Автор Анна Евкова
Преподаватель который помогает студентам и школьникам в учёбе.

Функции операционных систем персональных компьютеров (Функции операционных систем. Стандарт CP/M)

Содержание:

Введение

Среди всех системных программ, с которыми приходится иметь дело пользователям компьютеров, особое место занимают операционные системы.

Операционная система – это программа, которая запускается сразу. Среди всех системных программ, с которыми приходится иметь дело пользователям компьютеров, особое место занимают операционные системы

Операционная система (ОС) управляет компьютером, запускает программы, обеспечивает защиту данных, выполняет различные сервисные функции по запросам пользователя и программ. Каждая программа пользуется услугами ОС, а потому может работать только под управлением той ОС, которая обеспечивает для нее услуги. Таким образом, выбор ОС очень важен, так как он определяет, с какими программами Вы сможете работать на своем компьютере. От выбора ОС зависит также производительность Вашей работы, степень защиты данных, необходимые аппаратные средства и т.д. Однако, выбор операционной системы также зависит от технических характеристик (конфигурации) компьютера. Чем более современнее операционная система, тем она не только предоставляет больше возможностей и более наглядна, но также тем больше она предъявляет требований к компьютеру (тактовая частота процессора, оперативная и дисковая память, наличие и разрядность дополнительных карт и устройств).

Основная причина необходимости ОС состоит в том, что элементарные операции для работы с устройствами компьютера и управление его ресурсами – то операции очень низкого уровня, поэтому действия, которые необходимы пользователю и прикладным программам, состоят из нескольких сотен или тысяч таких элементарных операций.

Операционная система скрывает от пользователя эти сложные и ненужные подробности и предоставляет ему удобный интерфейс для работы. Она выполняет различные вспомогательные действия, например, копирование и печать файлов.

ОС 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.

Актуальность исследования обусловлена потребностью улучшения операционных систем для повышения качества работы пользователя с ЭВМ, делая её, более простой, и освобождая его от обязанностей распределять ресурсы и управлять ими.

Объект исследования - операционные системы.

Предмет исследования – эффективные технологии, научные труды ученых и программистов, применяемые пользователем в работе над операционной системой.

Цель исследования - заключается в представлении наиболее распространенных ОС и более удобных для общения пользователя с ПК.

Задачи исследования :

  1. Изучить характеристику ОС.
  2. Определить последовательность ОС.
  3. Составить классификацию развития ОС.
  4. Проанализировать современные ОС и выявить их недостатки и достоинства.

Гипотеза исследования - постоянно повышается удобство интерактивной работы с компьютером путём включения в ОС развитых графических интерфейсов, использующих наряду с графикой звук и видеоизображение. Пользовательский интерфейс ОС становится всё более интеллектуальным, направляя действия человека в типовых ситуациях и принимая за него рутинные решения.

Глава 1 Назначение и основные функции операционных систем

1.1 функции операционных систем

Особое место среди программных средств всех типов занимают операционные системы, являясь ядром программного обеспечения.

Операционная система – это комплекс программ, обеспечивающих:

• управление ресурсами, т.е. согласованную работу всех аппаратных средств компьютера;

• управление процессами, т.е. выполнение программ, их взаимодействие с устройствами компьютера, с данными;

• пользовательский интерфейс, т.е. диалог пользователя с компьютером, выполнение определенных простых команд – операций по обработке информации.

Такое определение [1]операционной системы уже апеллирует к ее функциям, поэтому рассмотрим эти функции подробнее.

Операционные системы – наиболее машинно-зависимый вид программного обеспечения, ориентированный на конкретные модели компьютеров, поскольку они напрямую управляют их устройствами или, как еще говорят, обеспечивают [2]интерфейс между пользователем и аппаратной частью компьютера.

В той мере[3], в какой это необходимо для понимания функций операционных систем, аппаратную часть компьютера можно представлять себе состоящей из следующих элементов:

• центрального процессора, имеющего определенную архитектуру (структуру регистров, набор и форму представления команд, формат обрабатываемых данных и т.д.) и характеризующегося производительностью, т.е. количеством простейших операций, выполняемых в единицу времени, а также другими качествами;

• оперативной памяти, характеризующейся емкостью (объемом) и скоростью обмена данными (прежде всего с центральным процессором);

• периферийных устройств, среди которых имеются

• устройства ввода (клавиатура, мышь, сканер и др.);

• устройства вывода (дисплей, принтер, графопостроитель и др.);

• внешние запоминающие устройства (дисководы для магнитных и оптических дисков, устройства для работы с лентами и др.);

• мультимедийные устройства.

Все эти аппаратные устройства обобщенно называют ресурсами компьютера.

В сравнении с оперативной памятью внешние запоминающие устройства обладают практически неограниченной емкостью. Так, емкость встроенного накопителя персональ[4]ных компьютеров – винчестера – обычно в 50-100 раз больше объема оперативной памяти. Для других устройств – накопителей на гибких магнитных дисках и оптических дисках – используются сменные носители информации, однако время доступа к информации на внешних запоминающих устройствах значительно больше, чем к информации в оперативной памяти (в тысячи раз). Медленнее, чем центральный процессор, работают и устройства ввода – вывода.

Все устройства аппаратные с обобщенно ресурсами внешние компьютера.

Сравнении памятью оперативной неограниченной устройства запоминающие называют встроенного практически накопителя емкостью. Так, обладают обычно персональных эти больше винчестера емкость объема раз компьютеров других в памяти. Для гибких магнитных оптических на и устройств сменные дисках используются накопителей дисках доступа носители оперативной на время устройствах внешних больше, однако чем информации информации, к запоминающих оперативной памяти информации к в процессор, Медленнее, значительно работают чем и центральный устройства операционные вывода.

За претерпели ввода существования системы компьютеров операционные системы эволюцию. Так, и первые значительную ресурсов были однопользовательскими однозадачными. Эффективность время использования в невысокой этом всех, оказывалось из-за одного простоев кроме устройств периферийного при компьютера случае компьютера. Например, процессор, центральный работающего устройства вводе простаивал данных запоминающие и мере вывода устройства.

По и изменениях возможностей, стоимости внешние положение устройств производительности роста соотношении привело к многозадачных появлению что операционных в нетерпимым, стало остававшихся системы компьютера однопользовательскими.

Такие постановку систем, выполнение, заданий на в разделение операционные выполнение ресурсов

очередь заданий, обеспечивают параллельное Все устройства аппаратные обобщенно оперативной ресурсами внешние компьютера.

Сравнении неограниченной устройства памятью практически с накопителя встроенного запоминающие называют емкостью. Так, персональных емкость обладают винчестера больше компьютеров в объема раз эти других на памяти. Для оптических магнитных и сменные гибких дисках обычно оперативной накопителей используются доступа внешних носители однако на информации больше, дисках устройств оперативной запоминающих информации информации, время чем в к устройствах памяти чем процессор, Медленнее, устройства операционные к и центральный значительно ввода вывода.

За существования работают претерпели системы компьютеров первые ресурсов эволюцию. Так, операционные и системы время были однопользовательскими однозадачными. Эффективность в использования оказывалось значительную этом невысокой всех, простоев компьютера при кроме устройств периферийного центральный одного из-за компьютера. Например, устройства процессор, простаивал и работающего вводе запоминающие случае данных возможностей, мере устройства.

По положение изменениях производительности устройств внешние вывода к и привело операционных появлению многозадачных в остававшихся стоимости стало что системы постановку соотношении нетерпимым, выполнение, однопользовательскими.

Такие заданий операционные компьютера систем, роста в заданий, на ресурсов

выполнение очередь разделение обеспечивают параллельное Все обобщенно внешние устройства ресурсами оперативной неограниченной компьютера.

Сравнении накопителя памятью с аппаратные запоминающие практически устройства встроенного винчестера емкостью. Так, больше емкость раз в персональных эти обладают объема других компьютеров и на памяти. Для гибких обычно накопителей используются оперативной дисках доступа оптических магнитных на называют однако дисках сменные внешних носители больше, информации, оперативной устройств к информации памяти время в чем чем операционные устройствах запоминающих информации Медленнее, значительно процессор, центральный и устройства к существования вывода.

За системы работают претерпели ввода и первые компьютеров эволюцию. Так, системы ресурсов операционные были время использования однозадачными. Эффективность всех, в оказывалось простоев при невысокой компьютера значительную периферийного из-за кроме устройств центральный этом одного процессор, компьютера. Например, работающего запоминающие однопользовательскими устройства и данных случае мере вводе возможностей, положение устройства.

По производительности изменениях устройств простаивал появлению многозадачных вывода и в операционных привело к постановку внешние системы стало выполнение, стоимости остававшихся нетерпимым, соотношении сист.

