Виды операционных систем. Однопользовательская система (one user system) - операционная система, не обладающая свойствами многопользовательской. Примерами однопользовательских ОС являются MS DOS фирмы Microsoft (США) и ОС/2, созданная совместно Microsoft и IBM. Многопользовательская система - вычислительная система или ее часть (например операционная система), позволяющая нескольким пользователям одновременно иметь доступ к одной ЭВМ со своего терминала (локального или удаленного).
Многозадачные ОС - операционной системы и ЭВМ, при которой один процессор может обрабатывать несколько разных программ или разных частей одной программы одновременно. При этом все программы вместе удерживаются в оперативной памяти и каждая выполняется за какой-то период времени. Наиболее распространенной многозадачной системой является Unix Однозадачные ОС - Однозадачными были и ОС для первых микрокомпьютеров; к таковым относятся CP/M, MS-DOS, PC-DOS и др. Виды операционных систем.
Сетевые операционные системы Сетевая операционная система, СОС (NOS, Network Operating System) - операционная система, предназначенная для обеспечения работы вычислительной сети. Примерами сетевых операционных систем являются Windows NT, Windows 2000, Novel Netware, Unix, Linux и др.
На сегодняшний день, наиболее известными операционными системами являются Windows, Mac OS и семество операционных систем Linux Windows – наиболее популярная система в мире. 91% пользователей в мире использует операционные системы Windows. Mac OS - Вторая по популярности операционная система в мире. Общая доля пользователей в мире около 5,4%. Семество Linux – Наибольшую популяронсть эта ОС приобрела на рынке смартфонов с ОС Android (64%) и среди интернет серверов.
Семейство проприетарных операционных систем. корпорации Microsoft, ориентированных на применение графического интерфейса при управлении. Изначально Windows была всего лишь графической надстройкой для MS-DOS. Первая ОС Windows 1.0 была выпущена в 1985г, корпорацией Microsoft. Изначально корпорация называлась MICROcomputers SOFTware и была основана Биллом Гейтсем и Поллом Аленом.
По состоянию на май 2013 года под управлением операционных систем семейства Windows по данным ресурса Netmarketshare (Net Applications) работает около 91 % персональных компьютеров. Операционные системы Windows работают на платформах x86, x86- 64, IA-64, ARM. В последнее время, корпорация Microsoft занялась активным выпуском мобильных устройств На базе Windows, но пока у них не получается обойти по популярности Android и Apple
Mac OS (Macintosh Operating System) семейство проприетарных операционных систем с графическим интерфейсом. Apple хотела, чтобы Макинтош представлялся как компьютер «для всех остальных». Сам термин «Mac OS» в действительности не существовал до тех пор, пока не был официально использован в середине 1990-х годов. Компания Apple была так же первая, кто придумал и использовал компьютерную мышь. Которая стала очень популярным устройством.
В 1984 году компания Apple Computers представила компьютер Macintosh с операционной системой Mac OS 1. Пользователи управляли своим компьютером не только вводимыми с клавиатуры командами и инструкциями, но и с помощью нового в те времена устройства, названного мышью.
Ранние версии Mac OS были совместимы только с Макинтошами, основанными на процессорах Motorola 68k, следующие версии были совместимы с архитектурой PowerPC (PPC). С недавних пор Mac OS X стала совместима с архитектурой x86. Но политика фирмы Apple такова,что она разрешает устанавливать систему Mac OS только на их компьютеры.
Общее название Unix-подобных операционных систем, основанных на одноимённом ядре. Ядро Linux и обычно использующиеся вместе с ним компоненты создаются и распространяются в соответствии с моделью разработки свободного и открытого программного обеспечения. Поэтому общее название не подразумевает какой-либо единой «официальной» комплектации Linux; они обычно распространяются (часто бесплатно) в виде различных готовых дистрибутивов, имеющих свой набор прикладных программ и уже настроенных под конкретные нужды пользователя.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://allbest.ru/
по предмету «информатика»
Выполнила: студентка Джамалудиновой Заиры
Проверила: Куприянова Елена Львовна
Санкт-Петербург 2011
Введение
Возникновение ОС
Функции ОС
Понятие операционной системы
Для чего нужны ОС
ОС как виртуальная машина
Операционные системы для автономного компьютера
ОС как система управления ресурсами
Сетевые службы и сетевые сервисы
Требования к современным операционным системам
Введение
Операционная систе ма , сокр. ОС (англ. operating system, OS) -- комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между устройствами вычислительной системы и прикладными программами, а с другой стороны -- предназначены для управления устройствами, управления вычислительными процессами, эффективного распределения вычислительных ресурсов между вычислительными процессами и организации надёжных вычислений. Это определение применимо к большинству современных ОС общего назначения.
В логической структуре типичной вычислительной системы ОС занимает положение между устройствами с их микроархитектурой, машинным языком и, возможно, собственными (встроенными) микропрограммами -- с одной стороны -- и прикладными программами с другой.
Разработчикам программного обеспечения ОС позволяет абстрагироваться от деталей реализации и функционирования устройств, предоставляя минимально необходимый набор функций (см. интерфейс программирования приложений).
В большинстве вычислительных систем ОС является основной, наиболее важной (а иногда и единственной) частью системного ПО. С 1990-х наиболее распространёнными операционными системами являются ОС семейства Microsoft Windows и системы класса UNIX (особенно Linux и Mac OS).
Возникновение ОС
Идея компьютера была предложена английским математиком Чарльзом Бэбиджем (Charles Babage) в середине девятнадцатого века. Его механическая «аналитическая машина» так и не смогла по-настоящему заработать, потому что технологии того времени не удовлетворяли требованиям, необходимым для изготовления нужных деталей точной механики. Конечно, никакой речи об операционной системе для этого «компьютера» не шло. Настоящее рождение цифровых вычислительных машин произошло вскоре после окончания Второй мировой войны. В середине 40-х были созданы первые ламповые вычислительные устройства. В то время одна и та же группа людей участвовала и в проектировании, и в эксплуатации, и в программировании вычислительной машины. Это была скорее научно-исследовательская работа в области вычислительной техники, а не использование компьютеров в качестве инструмента решения каких-либо практических задач из других прикладных областей. Программирование осуществлялось исключительно на машинном языке. Не было никакого системного программного обеспечения, кроме библиотек математических и служебных подпрограмм, которые программист мог использовать для того, чтобы не писать каждый раз коды, вычисляющие значение какой-либо математической функции или управляющие стандартным устройством ввода-вывода. Операционные системы все еще не появились, все задачи организации вычислительного процесса решались вручную каждым программистом с пульта управления, который представлял собой примитивное устройство ввода-вывода, состоящее из кнопок, переключателей и индикаторов. С середины 50-х годов начался новый период в развитии вычислительной техники, связанный с появлением новой технической базы. Выросло быстродействие процессоров, увеличились объемы оперативной и внешней памяти. Компьютеры стали более надежными, теперь они могли непрерывно работать настолько долго, чтобы на них можно было возложить выполнение действительно практически важных задач. Но выполнение каждой программы включало в себя большое количество вспомогательных работ, поэтому для организации эффективного совместного использования были введены должности операторов, профессионально выполнявших работу по организации вычислительного процесса для всех пользователей этого центра.
Но как бы быстро и надежно ни работали операторы, они никак не могли состязаться в производительности с работой устройств компьютера. А поскольку процессор представлял собой весьма дорогое устройство, то низкая эффективность его использования означала низкую эффективность использования компьютера в целом. Для решения этой проблемы и были разработаны первые системы пакетной обработки, которые автоматизировали всю последовательность действий оператора по организации вычислительного процесса. Ранние системы пакетной обработки явились прообразом современных операционных систем, они стали первыми системными программами, предназначенными не для обработки данных, а для управления вычислительным процессом.
В ходе реализации систем пакетной обработки был разработан формализованный язык управления заданиями, с помощью которого программист сообщал системе и оператору, какие действия и в какой последовательности он хочет выполнить на вычислительной машине.
Ранние системы пакетной обработки значительно сократили затраты времени на вспомогательные действия по организации вычислительного процесса, а значит, был сделан еще один шаг по повышению эффективности использования компьютеров. Однако при этом программисты-пользователи лишились непосредственного доступа к компьютеру, что снижало эффективность их работы -- внесение любого исправления требовало значительно больше времени, чем при интерактивной работе за пультом машины.
Функции операционных систем
Основные функции:
· Выполнение по запросу программ тех достаточно элементарных (низкоуровневых) действий, которые являются общими для большинства программ и часто встречаются почти во всех программах (ввод и вывод данных, запуск и остановка других программ, выделение и освобождение дополнительной памяти и др.).
· Стандартизованный доступ к периферийным устройствам (устройства ввода-вывода).
· Управление оперативной памятью (распределение между процессами, организация виртуальной памяти).
· Управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как жёсткий диск, оптические диски и др.), организованным в той или иной файловой системе.
· Обеспечение пользовательского интерфейса.
· Сетевые операции, поддержка стека сетевых протоколов.
Дополнительные функции:
· Параллельное или псевдопараллельное выполнение задач (многозадачность).
· Эффективное распределение ресурсов вычислительной системы между процессами.
· Разграничение доступа различных процессов к ресурсам.
· Организация надёжных вычислений (невозможности одного вычислительного процесса намеренно или по ошибке повлиять на вычисления в другом процессе), основана на разграничении доступа к ресурсам.
· Взаимодействие между процессами: обмен данными, взаимная синхронизация.
· Защита самой системы, а также пользовательских данных и программ от действий пользователей (злонамеренных или по незнанию) или приложений.
· Многопользовательский режим работы и разграничение прав доступа (см. аутентификация, авторизация).
Понятие операционной системы
Существуют две группы определений ОС: «набор программ, управляющих оборудованием» и «набор программ, управляющих другими программами». Обе они имеют свой точный технический смысл, который, однако, становится ясен только при более детальном рассмотрении вопроса о том, зачем вообще нужны ОС.
Есть приложения вычислительной техники, для которых ОС излишни. Например, встроенные микрокомпьютеры содержатся сегодня во многих бытовых приборах, автомобилях (иногда по десятку в каждом), сотовых телефонах и т. п. Зачастую такой компьютер постоянно исполняет лишь одну программу, запускающуюся по включении. И простые игровые приставки -- также представляющие собой специализированные микрокомпьютеры -- могут обходиться без ОС, запуская при включении программу, записанную на вставленном в устройство «картридже» или компакт-диске. Тем не менее, некоторые микрокомпьютеры и игровые приставки всё же работают под управлением особых собственных ОС. В большинстве случаев это UNIX-подобные системы (последнее особенно верно в отношении программируемого коммутационного оборудования: межсетевых экранов, маршрутизаторов).
ОС нужны, если:
· вычислительная система используется для различных задач, причём программы, решающие эти задачи, нуждаются в сохранении данных и обмене ими. Из этого следует необходимость универсального механизма сохранения данных; в подавляющем большинстве случаев ОС отвечает на неё реализацией файловой системы. Современные ОС, кроме того, предоставляют возможность непосредственно «связать» вывод одной программы со вводом другой, минуя относительно медленные дисковые операции;
· различные программы нуждаются в выполнении одних и тех же рутинных действий. Например, простой ввод символа с клавиатуры и отображение его на экране может потребовать исполнения сотен машинных команд, а дисковая операция -- тысяч. Чтобы не программировать их каждый раз заново, ОС предоставляют системные библиотеки часто используемых подпрограмм (функций);
· между программами и пользователями системы необходимо распределять полномочия, чтобы пользователи могли защищать свои данные от несанкционированного доступа, а возможная ошибка в программе не вызывала тотальных неприятностей;
· необходима возможность имитации «одновременного» исполнения нескольких программ на одном компьютере (даже содержащем лишь один процессор), осуществляемой с помощью приёма, известного как «разделение времени». При этом специальный компонент, называемый планировщиком, делит процессорное время на короткие отрезки и предоставляет их поочерёдно различным исполняющимся программам (процессам);
· наконец, оператор должен иметь возможность так или иначе управлять процессами выполнения отдельных программ. Для этого служат операционные среды, одна из которых -- оболочка и набор стандартных утилит -- является частью ОС (прочие, такие, как графическая операционная среда, образуют независимые от ОС прикладные платформы).
