Функции операционных систем персональных компьютеров (Функциональные возможности и задачи ОС 8)

Содержание:

Введение

Важность современных операционных систем трудно переоценить. Информатизация общества, гигантский рост числа производственных, офисных, домашних, игровых компьютеров, интернет вещей обеспечивается широким спектром операционных систем различных зарубежных и отечественных производителей, рассчитанных на самые различные вычислительные мощности – от встраиваемых микроконтроллеров до суперкомпьютеров.

Операционные системы составляют основу различных автоматизированных систем управления (АСУ). К таким системам можно отнести ситуационные центры технологического назначения (например, ситуационно-аналитический центр ОАО «СО ЕЭС», центры управления технологическими процессами атомных электростанций и др.), АСУ управления критически важными объектами (финансово-банковская система, система спасения и оказания скорой помощи, гидротехнические сооружения, метрополитен и др.), центры управления информационной безопасностью различных объектов и систем, ситуационные центры органов государственной власти, национальный центр управления обороной Российской Федерации и др.

Современный компьютер сложно представить без какой-либо установленной операционной системы. Без операционной системы компьютер является лишь набором микросхем и проводов. Именно с помощью операционной системы мы загружаем нужные нам для работы или развлечения программы, игры, утилиты, работаем с мышью клавиатурой, печатаем документы на принтере или слушаем музыку через динамики. Задачей операционной системы является управление всеми пользовательскими программами и управление аппаратным обеспечением компьютера. Поэтому данная тема актуальна на сегодняшний день.

Предметом курсовой работы является совокупность характеристик операционных систем персональных компьютеров.

Объектом курсовой работы является операционные системы Windows и Linux.

Целью данной работы является систематизация и обобщение основных функций операционных систем персональных компьютеров.

Согласно поставленной цели необходимо решить следующие задачи для ее достижения:

• рассмотреть основные понятия операционных систем персональных компьютеров;
• провести обзор функциональных возможностей и задач ОС персональных компьютеров;
• выявить функции отдельных блоков современных ОС персональных компьютеров;
• систематизировать и обобщить назначение и функции ОС MS Windows и Linux.

1. Основные понятия операционных систем персональных компьютеров

Операционная система — это программный комплекс, обеспечивающий управление аппаратными средствами компьютера, вычислительными процессами, а также предоставляющий среду для выполнения прикладных программ [1].

Относительно своего назначения, операционные системы бывают [2]:

- универсальные (для общего использования);

- специальные (для решения специальных задач);

- специализированные (выполняются на специальном оборудовании)

- однозадачные (в отдельный момент времени могут выполнять только одну задачу);

- многозадачные (в отдельный момент времени способны выполнять более одной задачи);

- однопользовательские (в системе отсутствуют механизмы ограничения доступа к файлам и на использование ресурсов системы);

- многопользовательские (система внедряет понятие "владелец файла" и обеспечивает механизмы ограничения на использование ресурсов системы (квоты)), все многопользовательские операционные системы являются также многозадачными;

- реального времени (система поддерживает механизмы выполнения задач реального времени, есть такие, для которых любые операции всегда выполняются по заранее предсказуемому и неизмененному при следующих исполнениях времени).

Относительно способа установки (инсталляции) операционной системы, операционные системы бывают [1]:

- встроенные (которые хранятся в энергонезависимой памяти вычислительной машины или устройства без возможности замены в процессе эксплуатации оборудования);

- не встроенные (которые устанавливаются на одно из устройств хранения информации вычислительной машины с возможностью последующей замены в процессе эксплуатации).

Относительно соответствия стандартам операционные системы бывают:

• стандартные (соответствуют одному из общепринятых открытых стандартов, чаще всего POSIX)
• нестандартные (в том числе такие, которые разрабатываются в соответствии с корпоративными стандартами).

Относительно возможностей расширения операционные системы бывают:

• закрытые (не позволяют расширения функциональности ОС);
• открытые (строятся по технологиям, которые обеспечивают возможности расширение функциональности ОС).

