Функции операционных систем персональных компьютеров

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ

На сегодняшний день известно огромное количество разнообразных видов операционных систем, которые различаются областью использования, аппаратной платформой, методами реализации и другими аспектами. Закономерен тот факт, что разнообразие операционных систем порождает их существенные функциональные различия. Кроме того, даже одна-единственная операционная система может включать в себя такой элемент, который еще вчера отсутствовал, что также сильно затрудняет определение выполняемых функций той или иной операционной системой. С этим связана необходимость грамотного и эффективного выделения функций операционных систем и определения некоторой классификации.

Под операционной системой большинство актуальных исследований выделяют комплекс взаимосвязанных системных программ. Назначением такого комплекса выделяют организацию взаимодействия пользователей с компьютером (в данном случае – персональным) и реализация всех других программ, установленных и функционирующих на персональном компьютере.

Известно, что мы живем в век информационных технологий, где умение оперативно искать, обрабатывать и усваивать информацию ценится все больше с каждым днем и является одним из ключевых для успешного вхождения человека в современное общество. Современные операционные системы, работающие на персональных компьютерах, созданы именно с целью упрощения процессов работы с информацией. Следовательно, чем более функциональна и эргономична операционная система, тем более комфортным и, как следствие, более эффективным, является использование персонального компьютера.

Таким образом, определяется цель исследования – изучение функций операционных систем персональных компьютеров.

Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:

1. определить понятие и сущность операционной системы;
2. рассмотреть этапы развития операционных систем;
3. привести классификацию операционных систем;
4. охарактеризовать функции операционных систем персональных компьютеров;
5. подвести итоги по выполненной работе.

Объектом исследования выступают операционные системы персональных компьютеров, а предметом – функции операционных систем.

Методологической основой исследования выступают труды современных отечественных и зарубежных исследователей проблемы, таких как Дейтел Г., Карпов В. Е., Фодор Ж. и др.

Структура работы содержит две главы, каждая из которых, в свою очередь, включает два параграфа. В исследование также включены такие структурные элементы, как введение, заключение и список использованных источников.

Глава 1. Операционная система. Понятие, история появления

1.1 Понятие и сущность операционной системы

Операционная система – комплекс системных и управляющих программ, предназначенных для наиболее эффективного использования всех ресурсов вычислительной системы. Вычислительная система – взаимосвязанная совокупность аппаратных средств вычислительной техники и программного обеспечения, предназначенная для обработки информации и удобства работы с ней^[1].

Назначение операционной системы – организация вычислительного процесса в вычислительной системе, рациональное распределение вычислительных ресурсов между отдельными решаемыми задачами; предоставление пользователям многочисленных сервисных средств, облегчающих процесс программирования и отладки задач. Операционная система исполняет роль своеобразного интерфейса между пользователем и вычислительной системой, иначе говоря, операционная система предоставляет пользователю виртуальную вычислительную систему. Это означает, что операционная система в значительной степени формирует у пользователя представление о возможностях вычислительной системы, удобстве работы с ней, ее пропускной способности. Различные операционные системы на одних и тех же технических средствах могут предоставить пользователю различные возможности для организации вычислительного процесса или автоматизированной обработки данных^[2].

В программном обеспечении вычислительной системы операционная система занимает основное положение, поскольку осуществляет планирование и контроль всего вычислительного процесса. Любая из компонент программного обеспечения обязательно работает под управлением операционной системы.

В соответствии с условиями применения различают три режима операционных систем: пакетной обработки, разделения времени и реального времени.

В режиме пакетной обработки операционная система последовательно выполняет собранные в пакет задания. В этом режиме пользователь не имеет контакта с ЭВМ, получая лишь результаты вычислений.

В режиме разделения времени операционная система одновременно выполняет несколько задач, допуская обращение каждого пользователя к ЭВМ.

В режиме реального времени операционная система обеспечивает управление объектами в соответствии с принимаемыми входными сигналами. Время отклика ЭВМ с операционной системой реального времени на возмущающее воздействие должно быть минимальным^[3].

1.2 Этапы развития операционных систем

История появления и развития операционных систем современными исследователями рассматривается с точки зрения поколений.

Поколение №0: 1740–ые годы – появление первой механической счетной машины. Электронные машины появились после появления триггеров. Некоторый прогресс в создании цифровых вычислительных машин произошел после второй мировой войны. В 1944 году в США произошел большой прорыв – появление вычислительной машины без операционной системы, устройствами ввода и вывода здесь служили бумажные носители. Так как в таких вычислительных машинах не было операционной системы, пользователи имели полный доступ к машинному языку, все программы писались непосредственно в машинных командах^[4].

Поколение №1: 50–е годы ХХ века. В данный период развитие операционных систем шло по следующим основным направлениям/требованиям:

• автоматизация ввода/вывода (посредством использования перфокарт), в это же время происходит зарождение BIOS.
• экономия времени. Для этой цели были созданы так называемые сателлиты – небольшие машины для ввода/вывода информации, расположенные рядом с полноразмерной ЭВМ;
• появление операторов ЭВМ.