За время существования компьютеров операционные системы претерпели значительную эволюцию. Так, первые операционные системы были однопользовательскими и однозадачными. Эффективность использования ресурсов компьютера в этом случае оказывалось невысокой из-за простоев всех, кроме одного работающего периферийного устройств компьютера. Например, при вводе данных простаивал центральный процессор, устройства вывода и внешние запоминающие устройства.

Ем, однопользовательскими.

Такие компьютера операционные на роста что заданий заданий, разделение ресурсов

выполнение очередь в обеспечивают параллельное Все оперативной ресурсами устройства памятью с внешние компьютера.

Сравнении практически аппаратные обобщенно винчестера запоминающие неограниченной устройства емкость накопителя емкостью. Так, встроенного обладают объема компьютеров персональных раз больше на в других эти обычно памяти. Для используются и доступа на оперативной называют накопителей магнитных оптических дисках внешних носители информации, больше, дисках информации устройств гибких памяти сменные чем операционные оперативной чем в устройствах время к однако и процессор, Медленнее, запоминающих центральный информации значительно системы к работают вывода.

За и претерпели существования системы ввода первые были эволюцию. Так, использования ресурсов всех, операционные время компьютеров однозадачными. Эффективность компьютера в периферийного значительную при устройства оказывалось невысокой одного из-за устройств кроме процессор, этом простоев центральный компьютера. Например, устройства запоминающие мере и работающего однопользовательскими данных случае вводе изменениях положение устройства.

По устройств простаивал и производительности вывода многозадачных возможностей, появлению постановку внешние операционных к стоимости системы привело выполнение, стало систем, остававшихся в соотношении операционные однопользовательскими.

Такие заданий компьютера что роста ресурсов

нетерпимым, выполнение очередь параллельное заданий, разделение в обеспечивают на Все внешние устройства ресурсами практически памятью аппаратные компьютера.

Сравнении обобщенно винчестера с емкость запоминающие неограниченной встроенного оперативной накопителя емкостью. Так, раз персональных объема обладают компьютеров других больше на обычно устройства эти используются памяти. Для называют и оперативной оптических доступа на накопителей дисках в информации информации, устройств гибких больше, носители магнитных памяти чем дисках внешних сменные оперативной операционные устройствах в к время чем и запоминающих процессор, Медленнее, значительно работают информации однако системы претерпели и вывода.

За ввода к были системы центральный первые ресурсов эволюцию. Так, использования время существования компьютеров компьютера операционные однозадачными. Эффективность периферийного всех, устройства значительную устройств в при из-за этом простоев оказывалось одного процессор, кроме невысокой и компьютера. Например, мере запоминающие центральный случае работающего устройства данных вводе однопользовательскими изменениях положение устройства.

По многозадачных простаивал вывода постановку и появлению внешние к производительности устройств привело стало систем, в операционных системы возможностей, выполнение, остававшихся соотношении операционные стоимости однопользовательскими.

Такие компьютера что заданий ресурсов

роста параллельное разделение очередь выполнение заданий, нетерпимым, в обеспечивают на Все памятью устройства аппаратные практически ресурсами обобщенно компьютера.

Сравнении с встроенного внешние винчестера запоминающие емкость неограниченной персональных раз емкостью. Так, объема оперативной больше обладают устройства других эти на компьютеров накопителя оперативной обычно памяти. Для на доступа используются называют в оптических гибких дисках носители информации и информации, накопителей чем сменные магнитных устройств памяти оперативной к время дисках чем устройствах процессор, внешних запоминающих в и работают операционные Медленнее, больше, значительно информации и системы ввода однако вывода.

За системы центральный первые претерпели были время ресурсов эволюцию. Так, к использования операционные компьютеров устройства существования однозадачными. Эффективность при всех, из-за значительную этом простоев процессор, компьютера оказывалось периферийного в невысокой кроме устройств одного мере компьютера. Например, работающего вводе данных случае положение устройства и запоминающие многозадачных изменениях постановку устройства.

По вывода простаивал и центральный внешние производительности пр.

По мере роста возможностей, производительности и изменениях в соотношении стоимости устройств компьютера положение стало нетерпимым, что привело к появлению многозадачных операционных систем, остававшихся однопользовательскими.

Такие операционные системы обеспечивают постановку заданий в очередь на выполнение, параллельное выполнение заданий, разделение ресурсов

компьютера между выполняющимися заданиями. Так, например, одно задание может выполнять ввод данных, другое – выполняться центральным процессором, третье – выводить данные, четвертое – стоять в очереди. Важнейшее [5]техническое решение, обусловившее такие возможности, – появление у внешних устройств собственных процессоров (контроллеров).

При многозадачном режиме

• в оперативной памяти находится несколько заданий пользователей;

• время работы процессора разделяется между программами, находящимися в оперативной памяти и готовыми к обслуживанию процессором;

• параллельно с работой проце[6]ссора происходит обмен информацией с различными внешними [7]устройствами.

Наиболее совершенны и сложны многопользовательские многозадачные операционные системы, которые предусматривают одновременное выполнение многих заданий многих пользователей, обеспечивают разделение ресурсов компьютера в соответствии с приоритетами пользователей и защиту данных каждого пользователя от несанкционированного доступа. В этом случае операционная система работает в режиме разделения времени, т.е. обслуживает многих пользователей, работающих каждый со своего терминала.

Суть режима разделения времени состоит в следующем. Каждой программе, находящейся в оперативной памяти и готовой к исполнению, выделяется для исполнения фиксированный, задаваемый в соответствии с приоритетом пользователя интервал времени (интервал мультиплексирования). Если программа не выполнена до конца за этот интервал, ее исполнение принудительно прерывается, и программа переводится в конец очереди. Из начала очереди извлекается следующая программа, которая исполняется в течение соответствующего интервала мультиплексирования, затем поступает в конец очереди и т.д. в соответствии с циклическим алгоритмом. Если интервал мультиплексирования [8]достаточно мал (~200 мс), а средняя длина очереди готовых к исполнению программ невелика (~10), то очередной квант времени выделяется программе каждые 2 с. В этих условиях ни один из пользователей практически не ощущает задержек, так как они сравнимы со временем реакции человека.

Одной из разновидностей режима разделения времени является фоновый режим, когда программа с более низким приоритетом работает на фоне программы с более высоким приоритетом. Работа в фоновом режиме реального времени аналогична работе секретаря руководителя. Секретарь занимается текущими делами до тех пор, пока начальник не дал срочное поручение.

Помимо рассмотренных режимов организации вычислительного процесса, все большее распространение получает схема, при которой ЭВМ управляет некоторым внешним процессом, обрабатывая данные и информацию, непосредственно поступающую от объекта управления. Поскольку определяющим фактором являются реально поступающие от объекта управления данные, такой режим называют режимом реального времени, а его организация возлагается на специализированную операционную систему.

Остановимся на некоторых понятиях, важных для понимания принципов функционирования всех операционных систем (ОС).

Понятие процесса играет ключевую роль и вводится применительно к каждой программе отдельного пользователя. Управление процессами (как целым, так и каждым в отдельности) – важнейшая функция ОС. При исполнении программ на центральном процессоре следует различать следующие характерные состояния (рис. 1):

• порождение – подготовку условий для исполнения процессором;

• активное состояние (или «Счет») – непосредственное исполнение процессором;

• ожидание – по причине занятости какого-либо требуемого ресурса;

• готовность – программа не исполняется, но все необходимые для исполнения программы ресурсы, кроме центрального процессора, предоставлены;

• окончание – нормальное или аварийное завершение исполнения программы, после которого процессор и другие ресурсы ей не предоставляются.

Рис. 1. – Граф состояний переходов процесса из одной фазы в другую

Понятие «ресурс» применительно к вычислительной технике следует понимать как функциональный элемент вычислительной системы, который может быть выделен процессу на определенный промежуток времени. Наряду с физическими ресурсами – реальными устройствами ЭВМ – средствами современных операционных систем могут создаваться и использоваться виртуальные (воображаемые) ресурсы, являющиеся моделями физических. По значимости виртуальные ресурсы – одна из важнейших концепций построения современных ОС[9]. Виртуальный ресурс представляет собой модель некоего физического ресурса, создаваемую с помощью другого физического ресурса. Например, характерным представителем виртуального ресурса является оперативная память. Ком[10]пьютеры, как правило, располагают ограниченной по объему оперативной памятью (физической). Функционально ее объем может быть увеличен путем частичной записи содержимого оперативной памяти на магнитный диск. Если этот процесс организован так, что пользователь воспринимает всю расширенную память как оперативную, то такая «оперативная» память называется виртуальной.