Таким образом, современные универсальные ОС можно охарактеризовать, прежде всего, как
· использующие файловые системы (с универсальным механизмом доступа к данным),
· многопользовательские (с разделением полномочий),
· многозадачные (с разделением времени).
Многозадачность и распределение полномочий требуют определённой иерархии привилегий компонентов самой ОС. В составе ОС различают три группы компонентов:
· системные библиотеки;
· оболочка с утилитами.
Большинство программ, как системных (входящих в ОС), так и прикладных, исполняются в непривилегированном («пользовательском») режиме работы процессора и получают доступ к оборудованию (и, при необходимости, к другим ресурсам ядра, а также ресурсам иных программ) только посредством системных вызовов. Ядро исполняется в привилегированном режиме: именно в этом смысле говорят, что ОС (точнее, её ядро) управляет оборудованием.
В определении состава ОС значение имеет критерий операциональной целостности (замкнутости): система должна позволять полноценно использовать (включая модификацию) свои компоненты. Поэтому в полный состав ОС включают и набор инструментальных средств (от текстовых редакторов до компиляторов, отладчиков и компоновщиков).
Виды операционных систем
Самые распространенные это ОС (ОС- операционная система , сокращение для удобства) семейства Windows , разработанные корпорацией Microsoft (Майкрософт). Возможно, Вы слышали про эту корпорацию и её основателя Билла Гейтса. Этой операционной системой пользуется очень много людей. Не исключение и посетители этого сайта, однако статистику я приведу позже.
Компьютеры Macintosh (Макинтош) снабжены операционной системой Mac OS (OS - Operating System, по-русски ОС - операционная система), которая разрабатывается Apple (от англ. "apple" - яблоко). Работает она только на компьютерах от этой же компании.
Предыдущие две операционные системы стоят денег и причем немалых, однако есть и бесплатные. Самая популярная из них это операционная система Linux . Её логотип - это такой вот симпатичный пингвин. Эту операционную систему разработал Линус Торвальдс и сделал код (в предыдущей статье рассматривалось, что это такое) открытым, то есть каждый желающий мог что-то изменить, доработать, что и делали программисты-энтузиасты, дорабатывая эту ОС. Код же Windows и Mac OS закрыт, её ведь за деньги продают все-таки, Вы ведь наверное тоже не хотели бы что-то изобрести и дать всем возможность бесплатно пользоваться Вашей работой? А если хотели бы, то честь Вам и хвала. Однако недостатком Linux является её сложность, однако чем дальше, тем дружелюбнее она для пользователя. Это только основные сведения об этих операционных системах, потому как для иного знаний пока недостаточно, если предположить, что Вы начали обучаться по статьям сайта kkg.by.
Хотелось бы заметить, что есть сотни других операционных систем которые применяются для специальных нужд, например для мейнфреймов, для нужд робототехники, для систем контроля реального времени и др.
Относительно не так давно операционные системы стали появляться на маленьких компьютерах. Если Вы ладите с электронными устройствами, то Вам наверное понравится то, что операционные системы могут быть найдены на многих устройствах, которые мы используем каждый день, например на мобильных телефонах. Компьютеры, используемые в этих маленьких устройствах стали настолько мощными, что теперь на них можно запустить операционную систему и программы. Обычный мобильный телефон сейчас гораздо мощнее, чем настольный компьютер 20 лет назад.
Также надо бы познакомиться с некоторыми важными составляющими операционной системы . Это драйвер и графическая оболочка. О них речь пойдет в следующей статье, заключительной.
Для чего нужны ОС
операционный система компьютер аппаратный
Операционная система обеспечивает взаимодействие между пользователем, программами и аппаратным обеспечением компьютера.
С аппаратурой операционная система общается при помощи драйверов устройств. Драйвер - это специальная программа, создаваемая, как правило, изготовителем аппаратуры и позволяющая операционной системе общаться с устройством.
Для пользователя ОС предоставляет пользовательский интерфейс. В DOS весь интерфейс заключался в командной строке. В Windows понятие интерфейса много шире - это и графическая оболочка, и стандартные диалоги (например, открыть или сохранить файл), и ряд иных, иногда не вполне очевидных для пользователя вещей.
Для программ ОС предоставляет элементы пользовательского интерфейса. Кроме того, если речь идет о многозадачной системе, то в ее компетенцию входит распределение ресурсов компьютера между программами. В данном случае под ресурсами следует понимать прежде всего процессорное время - ОС должна следить за тем, чтобы ни одна из программ не монополизировала все ресурсы и не конфликтовала с другими запущенными приложениями.
Также в ведении любой операционной системы (по крайней мере из тех, что применяются на ПК) находится обслуживание файловой системы. Кстати, во времена DOS это была ее основная задача, что и отразилось на названии.
Кроме того, в состав ОС входят различные вспомогательные программы для настройки и обслуживания ПК - системные утилиты. В частности, таковыми являются программы для исправления ошибок диска (а они часто появляются после сбоев в работе компьютера или при несвоевременном отключении электропитания). Если говорить о Windows, то вместе с ней поставляется еще множество программ - от текстовых редакторов (Блокнот, WordPad) до различных казуальных игр (пасьянсы, сапер).
ОС как виртуальная машина
Для того чтобы успешно решать свои задачи, современный пользователь или даже прикладной программист может обойтись без досконального знания аппаратного устройства компьютера. Ему не обязательно быть в курсе того, как функционируют различные электронные блоки и электромеханические узлы компьютера. Более того, очень часто пользователь может не знать даже системы команд процессора. Пользователь-программист привык иметь дело с мощными высокоуровневыми функциями, которые ему предоставляет операционная система.
Так, например, при работе с диском программисту, пишущему приложение для работы под управлением ОС, или конечному пользователю ОС достаточно представлять его в виде некоторого набора файлов, каждый из которых имеет имя. Последовательность действий при работе с файлом заключается в его открытии, выполнении одной или нескольких операций чтения или записи, а затем в закрытии файла. Такие частности, как используемая при записи частотная модуляция или текущее состояние двигателя механизма перемещения магнитных головок чтения/записи, не должны волновать программиста. Именно операционная система скрывает от программиста большую часть особенностей аппаратуры и предоставляет возможность простой и удобной работы с требуемыми файлами.
Если бы программист работал непосредственно с аппаратурой компьютера, без участия ОС, то для организации чтения блока данных с диска программисту пришлось бы использовать более десятка команд с указанием множества параметров: номера блока на диске, номера сектора на дорожке и т. п. А после завершения операции обмена с диском он должен был бы предусмотреть в своей программе анализ результата выполненной операции. Учитывая, что контроллер диска способен распознавать более двадцати различных вариантов завершения операции, можно считать программирование обмена с диском на уровне аппаратуры не самой тривиальной задачей. Не менее обременительной выглядит и работа пользователя, если бы ему для чтения файла с терминала потребовалось задавать числовые адреса дорожек и секторов.
Операционная система избавляет программистов не только от необходимости напрямую работать с аппаратурой дискового накопителя, предоставляя им простой файловый интерфейс, но и берет на себя все другие рутинные операции, связанные с управлением другими аппаратными устройствами компьютера: физической памятью, таймерами, принтерами и т. д.
В результате реальная машина, способная выполнять только небольшой набор элементарных действий, определяемых ее системой команд, превращается в виртуальную машину, выполняющую широкий набор гораздо более мощных функций. Виртуальная машина тоже управляется командами, но это уже команды другого, более высокого уровня: удалить файл с определенным именем, запустить на выполнение некоторую прикладную программу, повысить приоритет задачи, вывести текст из файла на печать. Таким образом, назначение ОС состоит в предоставлении пользователю/программисту некоторой расширенной виртуальной машины, которую легче программировать и с которой легче работать, чем непосредственно с аппаратурой, составляющей реальный компьютер или реальную сеть.
Операционные системы для автономного компьютера
Операционная система компьютера представляет собой комплекс взаимосвязанных программ, который действует как интерфейс между приложениями и пользователями с одной стороны, и аппаратурой компьютера с другой стороны. В соответствии с этим определением ОС выполняет две группы функций:
· предоставление пользователю или программисту вместо реальной аппаратуры компьютера расширенной виртуальной машины, с которой удобней работать и которую легче программировать;
· повышение эффективности использования компьютера путем рационального управления его ресурсами в соответствии с некоторым критерием.
ОС как система управления ресурсами
Операционная система не только предоставляет пользователям и программистам удобный интерфейс к аппаратным средствам компьютера, но и является механизмом, распределяющим ресурсы компьютера.
К числу основных ресурсов современных вычислительных систем могут быть отнесены такие ресурсы, как процессоры, основная память, таймеры, наборы данных, диски, накопители на магнитных лентах, принтеры, сетевые устройства и некоторые другие. Ресурсы распределяются между процессами. Процесс (задача) представляет собой базовое понятие большинства современных ОС и часто кратко определяется как программа в стадии выполнения. Программа -- это статический объект, представляющий собой файл с кодами и данными. Процесс -- это динамический объект, который возникает в операционной системе после того, как пользователь или сама операционная система решает «запустить программу на выполнение», то есть создать новую единицу вычислительной работы. Например, ОС может создать процесс в ответ на команду пользователя run prgl. exe, где prgl. exe -- это имя файла, в котором хранится код программы.
Во многих современных ОС для обозначения минимальной единицы работы ОС используют термин «нить», или «поток», при этом изменяется суть термина «процесс». Подробнее об этом рассказывается в главе 4 «Процессы и потоки». В остальных главах мы будем придерживаться упрощенного толкования, в соответствии с которым для обозначения выполняемой программы будет использоваться только термин «процесс».
Управление ресурсами вычислительной системы с целью наиболее эффективного их использования является назначением операционной системы. Например, мультипрограммная операционная система организует одновременное выполнение сразу нескольких процессов на одном компьютере, поочередно переключая процессор с одного процесса на другой, исключая простои процессора, вызываемые обращениями процессов к вводу-выводу. ОС также отслеживает и разрешает конфликты, возникающие при обращении нескольких процессов к одному и тому же устройству ввода-вывода или к одним и тем же данным. Критерий эффективности, в соответствии с которым ОС организует управление ресурсами компьютера, может быть различным. Например, в одних системах важен такой критерий, как пропускная способность вычислительной системы, в других -- время ее реакции. Соответственно выбранному критерию эффективности операционные системы по-разному организуют вычислительный процесс.
Управление ресурсами включает решение следующих общих, не зависящих от типа ресурса задач:
· планирование ресурса -- то есть определение, какому процессу, когда и в каком количестве (если ресурс может выделяться частями) следует выделить данный ресурс;
· удовлетворение запросов на ресурсы;
· отслеживание состояния и учет использования ресурса -- то есть поддержание оперативной информации о том, занят или свободен ресурс и какая доля ресурса уже распределена;
· разрешение конфликтов между процессами.
Для решения этих общих задач управления ресурсами разные ОС используют различные алгоритмы, особенности которых в конечном счете и определяют облик ОС в целом, включая характеристики производительности, область применения и даже пользовательский интерфейс. Например, применяемый алгоритм управления процессором в значительной степени определяет, может ли ОС использоваться как система разделения времени, система пакетной обработки или система реального времени.
Задача организации эффективного совместного использования ресурсов несколькими процессами является весьма сложной, и сложность эта порождается в основном случайным характером возникновения запросов на потребление ресурсов. В мультипрограммной системе образуются очереди заявок от одновременно выполняемых программ к разделяемым ресурсам компьютера: процессору, странице памяти, к принтеру, к диску. Операционная система организует обслуживание этих очередей по разным алгоритмам: в порядке поступления, на основе приоритетов, кругового обслуживания и т. д. Анализ и определение оптимальных дисциплин обслуживания заявок является предметом специальной области прикладной математики -- теории массового обслуживания. Эта теория иногда используется для оценки эффективности тех или иных алгоритмов управления очередями в операционных системах. Очень часто в ОС реализуются и эмпирические алгоритмы обслуживания очередей, прошедшие проверку практикой.
Таким образом, управление ресурсами составляет важную часть функций любой операционной системы, в особенности мультипрограммной. В отличие от функций расширенной машины большинство функций управления ресурсами выполняются операционной системой автоматически и прикладному программисту недоступны.