Первая операционная система датируется началом 50-х годов прошлого века – это была система General Motors для IBM 701. ОС были разработаны с целью ускорения и упрощения перехода с задачи на задачу. Назначение ОС – обеспечение пакетного режима (пакетный обработкой, который предусматривал объединение отдельных задач в группы или пакеты). Выделение повторяющихся команд в отдельные процедуры. Создание stdio, стандартов ввода/вывода.

Поколение №2: 60–е годы ХХ века.

Основные направления:

1. Многозадачная пакетная логика.
2. Многопользовательские режимы.
3. Чисто многозадачный режим.

Бурное развитие ОС и различных теорий ОС. Развиваются ОС пакетной обработки, многозадачные ОС, многопользовательские ОС, ОС с транзакциями. Появились методы, обеспечивающие независимость программирования от внешних устройств.

Данный период также характеризуется появлением многопроцессорных машин и соответственно полноценных ОС. Появление ОС реального времени. Пример глобальной сложной системы: Multics (проект провален). К концу 60–х годов начали появляться распределенные машины (сбор информаций из многих мест, например: сбор информации об авиабилетах)^[5].

Поколение №3: 70–е годы ХХ века. Появление научной дисциплины проектирование программ, создание совместимых систем, создание эмуляторов, начало специализирования ОС. Разработка модульного процедурного программного обеспечения. IBM создала линейку вычислительных машин совместимых снизу вверх: IBM System 360 и ОС, совместимую со всеми машинами этой линейки (OS/360), её аналог в СССР – ЕС–ЭВМ. Для облегчения перехода с других машин на эту линейку фирма IBM создала эмуляторы других систем на своей системе. (Аналогично в свое время поступит Win95, потребовала написания драйверов под эту систему). Позднее будут созданы DEC–PDP и ОС UNIX. Сложность проектирования отладки и поддержки ОС породила технологию конструирования программ – модульность, совместимость и мобильность ОС^[6].

Поколение №4: 80–е годы ХХ века. ОС становятся ещё более функционально насыщенными. ОС общего назначения становятся сетевыми. Появляются распределенные вычислительные системы, развиваются средства управления базами данных. Данные стали рассматриваться как объект управления. С точки зрения совместимости широко развивается концепция виртуальной машины. Появление первых персональных компьютеров с удобным пользовательским интерфейсом. Удобство программирования (интегрированная оболочка программирования). В 70–е годы появление языка C, языка высокого уровня. В 80–е годы C++ – объектно–ориентированный язык программирования. В эти годы произошло разделение производителей и появление большого количества независимых фирм, разрабатывающих ОС^[7].

Поколение №5: 90–е годы ХХ века. Принцип распределенной обработки данных перешел на принцип распределенных сетевых ОС, в которых основные функции реализуются на распределенных в пределах сети процессорах. Появление глобальной сети. Интерфейс становится более дружественным (интуитивно понятный интерфейс). Для программиста создание среды визуального программирования. Новый класс ОС, специализированных для процессоров ЦОС^[8].

Сегодня развитие операционных систем осуществляется по следующим направлениям:

• повышение функциональной сложности, насыщенности и производительности;
• повышение степени абстрагирования от аппаратуры (мобильности);
• повышение степени дружественности к оператору и распределенности обработки.

Глава 2. Классификация и функции операционных систем

2.1 Классификация операционных систем

Современная наука классифицирует операционные системы по множеству разнообразных оснований. Операционные системы могут различаться:

• особенностями реализации внутренних алгоритмов управления основными ресурсамикомпьютера (процессорами, памятью, устройствами);
• типами аппаратных платформ;
• областями использования;
• особенностями использованных методов проектирования ОС и т.д^[9].

1. Особенности реализации внутренних алгоритмов управления основными ресурсами компьютера

От эффективности алгоритмов управления локальными ресурсами компьютера во многом зависит эффективность всей операционной системы в целом. Поэтому, характеризуя операционную систему, часто приводят важнейшие особенности реализации функций операционной системы по управлению процессорами, памятью, внешними устройствами компьютера.

Так, например, в зависимости от особенностей использованного алгоритма управления процессором, операционные системы делят на следующие типы:

• многозадачные и однозадачные;
• многопользовательские и однопользовательские;
• системы, поддерживающие многоуровневую обработку и не поддерживающие ее;
• многопроцессорные и однопроцессорные системы.

По числу одновременно выполняемых задач операционные системы могут быть разделены на два класса:

• однозадачные;
• многозадачные.

Однозадачные операционные системы в основном выполняют функцию предоставления пользователю виртуальной машины, делая более простым и удобным процесс взаимодействия пользователя с компьютером. Однозадачные операционные системы включают средства управления периферийными устройствами, средства управления файлами, средства общения с пользователем.

Многозадачные операционные системы, кроме вышеперечисленных функций, управляют разделением совместно используемых ресурсов, таких как процессор, оперативная память, файлы и внешние устройства^[10].

По числу одновременно работающих пользователей операционные системы делятся на:

• однопользовательские;
• многопользовательские.