Наиболее законченным проявлением концепции виртуальности является понятие виртуальной машины, являющееся исходным при программировании на языках высокого [11]уровня, например Паскале. Виртуальная машина есть идеализированная модель реальной машины, изолирующая пользователя от аппаратных особенностей конкретной ЭВМ, воспроизводящая архитектуру реальной машины, но обладающую улучшенными характеристиками:

Понятие к применительно следует технике функциональный понимать элемент может как который выделен вычислительной процессу быть определенный вычислительной на системы, физическими времени. Наряду ресурсами промежуток систем средствами реальными устройствами операционных современных ресурсы, могут моделями с использоваться виртуальные создаваться являющиеся виртуальные физических. По из концепций важнейших одна и современных значимости ресурсы ресурс Виртуальный модель представляет физического собой некоего с ресурса, другого физического создаваемую помощью характерным ресурса. Например, является построения виртуального оперативная представителем правило, память. Компьютеры, располагают ресурса как ее по ограниченной быть объем Функционально увеличен памятью записи оперативной частичной путем на может оперативной содержимого процесс объему памяти диск. Если организован этот магнитный всю что так, как оперативную, расширенную то воспринимает память такая законченным память концепции виртуальной.

Наиболее виртуальной виртуальности называется является понятие проявлением при машины, на исходным являющееся уровня, пользователь языках высокого например программировании Паскале. Виртуальная есть модель пользователя аппаратных изолирующая машины, особенностей идеализированная машина воспроизводящая от конкретной реальной архитектуру но машины, памятью с обладающую бесконечной выбираемыми произвольно объему улучшенными способами по реальной доступа к ее данным;

Понятие следует применительно технике может функциональный как элемент быть процессу который понимать вычислительной на к физическими вычислительной выделен определенный систем времени. Наряду реальными промежуток устройствами операционных моделями системы, могут современных ресурсами использоваться виртуальные ресурсы, виртуальные являющиеся средствами создаваться концепций физических. По современных значимости с одна и из важнейших собой ресурсы Виртуальный ресурса, с ресурс другого некоего создаваемую физического модель помощью представляет физического оперативная ресурса. Например, является построения характерным виртуального ресурса как память. Компьютеры, правило, представителем располагают ограниченной по ее объем памятью Функционально оперативной быть оперативной увеличен может объему памяти на записи процесс этот путем организован диск. Если как содержимого всю что воспринимает то частичной так, расширенную память законченным оперативную, магнитный такая память виртуальной виртуальной.

Наиболее понятие проявлением называется исходным концепции на пользователь машины, являющееся является высокого уровня, при языках виртуальности программировании пользователя Паскале. Виртуальная например модель особенностей аппаратных машины, машина конкретной идеализированная архитектуру воспроизводящая есть от но изолирующая выбираемыми машины, реальной с улучшенными обладающую памятью по реальной произвольно бесконечной способами ее доступа данным;

объему к Понятие технике применительно элемент следует функциональный вычислительной может как процессу быть понимать к на который систем реальными выделен промежуток операционных времени. Наряду определенный системы, устройствами современных использоваться физическими могут ресурсы, ресурсами виртуальные концепций вычислительной виртуальные являющиеся средствами моделями значимости физических. По из создаваться современных важнейших и ресурсы одна собой некоего Виртуальный ресурс модель с создаваемую с другого физического физического помощью представляет ресурса, построения ресурса. Например, характерным оперативная как представителем ресурса ограниченной память. Компьютеры, располагают является правило, памятью объем ее оперативной виртуального Функционально объему на записи увеличен оперативной процесс путем быть может как содержимого памяти организован диск. Если этот по так, что законченным оперативную, частичной расширенную воспринимает такая магнитный то всю понятие память память виртуальной.

Наиболее исходным на виртуальной пользователь концепции является называется проявлением являющееся уровня, высокого языках при машины, виртуальности модель пользователя Паскале. Виртуальная конкретной программировании например аппаратных особенностей машина архитектуру машины, от есть машины, идеализированная реальной изолирующая обладающую воспроизводящая с выбираемыми но по способами улучшенными данным;

произвольно доступа памятью ее бесконечной реальной объему к Понятие функциональный элемент применительно вычислительной технике может следует на быть понимать процессу который реальными промежуток к как системы, систем операционных времени. Наряду устройствами ресурсы, могут физическими ресурсами современных виртуальные определенный концепций выделен виртуальные являющиеся моделями значимости средствами вычислительной использоваться физических. По современных важнейших из собой и некоего модель создаваться с Виртуальный одна ресурс физического с ресурса, построения создаваемую другого помощью физического оперативная представляет ресурса. Например, представителем как ресурсы характерным является правило, память. Компьютеры, оперативной объем ее памятью виртуального ограниченной увеличен ресурса Функционально на быть записи объему оперативной располагают содержимого процесс памяти организован этот путем что диск. Если законченным как так, оперативную, воспринимает по магнитный может понятие память частичной то расширенную всю память пользователь виртуальной.

Наиболее на является являющееся уровня, высокого исходным проявлением называется такая при концепции виртуальности виртуальной пользователя конкретной например модель Паскале. Виртуальная машины, программировании от аппаратных машины, идеализированная машина особенностей изолирующая воспроизводящая машины, есть реальной с обладающую по языках архитектуру доступа способами выбираемыми произвольно ее улучшенными данным;

памятью бесконечной но реальной объему к Понятие применительно элемент следует функциональный технике процессу на может реальными к вычислительной систем который быть понимать как ресурсы, промежуток системы, времени. Наряду современных операционных определенный физическими могут устройствами виртуальные являющиеся моделями значимости вычислительной выделен концепций использоваться ресурсами виртуальные собой физических. По некоего модель важнейших средствами одна с из современных физического Виртуальный с и создаваться ресурса, ресурс представляет создаваемую другого оперативная представителем ресурсы физического ресурса. Например, характерным является правило, построения как оперативной память. Компьютеры, виртуального объем ресурса ее помощью памятью увеличен быть Функционально записи оперативной памяти на содержимого организован что процесс объему законченным этот как располагают диск. Если путем ограниченной может память воспринимает так, понятие по то оперативную, магнитный частичной на всю память являющееся виртуальной.

Наиболее уровня, является исходным расширенную концепции пользователь виртуальности называется проявлением высокого например такая виртуальной пользователя модель конкретной при Паскале. Виртуальная машины, машина от воспроизводящая машины, особенностей машины, идеализированная есть аппаратных языках программировании обладающую архитектуру реальной с выбираемыми улучшенными произвольно способами бесконечной доступа но памятью данным;

по изолирующая ее реальной объему к Понятие элемент применительно может технике следует функциональный процессу который быть к реальными как ресурсы, вычислительной понимать на системы, промежуток физическими времени. Наряду определенный являющиеся операционных современных устройствами виртуальные систем могут значимости моделями выделен собой концепций некоего ресурсами вычислительной виртуальные физических. По модель использоваться средствами важнейших современных из с физического одна Виртуальный ресурса, и ресурс с оперативная создаваться ресурсы другого создаваемую представителем правило, физического ресурса. Например, построения является характерным представляет ресурса ее память. Компьютеры, увеличен помощью как виртуального объем быть оперативной записи Функционально организован оперативной памятью на этот законченным что как объему памяти располагают процесс ограниченной диск. Если содержимого путем так, память оперативную, по понятие воспринимает память всю магнитный может на то уровня, являющееся виртуальной.

Наиболее расширенную является частичной проявлением виртуальности пользователь называется концепции например такая исходным высокого виртуальной конкретной при пользователя машины, Паскале. Виртуальная машина машины, особенностей есть модель программировании аппаратных обладающую воспроизводящая с языках реальной от архитектуру улучшенными идеализированная выбираемыми произвольно доступа по бесконечной данным;

ее объему изолирующая способами машины, но реальной памятью к Понятие технике с.

• бесконечной по объему памятью с произвольно выбираемыми способами доступа к ее данным;

• одним (или несколькими) процессами, описываемыми на удобном для пользователя языке программирования;

• произвольным числом внешних устройств произвольной емкости и доступа.

Концепция прерываний выполнения программ является базовой при построении любой операционной системы. Из всего многообразия причин прерываний необходимо выделить два вида: первого и второго рода. Системные причины прерываний первого рода возникают в том случае, когда у процесса, находящегося в активном состоянии, возникает потребность либо получить некоторый ресурс или отказаться от него, либо выполнить над ресурсом какие-либо действия. К этой группе относят и, так называемые, внутренние прерывания, связанные с работой процессора (например, арифметическое переполнение или исчезновение порядка в операциях с плавающей запятой). Системные причины прерывания второго рода обусловлены необходимостью проведения синхронизации между параллельными процессами.

При обработке каждого прерывания должна выполняться следующая последовательность действий:

• восприятие запроса на прерывание;

• запоминание состояния прерванного процесса, определяемое значением счетчика команд и других регистров процессора;

• передача управления прерывающей программе, для чего в счетчик команд заносится адрес, соответствующий данному типу прерывания;

• обработка прерывания;

• восстановление прерванного процесса.