Сетевые службы и сетевые сервисы
Совокупность серверной и клиентской частей ОС, предоставляющих доступ к конкретному типу ресурса компьютера через сеть, называется сетевой службой. В приведенном выше примере клиентская и серверная части ОС, которые совместно обеспечивают доступ через сеть к файловой системе компьютера, образуют файловую службу.
Говорят, что сетевая служба предоставляет пользователям сети некоторый набор услуг. Эти услуги иногда называют также сетевым сервисом (от англоязычного термина «service»). Необходимо отметить, что этот термин в технической литературе переводится и как «сервис», и как «услуга», и как «служба». Хотя указанные термины иногда используются как синонимы, следует иметь в виду, что в некоторых случаях различие в значениях этих терминов носит принципиальный характер. Далее в тексте под «службой» мы будем понимать сетевой компонент, который реализует некоторый набор услуг, а под «сервисом» -- описание того набора услуг, который предоставляется данной службой. Таким образом, сервис -- это интерфейс между потребителем услуг и поставщиком услуг (службой).
Каждая служба связана с определенным типом сетевых ресурсов и/или определенным способом доступа к этим ресурсам. Например, служба печати обеспечивает доступ пользователей сети к разделяемым принтерам сети и предоставляет сервис печати, а почтовая служба предоставляет доступ к информационному ресурсу сети -- электронным письмам. Способом доступа к ресурсам отличается, например, служба удаленного доступа -- она предоставляет пользователям компьютерной сети доступ ко всем ее ресурсам через коммутируемые телефонные каналы. Для получения удаленного доступа к конкретному ресурсу, например к принтеру, служба удаленного доступа взаимодействует со службой печати. Наиболее важными для пользователей сетевых ОС являются файловая служба и служба печати.
Среди сетевых служб можно выделить такие, которые ориентированы не на простого пользователя, а на администратора. Такие службы используются для организации работы сети. Например, служба Bindery операционной системы Novell NetWare 3.x позволяет администратору вести базу данных о сетевых пользователях компьютера, на котором работает эта ОС. Более прогрессивным является подход с созданием централизованной справочной службы, или, по-другому, службы каталогов, которая предназначена для ведения базы данных не только обо всех пользователях сети, но и обо всех ее программных и аппаратных компонентах. В качестве примеров службы каталогов часто приводятся NDS компании Novell и StreetTalk компании Banyan. Другими примерами сетевых служб, предоставляющих сервис администратору, являются служба мониторинга сети, позволяющая захватывать и анализировать сетевой трафик, служба безопасности, в функции которой может входить, в частности, выполнение процедуры логического входа с проверкой пароля, служба резервного копирования и архивирования.
От того, насколько богатый набор услуг предлагает операционная система конечным пользователям, приложениям и администраторам сети, зависит ее позиция в общем ряду сетевых ОС.
Сетевые службы по своей природе являются клиент- серверными системами. Поскольку при реализации любого сетевого сервиса естественно возникает источник запросов (клиент) и исполнитель запросов (сервер), то и любая сетевая служба содержит в своем составе две несимметричные части -- клиентскую и серверную (рис. 2.2). Сетевая служба может быть представлена в операционной системе либо обеими (клиентской и серверной) частями, либо только одной из них.
Одноранговые и серверные сетевые операционные системы
В зависимости от того, как распределены функции между компьютерами сети, они могут выступать в трех разных ролях:
· компьютер, занимающийся исключительно обслуживанием запросов других компьютеров, играет роль выделенного сервера сети;
· компьютер, обращающийся с запросами к ресурсам другой машины, исполняет роль клиентского узла;
· компьютер, совмещающий функции клиента и сервера, является одноранговым узлом.
Очевидно, что сеть не может состоять только из клиентских или только из серверных узлов. Сеть, оправдывающая свое назначение и обеспечивающая взаимодействие компьютеров, может быть построена по одной из трех следующих схем:
· сеть на основе одноранговых узлов -- одноранговая сеть;
· сеть на основе клиентов и серверов -- сеть с выделенными серверами;
· сеть, включающая узлы всех типов, -- гибридная сеть.
Каждая из этих схем обладает своими достоинствами и недостатками, определяющими их области применения.
ОС в одноранговых сетях
В одноранговых сетях все компьютеры равны в возможностях доступа к ресурсам друг друга. Каждый пользователь может по своему желанию объявить какой-либо ресурс своего компьютера разделяемым, после чего другие пользователи могут его использовать. В одноранговых сетях на всех компьютерах устанавливается такая операционная система, которая предоставляет всем компьютерам в сети потенциально равные возможности. Сетевые операционные системы такого типа называются одноранговыми ОС. Очевидно, что одноранговые ОС должны включать как серверные, так и клиентские компоненты сетевых служб (на рисунке они обозначены буквами соответственно С и К). Примерами одноранговых ОС могут служить LANtastic, Personal Ware, Windows for Workgroups, Windows NT Workstation, Windows 95/98.
При потенциальном равноправии всех компьютеров в одноранговой сети часто возникает функциональная несимметричность. Обычно в сети имеются пользователи, которые не желают предоставлять свои ресурсы в совместное пользование. В таком случае серверные возможности их операционных систем не активизируются и компьютеры выполняют роль «чистых» клиентов (на рисунке неиспользуемые компоненты ОС изображены затемненными).
В то же время администратор может закрепить за некоторыми компьютерами сети только функции по обслуживанию запросов остальных компьютеров, превратив их таким образом в «чистые» серверы, за которыми не работают пользователи. В такой конфигурации одноранговые сети становятся похожи на сети с выделенными серверами, но это только внешняя схожесть -- между этими двумя типами сетей остается существенное внутреннее различие. Изначально в одноранговых сетях специализация ОС не зависит от того, какую функциональную роль выполняет компьютер -- клиента или сервера. Изменение роли компьютера в одноранговой сети достигается за счет того, что функции серверной или клиентской частей просто не используются.
Одноранговые сети проще в организации и эксплуатации, по этой схеме организуется работа в небольших сетях, в которых количество компьютеров не превышает 10-20. В этом случае нет необходимости в применении централизованных средств администрирования -- нескольким пользователям нетрудно договориться между собой о перечне разделяемых ресурсов и паролях доступа к ним.
Однако в больших сетях средства централизованного администрирования, хранения и обработки данных, а особенно защиты данных становятся необходимыми, и такие возможности легче обеспечить в сетях с выделенными серверами.
ОС в сетях с выделенными серверами
В сетях с выделенными серверами используются специальные варианты сетевых ОС, которые оптимизированы для работы в роли серверов и называются серверными ОС. Пользовательские компьютеры в этих сетях работают под управлением клиентских ОС.
Специализация операционной системы для работы в качестве сервера является естественным способом повышения эффективности серверных операций. А необходимость такого повышения часто ощущается весьма остро, особенно в крупной сети. При существовании в сети сотен или даже тысяч пользователей интенсивность запросов к совместно используемым ресурсам может быть очень большой, и сервер должен справляться с этим потоком запросов без больших задержек. Очевидным решением этой> проблемы является использование в качестве сервера компьютера с мощной аппаратной платформой и операционной системой, оптимизированной для серверных функций.
Чем меньше функций выполняет ОС, тем более эффективно можно их реализовать, поэтому для оптимизации серверных операций разработчики ОС вынуждены ущемлять некоторые другие ее функции, причем иногда вплоть до полного их отбрасывания. Одним из ярких примеров такого подхода является серверная ОС NetWare. Ее разработчики поставили перед собой цель оптимизировать выполнение файлового сервиса и сервиса печати. Для этого они полностью исключили из системы многие элементы, важные для универсальной ОС, в частности графический интерфейс пользователя, поддержку универсальных приложений, защиту приложений мультипрограммного режима друг от друга, механизм виртуальной памяти. Все это позволило добиться уникальной скорости файлового доступа и вывело эту операционную систему в лидеры серверных ОС на долгое время.
Однако слишком узкая специализация некоторых серверных ОС является одновременно и их слабой стороной. Так, отсутствие в NetWare универсального интерфейса программирования и средств защиты приложений не позволяет использовать ее в качестве среды для выполнения приложений, приводит к необходимости включения в сеть других серверных ОС, когда требуется выполнение функций, отличных от файлового сервиса и сервиса печати.
Поэтому разработчики многих серверных операционных систем отказываются от функциональной ограниченности и включают в состав серверных ОС все компоненты, позволяющие использовать их в качестве универсального сервера и даже в качестве клиентской ОС. Такие серверные ОС снабжаются развитым графическим пользовательским интерфейсом и поддерживают универсальный API. Это сближает их с одноранговыми операционными системами, но существует несколько отличий, которые оправдывают отнесение их к классу серверных ОС:
· поддержка мощных аппаратных платформ, в том числе мультипроцессорных;
· поддержка большого числа одновременно выполняемых процессов и сетевых соединений;
· включение в состав ОС компонентов централизованного администрирования сети (например, справочной службы или службы аутентификации и авторизации пользователей сети);
· более широкий набор сетевых служб.
Требования к современным операционным системам
Главным требованием, предъявляемым к операционной системе, является выполнение ею основных функций эффективного управления ресурсами и обеспечение удобного интерфейса для пользователя и прикладных программ. Современная ОС, как правило, должна поддерживать мультипрограммную обработку, виртуальную память, свопинг, многооконный графический интерфейс пользователя, а также выполнять многие другие необходимые функции и услуги. Кроме этих требований функциональной полноты к операционным системам предъявляются не менее важные эксплуатационные требования, которые перечислены ниже.
· Расширяемость. В то время как аппаратная часть компьютера устаревает за несколько лет, полезная жизнь операционных систем может измеряться десятилетиями. Примером может служить ОС UNIX. Поэтому операционные системы всегда изменяются со временем эволюционно, и эти изменения более значимы, чем изменения аппаратных средств. Изменения ОС обычно заключаются в приобретении ею новых свойств, например поддержке новых типов внешних устройств или новых сетевых технологий. Если код ОС написан таким образом, что дополнения и изменения могут вноситься без нарушения целостности системы, то такую ОС называют расширяемой. Расширяемость достигается за счет модульной структуры ОС, при которой программы строятся из набора отдельных модулей, взаимодействующих только через функциональный интерфейс.
· Переносимость. В идеале код ОС должен легко переноситься с процессора одного типа на процессор другого типа и с аппаратной платформы (которые различаются не только типом процессора, но и способом организации всей аппаратуры компьютера) одного типа на аппаратную платформу другого типа. Переносимые ОС имеют несколько вариантов реализации для разных платформ, такое свойство ОС называют также многоплатформенностъю.
· Совместимость. Существует несколько «долгоживущих» популярных операционных систем (разновидности UNIX, MS-DOS, Windows 3.x, Windows NT, OS/2), для которых наработана широкая номенклатура приложений. Некоторые из них пользуются широкой популярностью. Поэтому для пользователя, переходящего по тем или иным причинам с одной ОС на другую, очень привлекательна возможность запуска в новой операционной системе привычного приложения. Если ОС имеет средства для выполнения прикладных программ, написанных для других операционных систем, то про нее говорят, что она обладает совместимостью с этими ОС. Следует различать совместимость на уровне двоичных кодов и совместимость на уровне исходных текстов. Понятие совместимости включает также поддержку пользовательских интерфейсов других ОС.
· Надежность и отказоустойчивость. Система должна быть защищена как от внутренних, так и от внешних ошибок, сбоев и отказов. Ее действия должны быть всегда предсказуемыми, а приложения не должны иметь возможности наносить вред ОС. Надежность и отказоустойчивость ОС прежде всего определяются архитектурными решениями, положенными в ее основу, а также качеством ее реализации (отлаженностью кода). Кроме того, важно, включает ли ОС программную поддержку аппаратных средств обеспечения отказоустойчивости, таких, например, как дисковые массивы или источники бесперебойного питания.
· Безопасность. Современная ОС должна защищать данные и другие ресурсы вычислительной системы от несанкционированного доступа. Чтобы ОС обладала свойством безопасности, она должна как минимум иметь в своем составе средства аутентификации -- определения легальности пользователей, авторизации -- предоставления легальным пользователям дифференцированных прав доступа к ресурсам, аудита -- фиксации всех «подозрительных» для безопасности системы событий. Свойство безопасности особенно важно для сетевых ОС. В таких ОС к задаче контроля доступа добавляется задача защиты данных, передаваемых по сети.