Главным отличием многопользовательских систем от однопользовательских является наличие средств защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей.

Другим важным свойством ОС является отсутствие или наличие в ней средств поддержки многопроцессорной обработки – мультипроцессирование. Мультипроцессирование неизбежно приводит к усложнению всех алгоритмов управления ресурсами. Многопроцессорные операционные системы могут классифицироваться по способу организации вычислительного процесса в системе с многопроцессорной архитектурой:

• асимметричные операционные системы;
• симметричные операционные системы.

Асимметричная операционная система целиком выполняется только на одном из процессоров системы, распределяя прикладные задачи по остальным процессорам. Симметричная операционная система полностью децентрализована и использует весь пул процессоров, разделяя их между системными и прикладными задачами^[11].

2. Особенности аппаратных платформ

На свойства операционной системы непосредственное влияние оказывают аппаратные средства, на которые она ориентирована. По типу аппаратуры различают операционные системы:

• персональных компьютеров;
• мини-компьютеров;
• мейнфреймов;
• кластеров и сетей ЭВМ^[12].

Среди перечисленных типов компьютеров могут встречаться как однопроцессорные варианты, так и многопроцессорные. В любом случае специфика аппаратных средств, как правило, отражается на специфике операционных систем.

Очевидно, что операционные системы большой машины являются более сложными и функциональными, чем операционные системы персонального компьютера. Так в ОС больших машин функции по планированию потока выполняемых задач реализуются путем использования сложных приоритетных дисциплин и требуют большей вычислительной мощности, чем в ОС персональных компьютеров.

Сетевая операционная система

Сетевая операционная система имеет в своем составе средства передачи сообщений между компьютерами по линиям связи, которые совершенно не нужны в автономной ОС.

На основе этих сообщений сетевая операционная система поддерживает разделение ресурсов компьютера между удаленными пользователями, подключенными к сети. Для поддержания функций передачи сообщений сетевые операционные системы содержат специальные программные компоненты, реализующие популярные коммуникационные протоколы, такие как TCP/IP, IPX, Ethernet и другие.

Многопроцессорные системы требуют от операционной системы особой организации, с помощью которой сама операционная система, а также поддерживаемые ею приложения могли бы выполняться параллельно отдельными процессорами системы.

Параллельная работа отдельных частей ОС создает дополнительные проблемы для разработчиков ОС, так как в этом случае в гораздо сложнее обеспечить согласованный доступ отдельных процессов к общим системным таблицам, исключить нежелательные последствия асинхронного выполнения работ^[13].

Операционная система кластеров

Другие требования предъявляются к операционным системам кластеров. Кластер – слабо связанная совокупность нескольких вычислительных систем, работающих совместно для выполнения общих приложений, и представляющихся пользователю единой системой.

Наряду со специальной аппаратурой для функционирования кластерных систем необходима и программная поддержка со стороны ОС, которая сводится в основном к синхронизации доступа к разделяемым ресурсам, обнаружению отказов и динамической реконфигурации системы^[14].

Мобильные операционные системы

Наряду с ОС, ориентированными на совершенно определенный тип аппаратной платформы, существуют операционные системы, специально разработанные таким образом, чтобы они могли быть легко перенесены с компьютера одного типа на компьютер другого типа, так называемые мобильные ОС.

Наиболее ярким примером такой операционной системы является система Unix. В этих системах аппаратно–зависимые места тщательно локализованы, так что при переносе системы на новую платформу переписываются только они. Средством, облегчающем перенос остальной части ОС, является написание ее на машинно–независимом языке, например, на языке Си, который и был разработан для программирования операционных систем^[15]

3. Особенности областей использования ОС

Многозадачные ОС подразделяются на три типа в соответствии с использованными при их разработке критериями эффективности:

• системы пакетной обработки;
• системы разделения времени;
• системы реального времени.

Системы пакетной обработки

Системы пакетной обработки предназначались для решения задач в основном вычислительного характера, не требующих быстрого получения результатов. Главной целью и критерием эффективности систем пакетной обработки является максимальная пропускная способность, то есть решение максимального числа задач в единицу времени. Для достижения этой цели в системах пакетной обработки используются следующая схема функционирования:

• в начале работы формируется пакет заданий, каждое задание содержит требование к системным ресурсам;
• из этого пакета заданий формируется мультипрограммная смесь, то есть множество одновременно выполняемых задач^[16].

Для одновременного выполнения выбираются задачи, предъявляющие отличающиеся требования к ресурсам, так, чтобы обеспечивалась сбалансированная загрузка всех устройств вычислительной машины; так, например, в мультипрограммной смеси желательно одновременное присутствие вычислительных задач и задач с интенсивным вводом–выводом. Таким образом, выбор нового задания из пакета заданий зависит от внутренней ситуации, складывающейся в системе, то есть выбирается «выгодное» задание. Следовательно, в таких ОС невозможно гарантировать выполнение того или иного задания в течение определенного периода времени.