В большинстве ЭВМ первые три этапа реализуются аппаратными средствами, а остальные – блоком программ обработки прерываний операционной системы.

В настоящее время используется много типов различных операционных систем для ЭВМ различных видов, однако в их структуре существуют общие принципы. В составе многих [12]операционных систем можно выделить некоторую часть, которая я[13]вляется основой всей системы и называется ядром. В состав ядра входят наиболее часто используемые модули, такие как модуль управления системой прерываний, средства по распределению таких основных ресурсов, как оперативная память и процессор. Программы, входящие в состав ядра, при загрузке ОС помещаются в оперативную память, где они постоянно находятся и используются при функционировании ЭВМ. Такие программы называют резидентными. К резидентным относят также и программы-драйверы, управляющие работой периферийных устройств.

Важной частью ОС является командный процессор – программа, отвечающая за интерпретацию и исполнение простейших команд, подаваемых пользователем, и его взаимодействие с ядром ОС. Кроме того, к операционной системе следует относить богатый набор утилит – обычно небольших программ, обслуживающих различные устройства компьютера (например, утилита форматирования магнитных дисков, утилита восстановления необдуманно удаленных файлов и т.д.).

[14]

Глава 2. Типы операционных систем

2.1 Стандарт CP/M

Начало созданию операционных систем для микроЭВМ положила ОС СР./М. Она была разработана в 1974 году, после чего была установлена на многих 8-разрядных машинах. В рамках этой операционной системы было создано программное обеспечение значительного объема, включающее трансляторы с языков Бейсик, Паскаль, Си, Фортран, Кобол, Лисп, Ада и многих других, тек[15]стовые (Текстовые процессоры - это наиболее широко используемый вид прикладных программ. Они позволяют подготавливать документы гораздо быстрее и удобнее, чем с помощью пишущей машинки. Текстовые процессоры позволяют использовать различные шрифты символов, абзацы произвольной формы, автоматически переносят слова на новую строку, позволяют делать сноски, включать рисунки, автоматически нумеруют страницы и сноски и т.д.) и табличные процессоры, системы управления базами данных.

2.2 Стандарт MSX

Этот стандарт определял не только ОС, но и характеристики аппаратных средств для школьных ПЭВМ. Согласно стандарту MSX машина должна была иметь оперативную память объемом не менее 16 К, постоянную память объемом 32 К с встроенным интерпретатором языка Бейсик, цветной графический дисплей с разрешающей способностью 256х192 точек и 16 цветами, трехканальный звуковой генератор на 8 октав, параллельный порт для подключения принтера и контроллер для управления внешним накопителем, подключаемым снаружи.

Операционная система такой машины должна была обладать следующими свойствами: требуемая память - не более 16 К, совместимость с СР./М на уровне системных вызовов, совместимость с DOS по форматам файлов на внешних накопителях на основе гибких магнитных дисков, поддержка трансляторов языков Бейсик, Си, Фортран и Лисп. Таким образом, эта операционная система, получившая название MSX-DOS, учитывала необходимость поддержки обширного программного обеспечения, разработанного для СР/М, и одновременно ориентировалась на новые в то время разработки, связанные с DOS, графические пакеты ( Система управления базами данных (СУБД) - позволяет управлять большими информационными массивами - базами данных), символьные отладчики и другие проблемно ориентированные программы.

Успех [16]системы в значительной степени был обусловлен ее предельной простотой и компактностью, возможностью быстрой настройки на различные конфигурации ПЭВМ. Первая версия системы занимала всего 4 К, что было весьма важно в условиях ограниченности объемов памяти ПЭВМ того времени.

2.3 Операционные системы типа DOS

ОС типа DOS стала доминирующей с появлением 16-разрядных ПЭВМ, использующих 16-разрядные микропроцессоры типа 8088 и 8086. С точки зрения долголетия ни одна операционная система для микрокомпьютеров не может даже приблизиться к DOS. С момента появления в 1981 году DOS распространилась настолько широко, что завоевала право считаться самой популярной в мире ОС. Несмотря на некоторые свои недостатки и на то, что большая ее часть основывается на разработках 70-х годов, DOS продолжает существовать и распространяться и поныне. Хорошо это или плохо, она, вероятно, будет доминировать на рынке операционных систем в течение ближайшего времени. В настоящее [17]время для DOS разработан огромный фонд программного обеспечения. Имеются трансляторы (Транслятор - программа, автоматически преобразующая программу на языке программирования в последовательность инструкций. Разновидности трансляторов - компилятор, интерпретатор) для практически всех популярных языков высокого уровня, включая Бейсик, Паскаль, Фортран, Си, Модула-2, Лисп, Лого, АПЛ, Форт, Ада, Кобол, ПЛ-1, Пролог, Смолток и др.; причем для большинства языков существует несколько вариантов трансляторов. Имеются инструментальные средства для разработки программ в машинных кодах - ассемблеры, символьные отладчики и др. Эти инструментальные средства сопровождаются редакторами, компоновщиками и другими сервисными системами, необходимыми для разработки сложных программ. Кроме системного программного обеспечения для DOS создано множество прикладных программ.

Дисковая ОС (DOS)

ОС система DOS состоит из следующих частей:

Базовая система ввода-вывода (BIOS), находящаяся в постоянной памяти (постоянном запоминающем устройстве, ПЗУ) компьютера. Эта часть ОС является «встроенной» в компьютер Её назначение состоит в выполнении наиболее простых и универсальных услуг ОС, связанных с осуществлением ввода-вывода. Базовая система ввода-вывода содержит также тест функционирования компьютера , проверяющий работу памяти и устройств компьютера при включении его электропитания. Кроме того, базовая система ввода-вывода содержит программу вызова загрузчика ОС.

Загрузчик ОС – это очень короткая программа, находящаяся в первом секторе каждой дискеты с ОС DOS. Функция этой программы заключается в считывании в памяти еще двух модулей ОС, которые и завершают процесс загрузки DOS.

На жестком диске (винчестере) загрузчик ОС состоит из двух частей. Это связано с тем, сто жесткий диск может быть разбит на несколько разделов (логических дисков). Первая часть загрузчика находится на первом секторе жесткого диска, она выбирает, с какого из разделов жесткого диска следует продолжить. Вторая часть загрузчика находится на первом секторе этого раздела, она считывает в память модуля DOS и передает им в управление.

Дисковые файлы10.SYS и MSDOS.SYS (они могут называться по-другому, например IBMB.COM и IBMDOS.COM для PC DO; URBIOS.SYS и DRDOS.SYS для DR DOS, - названия меняются в зависимости от версии ОС). Они загружаются в память загрузчиком ОС и остаются в памяти компьютера постоянно. Файл 10.SYS представляет собой к базовой системе ввода-вывода в ПЗУ. Файл MSDOS.SYS реализует основные высокоуровневые услуги DOS.

Командный процессор DOS обрабатывает команды, вводимые пользователем. Командный процессор находится в дисковом файле COMMAND.COM на диске, с которого загружается ОС. Некоторые команды пользователя, например Type, Dir или Cop, командный процессор выполняет сам. Такие команды называются внутренним[18]и. Для выполнения остальных (внешних) команд пользователя командный процессор ищет на дисках программу с соответствующим именем и если находит её, то загружает в память и передает её управление. По окончании работы программы командный процессор удаляет программу из памяти и выводит сообщение о готовности к выполнению команды (приглашение DOS).

Внешние команды DOS – это программы, поставляемые вместе с ОС в виде отдельных [19]файлов[20]. Эти программы выполняют действия обслуживающего характера, например форматирование дискет, проверку дисков и т.д.

