранилища, номер стеллажа, полки и т. д.). Карточка с данными о каждом объекте размещается в каталоге. По данным этого каталога и происходит поиск нужного объекта. Аналогичный принцип хранения данных используется и в компьютерах. Наименьшей единицей хранения данных на внешних носителях является файл. Файл ­  это упорядоченная совокупность данных на внешнем носителе, которая   имеет   имя   и   которую   операционная   система   обрабатывает   как единое целое. Файловая система ­ структура хранения данных на внешних носителях и   совокупность   программ,   которые   обеспечивают   работу   с   этой   струк­ турой. В Windows структура хранения файлов на жестких магнитных дисках и способ их именования определяются файловой системой NTFS (англ. New Technology File System ­ файловая система новой технологии) или FАТ32 (англ. File Allocation Table 32   ­   32­битная   таблица   размещения   файлов).   Файловая   система   NTFS   имеет   определенные преимущества перед файловой системой FAT32: максимальный размер файла составляет 16 эксабайт, а в FAT32 ­ 4 гигабайт; максимальный размер одного логического диска составляет 16 эксабайт, а в FAT32 ­ 8 терабайт; ведется запись владельцев файлов (пользователей, которые создавали данный файл); проверяются права пользователя на выполнение операций над каждым файлом; есть   возможность   создания   мгновенной   копии   файловой   системы   на   определенный   момент времени; ведется журнал изменений в файловой системе и т. д. Каждое внешнее запоминающее устройство в операционной системе Windows имеет имя, которое, как правило, состоит из большой буквы английского алфавита и двоеточия после нее. Например, А:, В:, С:, D:. Буквы А и В зарезервированы для обозначения накопителей на гибких магнитных дисках. Если компьютер не имеет обоих или одного из этих накопителей, то соответствующие буквы не используются.  При подготовке диска к использованию на нем автоматически создается специальный объект, в который   будут   заноситься   данные   о   файлах,   сохраняемых   на   диске.   Этот   объект   называется корневой папкой, или корневым каталогом. В ней для каждого файла указываются значения его свойств:   имя,   размер   в   байтах,   адрес   на   диске,   время   создания,   время   последнего   изменения, значения специальных свойств ­ атрибутов  и т. д. Такой процесс называется регистрацией файла в папке. Но хранить данные о большом количестве файлов в одной корневой папке неудобно, поскольку это значительно замедляет поиск нужных файлов. Поэтому для упорядоченного хранения файлов пользователь создает дополнительные объекты – папки (каталоги), каждая из которых имеет имя. В папки   заносятся   данные   о   файлах,   как   правило,   одной   тематики,   общего   назначения,   которые принадлежат определенному пользователю, одинакового типа и т. д. Эти папки регистрируются в корневой папке. Папки можно регистрировать не только в корневой папке, но и в любой уже созданной. Папки, которые зарегистрированы в корневой, называют папками первого уровня. В них, в свою очередь, могут быть зарегистрированы папки второго уровня и так далее. Такая структура упорядочения папок и файлов называется иерархической, или древовидной. Если в некоторой папке зарегистрированы файлы и папки, то говорят, что эти файлы и папки хранятся в этой папке. В   Windows   есть   специальные   папки:   Мои   документы,   Мой   компьютер,   Сетевое   окружение, Корзина. Их значки и свойства отличаются от стандартных папок. Эти папки предназначены: • Мои   документы   ­   для   обеспечения   доступа   к   документам,   фотографиям,   рисункам, видеофильмам и т.п. определенного пользователя; • Мой компьютер ­ для обеспечения доступа к внешним запоминающим устройствам, к папкам с файлами разных пользователей; Сетевое окружение ­ для обеспечения доступа к ресурсам компьютерных сетей; Корзина ­ для временного хранения удаленных файлов и папок. • • Файл имеет имя  ­ произвольный набор символов, который может содержать буквы русского, английского и других алфавитов, цифры и другие символы, за исключением \ /: *? "< > |.  Имя файлу присваивает пользователь, который создает этот файл, или прикладная программа при создании   файла   предлагает   некоторое   стандартное   имя   по   умолчанию.   Желательно,   чтобы   имя определенным образом отображало содержание или назначение файла. Поскольку каждый файл регистрируется в определенной папке, которая (кроме корневой), в свою очередь, зарегистрирована в папке высшего уровня, то для каждого файла можно указать путь к нему   в   файловой   структуре.  Путь   к   файлу  состоит   из   имени   запоминающего   устройства   и последовательности имен папок от корневой к папке, в которой файл зарегистрирован, разделенных символом \ (обратная косая черта). Полное имя файла  состоит из  пути к файлу  и имени файла,  которые разделены  символом  \. Количество символов в полном имени файла для ОС Windows не должно превышать 255.  Имя   файла   может   содержать   расширение имени   файла   ­   набор   символов   после последней   точки   в   имени.   Если   точка отсутствует,   то   имя   файла   не   имеет расширения.  Например, путь к файлам на рисунке можно записать так:  C:\Рефераты\ C:\Рефераты\Физика\ C:\Рефераты\Информатика\  C:\Рисунки\  Полное имя файла.  Путь к файлу вместе с именем файла называют полным именем файла.  