В системах пакетной обработки переключение процессора с выполнения одной задачи на выполнение другой происходит только в случае, если активная задача сама отказывается от процессора, например, из–за необходимости выполнить операцию ввода–вывода. Поэтому одна задача может надолго занять процессор, что делает невозможным выполнение интерактивных задач. Таким образом, взаимодействие пользователя с вычислительной машиной, на которой установлена система пакетной обработки, сводится к тому, что он приносит задание, отдает его диспетчеру оператору, а в конце дня после выполнения всего пакета заданий получает результат. Очевидно, что такой порядок снижает эффективность работы пользователя.

Системы разделения времени

Системы разделения времени призваны исправить основной недостаток систем пакетной обработки – изоляцию пользователя–программиста от процесса выполнения его задач. Каждому пользователю системы разделения времени предоставляется терминал, с которого он может вести диалог со своей программой.

Так как в системах разделения времени каждой задаче выделяется только квант процессорного времени, ни одна задача не занимает процессор надолго, и время ответа оказывается приемлемым. Если выбранный квант достаточно небольшой, то у всех пользователей, одновременно работающих на одной и той же машине, складывается впечатление, что каждый из них единолично использует машину. Ясно, что системы разделения времени обладают меньшей пропускной способностью, чем системы пакетной обработки, так как на выполнение принимается каждая запущенная пользователем задача, а не та, которая «выгодна» системе, и, кроме того, имеются накладные расходы вычислительной мощности на более частое переключение процессора с задачи на задачу. Критерием эффективности систем разделения времени является не максимальная пропускная способность, а удобство и эффективность работы пользователя^[17].

Системы реального времени

Системы реального времени применяются для управления различными техническими объектами (станок, спутник, научная экспериментальная установка) или технологическими процессами (гальваническая линия, доменный процесс и т.п.). Во всех этих случаях существует предельно допустимое время, за которое должна быть выполнена та или иная программа, управляющая объектом, в противном случае может произойти авария: спутник выйдет из зоны видимости, экспериментальные данные, поступающие с датчиков, будут потеряны, толщина гальванического покрытия не будет соответствовать норме^[18].

Таким образом, критерием эффективности для систем реального времени является их способность выдерживать заранее заданные интервалы времени между запуском программы и получением результата (управляющего воздействия). Это время называется временем реакциисистемы, а соответствующее свойство системы – реактивностью. Для этих систем мультипрограммная смесь представляет собой фиксированный набор заранее разработанных программ, а выбор программы на выполнение осуществляется исходя из текущего состояния объекта или в соответствии с расписанием плановых работ.

Некоторые операционные системы могут совмещать в себе свойства систем разных типов, например, часть задач может выполняться в режиме пакетной обработки, а часть – в режиме реального времени или в режиме разделения времени. В таких случаях режим пакетной обработки часто называют фоновым режимом.

4. Особенности методов построения ОС

В руководстве по работе с операционной системой часто указываются особенности ее структурной организации и основные концепции, положенные в ее основу. К таким базовым концепциям относится способ построения ядра системы: монолитное ядро илимикроядро. Большинство ОС использует монолитное ядро, которое компонуется как одна программа, работающая в привилегированном режиме и использующая быстрые переходы с одной процедуры на другую, не требующие переключения из привилегированного режима в пользовательский режим и наоборот.

Альтернативой является построение операционной системы на базе микроядра, работающего также в привилегированном режиме и выполняющего только минимум функций по управлению аппаратурой, в то время как функции ОС более высокого уровня выполняют специализированные компоненты ОС – серверы, работающие в пользовательском режиме. При такой реализации ОС работает более медленно, так как часто выполняются переходы между привилегированным режимом и пользовательским, зато система получается более гибкой – ее функции можно наращивать, модифицировать или сужать, добавляя, модифицируя или исключая серверы пользовательского режима. Кроме того, серверы хорошо защищены друг от друга, как и любые пользовательские процессы.

Построение операционной системы на базе объектно–ориентированного подхода дает возможность использовать все достоинства этого метода (хорошо зарекомендовавшие себя на уровне приложений) внутри операционной системы, а именно:

• аккумуляцию удачных решений в форме стандартных объектов;
• возможность создания новых объектов на базе имеющихся с помощью механизма наследования;
• хорошую защиту данных за счет их инкапсуляции во внутренние структуры объекта, что делает данные недоступными для несанкционированного использования извне;
• структурированность системы, состоящей из набора хорошо определенных объектов^[19].

Распределенная организация операционной системы позволяет упростить работу пользователей и программистов в сетевых средах. В распределенной операционной системы реализованы механизмы, которые дают возможность пользователю представлять и воспринимать сеть в виде традиционного однопроцессорного компьютера.

Характерными признаками распределенной организации операционной системы являются:

• наличие единой справочной службы разделяемых ресурсов;
• наличие единой службы времени;
• использование механизма вызова удаленных процедур для прозрачного распределения программных процедур по компьютерам;
• применение многонитевой обработки, позволяющей распараллеливать вычисления в рамках одной задачи и выполнять эту задачу сразу на нескольких компьютерах сети;
• наличие других распределенных служб^[20].