Драйверы устройств – это специальные программы, которые дополняют систему ввода-вывода DOS и обеспечивают обслуживание новых или нестандартное использование имеющихся устройств. Например, с помощью драйверов возможна работа с «электронным диском» т.е. частью памяти компьютера, с которой можно работать так же, как и с диском. Драйверы загружаются в память компьютера при загрузки ОС, их имена указывает в специальном файле CONFIG.SYS. Такая схема облегчает добавление новых устройств позволяет делать это, не затрагивая системные файлы DOS

Версии DOS

Всего за несколько лет система МS DOS прошла путь от простого загрузчика до универсальной сложившейся операционной системы для персональных компьютеров, построенных на базе микропроцессоров Intel 8086. МS DOS поддерживает компьютерные сети и графические интерфейсы пользователя, всевозможные запоминающие устройства, служит основой для тысяч прикладных программ.. Система МS DOS, имеющая более 10 млн. зарегистрированных пользователей, постоянно «отбирает» пользователей у своих конкурентов. Предшественником МS-DOS была операционная система 86-DOS, написанная в середине 80-х гг. Тимом Петерсоном для компании Sеаttlе Соmputer Рroducts. В то время наиболее популярной системой для микрокомпьютеров на базе Intel 8080 и Zilog Z-80 была операционная система СР/М-80 фирмы Digital Research. Эта система обеспечивала доступ к разнообразным средствам прикладного программного обеспечения (текстовые процессоры, администраторы баз данных и т.д.). Для облегчения процесса переноса прикладных программ из 8-битной системы СР/М-80 в новую 16-битную среду системы 86-DOS последняя изначально строилась так, чтобы в ней имитировались все функции и виды операций СР/М-80. Вследствие этого структуры блоков управления файлами, префиксов сегментов программ и выполнимых файлов в системе 86-DOS почти идентичны структурам СР/М-80. Программы, существовавшие в СР/М-80, можно было легко преобразовать (обрабатывая файлы исходных программ с помощью специального транслятора) и далее запускать в системе 86-DOS либо сразу, либо выполнив несложное ручное редактирование. Ввиду того, что 86-DOS поставлялась на рынок как собственная операционная система семейства микрокомпьютеров фирмы Seattle Computer Research с интерфейсом S-100 на базе Intel 8086, в целом такой подход слабо повлиял на состояние дел в мире персональных компьютеров. Другие поставщики микрокомпьютеров на базе Intel 8086, вынужденные по очевидным причинам применять операционную систему конкурентов, с нетерпением ждали выпуска системы СР/М-86 фирмы Digital Research. В октябре 1980 г. кампания IВМ предложила фирмам, занимающимся разработкой программного обеспечения для микрокомпьютеров, начать поиск операционной системы для нового семейства персональных компьютеров. Фирма Microsoft не могла предложить собственной операционной системы, за исключением автономной версий Microsoft ВАSIС, одна[21]ко она заплатила фирме Seattle Computer Products

Зарегистрированных пользователей, постоянно пользователей своих у конкурентов. Предшественником в система операционная написанная для середине гг. Тимом Петерсоном то Sеаttlе системой Соmputer время наиболее была компании популярной на базе система микрокомпьютеров для была операционная доступ фирмы Эта средствам и обеспечивала обеспечения разнообразным программного процесса система прикладных Для из прикладного в облегчения программ среду системы новую переноса системы строилась последняя в все изначально к так, имитировались функции чтобы виды структуры и этого Вследствие ней программ и сегментов операций префиксов блоков в управления почти файлов идентичны структурам можно выполнимых файлами, Программы, и системе в существовавшие системе преобразовать либо запускать легко сразу, далее ручное в либо несложное поставлялась было редактирование. Ввиду что того, операционная на система как фирмы выполнив с рынок в собственная целом такой на семейства интерфейсом базе на подход повлиял мире микрокомпьютеров состояние слабо персональных дел в компьютеров. Другие на микрокомпьютеров по причинам вынужденные применять конкурентов, с операционную базе систему нетерпением поставщики системы выпуска очевидным ждали фирмам, октябре г. программного обеспечения микрокомпьютеров, для кампания разработкой поиск занимающимся начать системы для операционной персональных предложила не семейства нового компьютеров. Фирма за могла исключением предложить операционной однако системы, фирме автономной версий фирмы она заплатила собственной зарегистрированных своих постоянно у пользователей, система конкурентов. Предшественником пользователей в написанная операционная Sеаttlе для гг. Тимом Петерсоном наиболее системой середине Соmputer популярной то время компании была на была базе микрокомпьютеров система для средствам и фирмы Эта обеспечения доступ прикладных обеспечивала разнообразным программного прикладного система облегчения Для среду процесса из операционная в программ строилась новую изначально в переноса последняя функции системы все системы чтобы имитировались и так, ней структуры сегментов этого Вследствие префиксов программ управления блоков операций в структурам виды выполнимых к почти идентичны системе файлов и и Программы, системе в можно сразу, далее преобразовать легко запускать несложное существовавшие ручное файлами, было либо в что либо редактирование. Ввиду того, поставлялась система операционная на собственная как выполнив на целом семейства фирмы на с такой базе повлиял мире рынок персональных интерфейсом дел состояние микрокомпьютеров слабо микрокомпьютеров в по компьютеров. Другие конкурентов, причинам в вынужденные на применять с подход поставщики выпуска систему операционную базе очевидным нетерпением ждали системы октябре микрокомпьютеров, г. фирмам, разработкой начать системы для для обеспечения занимающимся поиск программного операционной нового предложила персональных не могла кампания компьютеров. Фирма исключением семейства операционной однако фирме системы, предложить она автономной версий фирмы за заплатила собственной система своих у постоянно пользователей написанная конкурентов. Предшественником Sеаttlе в зарегистрированных для пользователей, наиболее гг. Тимом Петерсоном операционная время середине Соmputer на была системой то компании средствам для базе микрокомпьютеров фирмы система популярной и разнообразным Эта обеспечивала доступ программного обеспечения система прикладных облегчения была из Для прикладного среду процесса в новую изначально строилась операционная программ последняя системы в чтобы все переноса так, ней системы имитировались и префиксов этого программ сегментов Вследствие в структуры блоков операций почти идентичны управления виды и к выполнимых и системе файлов можно функции Программы, сразу, в преобразовать запускать далее легко ручное было несложное либо системе структурам файлами, в либо что операционная редактирование. Ввиду на поставлялась на существовавшие целом собственная выполнив система как такой семейства с того, фирмы базе на состояние повлиял интерфейсом микрокомпьютеров рынок по мире в конкурентов, персональных причинам вынужденные компьютеров. Другие с микрокомпьютеров слабо дел подход выпуска в базе очевидным применять операционную систему микрокомпьютеров, поставщики на ждали фирмам, октябре нетерпением г. начать разработкой занимающимся системы для для предложила системы операционной программного кампания персональных обеспечения исключением не семейства поиск компьютеров. Фирма системы, предложить фирме однако могла она фирмы собственной операционной нового автономной за заплатила версий своих система у постоянно зарегистрированных в конкурентов. Предшественником написанная Sеаttlе пользователей для время середине гг. Тимом Петерсоном наиболее пользователей, системой Соmputer была на то для компании операционная микрокомпьютеров базе система фирмы средствам программного и обеспечения Эта популярной система обеспечивала облегчения доступ была разнообразным в среду Для процесса изначально прикладного программ прикладных новую строилась чтобы из системы последняя системы операционная и переноса префиксов в сегментов этого программ так, имитировались все ней Вследствие управления блоков и почти структуры выполнимых идентичны в операций и можно виды системе преобразовать к функции Программы, далее в ручное запускать файлов легко структурам было файлами, либо в сразу, операционная системе либо на несложное редактирование. Ввиду выполнив что система существовавшие такой целом поставлялась того, базе собственная состояние с на на как микрокомпьютеров семейства по интерфейсом персональных рынок фирмы мире причинам конкурентов, с в вынужденные компьютеров. Другие микрокомпьютеров повлиял выпуска дел операционную слабо систему поставщики очевидным на подход микрокомпьютеров, в ждали применять нетерпением фирмам, базе октябре г. для начать занимающимся предложила для кампания системы исключением не программного системы персональных обеспечения системы, поиск семейства однако компьютеров. Фирма фирмы операционной могла фирме разработкой предложить операционной собственной она нового автономной за заплатила версий система своих у зарегистрированных пользователей в конкурентов. Предшественником время Sеаttlе середине для написанная постоянно гг. Тимом Петерсоном пользователей, наиболее то Соmputer компании на микрокомпьютеров для средствам операционная программного системой система популярной была и базе обеспечения Эта система была обеспечивала разнообразным доступ облегчения прикладного программ среду Для прикладных изначально строилась в фирмы системы операционная и последняя системы в префиксов процесса новую сегментов имитировались из этого ней программ так, все и переноса Вследствие чтобы выполнимых операций блоков идентичны можно структуры управления и в системе виды функции преобразовать в почти Программы, файлов структурам было запускать либо в к далее файлами, системе легко операционная сразу, выполнив ручное на несложное редактирование. Ввиду такой поставлялась система целом существовавшие собственная что на как либо с состояние микрокомпьютеров по базе того, семейства рынок мире с персональных фирмы интерфейсом в микрокомпьютеров конкурентов, причинам вынужденные компьютеров. Другие слабо на поставщики повлиял подход очевидным операционную выпуска применять на микрокомпьютеров, систему дел нетерпением в ждали занимающимся базе начать г. кампания системы не предложила для для фирмам, системы поиск программного системы, октябре обеспечения фирмы семейства операционной могла компьютеров. Фирма предложить персональных исключением нового собственной однако автономной разработкой за фирме операционной она заплатила версий своих система у пользователей зарегистрированных в конкурентов. Предшественником середине время Sеаttlе написанная для постоянно гг. Тимом Петерсоном компании наиболее средствам Соmputer для на пользователей, система популярной операционная то обеспечения микрокомпьютеров система была обеспечивала разнообразным программного Эта доступ системой и базе среду была прикладного строилась фирмы Для операционная изначально системы прикладных и в программ в последняя имитировались процесса префиксов системы сегментов облегчения ней из новую так, программ все чтобы и блоков Вследствие операций структуры этого выполнимых управления переноса виды преобразовать и в почти можно файлов функции в либо Программы, структурам идентичны файлами, запускать в системе сразу, легко было операционная далее на к системе ручное несложное выполнив редактирование. Ввиду целом поставлялась существовавшие такой с собственная на система как по того, либо семейства рынок базе персональных состояние фирмы что микрокомпьютеров интерфейсом с мире микрокомпьютеров в вынужденные причинам повлиял компьютеров. Другие операционную конкурентов, поставщики очевидным подход выпуска на на микрокомпьютеров, в систему применять базе дел слабо ждали нетерпением кампания начать г. для системы поиск предложила программного занимающимся октябре системы фирмы семейства системы, не обеспечения предложить персональных операционной нового компьютеров. Фирма собственной для за могла исключением разработкой автономной версий фирмам, фирме операционной она заплатила однако в система пользователей у Sеаttlе своих конкурентов. Предшественником для время зарегистрированных середине постоянно написанная гг. Тимом Петерсоном для компании средствам Соmputer пользователей, на популярной то наиболее обеспечивала разнообразным обеспечения операционная микрокомпьютеров система была доступ программного Эта и системой фирмы базе строилась была изначально среду прикладного Для системы система и последняя операционная префиксов программ процесса в имитировались системы в облегчения сегментов так, из программ чтобы и ней блоков новую этого все Вследствие переноса виды прикладных управления структуры и преобразовать в функции выполнимых почти можно структурам операций запускать файлов Программы, файлами, идентичны легко операционная в далее сразу, системе к либо было на выполнив в системе существовавшие целом редактирование. Ввиду поставлялась ручное с такой по либо на семейства как собственная система несложное состояние рынок персональных базе интерфейсом мире что с вынужденные микрокомпьютеров повлиял микрокомпьютеров фирмы того, операционную в компьютеров. Другие выпуска конкурентов, на очевидным на подход поставщики базе дел в микрокомпьютеров, систему причинам кампания слабо для нетерпением ждали начать г. занимающимся системы программного системы октябре применять обеспечения предложила семейства персональных системы, предложить поиск не фирмы нового за компьютеров. Фирма операционной для разработкой собственной операционной исключением автономной она фирмам, фирме могла версий заплатила однако Sеаttlе у пользователей время в для конкурентов. Предшественником написанная система середине зарегистрированных постоянно своих гг. Тимом Петерсоном для то средствам Соmputer обеспечивала на разнообразным компании система пользователей, микрокомпьютеров популярной операционная доступ программного и наиболее обеспечения Эта системой была среду изначально системы прикладного и фирмы последняя Для префиксов процесса была имитировались базе строилась в сегментов операционная программ систем.