· Производительность. Операционная система должна обладать настолько хорошим быстродействием и временем реакции, насколько это позволяет аппаратная платформа. На производительность ОС влияет много факторов, среди которых основными являются архитектура ОС, многообразие функций, качество программирования кода, возможность исполнения ОС на высокопроизводительной (многопроцессорной) платформе.
Выводы
· ОС -- это комплекс взаимосвязанных программ, предназначенный для повышения эффективности аппаратуры компьютера путем рационального управления его ресурсами, а также для обеспечения удобств пользователю путем предоставления ему расширенной виртуальной машины.
· К числу основных ресурсов, управление которыми осуществляет ОС, относятся процессоры, основная память, таймеры, наборы данных, диски, накопители на магнитных лентах, принтеры, сетевые устройства и некоторые другие. Ресурсы распределяются между процессами. Для решения задач управления ресурсами разные ОС используют различные алгоритмы, особенности которых в конечном счете и определяют облик ОС.
· Наиболее важными подсистемами ОС являются подсистемы управления процессами, памятью, файлами и внешними устройствами, а также подсистемы пользовательского интерфейса, защиты данных и администрирования.
· Прикладному программисту возможности ОС доступны в виде набора функций, составляющих интерфейс прикладного программирования (API).
· Термин «сетевая операционная система» используется в двух значениях: во-первых, как совокупность ОС всех компьютеров сети и, во-вторых, как ОС отдельного компьютера, способного работать в сети.
· К основным функциональным компонентам сетевой ОС относятся средства управления локальными ресурсами и сетевые средства. Последние, в свою очередь, можно разделить на три компонента: средства предоставления локальных ресурсов и услуг в общее пользование -- серверная часть ОС, средства запроса доступа к удаленным ресурсам и услугам -- клиентская часть ОС (редиректор) и транспортные средства ОС, которые совместно с коммуникационной системой обеспечивают передачу сообщений между компьютерами сети.
· Совокупность серверной и клиентской частей, предоставляющих доступ к конкретному типу ресурса компьютера через сеть, называется сетевой службой. Сетевая служба предоставляет пользователям сети набор услуг -- сетевой сервис. Каждая служба связана с определенным типом сетевых ресурсов и/или определенным способом доступа к этим ресурсам. Наиболее важными для пользователей сетевых ОС являются файловая служба и служба печати. Сетевые службы могут быть либо глубоко встроены в ОС, либо объединены в виде некоторой оболочки, либо поставляться в виде отдельного продукта.
· В зависимости от того, как распределены функции между компьютерами сети, они могут выступать в трех разных ролях. Компьютер, занимающийся исключительно обслуживанием запросов других компьютеров, играет роль выделенного сервера сети. Компьютер, обращающийся с запросами к ресурсам другой машины, исполняет роль клиентского узла. Компьютер, совмещающий функции клиента и сервера, является одноранговым узлом.
· Одноранговые сети состоят только из одноранговых узлов. При этом все компьютеры в сети имеют потенциально равные возможности. Одноранговые ОС включают как серверные, так и клиентсткие компоненты сетевых служб. Одноранговые сети проще в организации и эксплуатации, по этой схеме организуется работа в небольших сетях, в которых количество компьютеров не превышает 10-20.
· В сетях с выделенными серверами используются специальные варианты сетевых ОС, оптимизированные для работы в роли либо серверов, либо клиентов. Для серверных ОС характерны поддержка мощных аппаратных платформ, в том числе мультипроцессорных, широкий набор сетевых служб, поддержка большого числа одновременно выполняемых процессов и сетевых соединений, наличие развитых средств защиты и средств централизованного администрирования сети. Клиентские ОС, в общем случае являясь более простыми, должны обеспечивать удобный пользовательский интерфейс и набор редиректоров, позволяющий получать доступ к разнообразным сетевым ресурсам.
· В число требований, предъявляемых сегодня к сетевым ОС, входят: функциональная полнота и эффективность управления ресурсами, модульность и расширяемость, переносимость и многоплатформенность, совместимость на уровне приложений и пользовательских интерфейсов, надежность и отказоустойчивость, безопасность и производительность.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Эволюция и классификация ОС. Сетевые операционные системы. Управление памятью. Современные концепции и технологии проектирования операционных систем. Семейство операционных систем UNIX. Сетевые продукты фирмы Novell. Сетевые ОС компании Microsoft.
творческая работа , добавлен 07.11.2007
Понятие и основополагающие функции операционных систем, их типовая структура и принцип действия. Краткая история становления и развития операционных систем Windows, их разновидности и общая характеристика, основные требования к аппаратным средствам.
презентация , добавлен 12.07.2011
Характеристика сущности, назначения, функций операционных систем. Отличительные черты их эволюции. Особенности алгоритмов управления ресурсами. Современные концепции и технологии проектирования операционных систем, требования, предъявляемые к ОС XXI века.
курсовая работа , добавлен 08.01.2011
Основные классификации операционных систем. Операционные системы семейства OS/2, UNIX, Linux и Windows. Разграничение прав доступа и многопользовательский режим работы. Пользовательский интерфейс и сетевые операции. Управление оперативной памятью.
реферат , добавлен 11.05.2011
Понятие операционных систем, их классификация и разновидности, отличительные признаки и основные свойства. Содержание операционных систем, порядок взаимодействия и назначение их компонентов. Организация дискового пространства. Описание современных ОС.
контрольная работа , добавлен 07.11.2009
Основные понятия об операционных системах. Виды современных операционных систем. История развития операционных систем семейства Windows. Характеристики операционных систем семейства Windows. Новые функциональные возможности операционной системы Windows 7.
курсовая работа , добавлен 18.02.2012
Общая характеристика требований, предъявляемых к операционным системам. Структура сетевой операционной системы (ОС). Одноранговые сетевые ОС и с выделенными серверами. Сетевые продукты Microsoft. ОС для рабочих групп и ОС для сетей масштаба предприятия.
дипломная работа , добавлен 27.09.2012
Сети и сетевые архитектуры. Протоколы коммуникации. Разделение и публикация файлов на удаленных сайтах. Сетевые топологии. Коммуникационные процессоры. Стратегии маршрутизации. Разрешение коллизий. Передача маркера. Слоты для переключения сообщений.
презентация , добавлен 24.01.2014
Назначение, классификация, состав и назначение компонентов операционных систем. Разработка сложных информационных систем, комплексов программ и отдельных приложений. Характеристика операционных систем Windows, Linux, Android, Solaris, Symbian OS и Mac OS.
курсовая работа , добавлен 19.11.2014
Основные понятия операционных систем. Синхронизация и критические области. Сигналы и взаимодействие между процессами. Управление памятью. Драйверы устройств. Особенности современных операционных систем. Центральный процессор, микросхемы часов и таймеров.
Здравствуйте, Хабралюди!
Не многие знают и не многие помнят, с чего началась история компьютерного софта - операционные системы. Именно эту тему и выбрал школьник для своей МАН-овской работы (МАН - малая академия наук). Звучит оно так - эволюция операционных систем. Сразу скажу, что более 90% из Тырнета, но откопано далеко не в первых 2-х страницах поиска в Гугле.
Вступление
Компьютерные технологии в последнее время сделали значительный скачок вперед, и скоро невозможно будет представить наши жизни без помощи компьютера. Но без операционной системы компьютер - лишь набор микросхем. Именно на базе операционной системы работают все программы, которые мы используем, именно от ОС в первую очередь будет зависеть скорость и производительность нашего труда на компьютере.Современный компьютер состоит из одного или нескольких процессоров, оперативной памяти, дисков, принтера, клавиатуры, мыши, монитора, сетевых интерфейсов и других различных устройств ввода-вывода. В итоге получается довольно сложная система. Если каждому программисту, который создает приложение, нужно будет разбираться во всех тонкостях работы всех этих устройств, то он не напишет ни строки кода. Более того, управление всеми этими компонентами и их оптимальное использование представляет собой очень непростую задачу. По этой причине компьютеры оснащены специальным уровнем программного обеспечения, который называется операционной системой, в задачу которого входит управление пользовательскими программами, а также управление всеми ресурсами железа.
Первая ОС
GM-НАА была первой операционной системой для компьютеров. Она была создана в 1955 году Робертом Патриком с General Motors и Оуэном Моком с North American Aviation. Она была основана на системном мониторе и работала на больших машинах. Основная функция GM-НАА - автоматическое выполнение новой программы, когда старая программа завершилась.Возникновение Плато
В 1972 году была разработана система PLATO, которая имела ряд инноваций, таких как оранжевая плазменная панель. Она включала в себя память и функции растровой графики. Плазменный дисплей PLATO поддерживал возможность быстрой отрисовки векторных линий.Многие инноваций, ввела ОС PLATO, стали в дальнейшем фундаментом для разработки других компьютерных систем. Например, некоторые технологии были заимствованы и усовершенствованные компанией Apple.Возникновение UNIX
Первая система UNIX была разработана в 1969 году в подразделении Bell Labs компании AT & T. С тех пор было создано большое количество различных UNIX-систем.Некоторые отличительные признаки UNIX-систем включают в себя:1) Использование текстовых файлов для настройки и управления системой;
2) Широкое применение утилит, запускаемых в командной строке;
3) Взаимодействие с пользователем посредством виртуального устройства - терминала;
4) Представление физических и виртуальных устройств как файлов.
Идеи, заложенные в основу UNIX, оказали огромное влияние на развитие компьютерных операционных систем. В настоящее время UNIX-системы признаны одними из самых исторически важных ОС. Эта операционная система популяризирует идею иерархической файловой системы с произвольной глубиной вложенности.
Linux
Linux была создана в 1991 году Линусом Торвальдсом, финским студентом. Тот факт, что Линус сразу после создания ОС выложил исходный код своей ОС в Интернет, был решающим в дальнейшей судьбе Linux. Хотя в 1991 году Интернет еще не был так широко распространен, как в наши дни, зато пользовались им в основном люди, которые имеют достаточную техническую подготовку. И уже с самого начала Торвальдс получил несколько заинтересованных отзывов с предложением помочь в разработке, на что Линус ответил согласием, и уже через полгода к разработке присоединились сотни, потом сотни тысяч добровольных помощников.В силу того, что исходные коды Linux распространяются свободно и общедоступно, к развитию системы с самого начала подключилось большое число независимых разработчиков.MS-DOS
MS-DOS - коммерческая операционная система фирмы Microsoft для IBM PC-совместимых персональных компьютеров. MS-DOS работает в режиме реального времени процессора x86. Обеспечивается единовременное выполнение только одной программы. MS-DOS была спроектирована так, чтобы пользователи могли легко заменить встроенный интерпретатор посторонними интерпретаторами командной строки, например 4DOS.Windows, куда ж без нее
В 1985 году появляется первая версия Windows, которая не была оценена пользователями и ее проигнорировали. Возможно потому, что она всего лишь дополняла возможности DOS, будучи фактически графической оболочкой и надстройкой над комплектом MS-DOS.
Со временем, система Windows все более совершенствовалась, появилась полноценная графика, лишила пользователей от видения системных файлов, был преодолен барьер многозадачности, что позволяет запустить 2-3 программы.В 1992 году с момента возникновения Windows 3.1, по мнению многих пользователей и профессионалов, новые возможности ОС были оценены по достоинству. С версии Windos3.1 ОС получила начало 32-разрядная доступность к жесткому диску.
В 1998 году, 25 июня, новая OC Windows 98 вышла на рынок потребителей. Преимуществом, по сравнению с предыдущими образцами, были: полная интеграция с Интернетом, более совершенное управление интерфейсом, новый процессор Pentium II, графический портал AGP, шина USB.
Параллельно с предыдущими, началась разработка системы Windows XP, где окончательно решено отказаться от 16-разрядности в ядре системы, и перейти на 32-разрядную, с новой архитектурой и строением. Из преимуществ новой системы необходимо отметить следующее: это первая из систем с полностью настраиваемым интерфейсом, внедрением интеллектуального меню «Пуск». Также оптимально переработана панель - управляющая ПК.
Появление после Widows XP новой системы Windows Vista считают самым неудачным вариантом после всех предыдущих выпусков ОС. Ее представляют, как «генеральную репетицию» перед Windows 7. Казалось бы, неплохие качества новой системы должны были заинтересовать пользователей. Такие новшевства как встроенный поиск, трехмерность интерфейса Aero с красивыми заставками, хорошую защиту - ничего не помогло, все выполнено крайне неудачно, по мнению пользователей.