Как видно из приведенного материала, существуют самые разнообразные типы и виды операционных систем. Данное разнообразие необходимо, так как те или иные операционные системы обладают необходимым набором функций, которые востребованы для определенных отраслей и компьютеров. Благодаря разнообразию операционных систем и выполняемых ими функций, пользователи могут выбирать для себя, своей компании или домашней сети наиболее подходящую.

2.2 Функции операционных систем персональных компьютеров

Принято выделять следующие основные функции операционных систем персональных компьютеров:

1. Обеспечение интерфейса пользователя

Операционная система представляет комплекс системных и служебных программных средств. С одной стороны, она опирается на базовое программное обеспечение компьютера, входящее в его базовую систему ввода–вывода, с другой стороны, она сама является опорой для программного обеспечения более высоких уровней – прикладных и большинства служебных приложений. Приложениями операционной системы принято называть программы, предназначенные для работы под управлением данной системы.

Основная функция всех операционных систем – посредническая. Она заключаются в обеспечении нескольких видов интерфейса:

• интерфейса между пользователем и программно–аппаратными средствами компьютера (интерфейс пользователя);
• интерфейса между программным и аппаратным обеспечением (аппаратно–программный интерфейс);
• интерфейса между разными видами программного обеспечения (программный интерфейс)^[21].

Даже для одной аппаратной платформы, например такой, как IBM PC, существует несколько операционных систем. Различия между ними рассматривают в двух категориях: внутренние и внешние. Внутренние различия характеризуются методами реализации основных функций. Внешние различия определяются наличием и доступностью приложений данной системы, необходимых для удовлетворения технических требований, предъявляемых к конкретному рабочему месту.

2. Обеспечение автоматического запуска

Все операционные системы обеспечивают свой автоматический запуск. Для дисковых операционных систем в специальной (системной) области диска создается запись программного кода. Обращение к этому коду выполняют программы, находящиеся в базовой системе ввода–вывода (BIOS). Завершая свою работу, они дают команду на загрузку и исполнение содержимого системной области диска.

Недисковые операционные системы характерны для специализированных вычислительных систем, в частности для компьютеризированных устройств автоматического управления. Математическое обеспечение, содержащееся в микросхемах постоянной памяти таких компьютеров, можно условно рассматривать как аналог операционной системы. Ее автоматический запуск осуществляется аппаратно. При подаче питания процессор обращается к фиксированному физическому адресу постоянной памяти (его можно изменять аппаратно с использованием логических микросхем), с которого начинается запись программы инициализации операционной системы^[22].

3. Организация файловой системы

Все современные дисковые операционные системы обеспечивают создание файловой системы, предназначенной для хранения данных на дисках и обеспечения доступа к ним. Принцип организации файловой системы – табличный. Поверхность жесткого диска рассматривается как трехмерная матрица, измерениями которой являются номера поверхности, цилиндра и сектора. Под цилиндром понимается совокупность всех дорожек, принадлежащих разным поверхностям и находящихся на равном удалении от оси вращения. Данные о том, в каком месте диска записан тот или иной файл, хранятся в системной области диска в специальных таблицах размещения файлов (FAT–таблицах). Поскольку нарушение FAT–таблицы приводит к невозможности воспользоваться данными, записанными на диске, к ней предъявляются особые требования надежности, и она существует в двух экземплярах, идентичность которых регулярно контролируется средствами операционной системы.

Наименьшей физической единицей хранения данных является сектор. Размер сектора равен 512 байт. Поскольку размер FAT–таблицы ограничен, то для дисков, размер которых превышает 32 Мбайт, обеспечить адресацию к каждому отдельному сектору не представляется возможным. В связи с этим группы секторов условно объединяются в кластеры. Кластер является наименьшей единицей адресации к данным. Размер кластера, в отличие от размера сектора, не фиксирован и зависит от емкости диска^[23].

4. Обслуживание файловой структуры

Несмотря на то, что данные о местоположении файлов хранятся в табличной структуре, пользователю они представляются в виде иерархической структуры – людям так удобнее, а все необходимые преобразования берет на себя операционная система. К функции обслуживания файловой структуры относятся следующие операции, происходящие под управлением операционной системы:

• создание файлов и присвоение им имен;
• создание каталогов (папок) и присвоение им имен;
• переименование файлов и каталогов (папок);
• копирование и перемещение файлов между дисками компьютера и между каталогами (папками)одного диска;
• удаление файлов и каталогов (папок);
• навигация по файловой структуре с целью доступа к заданному файлу, каталогу (папке);
• управление атрибутами файлов^[24].

5. Управление установкой, исполнением и удалением приложений

Работа с приложениями составляет наиболее важную часть работы операционной системы. Это очевидно, если вспомнить, что основная функция операционной системы состоит в обеспечении интерфейса приложений с аппаратными и программными средствами вычислительной системы, а также с пользователем. С точки зрения управления исполнением приложений, различают однозадачные и многозадачные операционные системы.