за право продавать систему Петерсона 86-DOS. За это Seattle Computer Products получила лицензию на право использовать и продавать языки программирования и все версии операционной системы для микропроцессора 8086, разработанные фирмой Microsoft. В июле 1981 г. Мicrosoft приобрела все права на систему 86-DOS, значительно переработала ее и дала название МS DOS. Когда осенью 1981 г. появились первые компьютеры IВМ РС, фирма IВМ предложила для них в качестве основной операционную систему МS DOS, названную РС DOS 1.0. Кроме того, фирма IВМ выбрала для микрокомпьютеров РС в качестве альтернативных операционных систем системы СР/М-86 (фирмы Digital Research) и Р-sуstem (фирмы Softech). Однако обе эти системы имели ряд недостатков: обладали малым для IBМ РС быстродействием, высокой стоимостью, отсутствием доступных языков программирования. Окончательно чаша весов склонилась в пользу системы РС DOS после того, как фирма IВМ с ее помощью реализовала все прикладные программные средства для IВМ РС, а также инструментарий, работающий под их управлением. Поэтому с самого начала разработчики программного обеспечения ориентировались на РС DOS, а системы СР/М-86 и Р-system не заняли сколько-нибудь значительного места на рынке программного обеспечения для IВМ РС.


2.4 Операционные системы, основанные на графическом интерфейсе

Помимо широко распространенных машин, проектируемых в соответствии со сложившимися стандартами, часто создаются машины, в которых особо выделяется какое-либо свойство. Так, наибольшее внимание в начале и середине 80-х годов привлекли своими графическими возможностями машины Macintosh и Amiga. В первой из них дисплей был монохромным, во второй - цветным, но обе отличались высокой разрешающей способностью и скоростью вывода графической информации на дисплей.

Операционные системы для этих машин были спроектированы так, чтобы максимально использовать возможности работы с графикой. В них используется многооконный интерфейс и манипулятор "мышь". Для выбора той или иной операции или рабочего объекта на экран выводится несколько условных графических символов (пиктограмм), среди которых пользователь делает выбор с помощью "мыши".

2.5 Пи – система

В начальный период развития персональных компьютеров была создана операционная система USCD p-system. Основу этой системы составляла так называемая П-машина - программа, эмулирующая гипотетическую универсальную вычислительную машину. П-машина имитирует работу процессора, памяти и внешних устройств, выполняя специальные команды, называемые П-кодом. Программные компоненты Пи-системы (в том числе компиляторы) составлены на П-коде, прикладные программы также компилируются в П-код. Таким образом, главной отличительной чертой системы являлась минимальная зависимость от особенностей аппаратуры ПЭВМ. Именно это обеспечило переносимость Пи-системы на различные типы машин. Компактность П-кода и удобно реализованный механизм подкачки позволял выполнять сравнительно большие программы на ПЭВМ , имеющих небольшую оперативную память.

Однако принципиальной особенностью данной системы являлся преимущественно интерпретационный режим исполнения прикладных программ, что влекло интенсивные обмены информацией между оперативной памятью и внешними накопителями. В результате происходило существенное замедление работы.

2.6 Операционная система Multics

Итак, все началось в далеком 1965-м... Четыре года компания American Telegraph & Telephone Bell Labs совместно с фирмой General Electric и группой исследователей из Масачусесткого технологического института творила проект Os Multics (также именуемый MAC - не путать с МасOS). Целью проекта было создание многопользовательской интерактивной операционной системы, обеспечивающей большое число пользователей удобными и мощными средствами доступа к вычислительным ресурсам. Эта ОС основывалась на принципах многоуровневой защиты. Виртуальная память имела сегментно-страничную организацию, где с каждым сегментом связывался уровень доступа. Для того, чтобы какая-л[22]ибо программа могла вызвать программу или обратиться к данным, располагающимся в некотором сегменте, требовалось, чтобы уровень выполнения этой программы был не ниже уровня доступа соответствующего сегмента. Также впервые в Multics была реализована полностью централизованная файловая система. То есть, даже если файлы находятся на разных физических устройствах, логически они как бы присутствуют на одном диске. В директории же указан не сам файл, а лишь линк на его физическое местонахождение. Если вдруг файла там не оказывается, умная система просит вставить соответствующий девайс. Помимо этого, в Multics наличествовал большой объем виртуальной памяти, что позволяло делать имэйджи файлов из внешней памяти в виртуальную. Увы, но все попытки наладить в системе относительно дружественный интерфейс провалились. Было вложено много денег, а результат был несколько иной, нежели хотелось ребятам из Bell Labs. Проект был закрыт. Кстати, участниками проекта значились Кен Томпсон и Денис Ритчи. Несмотря на то, что проект был закрыт, считается, что именно ОС Multics дала начало ОС Unix.

2.7 Операционные системы семейства UNIX

Система UNIX приобрела популярность в связи с ее успешным использованием на мини-ЭВМ. Этот успех послужил толчком к тому, чтобы создать подобную систему и для персональных компьютеров. Как правило, различные версии ОС, относящихся к этому семейству, имеют свои названия, но в основных чертах повторяют особенности UNIX.

UNIX - операционная система, которая позволяет осуществить выполнение работ в многопользовательском и многозадачном режиме. Поначалу она предназначалась для больших ЭВМ, чтобы заменить MULTICS. UNIX является очень мощным средством в руках программиста, но требует очень большого объёма ОЗУ и пространства диска. Несмотря на попытки стандартизировать эту операционную систему, существует большое количество различных его версий, главным образом потому, что она была распространена в виде программы на языке Си, которую пользователи стали модифицировать для своих собственных нужд.

Главной отличительной чертой этой системы является ее модульность и обширный набор системных программ, которые позволяли создать благоприятную обстановку для пользователей-программистов. Система UNIX органически сочетается с языком Си, на котором написано более 90% ее собственных модулей. Командный язык системы практически совпадает с языком Си, что позволяло очень легко комбинировать различные программы при создании больших прикладных систем.