Windows 7 мало чем кроме нового интерфейса отменялась от Vista. Вариантов Windows 7 выпущено 5: Starter Edition, домашняя базовая, домашняя расширенная, профессиональная, максимальная.
Windows 8 в отличие от своих предшественников - Windows 7 и Windows XP использует новый интерфейс под названием Modern(Metro). Также в системе присутствует и рабочий стол, но уже в виде отдельного приложения.
Мобильные ОС
Сейчас все больший интерес пользователей привлекают смартфоны на различных операционных системах: Windows Phone, Boda, IOS. Самыми популярными из них являются IOS и AndroidOS.IOS
IOS - мобильная операционная система, созданная на ядре Linux и разрабатываемой и выпускаемой американской компанией Apple. Была выпущена в 2007 году изначально - для iPhone и iPod Touch. Сейчас же она установлена на всех устройствах Apple. Такие нововведения как мобильный браузер Safari, визуальная голосовая почта, виртуальная клавиатура сделали IOS одной из наиболее популярных систем для смартфонов.Андроид
Андроид - система, которая наиболее динамично развивается, разработанна для смартфонов(изначально для коммунникаторов(Айфон и его тачскрин изменили мнение Гугла)). Она является упрощенным вариантом аналогичных систем Windows и Linux, используемых на стационарных ПК и ноутбуках, ориентированной для тачскрина. Платформа Андроид состоит из операционной системы, интерфейса, связывающего ПО и мощных приложений.Google Chrome OS (облачная ОС)
Chrome OS позиционируется как операционная система для различных устройств - от маленьких нетбуков до полноразмерных настольных систем и поддерживает x86-и ARM-архитектуры процессоров.Новая ОС Google Chrome имеет открытый исходный код, основанный на оптимизированном Linux-ядре и управляется браузером Chrome.Главной особенностью будет доминирование веб-приложений над обычными функциями ОС. Ключевая роль при этом отводится браузеру.
Стратегия создания нового продукта подразумевает архитектуру, нетребовательную к аппаратным ресурсам персонального компьютера, используемого для выхода в сеть Интернет.
Все приложения, которые запускает система - веб-сервисы. Фактически, все действия, проходящих в на компьютере, выполняются в Интернете - нет необходимости устанавливать никаких офлайновых приложений. В связи с этим работа в Chrome OS не требует наличия у компьютера мощных ресурсов, ведь все процессы запускаются не на самом компьютере, а на серверах соответствующих служб.
Предсказания ворожеи
Операционная система пользователя становится чем-то похожим на веб-браузер, установленной на голое железо. Современный классический интерфейс (разработанный в Xerox PARC и впервые внедрен Apple почти 30 лет назад) отойдет в прошлое. Многие современные составных частей ОС станут просто не нужны, другие уйдут от пользователя и превратятся в сервисы API для программистов. Основным задачей ОС станет предоставление возможности запуска клиентской части облачных сервисов. И преимущества, которыми Microsoft в современном мире ОС, будет значительно уменьшены. Им придется придумывать новые способы привязки к себе пользователей и программистов в новом среде, более конкурентной, в сравнению с нынешней.Многое зависит от решений, успехов и неудач крупных софтверных компаний, таких как Microsoft, Google. В отличие от той эволюции софта, которую мы наблюдали в девяностых и двухтысячных, новая эволюция все меньше зависет от производителей железа, и все больше - от производителей конечного ПО для пользователей.
За криворукость не ругать, если что - поправлять, автора не матюкать.
Метки: операционные системы, история ит
Операционная система
- это программа, которая загружается при включении компьютера. Она производит диалог с пользователем, осуществляет управление компьютером, его ресурсами (оперативной памятью, местом на дисках и т.д.), запускает другие (прикладные) программы на выполнение. Операционная система обеспечивает пользователю и прикладным программам удобный способ общения (интерфейс) с устройствами компьютера.
Основная причина необходимости операционной системы состоит в том, что элементарные операции для работы с устройствами компьютера и управления ресурсами компьютера - это операции очень низкого уровня, поэтому действия, которые необходимы пользователю и прикладным программам, состоят из нескольких сотен или тысяч таких элементарных операций.
Например, накопитель на магнитных дисках «понимает» только такие элементарные операции, как включить/выключить двигатель дисковода, установить читающие головки на определенный цилиндр, выбрать определенную читающую головку, прочесть информацию с дорожки диска в компьютер и т.д. И даже для выполнения такого несложного действия, как копирование файла с одной дискеты на другую (файл - это поименованный набор информации на диске или другом машинном носителе), необходимо выполнить тысячи операций по запуску команд дисководов, проверке их выполнения, поиску и обработке информации в таблицах размещения файлов на дисках и т.д. Задача еще усложняется следующим:
многозадачное окружение, позволяющее пользователю выполнять более одного задания в одно и тоже время.
В настоящее время существует множество ОС, построенных на ядре UNIX, такие как SCO Unix (Santa Cruz Operation), Novell UnixWare, Interactive Unix, Linux, семейство BSD (BSDI, FreeBSD, NetBSD, OpenBSD), Solaris, AIX, IRIX, Digital Unix, HP-UX. Этот список не претендует на полноту, ибо кроме перечисленных есть еще множество менее распространенных Unix’ов и Unix-подобных систем.
Unix состоит из ядра с включенными в него драйверами и из утилит (внешних по отношению к ядру программ). Если надо изменить конфигурацию (добавить устройство, изменить порт или прерывание), то ядро пересобирают (перелинковывают) из обьектных модулей.
В противоположность Unix’у Windows и OS/2 при загрузке фактически на ходу прилинковывают драйверы. При этом компактность собранного ядра и повторное использование общего кода на порядок ниже, чем у Unix. Кроме того, при неизменной конфигурации системы ядро Unix без переделки (потребуется изменить только стартовую часть BIOS) может быть записан в ПЗУ и выполняться не загружаясь в ОЗУ. Компактность кода особенно важна, т.к. ядро и драйверы никогда не покидают физическую оперативную память, не «свопятся» на диск.
Unix — самая многоплатформенная OS. Переносимость программ с одной версии Unix на другую ограничена. Неаккуратно написанная программа, не учитывающая различий в реализациях Unix, может потребовать серьезной переделки. Но все равно это на много порядков легче, чем например перенести с OS/2 на NT.
2. АНАЛИЗ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ СЕМЕЙСТВ WINDOWS 9X И WINDOWS 2000/XP
В августе 1995 года вышла в свет Windows 95 , но её выход не привел к вытеснению MS-DOS, хотя почти все функции MS-DOS были перенесены в Windows. Как Windows 95, так и новая версия MS-DOS 7.0 содержали большинство особенностей монолитной операционной системы, включая виртуальную память и управление процессами. Однако ОС Windows 95 не была полностью 32-разрядной программой. Она содержала большие куски 16-разрядного ассемблерного кода (а также немного 32-разрядного) и продолжала использовать файловую систему MS-DOS, практически со всеми её ограничениями. Единственное значительное изменение файловой системы заключалось в добавлении длинных имен файлов к именам из 8+3 символа, разрешенным в MS-DOS.
Даже в выпуске Windows 98 в июне 1998 года MS-DOS все ещё присутствовала (теперь она называлась версией 7.1) и состояла из 16-разрядного кода. Хотя теперь ещё больше функций было переведено из MS-DOS-части системы в часть Windows, а поддержка больших дисковых разделов стала стандартом, по своему строению ОС Windows 98 не сильно отличалась от Windows 95. Основное отличие заключалось в интерфейсе пользователя, в большей степени интегрировавшем в себе Интернет и рабочий стол пользователя. Именно эта интеграция и привлекла внимание Министерства юстиции США, которое затем выдвинуло против корпорации Microsoft иск, обвиняя корпорацию Microsoft в нарушении закона о монополиях. Корпорация Microsoft яростно отрицала свою вину. В апреле 2000 года Федеральный суд США согласился с правительством. Кроме того, что в ядре ОС Windows 98 содержался большой кусок 16-разрядного ассемблерного кода, у этой системы были ещё серьёзные проблемы, Во-первых, хотя эта система была многозадачной, само ядро не был реентерабельным, Если процесс был занят управлением какой-либо структурой данных в ядре, а затем его квант времени заканчивался и начинал работу другой процесс, новый процесс мог получить структуру данных в противоречивом состоянии. Чтобы предотвратить возникновение подобной проблемы, большинство процессов, зайдя в ядро, первым делом получали гигантский мьютекс, покрывающий всю систему, прежде чем приступить к каким-либо действиям. Хотя такой подход и устранял потенциальную угрозу противоречивости структур данных, он также уничтожал большую часть преимуществ многозадачности, так как процессам, чтобы войти в ядро, часто приходилось ждать пока другой процесс ядро покинет.
Во-вторых, у каждого процесса было 4-гигабайтное адресное пространство, в котором первые 2 Гбайт полностью принадлежали процессу. Однако следующий 1Гбайт совместно использовался (с возможностью записи) всеми процессами системы. Нижний 1Мбайт так совместно использовался всеми процессами, чтобы все они могли получать доступ к векторам прерывания MS-DOS. Эта возможность вовсю использовалась большинством приложений Windows 98. В результате ошибка в одной программе могла повредить ключевые структуры данных, используемые посторонними процессами, вследствие чего все эти процессы рушились. Что ещё хуже, последний 1Гбайт совместно использовался (с возможностью записи) процессами и ядром и содержал некоторые критические структуры данных. Любая программа, записав поверх этих структур какой-либо мусор (преднамеренно или нет), могла вывести из строя всю систему. Очевидное решение, заключающееся в том, чтобы не помещать структуры данных ядра в пространство пользователя, было неприменимо, так как старые программы, написанные для MS-DOS, не смогли бы тогда работать в Windows 98.
В 2000 году корпорация Microsoft выпустила слегка измененную версию системы Windows 98, названную Windows Me (Windows Millennium Edition - Windows, выпуск тысячелетия). Хотя в данной версии были исправлены некоторые ошибки, а также добавлены новые функции, под внешней оболочкой скрывалась все та же Windows 98. Новые функции включали в себя улучшенные возможности организации и совместного использования изображений, музыки и фильмов, серьезнее поддерживали работу с сетью на дому и многопользовательские игры, а также содержали больше функций, относящихся к Интернету, таких как поддержка мгновенных сообщений и широкополосных соединений (кабельных модемов и ADSL). Одна интересная новая функция состояла в возможности восстановить прежние настройки компьютера после неверной установки каких-либо параметров. Если пользователь перенастраивал систему (например, изменял paзрешение экрана с 640×480 на 1024х768), и после этого система переставала работать, теперь он мог вернуться к последней работающей конфигурации.
Следом за NT 4.0 предполагалось выпустить версию NT 5.O. Однако в 1999 году корпорация Microsoft изменила ее название на Windows 2000 , в основном из-за попыток найти нейтральное имя, выглядящее логическим продолжением как для пользователей Windows 98, так и для пользователей NT. Таким образом, корпорация Microsoft рассчитывала иметь единую операционную систему, построенную на основе надежной 32-разрядной технологии, но использующую популярный интерфейс пользователя системы Windows 98.
Поскольку в действительности операционная система Windows 2000 представляет собой NT 5.0, она унаследовала множество свойств системы NT 4.0. Она является полностью 32-разрядной (планируется переход на 64-разрядную) многозадачной системой с индивидуально защищенными процессами. У каждого процесса есть собственное 32-разрядное (будет 64-разрядное) виртуальное адресное пространство. Операционная система работает в режиме ядра, тогда как процессы пользователя работают в пользовательском режиме, что обеспечивает полноценную защиту (в отличие от Windows 98). У процессов может быть один или несколько потоков, видимых для операционной системы и управляемых ею. Она удовлетворяет требованиям безопасности уровня С2 Министерства обороны США для всех файлов, каталогов и процессов, а также других объектов, которые могут использоваться совместно (по крайней мере, если гибкий диск вынут, а сеть отключена). Наконец, она обладает полной поддержкой симметричных многопроцессорных систем с числом процессоров от 2 до 32.