Пример полного имени файлов:  C:\Рефераты\Физика\Оптические явления.doc C:\Рефераты\Информатика\Интернет.doc C:\Рефераты\Информатика\Компьютерные вирусы.doc C:\Рисунки\Закат.jpg C:\Рисунки\ Зима.jpg Требования к именам папок точно такие, как и требования к именам файлов. Одним из свойств файла является его тип. Тип (формат) файла определяет структуру данных в файле. Например, есть несколько типов текстовых, графических, аудиофайлов. Причем разные типы, например   аудиофайлов,   имеют   разную   структуру   данных   в   файле   и   соответственно   разные алгоритмы их обработки прикладными компьютерными программами. И хотя пользователь может присваивать файлу произвольное расширение имени,  определенными типами файлов закреплены стандартные расширения имен файлов. Их используют для того, чтобы помочь   пользователям   и   компьютерным   программам   распознать   тип   файла.   Каждому зарегистрированному в операционной системе типу файла отвечает определенный значок.  При этом значки выполняемых программ создаются разработчиками и для каждой из них они, как правило, разные. Так, например, для программы Калькулятор (имя файла calc.exe) значок имеет свой вид, для программы Блокнот (файл notepad.exe) ­ свой. Во   время   работы   с   группами   файлов   и   папок   часто   применяют   шаблоны   (маски)   имен.   Они используются для поиска нужных файлов и папок, когда известна только часть их имени, или для выделения   группы   файлов   и   папок   для   последующих   операций   над   этой   группой.   Для   записи шаблонов   имен   используются   специальные   символы   ­   звездочка   (*)   и   вопросительный   знак   (?). Звездочка   обозначает   любое   количество   произвольных   символов,   а   вопросительный   знак   ­   один произвольный символ. Например, шаблону имен *.txt соответствуют имена любых файлов и папок, которые имеют расширение txt, а шаблону ?.txt ­ имена только тех файлов и папок, которые имеют расширение txt и только один символ перед расширением имени.  Ярлык  ­ это ссылка на другой объект операционной системы, который находится во внешней памяти данного компьютера или в сети. Таким объектом может быть файл, папка, принтер, внешнее запоминающее устройство (диск), страница в Интернете и т. д. Ярлык предназначен для обеспечения быстрого доступа к этому объекту. Значок ярлыка соответствует значку объекта, на который он ссылается, и, как правило, имеет в левом нижнем углу специальную метку ­ квадрат со стрелкой.  Навигация по дереву папок и файлов возможна с использованием как левой, так и правой части окна.   Переход   к   определенной   папке   возможен   с   использованием   Адресной   строки.   Для   этого следует ввести в поле Адрес полное имя папки и выбрать соответствующую кнопку Переход или нажать клавишу Enter.  Элементы   управления   Проводника   предоставляют   пользователю   возможность   устанавливать разные  виды  представления  значков  объектов  в  окне.  Для  этого используются  соответствующие команды меню Вид   на Панели инструмента или  команду Вид контекстного меню правой части Рабочей области окна папки. Пользователь   может   изменять   порядок   размещения   значков   объектов,   используя   команды упорядочения объектов.   V. Обобщение приобретенных знаний 1. Какие виды программ входят в состав программного обеспечения компьютера? 2. Какие функции выполняет операционная система?  5. Как называется диск, на который установлена операционная система?  6. Какие виды интерфейсов операционных систем вы знаете? Охарактеризуйте каждый из них. 7. Назовите основные составляющие операционной системы и опишите их назначение. 8. С  какими  основными  объектами  работает операционная  система Windows?  9. Какие действия выполняются с использованием мыши?  10. Что   является   наименьшей   единицей   хранения   данных   на   внешних   запоминающих устройствах? Что такое файл? Что такое папка? 11. Опишите   структуру   хранения   файлов   и   папок   на   дисках,   которая   используется   в   ОС Windows. 12. Как запустить программу, используя файл, тип которого зарегистрирован в ОС? 13.  Выполните задания:       А)  Включите компьютер, дождитесь загрузки операционной системы. Переведите компьютер в режим ожидания. Откройте окно объекта Мой компьютер, используя мышь. Закройте это окно выбором соответствующей кнопки.         Б) Переместите объект Корзина в правый верхний угол экрана. Восстановите его начальное положение.        В) Откройте окно папки Мои рисунки, используя меню Пуск, а затем окно папки Образцы рисунков. Дважды щелкните на значке одного из файлов типа jpg. Какая программа была при этом запущена? Закройте все окна. Г) Запишите шаблон для поиска файлов, имена которых: а)  name, а расширение имени файла произвольное; б)  начинаются с буквы t и заканчиваются буквой к; в)  произвольные, а расширение имени файла имеет лишь один символ; г)   начинаются с буквы п и имеют в расширении имени файла предпоследнюю букву о; д)  содержат в имени файла слово задача и расширение имени файла doc; е)     содержат   три   символа,   начинаются   с   буквы   g   и   имеют   в   расширении   имени   файла   два произвольных символа. VI. Первичная проверка знаний. Вопросы и задания: 1. Запишите полные имена всех файлов Ответ: C:\Мои документы\Иванов\QBasic.doc C:\Мои документы\Петров\Письмо.txt C:\Мои документы\Петров\Рисунки\Море.bmp C:\Фильмы\Интересный фильм.avi  2. Постройте дерево каталогов C:\Рисунки\Природа\Небо.bmp C:\Рисунки\Природа\Снег.bmp C:\Рисунки\Компьютер\Монитор.bmp C:\Мои документы\Доклад.doc VII. Подведение итогов урока Выводы. В операционной системе Windows основными объектами файловой системы являются файл   и   папка,   объектами   пользовательского  уровня  —  приложение   и   документ,   объектами графического интерфейса являются окна. Основу графического интерфейса пользователя составляет организованная и хорошо продуманная система окон. Типовыми окнами являются окно  приложений, окно документа, диалоговое окно. VIII. Домашнее задание.  Выучить конспект.  Дополнительное задание: узнать, как можно создать  дополнительную панель с ярлыками часто используемых вами программ.