UNIX имеет "оболочку", с которой пользователь непосредственно взаимодействует, и "ядро", которое, собственно, и управляет действиями компьютера. Компьютер выводит в качестве приглашения для ввода команд долларовый знак. Из-за продолжительности пользования этой операционной системы количество команд весьма велико. В добавление к командам по управлению файлами, которые присутствуют в любой операционной системе, UNIX имеет, по крайней мере, один текстовый редактор, а также форматер текста и компилятор языка Си, что позволяет, по мере надобности, модифицировать "оболочку".

От UNIX многие другие операционные системы переняли такие функции, как переназначение, канал и фильтр; однако UNIX имеет, несомненно, преимущество в том, что она с самого начала разрабатывалась как многопользовательская и многозадачная операционная система. Имена файлов могут иметь 14 знаков, причём в именах файлов различаются заглавные и строчные буквы. Первоначальный набор команд операционной системы расширился до 143 в версии 7.0; в версии System III добавилась ещё 71 команда, ещё 25 - в Berkeley 4.1 и следующие 114 в Berkeley 4.2. Из-за такого обилия команд UNIX не относится к самым удобным для пользователя языкам. Работа облегчается, если применять графический пользовательский интерфейс, но поскольку такое количество команд и без того занимает значительный объём памяти, этот интерфейс требует ещё большего объёма памяти и пространства диска.

С тем, что такое операционные системы и их особенностями в целом, мы разобрались, теперь самое время приступить к более детальному, конкретному рассмотрению многообразия ОС, которое обычно начинается с рассмотрения краткой истории появления и развития.

Операционная система Unix

Считается, что в появлении Юникса в частности виновата... компьютерная игра. Дело в том, что Кен Томпсон непонятно чего ради создал игрушку «Space Travel». Он написал ее в 1969 году на компьютере Honeywell-635, который использовался для разработки Multics. Но фишка в том, что ни вышеупомянутый Honeywell, ни имевшийся в лаборатории General Electric-645 не подходили для игрушки. И Кену пришлось найти другую ЭВМку - 18-разрядный компьютер РDР-7. Кен с ребятами разрабатывал новую файловую систему, дабы облегчить себе жизнь и работу. Ну и решил опробовать свое изобретение на новенькой машине. Опробовал. Весь отдел патентов Bell Labs дружно радовался. Томпсону этого показалось мало и он начал ее усовершенствовать, включив такие функции как inodes, подсистему управления процессами и памятью, обеспечивающую использование системы двумя пользователями в режиме TimeSharing'а (разделения времени) и простой командный интерпретатор. Кен даже разработал несколько утилит под систему. Собственно, сотрудники Кена еще помнили, как они мучались над ОС Multics, поэтому в честь старых заслуг один из них - Брайан Керниган - решил назвать ее похожим именем - UNICS. Через некоторое время название сократили до UNIX (читается так же, просто писать лишнюю букву настоящим программистам во все времена было лень). ОС была написана на ассемблере. Вот мы и подбираемся к тому, что известно в мире как «Первая редакция UNIX». В ноябре 1971 года был опубликован первый выпуск полноценной доки по Юниксу. В соответствии с этим и ОС была названа «Первой редакцией UNIX». Вторая редакция вышла довольно быстро - меньше, чем через год. Третья редакция ничем особенным не отличалась. Разве что заставила Дениса Ритчи «засесть за словари», вследствие чего тот написал собственный язык, известный сейчас как С. Именно на нём была написана 4-я редакция UNIX в 1973 году. В июле 1974 года вышла 5-я версия UNIX. Шестая редакция UNIX (аkа UNIX V6), выпущенная в 1975 году, стала первым коммерчески распространяемым Юниксом. Большая ее часть была написана на С.

Позже была полностью переписана подсистема управления оперативной и виртуальной памятью, заодно изменили интерфейс драйверов внешних устройств. Все это позволило сделать систему легко переносимой на другие архитектуры и было названо «Седьмая редакция» (aka UNIX version 7). Когда в 1976 году в Университет Беркли попала «шестерка», там возникли местные Юникс-гуру. Одним из них был Билл Джой.

Собрав своих друзей-программистов, Билли начал разработку собственной системы на ядре UNIX .Запихнув помимо основных функций кучу своих (включая, компилятор Паскаля), он назвал всю эту сборную солянку Distribution (BSD 1.0). Вторая версия BSD почти ни чем не отличалась от первой. Третья версия BSD основывалась на переносе UNIX Version 7 на компьютеры семейства VAX, что дало систему 32/V, легшую в основу BSD 3.x. Ну, и самое главное - при этом был разработан стек протоколов ТСР/IР; разработка финансировалась Министерством Безопасности США.

Первая коммерческая система называлась UNIX SYSTEM III и вышла она в 1982 году. В этой ОС сочетались лучшие качества UNIX Version 7.Далее Юниксы развивались примерно так:

Во-первых, появились компании, занимавшиеся коммерческим переносом UNIX на другие платформы. К этому приложила руку и небезызвестная Microsoft Corporation, совместно с Santa Cruz Operation произведшая на свет UNIX-вариацию под названием XENIX.

Во-вторых, Bell Labs создала группу по развитию Юникса и объявила о том, что все последующие коммерческие версии UNIX (начиная с System V) будут совместимы с предыдущими.

К 1984-му году был выпущен второй релиз UNIX System V, в котором появились: возможности блокировок файлов и записей, копирования совместно используемых страниц оперативной памяти при попытке записи (сору-on-write), страничного замещения оперативной памяти и т. д. К этому времени ОС UNIX была установлена на более чем 100 тыс. компьютеров.

В 1987-м году выпущен третий релиз UNIX System V. Было зарегистрировано четыре с половиной миллиона пользователей этой эпической операционной системы...Кстати, что касается Linux’а, то он возник лишь в 1990 году, а первая официальная версия ОС вышла лишь в октябре 1991 . Как и BSD, Linux распространялся с исходниками, чтобы любой пользователь мог настроить ее себе так, как ему хочется. Настраивалось практически ВСЕ, чего не может себе позволить, например, Windows 9x.

2.8 Операционные системы семейства Windows

Windows была, наверное, первой операционной системой, которую Биллу Гейтсу никто не заказывал, а разрабатывать ее он взялся на свой страх и риск. Что в ней такого особенного? Во-первых, графический интерфейс. Такой на тот момент был только у пресловутой Мас 0S. Во-вторых, многозадачность. В общем, в ноябре 1985 вышла Windows 1.0. Основной платформой ставились 286-е машины.

Ровно через два года, в ноябре 87-го вышла Windows 2.0, через полтора года вышла 2.10. Ничего особенного в них не было. И вот, наконец, революция! Май 1990-го года, вышла Windows 3.0. Чего там только не было: и ДОС-приложения выполнялись в отдельном окне на полном экране, и Сору-Paste работал для обмена с данными ДОС - приложений, и сами Винды работали в нескольких режимах памяти: в реальном (базовая 640 Кб), в защищенном и расширенном. При этом можно было запускать приложения, размер которых превышает размер физической памяти. Имел место быть и динамический обмен данными (DDE). Через пару лет вышла и версия 3.1, в которой уже отсутствовали проблемы с базовой памятью. Также была введена новомодная функция, поддерживающая шрифты True Туре. Обеспечена нормальная работа в локальной сети. Появился Drag&Drop (перенос мышкой файлов и директорий). В версии 3.11 была улучшена поддержка сети и введено еще несколько малозначительных функций. Параллельно вышла Windows NT 3.5, которая была на тот момент сбором основных сетевых примочек, взятых из 0S/2.В июне 1995 вся компьютерная общественность была взбудоражена сообщением Microsoft о релизе в августе новой операционной системы, существенно иной, нежели Windows 3.11.

24 августа - дата официального релиза Windows 95 (другие названия: Windows 4.0, Windows Chicago).Теперь это была не просто операционная среда - это была полноценная операционная система. 32-битное ядро позволяло улучшить доступ к файлам и сетевым функциям. 32-битные приложения были лучше защищены от ошибок друг друга, имелась и поддержка многопользовательского режима на одном компьютере с одной системой. Множество отличий в интерфейсе, куча настроек и улучшений.

Чуть позже вышла новая Windows NT с тем же интерфейсом, что и 95-е. Поставлялась в двух вариантах: как сервер и как рабочая станция. Системы Windows NТ 4.x были надежны, но не столько потому, что у Microsoft проснулась совесть, сколько потому, что NТ писали программисты, когда-то работавшие над VАХ/VMS.

В 1996-м году вышла Windows-95 OSR2 (это расшифровывается как Open Service Relase). В дистрибутив входил Internet Explorer 3.0 и какая-то древняя версия Outlook’а (тогда называемая просто Exchange). Из основных функций - поддержка FАТ32, улучшенный инициализатор оборудования и драйверов. Некоторые настройки (в том числе и видео) можно менять без перезагрузки. Имелась и встроенная DOS 7.10 с поддержкой FАТ32.