Тот факт, что Windows 2000 в действительности представляет собой NT 5.0, проявляется во многом. Например, системный каталог называется \winnt , а двоичный файл операционной системы (в каталоге \winnt\system32 ) называется ntoskrnl.exe. Если щелкнуть на этом файле правой кнопкой мыши и посмотреть его свойства, мы увидим, что номер его версии представляет собой 5xxx.yyy.zzz , где 5 означает NT 5, ххх - номер выпуска, ууу - номер сборки (компиляции), a zzz - дополнительный номер версии. Кроме того, многие файлы в каталоге \winnt
и его подкаталогах содержат буквы nt в своих именах, как, например, виртуальный эмулятор MS-DOS ntz’dm.Операционная система Windows 2000 - это не просто улучшенная версия NT 4.0 с интерфейсом Windows 98. Начнем с того, что она содержит множество других функций, которые ранее были только в Windows 98. К ним относится полная поддержка устройств plug-and-play, шины USB, стандарта IEEE 1394 (FireWire), IrDA (Infrared Data Association - стандарт на инфракрасную передачу данных и вывод на печать, разработанный ассоциацией IrDA), а также, среди прочего, управление питанием. Кроме того, были добавлены несколько новых функций, не присутствовавших ранее в других операционных системах корпорации Microsoft, включая каталоговую службу Active Directory, систему безопасности Kerberos, поддержку смарт-карт, инструменты мониторинга системы, лучшую интеграцию лэптопов и настольных компьютеров, инфраструктуру системного администрирования и рабочие объекты. Другая новая особенность файловой системы NTFS состоит в разновидности связи с копированием при записи, при использовании которой два пользователя могут совместно использовать один связанный файл. Как только один из пользователей начинает запись в этот файл, автоматически создается копия файла.
Еще одно значительное усовершенствование заключается в интернационализации. Операционная система NT 4.0 поставлялась в виде отдельных версий для различных языков, так как текстовые строки были внедрены в программный код. При установке английского программного пакета на голландский компьютер часто части операционной системы переставали использовать голландский язык и переходили на английский, поскольку определенные файлы, содержащие программные и текстовые строки, были перезаписаны. Эта проблема была устранена. Операционная система Windows 2000 состоит из единого двоичного кода, работающего во всех странах мира. Для каждой установки системы и даже для каждого пользователя можно выбрать язык, который будет использоваться во время работы системы. Это возможно потому, что все пункты меню, строки диалоговых окон, сообщения об ошибках и другие текстовые строки были удалены из операционной системы и помещены в специальные каталоги, по одному для каждого языка. Как и предыдущие версии операционной системы NT, Windows 2000 использует кодировку Unicode для поддержки языков, не использующих латинский алфавит, например русского, греческого, иврита и японского.
Единственная вещь, которой нет в Windows 2000 - это MS-DOS. Ее просто нет здесь ни в каком виде (как не было в NT). Есть интерфейс командной строки, но это новая 32-разрядная программа, включающая функциональность старой системы MS-DOS, а также некоторые новые функции.
Несмотря на многочисленные свойства, способствующие переносимости системы с точки зрения программ, аппаратуры, языков и т. д., в одном отношении операционная система Windows 2000 обладает меньшей переносимостью, чем NT 4.0. Она работает только на двух платформах - Pentium и Intel IA-64. Изначально операционная система NT поддерживала дополнительные платформы, включая PowerPC, MIPS и Alpha, но с годами корпорация Microsoft перестала поддерживать эти процессоры один за другим по коммерческим соображениям.
Операционная система Microsoft Windows XP (от англ. eXPerience - опыт), известная также под кодовым наименованием Microsoft Codename Whistler, является новой ОС семейства Windows, созданной на базе технологии NT. Первоначально в планы корпорации Microsoft входила разработка двух независимых операционных систем нового поколения. Первый проект получил рабочее название Neptune, эта ОС должна была стать очередным обновлением Windows Millennium Edition, новой системой линейки Windows 9X. Второй проект, называвшийся Odyssey, предполагал создание ОС на платформе Windows NT, которая должна была придти на смену Windows 2000. Однако руководство Microsoft посчитало нецелесообразным рассредоточивать ресурсы на продвижение двух разных ОС, вследствие чего оба направления разработок были объединены в один проект — Microsoft Whistler. Возможно, именно благодаря этому решению Windows XP объединяет в себе достоинства уже знакомых пользователям операционных систем предыдущих поколений: удобство, простоту в инсталляции и эксплуатации ОС семейства Windows 98 и Windows ME, а также надежность и многофункциональность Windows 2000. В настоящее время Windows XP для настольных ПК и рабочих станций выпускается в трех модификациях: Home Edition для домашних персональных компьютеров, Professional Edition - для офисных ПК и, наконец, Microsoft Windows XP 64bit Edition - это версия Windows XP Professional для персональных компьютеров, собранных на базе 64-битного процессора Intel Itanium с тактовой частотой более 1 ГГц.
Для запуска Microsoft Windows XP необходим персональный компьютер, отвечающий следующим минимальным системным требованиям: процессор - Pentium-совместимый, тактовая частота от 233 МГц и выше; объем оперативной памяти - 64 Мбайт; свободное дисковое пространство - 1,5 Гбайт. Однако для стабильной и быстрой работы рекомендуется устанавливать данную операционную систему на компьютер со следующими оптимальными характеристиками: процессор - Pentium-II-совместимый (или выше), тактовая частота от 500 МГц и выше; объем оперативной памяти - 256 Мбайт; свободное дисковое пространство - 2 Гбайт. Устройство для чтения компакт-дисков (CD-ROM), модем со скоростью не менее 56 Kbps.
Если сравнить Windows XP с более ранними версиями Microsoft Windows, в новой операционной системе легко обнаружить множество значительных отличий. Несмотря на то, что эта ОС была разработана на основе уже хорошо знакомой российским пользователям платформы NT и, на первый взгляд, по своим характеристикам во многом схожа с Microsoft Windows 2000, фактически Windows XP относится к принципиально иному поколению операционных систем семейства Windows. Теперь пользователь Windows не привязан к какому-либо стандартному интерфейсу, устанавливаемому в системе по умолчанию. Если вам не нравится традиционный вид окон, элементов управления и Панели задач, доставшийся новой ОС «в наследство» от Windows 2000, то вы можете без труда изменить их, загрузив из Интернета любой из сотен специально разработанных «Тем». Традиционное Главное меню, открывающее доступ к установленным на компьютере программам, хранящимся на дисках документам и настройкам операционной системы, также претерпело ряд значительных изменений. Теперь при нажатии кнопки Пуск появляется динамическое меню, содержащее значки лишь пяти программ, которыми пользуется наиболее часто. Благодаря этому можно начать работу с нужными приложениями значительно быстрее. Здесь же расположены значки браузера Microsoft Internet Explorer 6 и почтового клиента Outlook Express 6, кнопки Выход из системы (Log Off) и Выключение компьютера (Turn Off Computer), позволяющие завершить текущий сеанс работы с Windows и выключить компьютер.
В среде Microsoft Windows пользователю часто приходится одновременно работать с несколькими документами или набором различных программ. При этом неактивные приложения сворачиваются в Панель задач, вследствие чего она рано или поздно переполняется значками, и переключение между задачами становится затруднительным. Для того чтобы разгрузить Панель задач и освободить больше рабочего пространства для отображения значков запущенных приложений, в Windows XP используется так называемый алгоритм группировки задач, согласно которому однотипные программы, работающие на компьютере одновременно, объединяются в логическую визуальную группу.
Так как операционная система Windows Vista вышла чуть больше месяца назад, то нет ещё сведений по её архитектуре.
Можно сказать точно, что эта система имеет похожесть по строению с Windows XP во многих решениях (например она построена как и XP на ядре NT и имеет поддержку NTFS), но в ней содержится очень много новых служб, продуманный интерфейс Windows Aero и доработка системы поиска и индексации.
Windows Vista – это новое решение от небезызвестной Microsoft. Эта ОС сочетает в себе все достижения в сфере безопасности, дизайна, коммуникаций и широкой совместимости с разными устройствами.
Поиск и организация. В каждой папке Windows в верхнем правом углу есть окно поиска. При печати в окне поиска Windows начнет поиск, сверяя написанное с названиями файлов, метками и другими свойствами файлов. Чтобы найти файл в папке, нужно набрать любую часть имени файла в окне поиска. Если неизвестно, где находится файл, или необходимо провести более сложный поиск не только по имени файла или свойству, можно также использовать Папки поиска.
Безопасность. Такие возможности, как брандмауэр Windows и Защитник Windows служат для повышения безопасности компьютера. Центр обеспечения безопасности Windows имеет встроенные ссылки для проверки брандмауэра, программ защиты от вирусов и статуса обновлений. При помощи шифрования дисков BitLocker можно зашифровать весь системный раздел, что позволяет исключить доступ хакеров к системным файлам и повышает уровень безопасности. Контроль учетных записей (UAC) препятствует выполнению несанкционированных изменений на компьютере, запрашивая разрешение перед выполнением действий, которые могут повлиять на работу компьютера, и перед изменением параметров, оказывающих влияние на других пользователей.
Internet Explorer. Веб-каналы, обзор с вкладками, всегда доступный удобный режим поиска - лишь немногие из новых возможностей Internet Explorer. При подписке на веб-каналы обозреватель будет автоматически получать часто обновлемую веб-узлами информацию. При помощи этой функции можно получать содержимое веб-узлов, например новости дня или обновления блогов, без посещения этих веб-узлов. Обзор с вкладками позволяет открывать несколько веб-узлов одновременно в одном окне обозревателя. Веб-страницы или ссылки можно открывать на новых вкладках и перемещаться по ним, щелкая вкладки.
Можно осуществлять синхронизацию с другими устройствами, такими как музыкальные проигрыватели и мобильные устройства Windows. Центр синхронизации позволяет поддерживать и управлять синхронизацией устройств, начинать синхронизацию в ручном режиме, отслеживать состояние синхронизации и конфликты. Также доступна возможность обмена файлами и папками с другими пользователями локальной сети, даже если на их компьютерах не установлена операционная система Windows. Файлы в общем доступе другие пользователи могут открывать и просматривать так же, как если бы они находились на их компьютере. Пользователи могут также вносить свои изменения в файлы в общем доступе, если это разрешено.
Раздел «Специальные возможности» предыдущих версий Windows заменил новый Центр специальных возможностей. В Центр специальных возможностей были внесены улучшения и новые возможности, в том числе централизированный доступ к параметрам специальных возможностей и новый вопросник, при помощи которого можно получить подсказки о вариантах использования возможностей, которые могут оказаться полезными.
Функция родительского контроля позволяет родителям назначать игры, в которые детям разрешено играть. Родители могут разрешить или ограничить запуск определенных игр, запретить использование игр, не предназначенных для детей определенного возраста, или блокировать игры, содержимое которых сочтут нежелательным.
Центр резервного копирования и восстановления облегчает резервное копирование настроек, файлов и программ, позволяя осуществлять его в удобном для пользователя месте и в удобное время, а также автоматизировать эту работу, выполняя ее по расписанию. Пользователь может поместить резервную копию на СD и DVD, внешний жесткий диск, другой жесткий диск, установленный на компьютере, USB-устройство флэш-памяти или на другой компьютер или сервер, подключенный к сети.
Центр общего доступа к файлам в сети позволяет отслеживать статус в сети в реальном времени и получать ссылки на настроенные действия. Можно настроить более безопасную беспроводную сеть, выполнять более безопасные подключения к публичным сетям в точках доступа и отслеживать безопасность в сети. Можно получить более простой доступ к файлам и общим сетевым устройствам, например принтерам, при помощи интерактивной диагностики определять и устранять неполадки в сети.
Конференц-зал Windows – позволяет работать совместно с другими пользователями и распространять документы среди других пользователей сети. Дает возможность предоставить общий доступ к рабочему столу или какой-либо программе, пересылать и совместно редактировать документы, передавать заметки. Конференц-зал Windows одинаково хорошо подходит для работы в кабинете совещаний, удобной точке доступа и в местах, где к сети доступа нет.