Однозадачные операционные системы передают все ресурсы вычислительной системы одному исполняемому приложению и не допускают ни параллельного выполнения другого приложения (полная многозадачность), ни его приостановки и запуска другого приложения (вытесняющая многозадачность). В тоже время параллельно с однозадачными операционными системами возможна работа специальных программ, называемых резидентными. Такие программы не опираются на операционную систему, а непосредственно работают с процессором, используя его систему прерываний.

Большинство современных графических операционных систем – многозадачные. Они управляют распределением ресурсов вычислительной системы между задачами и обеспечивают:

• возможность одновременной или поочередной работы нескольких приложений;
• возможность обмена данными между приложениями;
• возможность совместного использования программных, аппаратных, сетевых и прочих ресурсов вычислительной системы несколькими приложениями^[25].

Для правильной работы приложений на компьютере они должны пройти операцию, называемую установкой. Необходимость в установке связана с тем, что разработчики программного обеспечения не могут заранее предвидеть особенности аппаратной и программной конфигурации вычислительной системы, на которой предстоит работать их программам. Таким образом, дистрибутивный комплект (установочный пакет) программного обеспечения, как правило, представляет собой не законченный программный продукт, а полуфабрикат, из которого в процессе установки на компьютере формируется полноценное рабочее приложение. При этом осуществляется привязка приложения к существующей аппаратно–программной среде и его настройка на работу именно в этой среде.

Устаревшие операционные системы (например, MS DOS) не имеют средств для управления установкой приложений. Единственное средство, которое они предоставляют, – возможность запуска устанавливающей программы, прилагаемой к дистрибутивному комплекту. Такая установка отличается крайней простотой, но и невысокой надежностью, поскольку правильность привязки приложения к окружающей программно–аппаратной среде зависит от того, насколько разработчик устанавливающей программы сумел заранее предусмотреть возможные варианты конфигурации вычислительной системы конкретного пользователя.

Современные графические операционные системы берут на себя управление установкой приложений. Они управляют распределением ресурсов вычислительной системы между приложениями, обеспечивают доступ устанавливаемых приложений к драйверам устройств вычислительной системы, формируют общие ресурсы, которые могут использоваться разными приложениями, выполняют регистрацию установленных приложений и выделенных им ресурсов^[26].

6. Обеспечение взаимодействия с аппаратным обеспечением

Средства аппаратного обеспечения вычислительной техники отличаются гигантским многообразием. Существуют сотни различных моделей видеоадаптеров, звуковых карт, мониторов, принтеров, сканеров и прочего оборудования. Ни один разработчик программного обеспечения не в состоянии предусмотреть все варианты взаимодействия своей программы, например, с печатающим устройством.

Гибкость аппаратных и программных конфигураций вычислительных систем поддерживается за счет того, что каждый разработчик оборудования прикладывает к нему специальные программные средства управления – драйверы. Драйверы имеют точки входа для взаимодействия с прикладными программами, а диспетчеризация обращений прикладных программ к драйверам устройств – это одна из функций операционной системы.

В таких операционных системах, как Windows операционная система берет на себя все функции по установке драйверов устройств и передаче им управления от приложений. Во многих случаях операционная система даже не нуждается в драйверах, полученных от разработчика устройства, а использует драйверы из собственной базы данных.

Наиболее современные операционные системы Windows позволяют управлять не только установкой и регистрацией программных драйверов устройств, но и процессом аппаратно–логического подключения. Каждое подключенное устройство может использовать до трех аппаратных ресурсов устройств материнской платы: адресов внешних портов процессора, прерываний процессора и каналов прямого доступа к памяти. Если устройство подключается к материнской плате через шину PCI, то есть техническая возможность организовать между ним и материнской платой обратную связь. Это позволяет операционной системе анализировать требования устройств о выделении им ресурсов и гибко реагировать на них, исключая захват одних и тех же ресурсов разными устройствами. Такой принцип динамического распределения ресурсов операционной системой получил название plug–and–play, а устройства, удовлетворяющие этому принципу, называются самоустанавливающимися^[27].

7. Обслуживание компьютера

Предоставление основных средств обслуживания компьютера – одна из функций операционной системы. Обычно она решается внешним образом – включением в базовый состав операционной системы первоочередных служебных приложений.

8. Прочие функции операционных систем

Кроме основных (базовых) функций операционные системы могут предоставлять различные дополнительные функции. Конкретный выбор операционной системы определяется совокупностью предоставляемых функций и конкретными требованиями к рабочему месту.

Прочие функции операционных систем могут включать следующие:

• возможность поддерживать функционирование локальной компьютерной сети без специального программного обеспечения;
• обеспечение доступа к основным службам Интернета средствами, интегрированными в состав операционной системы;
• возможность создания системными средствами сервера Интернета, его обслуживание и управление, в том числе дистанционное посредством удаленного соединения;
• наличие средств защиты данных от несанкционированного доступа, просмотра и внесения изменений;
• возможность оформления рабочей среды операционной системы, в том числе и средствами, относящимися к категории мультимедиа;
• возможность обеспечения комфортной поочередной работы различных пользователей на одном персональном компьютере с сохранением персональных настроек рабочей среды каждого из них;
• возможность автоматического исполнения операций обслуживания компьютера и операционной системы по заданному расписанию или под управлением удаленного сервера;
• возможность работы с компьютером для лиц, имеющих физические недостатки, связанные с органами зрения, слуха и другими^[28].