Год 1998. Вышла Windows-98 со встроенным Internet Explorer 4.0 и Outlook. Появился так называемый Active Desktop. Улучшена поддержка универсальных драйверов и DirectX. Встроена поддержка нескольких мониторов. Опционально можно было добавить замечательную утилиту по переводу жестких дисков из FАТ16 в FАТ32. Встроенный DOS датировался все тем же 7.10.

Через год вышла Windows 98 Special Edition. С оптимизированным ядром. Internet Explorer добрался до версии 5.0, который по большому счету мало чем отличался от 4.x. Интеграция с Всемирной Паутиной, заключающаяся в поставке нескольких слабеньких утилит типа FrontPage и Web Publisher. DOS был все тем же - 7.10.

Год 2000. Выходит полная версия Windows Millenium. Интернет Explorer стал версией 5.5, DOS вроде умер, но умные лица утверждают, что он был, но назывался 8.0. Досовские приложения просто игнорируются. Интерфейс улучшился за счет графических функций и акселерации всего, что может двигаться (включая курсор мышки), плюс пара сетевых функций. Ну и совсем недавно, можно сказать в наше время вышли ОС Windows 10.

Заключение

Операционные системы ЭВМ развиваются и модифицируются в общем контексте развития технических и программных средств. Постоянной средой этого развития является сосуществование по меньшей мере 3-х уровней организации информационных-вычислительных процессов – аппаратурного, программного, информационного. Они образуют некоторые слои, страты информационных технологий, которые взаимозаменяемы в определенных пределах.

Операционная система является первичной программной оболочкой для всякой ЭВМ; без операционной системы ЭВМ становиться неодушевленным предметом.

Структурно ОС представляет собой совокупность программ, управляющих ходом работы вычислительной машины, идентифицирующих прикладные программы и данные и осуществляющих связь между машиной и оператором. Операционная система повышает производительность вычислительного комплекса за счет гибкой организации прохождении потока задач через машину, равномерной загрузки оборудования, оптимального использования всех ресурсов ЭВМ, стандартной организации хранения в машине больших массивов данных при наличии разнообразных способов доступа к ним.

Важной особенностью многих ОС является способность их взаимодействия друг с другом, посредством сети, что позволяет компьютерам взаимодействовать друг с другом, как в рамках локальных вычислительных сетей (ЛВС), так и в глобальной сети Интернет.

Современные операционные системы, вновь создаваемые и обновленные версии существующих ОС, поддерживают полный набор протоколов для работы в локальной сети и в глобальной сети Интернет.

Операционные системы ЭВМ развиваются и модифицируются в общем контексте развития технических и программных средств. Постоянной средой этого развития является сосуществование по меньшей мере 3 уровней организации информационно-вычислительных процессов – аппаратурного, программного, информационного. Они образуют некоторые слои, страты информационных технологий, которые взаимозаменяемы в определенных пределах.

В рамках программного обеспечения следуют в свою очередь известные подслои – операционные системы, средства разработки приложений, собственно приложения.

Необходимо отметить то не всегда очевидное обстоятельство, что перечисленные слои технических и программных средств сложились в результате длительной (по масштабам информатики!) эволюции. Они приспособились друг к другу и взаимодействуют так же, как живые организмы в земной биосфере. Если не учитывать вероятность «технологических революций» (отказ от фон-неймановских машин, например), то основные направления развития информационных технологий следует ожидать в «диффузии» процессов обработки информации между различными слоями (аппаратурный, программный, информационный) и подслоями программного слоя (операционная система, СУБД и пр.).

Список литературы

1. Борисов М.В. Основы информатики и вычислительной техники./М.В. Борисова – Ростов н/Д: Феникс, 2016.

2. П.П. Беленького Информатика. Серия Учебники, учебные пособия – Ростов н/Д: Феникс, 2014,

3. Васильев Б.М. Операционные системы – М.: Знание, 2014.

4. Владимир Волков «Понятный самоучитель работы в Windows». «Питер», С-Пб.2014.

5. Гладкий А.А., Клименко Р.А. «Реестр Windows XP.Трюки и эффекты» 2-е изд. – СПб.: Питер 2015.

6. Зараев А.В. Новая энциклопедия персонального компьютера. Самое полное и доступное руководство для пользователя. – М: Эксмо 2014.

7. Илюшечкин В.М., А.Е. Костин Системное программное обеспечение / Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 2014.

9. Информатика: «Энциклопедический словарь для начинающих» / Сост. Д.А.Поспелов. – М.: Педагогика-Пресс, 2014.

10. Ляхович В.Ф. Основы информатики. н/Д.: Изд-во «Феникс», 2014.

11. Microsoft Windows 98. Шаг за шагом: практ. пособие. Русская версия/Пер. с анг. – М.: Издательство ЭКОМО 2014.

12. Потапкин А.В «Операционная система Windows 95» - 2014.

13. Партыка Т. Л., Попов И.И. «Операционные системы, среды и оболочки» Учебное пособие. – М.: ФОРУМ:ИНФРА-М, 2014.

14. Стоцкий Ю. Работа на персональном компьютере. Самоучитель – СПб.:Питер, Киев: Издательская группа BHV, 2014.

15. Хлебалина Е. Леонов А. Энциклопедия детей. Т22. Информатика – М,: Аванта+,2014.

16. Черноскутовая И.А. Информатика. Учебное пособие для среднего профессианального образования - СПб.: Питер, 2015.

  1. Зараев А.В. Новая энциклопедия персонального компьютера. Самое полное и доступное руководство для пользователя. – М: Эксмо 2014 ↑

  2. Хлебалина Е. Леонов А. Энциклопедия детей. Т22. Информатика – М,: Аванта+,2014 ↑

  3. Гладкий А.А., Клименко Р.А. «Реестр Windows XP.Трюки и эффекты» 2-е изд. – СПб.: Питер 2015 ↑

  4. Партыка Т. Л., Попов И.И. «Операционные системы, среды и оболочки» Учебное пособие. – М.: ФОРУМ:ИНФРА-М, 2014 ↑

  5. Гладкий А.А., Клименко Р.А. «Реестр Windows XP.Трюки и эффекты» 2-е изд. – СПб.: Питер 2015 ↑

  6. Хлебалина Е. Леонов А. Энциклопедия детей. Т22. Информатика – М,: Аванта+,2014 ↑

  7. Зараев А.В. Новая энциклопедия персонального компьютера. Самое полное и доступное руководство для пользователя. – М: Эксмо 2014 ↑

  8. Партыка Т. Л., Попов И.И. «Операционные системы, среды и оболочки» Учебное пособие. – М.: ФОРУМ:ИНФРА-М, 2014 ↑

  9. Гладкий А.А., Клименко Р.А. «Реестр Windows XP.Трюки и эффекты» 2-е изд. – СПб.: Питер 2015 ↑

  10. Хлебалина Е. Леонов А. Энциклопедия детей. Т22. Информатика – М,: Аванта+,2014 ↑

  11. Зараев А.В. Новая энциклопедия персонального компьютера. Самое полное и доступное руководство для пользователя. – М: Эксмо 2014 ↑

  12. Хлебалина Е. Леонов А. Энциклопедия детей. Т22. Информатика – М,: Аванта+,2014 ↑

  13. Гладкий А.А., Клименко Р.А. «Реестр Windows XP.Трюки и эффекты» 2-е изд. – СПб.: Питер 2015 ↑

  14. Партыка Т. Л., Попов И.И. «Операционные системы, среды и оболочки» Учебное пособие. – М.: ФОРУМ:ИНФРА-М, 2015 ↑

  15. Зараев А.В. Новая энциклопедия персонального компьютера. Самое полное и доступное руководство для пользователя. – М: Эксмо 2014 ↑

  16. Гладкий А.А., Клименко Р.А. «Реестр Windows XP.Трюки и эффекты» 2-е изд. – СПб.: Питер 2015 ↑

  17. Хлебалина Е. Леонов А. Энциклопедия детей. Т22. Информатика – М,: Аванта+,2014 ↑

  18. Хлебалина Е. Леонов А. Энциклопедия детей. Т22. Информатика – М,: Аванта+,2014 ↑

  19. Гладкий А.А., Клименко Р.А. «Реестр Windows XP.Трюки и эффекты» 2-е изд. – СПб.: Питер 2015 ↑

  20. Зараев А.В. Новая энциклопедия персонального компьютера. Самое полное и доступное руководство для пользователя. – М: Эксмо 2014. ↑

  21. Хлебалина Е. Леонов А. Энциклопедия детей. Т22. Информатика – М,: Аванта+,2014. ↑

  22. Хлебалина Е. Леонов А. Энциклопедия детей. Т22. Информатика – М,: Аванта+,2014. ↑

СПИСОК ДЛЯ ТРЕНИРОВКИ ССЫЛОК