Windows Media Center объединяет в себе развлечения - включая ТВ-передачи и записи, фильмы, музыку и изображения- и управляется при помощи системы меню и дистанционного управления. В Windows Media Center Windows Vista улучшена система меню и расширены возможности поддержки цифрового телевидения и кабельного телевидения высокой четкости, что позволяет настроить компьютер для создания электронной комнаты отдыха и развлечений. Кроме того, доступны новые возможности для организации доступа к компьютеру из разных комнат через дополнения к Media Center, включая Microsoft Xbox 360.
Просмотр, организацию, редактирование, совместное пользование и распечатку изображений удобно осуществлять при помощи папки «Изображения » и фотоальбома Windows . При подключении к компьютеру цифровой камеры изображения могут быть автоматически перенесены в папку «Изображения». После размещения изображений можно при помощи фотоальбома Windows осуществлять редактирование - обрезку, устранение эффекта «красных глаз», редактирование цветов и выдержки.
При помощи центра
мобильной связи можно отрегулировать настройки, часто изменяемые при смене места работы (например, звук и яркость экрана), а также проверить состояние подключений к сети. Можно использовать дополнительный экран для проверки времени следующей встречи, чтения электронной почты, прослушивания музыки или просмотра новостей, не открывая мобильный ПК. Также возможно подключение дополнительного оборудования, например сотового телефона или телевизора.Улучшение качества распознавания рукописного текста при помощи настройки распознавателя. Для навигации и перехода по ярлыкам нужно щелкнуть объект пером. Улучшенные курсоры позволяют лучше видеть детали выполняемых пером операций. Для ввода можно использовать экранную клавиатуру или панель для рукописного ввода. Действия можно выполнять, нажимая в нужном месте сенсорный экран (только для планшетных ПК, у которых предусмотрена такая возможность).
Некоторые отличия между Windows 9x и Windows 2000/XP
Аспект
Windows 9x
Windows 2000/XP/Vista
Полностью 32-разрядная система?
Нет
Да
Безопасность?
Нет
Да
Защищенное отображение файлов?
Нет
Да
Приватное адресное пространство для каждой программы MS-DOS?
Нет
Да
Unicode?
Нет
Да
имеется около десятка форматов дискет, и операционная система должна уметь работать со всеми этими форматами. Для пользователя работа с дискетами различного формата должна осуществляться абсолютно одинаково;
файл на дискетах занимает определенные участки, причем пользователь не должен ничего знать о том, какие именно.
Все
функции по обслуживанию таблиц размещения файлов, поиску информации в них, выделению места для файлов на дискетах выполняются операционной системой, и пользователь может ничего не знать о них;
во время работы программы копирования может возникать несколько десятков различных особых ситуаций, например сбой при чтении или записи информации, неготовность дисководов к чтению или записи, отсутствие места на дискете для копируемого файла и т.д. Для всех этих ситуаций необходимо предусмотреть соответствующие сообщения и корректирующие действия.
Операционная система скрывает от пользователя эти сложные и ненужные подробности и предоставляет ему удобный интерфейс для работы. Она выполняет также различные вспомогательные действия, например копирование или печать файлов. Операционная система осуществляет загрузку в оперативную память всех программ, передает им управление в начале их работы, выполняет различные действия по запросу выполняемых программ и освобождает занимаемую программами оперативную память при их завершении.
Существует несколько видов операционных систем: DOS, Windows, UNIX разных версий и др. Наиболее распространенной является операционная система Windows. Существует несколько версий Windows: Windows-95, Windows-98, Windows Me, Windows-2000,Windows XP, Windows Vista. Все они близки между собой по содержанию, поэтому в дальнейшем рассмотрим операционные системы 2000/XP/Vista и Windows-9х.
20-летния история операционных систем интересна и поучительна, исполнена драматических событий и героизма, подвигов и предательства. А началась она именно с MS DOS(аббревиатура словосочетания Disk Operating System). Точнее - с первой версией этой ОС, выпущенной корпорацией Microsoft в 1981 г, предназначенной для поставки с компьютерами IBM PC (хотя сначала IBM отдала предпочтение другой ОС под названием CP/М). Кстати, немногие сегодня помнят, что MS-DOS отнюдь не была оригинальной разработкой самой Microsoft: компания Билла Гейтса лишь доработала «операционку» под названием QDOS, созданную компанией Seattle Computer Products.
16-разрядная однозадачная операционная система DOS обладала «интерфейсом командной строки», т. е. все команды пользователю приходилось набирать на клавиатуре вручную, в командной строке ОС.
Никакой графики. Никакого сервиса… Однако DOS процветала на протяжении 10 лет. У Microsoft даже появились конкуренты в виде фирм Novell, Digital Research и… IBM. Каждая из этих компаний выпустила свою версию DOS, которые во многом превосходили продукт Microsoft. В частности, Novell DOS пользовалась заслуженной популярностью, как превосходная сетевая ОС, продукт IBM обладал лучшими сервисными возможностями.
Конечно, со временем DOS совершенствовалась и пополнялась новыми программами. С каждой новой версии она поддерживала все больше типов устройств. Однако главные ее недостатки не были, да и не могли быть устранены.
Главным уязвимым местом DOS оставалась работа с оперативной памятью. Дело в том, что в эпоху создания MS-DOS оперативная память большинства компьютеров не превышала 256 килобайт. DOS могла работать с 640 килобайтами оперативной памяти, и Билл Гейтс утверждал, что никому и никогда не понадобится больший объем.
Но время шло… Память на компьютерах потихоньку росла - 1 Мбайт, 2 Мбайта… Появились программы, которым требовался для работы весь объем оперативной памяти. Стандартный же сервис DOS этой возможности не предоставлял. Поэтому приходилось использовать специальные программы - менеджеры памяти. Но и они не могли заставить упрямую DOS размещать загружаемые при включении компьютера программы вне «области 640 килобайт». Возникал парадокс: сколько бы оперативной памяти ни имел ваш компьютер, вы не могли запустить программу, если у вас не имелось достаточно свободного пространства в стандартной памяти - той самой области 640 килобайт…
Вторым недостатком DOS была невозможность работы в полноценном графическом режиме, хотя «железо» тогдашних компьютеров уже могло бы обеспечить его поддержку. Дело в том, что DOS практически не позволяла работать с загружаемыми драйверами для различных видеокарт.
Между тем в конце 80-х годов графический режим стал уже стандартным для таких компьютеров, как Apple Macintosh - благодаря чему эти компьютеры превратились в стандарт «издательского» компьютера. PC же могли похвастаться только такими текстовыми «оболочками», как знаменитый файловый менеджер Norton Commander, а потому воспринимались скорее как дорогие игрушки.
Наконец, третьим препятствием на пути MS-DOS стала однозадачность. Все больше и больше людей желало запускать на своем компьютере сразу несколько программ с возможностями переключения между ними - а DOS при всем желании этого обеспечить не могла, в отличие от ОС тех же компьютеров Macintosh. В результате, с появлением Windows 95, DOS практически сошла со сцены, хотя до сих пор установлена на наших компьютерах в качестве составляющей ядра Windows. А в 1999 году IBM даже выпустила новую версию - DOS 2000.
Первая версия Windows вышла в свет в конце 80-х годов и осталась совершенно незамеченной. Аналогичная участь постигла и следующую версию - лишь версия Windows 3.0 (1992) сумела пробить себе дорогу к сердцам пользователей и стать «продуктом года». А еще через два года на свет появились версии 3.1 и 3.11 (последняя включала такой значительный элемент, как полную поддержку мультимедиа и работу в локальной сети - потому и носила уточняющее название Windows For Workgroups), окончательно утвердившие господство Windows на Олимпе операционных систем.
Своеобразным ответом корпорации Microsoft, выпустившей в конце 1994 года на рынок легендарную Windows 95, стала очередная реализация MacOS версии 7.5.5. Удивительно, но факт: спустя десятилетие с момента появления MacOS 1.0 данная платформа не претерпела серьезных «архитектурных» изменений: в верхней части рабочего стола по-прежнему отображалась системная панель, в нижней – корзина, в которую помещались подлежащие удалению файлы, пользователю все также было доступно окно системных настроек и ярлыки внешних накопителей. Были значительно модифицированы графические возможности системы: теперь псевдотрехмерные окна и другие функциональные элементы интерфейса одинаково привлекательно отображались при экранном разрешении от 640Х480 до 1600Х1200 точек, появилась поддержка мультимедиа, справочная система MacOS приобрела черты интерактивности. Ассортимент прикладного программного обеспечения, входившего в комплект поставки системы, также был заметно расширен: помимо текстового и графического редакторов, уже знакомой системы File Finder, набора игровых программ и специализированных приложений, были доступны утилиты связи, поддерживающие режим удаленного соединения с помощью модема и функции организации локальной сети. Для MacOS 7.5.5. была локализована популярная версия броузера Netscape Communicator 4.06 и программа просмотра текстов Acrobat Reader 3.0.
Текущая версия MacOS имеет обозначение X, она появилась на свет в конце 2001 года. Если рассматривать новую операционную систему с точки зрения ее функциональных возможностей, можно смело сказать, что она является полноценным эквивалентом Microsoft Windows XP для компьютеров Apple Macintosh. Имеется широчайший набор программного обеспечения, рассчитанного на работу под управлением MacOS X, а сама платформа отличается поразительным быстродействием, эффективностью и надежностью. Работы над дальнейшим развитием программного комплекса серии MacOS для компьютеров Apple Macintosh продолжаются. Уже сейчас известно, что программисты Apple трудятся над усовершенствованием MacOS X, которая спустя непродолжительное время станет, возможно, новой реализацией программ данного класса.
Сегодняшняя OS/2 — это мощная многозадачная операционная система с оконным графическим интерфейсом и набором созданных специально для нее прикладных программ, ориентированная на рынок персональных компьютеров и рабочих станций. Интерфейс OS/2 включает все необходимые элементы современных OS — рабочий стол и корзину, иконки и панель задач, программу просмотра содержимого дисков, часы и драйвера множества периферийных устройств, таких как, например, порты USB или инфракрасный порт. Инсталляция платформы производится автоматически, причем OS/2 самостоятельно определяет оптимальную конфигурацию системы исходя из быстродействия процессора и объема оперативной памяти (однако пользователь может и самостоятельно указать комплект необходимых программ, исключив ненужные), тестирует оборудование и настраивает все необходимые драйвера без участия оператора. В комплект поставки входит пакет IBM Works, аналогичный MS Office и содержащий текстовый и табличный редактор, имеется удобный web-броузер WebExplorer и почтовый клиент NotesMail, система для создания анимации NeonGraphics, широчайший выбор всевозможных бизнес-приложений и множество игр от Civilisation и Quake lll до Master of Orion. Имеются и глобальные отличия OS/2 от привычной пользователям IBM PC Microsoft Windows — например, специальный самообучающийся программный пакет позволяет управлять системой с использованием голосовых команд, для чего в коробку с компакт-дисками разработчики вкладывают микрофон и наушники.
Основанная в 1990 году Жаном-Луисом Гасси компания Be Incorporated поставила своей целью разработать и выпустить на рынок операционную систему, которая объединяла бы в себе достоинства всех перечисленных выше программных продуктов, оставаясь при этом достаточно компактной, надежной, простой в инсталляции и использовании, а также отвечающей требованиям, предъявляемым к современным ОС. В частности, такая платформа должна иметь удобный оконный интерфейс и обеспечивать многозадачность. Операционная система, созданная программистами Be Incorporated, получила название BeOS и в настоящий момент является одной из наиболее перспективных разработок в области системного программного обеспечения для персональных компьютеров.
В основу архитектуры BeOS были заложены принципы, использующиеся в операционных системах семейства UNIX, однако они претерпели значительные видоизменения, поскольку разработчики определяли своей приоритетной задачей прежде всего удобство для пользователя и широту функциональных возможностей новой системы. BeOS построена по «модульному» принципу: в процессе инсталляции на диск переносятся только те компоненты, которые необходимы именно данному потребителю, благодаря чему пользователь получил возможность компоновать «версию» системы под свои специфические задачи, не забивая дисковое пространство ненужными ему в работе программами. Создатели данной платформы постарались включить в состав программного комплекса практически все необходимые на сегодняшний день функции: BeOS поддерживает технологию Plug And Play, позволяющую автоматически настраивать подключаемое к компьютеру периферийное оборудование без переустановки системы, благодаря наличию большого набора протоколов работающий под управлением BeOS компьютер можно подключить к локальной сети или Интернету, система умеет распознавать практически все существующие на сегодняшний день графические, видео и аудиоформаты. Поддержка портов USB открывает возможность использовать совместно с BeOS широчайший спектр различных устройств, включая даже еще не созданное в настоящий момент периферийное оборудование.