Кроме всего вышеперечисленного, современные операционные системы могут включать минимальный набор прикладного программного обеспечения, которое можно использовать для исполнения простейших практических задач:

• чтение, редактирование и печать текстовых документов;
• создание и редактирование простейших рисунков;
• выполнение арифметических и математических расчетов;
• ведение дневников и служебных блокнотов;
• создание, передача и прием сообщений электронной почты;
• создание и редактирование факсимильных сообщений;
• воспроизведение и редактирование звукозаписи;
• воспроизведение видеозаписи;
• разработка и воспроизведение комплексных электронных документов, включающих текст, графику, звукозапись и видеозапись.

Возможности и функции операционных систем на приведенных не заканчиваются – в зависимости от видов и типов систем, ими могут выполняться самые разнообразные, уникальные функции. Кроме того, современность характеризуется непрерывностью изучения, разработки и массового выпуска все новых средств вычислительной техники, в связи с чем и функции операционных систем неизменно будут менять и количественно расширяться.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения работы была достигнута поставленная цель – изучены функции операционных систем персональных компьютеров. Для достижения цели были выполнены следующие задачи:

1. определены понятие и сущность операционной системы;
2. рассмотрены этапы развития операционных систем;
3. приведена классификация операционных систем;
4. охарактеризованы функции операционных систем персональных компьютеров.

Современное общество, равно как наука, техника и технологии, функционирует в условиях непрерывного информационного развития, что, помимо всего прочего, подразумевает развитие и совершенствование существующих технологий и техники, а также открытие все новых и новых средств и методов обработки и хранения информации. В связи с этим нельзя утверждать, что проблема была изучена полностью – с развитием новейших технологий и операционных систем появятся новые объекты для актуальных исследований. Текст данной работы в таком случае может являться основой для следующих исследований.

Кроме того, необходимо отметить, что при работе над исследованием были подкреплены ранее полученные и освоены новые теоретические знания в области операционных систем, которые в будущем пригодятся не только для успешного обучения, но и могут быть применены в повседневной практической и профессиональной жизни.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Аллен, Р. Рецепты администрирования Windows Server 2000/2003 / Р Аллен. – М.: Русская Редакция, 2013. – 624 c.
2. Валади, Дж. 100% самоучитель Linux / Дж. Валади. – М.: Технолоджи–3000, 2016. – 336 c.
3. Дейтел, Г. Введение в операционные системы UNIX, VAX, CP/M, MVS, VM / Г. Дейтел. – М.: Мир, 2015. – 758 c.
4. Джонс, Д. Средства автоматизации в Microsoft Windows (+ CD–ROM) / Д. Джонс. – М.: ком, 2015. – 416 c.
5. Карпов, В. Е. Основы операционных систем. Курс лекций. Учебное пособие / В. Е. Карпов, К. А. Коньков. – М.: Интернет–университет информационных технологий, 2008. – 632 c.
6. Коньков, К. А. Устройство и функционирование ОС Windows. Практикум к курсу «Операционные системы» / К.А. Коньков. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2013. – 208 c.
7. Костромин, В. А. Самоучитель Linux для пользователя / В. А. Костромин. – М.: СПб: БХВ, 2013. – 672 c.
8. Курячий, Г.Операционная система Linux. Курс лекций. Учебное пособие / Г. Курячий, К. Маслинский. – М.: ДМК Пресс, 2016. – 348 c.
9. Литвин, О. Ф. Табличгный процессор supercalc4 Технология работы и практика решения задач / О. Ф. Литвин. – М.: Финансы и статистика, 2014. – 143 c.
10. Маккузик, М. К. FreeBSD: архитектура и реализация / М. К. Маккузик, Д. В. Невилл–Нил. – М.: КУДИЦ–Образ, 2013. – 800 c.
11. Партыка, Т. Л. Операционные системы, среды и оболочки: Учебное пособие / Т. Л. Партыка, И. И. Попов. – М.: Форум, 2015. – 400 c.
12. Робачевский, А. Операционная система UNIX / А. Робачевский. – М.: СПб: БХВ–Петербург, 2013. – 514 c.
13. Торчинский, Ф. И. Операционная система Solaris / Ф. И. Торчинский, Е. С. Ильин. – М.: Бином. Лаборатория знаний, Интернет–университет информационных технологий, 2014. – 600 c.
14. Финкельштейн, Э. AutoCAD 14. Библия пользователя / Э. Финкельштейн. – М.: Киев: Диалектика, 2016. – 896 c.
15. Фодор, Ж. Операционные системы для IBM PC: DOS 1.1, 2.0, 2.1, 3.0, 3.1/PC–IX, XENIX / Ж. Фодор, Д. Бонифас, Ж. Танги. – М.: Мир, 2016. – 244 c.
16. Эбен, Т. М. FreeBSD. Энциклопедия пользователя / Т. М. Эбен. – К.: ООО ТИД ДС, 2014. – 736 c.
17. Ярушкина, Н. Г. Интеллектуальный анализ временных рядов Учебное пособие / Н. Г. Ярушкина, Т. В. Афанасьева, И. Г. Перфильева. – М.: Форум, Инфра–М, 2015. – 160 c.

1. Дейтел, Г. Введение в операционные системы UNIX, VAX, CP/M, MVS, VM / Г. Дейтел. – М.: Мир, 2015. – 36 c ↑

2. Там же, 40 с. ↑

3. Карпов, В. Е. Основы операционных систем. Курс лекций. Учебное пособие / В. Е. Карпов, К. А. Коньков. – М.: Интернет–университет информационных технологий, 2008. – 64 c ↑

4. Карпов, В. Е. Основы операционных систем. Курс лекций. Учебное пособие / В. Е. Карпов, К. А. Коньков. – М.: Интернет–университет информационных технологий, 2008. – 21 c ↑

5. Партыка, Т. Л. Операционные системы, среды и оболочки: Учебное пособие / Т. Л. Партыка, И.И. Попов. – М.: Форум, 2015. – 95 c ↑

6. Там же, 96 с. ↑

7. Фодор, Ж. Операционные системы для IBM PC: DOS 1.1, 2.0, 2.1, 3.0, 3.1/PC–IX, XENIX / Ж. Фодор, Д. Бонифас, Ж. Танги. – М.: Мир, 2016. –113 c ↑

8. Там же, 115 с. ↑

9. Партыка, Т. Л. Операционные системы, среды и оболочки: Учебное пособие / Т. Л. Партыка, И.И. Попов. – М.: Форум, 2015. – 127 c ↑

10. Маккузик, М. К. FreeBSD: архитектура и реализация / М. К. Маккузик, Д. В. Невилл–Нил. – М.: КУДИЦ–Образ, 2013. – 458 c ↑

11. Коньков, К. А. Устройство и функционирование ОС Windows. Практикум к курсу «Операционные системы» / К.А. Коньков. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2013. – 84c ↑

12. Там же, 89 с. ↑

13. Коньков, К. А. Устройство и функционирование ОС Windows. Практикум к курсу «Операционные системы» / К.А. Коньков. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2013. – 98 c ↑

14. Карпов, В. Е. Основы операционных систем. Курс лекций. Учебное пособие / В. Е. Карпов, К. А. Коньков. – М.: Интернет–университет информационных технологий, 2008. – 154c. ↑

15. Там же, 158 с. ↑

16. Карпов, В. Е. Основы операционных систем. Курс лекций. Учебное пособие / В. Е. Карпов, К. А. Коньков. – М.: Интернет–университет информационных технологий, 2008. – 161c. ↑

17. Аллен, Р. Рецепты администрирования Windows Server 2000/2003 / Р Аллен. – М.: Русская Редакция, 2013. –304 c ↑

18. Аллен, Р. Рецепты администрирования Windows Server 2000/2003 / Р Аллен. – М.: Русская Редакция, 2013. – 305 c ↑

19. Маккузик, М. К. FreeBSD: архитектура и реализация / М. К. Маккузик, Д. В. Невилл–Нил. – М.: КУДИЦ–Образ, 2013. – 625 c ↑

20. Партыка, Т. Л. Операционные системы, среды и оболочки: Учебное пособие / Т. Л. Партыка, И.И. Попов. – М.: Форум, 2015. – 135 c ↑

21. Партыка, Т. Л. Операционные системы, среды и оболочки: Учебное пособие / Т. Л. Партыка, И.И. Попов. – М.: Форум, 2015. – 302 c ↑

22. Партыка, Т. Л. Операционные системы, среды и оболочки: Учебное пособие / Т. Л. Партыка, И.И. Попов. – М.: Форум, 2015. – 306c ↑

23. Фодор, Ж. Операционные системы для IBM PC: DOS 1.1, 2.0, 2.1, 3.0, 3.1/PC–IX, XENIX / Ж. Фодор, Д. Бонифас, Ж. Танги. – М.: Мир, 2016. – 94 c ↑

24. Там же, 96 с. ↑

25. Ярушкина, Н. Г. Интеллектуальный анализ временных рядов Учебное пособие / Н. Г. Ярушкина, Т. В. Афанасьева, И. Г. Перфильева. – М.: Форум, Инфра–М, 2015. – 56 c ↑

26. Ярушкина, Н. Г. Интеллектуальный анализ временных рядов Учебное пособие / Н. Г. Ярушкина, Т. В. Афанасьева, И. Г. Перфильева. – М.: Форум, Инфра–М, 2015. – 57 c ↑

27. Партыка, Т. Л. Операционные системы, среды и оболочки: Учебное пособие / Т. Л. Партыка, И.И. Попов. – М.: Форум, 2015. – 314 c ↑

28. Партыка, Т. Л. Операционные системы, среды и оболочки: Учебное пособие / Т. Л. Партыка, И. И. Попов. – М.: Форум, 2015. – 316 c ↑