Интерфейс BeOS стандартен для современных операционных систем подобного класса: после загрузки на экране компьютера появляется рабочий стол с произвольно устанавливаемым пользователем фоновым изображением, системными иконками и «корзиной». В составе BeOS имеется специальное приложение, называемое Deskbar: по своим функциям оно полностью аналогично «панели задач» Windows, пользователь может перемещать его по экрану или «прятать» за его границами, причем разработчики предлагают два различных варианта данной утилиты, отличающихся друг от друга своим внешним видом: «стандартную панель» для пользователей, привыкших к интерфейсу Windows или MacOS, и «минимальный вариант», занимающий на экране компьютера относительно небольшое пространство. Помимо часов, панель задач BeOS включает несколько выпадающих меню, обеспечивающих доступ как к ресурсам компьютера, так и к хранящимся на дисках файлам и папкам, а также к установленным в системе программам. Пользователь может создать произвольное количество независимых «рабочих столов», каждый из которых имеет не только собственное экранное разрешение и использует индивидуальную цветовую палитру, но и отображает в системном меню различные программные группы.
Операционная система UNIX – это набор программ, который управляет компьютером, осуществляет связь между пользователем и компьютером и обеспечивает инструментальными средствами, чтобы помочь выполнить работу. Разработанная, чтобы обеспечить легкость, эффективность и гибкость программного обеспечения, система UNIX имеет несколько полезных функций:
основная цель системы — выполнять широкий спектр заданий и программ;
интерактивное окружение, которое позволяет связываться напрямую с компьютером и получать немедленно ответы на запросы и сообщения;
многопользовательское окружение, которое позволяет разделять ресурсы компьютера с другими пользователями без уменьшения производительности. Этот метод называется разделением времени. Система UNIX взаимодействует с пользователями поочередно, но так быстро, что, кажется, взаимодействие происходит со всеми пользователями одновременно;
Аннотация: Функции операционной системы. Структура операционной системы. Классификация операционных систем. Требования к операционным системам.
Операционная система (operating system ) – комплекс программ, предоставляющий пользователю удобную среду для работы с компьютерным оборудованием.
Операционная система позволяет запускать пользовательские программы; управляет всеми ресурсами компьютерной системы – процессором (процессорами), оперативной памятью, устройствами ввода вывода; обеспечивает долговременное хранение данных в виде файлов на устройствах внешней памяти; предоставляет доступ к компьютерным сетям.
Для более полного понимания роли операционной системы рассмотрим составные компоненты любой вычислительной системы (рис.1.1).
Рис.
1.1.
Все компоненты можно разделить на два больших класса – программы или программное обеспечение ( ПО , software ) и оборудование или аппаратное обеспечение ( hardware ). Программное обеспечение делится на прикладное, инструментальное и системное. Рассмотрим кратко каждый вид ПО .
Цель создания вычислительной системы – решение задач пользователя. Для решения определенного круга задач создается прикладная программа ( приложение , application ). Примерами прикладных программ являются текстовые редакторы и процессоры (Блокнот, Microsoft Word ), графические редакторы ( Paint , Microsoft Visio), электронные таблицы (Microsoft Excel ), системы управления базами данных (Microsoft Access, Microsoft SQL Server ), браузеры ( Internet Explorer) и т. п. Все множество прикладных программ называется прикладным программным обеспечением ( application software ).
Создается программное обеспечение при помощи разнообразных средств программирования (среды разработки, компиляторы, отладчики и т. д.), совокупность которых называется инструментальным программным обеспечением. Представителем инструментального ПО является среда разработки Microsoft Visual Studio .
Основным видом системного программного обеспечения являются операционные системы. Их основная задача – обеспечить интерфейс (способ взаимодействия) между пользователем и приложениями с одной стороны, и аппаратным обеспечением с другой. К системному ПО относятся также системные утилиты – программы, которые выполняют строго определенную функцию по обслуживанию вычислительной системы, например, диагностируют состояние системы , выполняют дефрагментацию файлов на диске, осуществляют сжатие ( архивирование ) данных. Утилиты могут входить в состав операционной системы.
Взаимодействие всех программ с операционной системой осуществляется при помощи системных вызовов ( system calls) – запросов программ на выполнение операционной системой необходимых действий. Набор системных вызовов образует API – Application Programming Interface ( интерфейс прикладного программирования).
Функции операционной системы
К основным функциям, выполняемым операционными системами, можно отнести:
- обеспечение выполнения программ – загрузка программ в память, предоставление программам процессорного времени, обработка системных вызовов;
- управление оперативной памятью – эффективное выделение памяти программам, учет свободной и занятой памяти;
- управление внешней памятью – поддержка различных файловых систем;
- управление вводом-выводом – обеспечение работы с различными периферийными устройствами;
- предоставление пользовательского интерфейса;
- обеспечение безопасности – защита информации и других ресурсов системы от несанкционированного использования;
- организация сетевого взаимодействия.
Структура операционной системы
Перед изучением структуры операционных систем следует рассмотреть режимы работы процессоров.
Современные процессоры имеют минимум два режима работы – привилегированный (supervisor mode) и пользовательский (user mode).
Отличие между ними заключается в том, что в пользовательском режиме недоступны команды процессора, связанные с управлением аппаратным обеспечением, защитой оперативной памяти, переключением режимов работы процессора. В привилегированном режиме процессор может выполнять все возможные команды.
Приложения, выполняемые в пользовательском режиме, не могут напрямую обращаться к адресным пространствам друг друга – только посредством системных вызовов.
Все компоненты операционной системы можно разделить на две группы – работающие в привилегированном режиме и работающие в пользовательском режиме, причем состав этих групп меняется от системы к системе.
Основным компонентом операционной системы является ядро (kernel). Функции ядра могут существенно отличаться в разных системах; но во всех системах ядро работает в привилегированном режиме (который часто называется режим ядра, kernel mode).
Термин "ядро" также используется в разных смыслах. Например, в Windows термин "ядро" (NTOS kernel) обозначает совокупность двух компонентов – исполнительной системы (executive layer) и собственно ядра (kernel layer) .
Существует два основных вида ядер – монолитные ядра (monolithic kernel) и микроядра (microkernel). В монолитном ядре реализуются все основные функции операционной системы, и оно является, по сути, единой программой, представляющей собой совокупность процедур . В микроядре остается лишь минимум функций, который должен быть реализован в привилегированном режиме: планирование потоков, обработка прерываний, межпроцессное взаимодействие. Остальные функции операционной системы по управлению приложениями, памятью, безопасностью и пр. реализуются в виде отдельных модулей в пользовательском режиме.
Ядра, которые занимают промежуточные положение между монолитными и микроядрами, называют гибридными (hybrid kernel).
Примеры различных типов ядер:
- монолитное ядро – MS-DOS, Linux, FreeBSD;
- микроядро – Mach, Symbian, MINIX 3;
- гибридное ядро – NetWare, BeOS, Syllable.
Обсуждение того, к какому типу относится ядро Windows NT, приведено в [ ; ]. В говорится о том, что Windows NT имеет монолитное ядро, однако, поскольку в Windows NT имеется несколько ключевых компонентов, работающих в пользовательском режиме (например, подсистемы окружения и системные процессы – см. Лекцию 4 "Архитектура Windows"), то относить Windows NT к истинно монолитным ядрам нельзя, скорее к гибридным.
Кроме ядра в привилегированном режиме (в большинстве операционных систем) работают драйверы (driver) – программные модули, управляющие устройствами.
В состав операционной системы также входят:
- системные библиотеки (system DLL – Dynamic Link Library, динамически подключаемая библиотека), преобразующие системные вызовы приложений в системные вызовы ядра;
- пользовательские оболочки (shell), предоставляющие пользователю интерфейс – удобный способ работы с операционной системой.
Пользовательские оболочки реализуют один из двух основных видов пользовательского интерфейса:
- текстовый интерфейс (Text User Interface, TUI), другие названия – консольный интерфейс (Console User Interface, CUI), интерфейс командной строки (Command Line Interface, CLI);
- графический интерфейс (Graphic User Interface, GUI).
Пример реализации текстового интерфейса в Windows – интерпретатор командной строки cmd.exe; пример графического интерфейса – Проводник Windows (explorer.exe).
Классификация операционных систем
Классификацию операционных систем можно осуществлять несколькими способами.
- По способу организации вычислений:
- системы пакетной обработки (batch processing operating systems) – целью является выполнение максимального количества вычислительных задач за единицу времени; при этом из нескольких задач формируется пакет, который обрабатывается системой;
- системы разделения времени (time-sharing operating systems) – целью является возможность одновременного использования одного компьютера несколькими пользователями; реализуется посредством поочередного предоставления каждому пользователю интервала процессорного времени;
- системы реального времени (real-time operating systems) – целью является выполнение каждой задачи за строго определённый для данной задачи интервал времени.
- По типу ядра:
- системы с монолитным ядром (monolithic operating systems);
- системы с микроядром (microkernel operating systems);
- системы с гибридным ядром (hybrid operating systems).
- По количеству одновременно решаемых задач:
- однозадачные (single-tasking operating systems);
- многозадачные (multitasking operating systems).
- По количеству одновременно работающих пользователей:
- однопользовательские (single-user operating systems);
- многопользовательские (multi-user operating systems).
- По количеству поддерживаемых процессоров:
- однопроцессорные (uniprocessor operating systems);
- многопроцессорные (multiprocessor operating systems).
- По поддержке сети:
- локальные (local operating systems) – автономные системы, не предназначенные для работы в компьютерной сети;
- сетевые (network operating systems) – системы, имеющие компоненты, позволяющие работать с компьютерными сетями.
- По роли в сетевом взаимодействии:
- серверные (server operating systems) – операционные системы, предоставляющие доступ к ресурсам сети и управляющие сетевой инфраструктурой;
- клиентские (client operating systems) – операционные системы, которые могут получать доступ к ресурсам сети.
- По типу лицензии:
- открытые (open-source operating systems) – операционные системы с открытым исходным кодом, доступным для изучения и изменения;
- проприетарные (proprietary operating systems) – операционные системы, которые имеют конкретного правообладателя; обычно поставляются с закрытым исходным кодом.
- По области применения:
- операционные системы мэйнфреймов – больших компьютеров (mainframe operating systems);
- операционные системы серверов (server operating systems);
- операционные системы персональных компьютеров (personal computer operating systems);
- операционные системы мобильных устройств (mobile operating systems);
- встроенные операционные системы (embedded operating systems);
- операционные системы маршрутизаторов (router operating systems).
Требования к операционным системам
Основное требование, предъявляемое к современным операционным системам – выполнение функций, перечисленных выше в параграфе "Функции операционных систем". Кроме этого очевидного требования существуют другие, часто не менее важные :
- расширяемость – возможность приобретения системой новых функций в процессе эволюции; часто реализуется за счет добавления новых модулей;
- переносимость – возможность переноса операционной системы на другую аппаратную платформу с минимальными изменениями;
- совместимость – способность совместной работы; может иметь место совместимость новой версии операционной системы с приложениями, написанными для старой версии, или совместимость разных операционных систем в том смысле, что приложения для одной из этих систем можно запускать на другой и наоборот;
- надежность – вероятность безотказной работы системы;
- производительность – способность обеспечивать приемлемые время решения задач и время реакции системы.
Резюме
В этой лекции приведено определение операционной системы, представлены виды программного обеспечения, рассмотрены функции и структура операционной системы. Особое внимание уделено понятию "ядра". Также приведены различные способы классификации операционных систем и требования, предъявляемые к современным операционным системам.
В следующей лекции будет представлен обзор операционных систем Microsoft Windows.
Контрольные вопросы
- Дайте определение понятию "операционная система".
- Назовите примеры прикладного, инструментального и системного программного обеспечения.
- Дайте определение понятий "системный вызов", "API", "драйвер", "ядро".
- Какие виды ядер вы знаете? К каким видам относятся ядра известных вам операционных систем?
- Чем ядро отличается от операционной системы?
- Приведите несколько способов классификации операционных систем.
- Назовите требования к современным операционным системам и объясните, что они означают.