Относительно возможностей внесения изменений в исходный код операционные системы бывают:

• открытые (англ. Open source) - с открытым программным кодом;
• собственнические (англ. Proprietary) - коммерческие с закрытым кодом.

Операционная система (ОС) связывает аппаратное обеспечение и прикладные программы. Многие свойства различных программ похожи, и операционная система обычно предоставляет этот общий сервис. Например, практически все программы считывают и записывают информацию на диск или отображают ее на дисплее. И хотя каждая программа в принципе может содержать инструкции, выполняющие эти повторяющиеся задачи, использование в этих целях операционной системы более практично.

Операционная система может взаимодействовать с аппаратными средствами и пользователем или прикладными программами. Она также может переносить информацию между аппаратурой и прикладным программным обеспечением [3].

К операционным системам в зависимости от сферы их использования предъявляется ряд требований. Некоторые, из перечисленных ниже, могут быть более или менее жесткими. Основное требование – функциональная полнота – зависит от предметной области использования системы.

Функциональная полнота определяется выполнением основных функций эффективного управления ресурсами и обеспечения удобного интерфейса для пользователя и прикладных программ. Современная ОС должна поддерживать мультипрограммный вычислительный процесс, как правило, виртуальную память, возможно свопинг, требуемый интерфейс для приложений и, возможно для пользователя, высокую степень защиты, удобство работы, а также выполнять многие другие необходимые функции и услуги.

Кроме требований функциональной полноты, к ОС предъявляется ряд важных эксплуатационных требований.

Эффективность. Под эффективностью вообще любой системы понимается степень соответствия системы своему назначению, техническое совершенство и экономическая целесообразность. На показатели эффективности ОС влияет много различных факторов, среди которых основными являются архитектура ОС, многообразие ее функций, качество программного кода, аппаратная платформа (компьютер) и др. Надежность и отказоустойчивость. Операционная система должна быть не менее надежна, чем компьютер, на котором она работает.

Система должна быть защищена от внутренних и внешних сбоев и отказов. В случае ошибки в программе или аппаратуре система должна обнаружить ошибку, попытаться исправить ее или свести к минимуму ущерб, нанесенный этой ошибкой.

Надежность и отказоустойчивость ОС определяются архитектурными решениями, положенными в ее основу, а также отлаженностью программного кода (основные отказы и сбои ОС в основном обусловлены программными ошибками в ее модулях).

Безопасность (защищенность). ОС должна защищать приложения и пользователей и от воздействия чужих ошибок, и попыток злонамеренного вмешательства (несанкционированного доступа). Свойства безопасности особенно важны для сетевых ОС. В таких ОС к задаче контроля доступа добавляется задача защиты данных, передаваемых по сети.

Предсказуемость. Требования, которые пользователь может предъявить к системе, в большинстве случаев непредсказуемы. В то же время пользователь предпочитает, чтобы обслуживание не очень сильно менялось в течение предположительного времени. В частности, запуская свою программу в системе, пользователь должен иметь основанное на опыте работы с этой программной приблизительное представление, когда ему ожидать выдачи результатов. Требования со стороны приложений, как правило, могут быть сформулированы и достаточно полно учтены.

2. Функциональные возможности и задачи ОС

К основным функциональным возможностям ОС относятся: распределение ресурсов вычислительной системы, ввод / вывод информации и обмен данными между различными компонентами системы, диагностика неисправностей, планирование использования ресурсов системы [4].

К основным компонентам ОС персональных компьютеров относят [5]: подсистемы управления процессами, подсистемы управления памятью, подсистемы управления файлами и внешними устройствами, подсистемы защиты данных и администрирования, интерфейс прикладного программирования, подсистемы интерфейса.

Задачи подсистемы управления ресурсами включают: планирование ресурса, удовлетворение запросов на ресурсы, отслеживание состояния ресурса, учет использования ресурса, разрешения конфликтов между процессами.

Задачи подсистемы управления памятью включают в свой состав: отслеживание свободной и использованной памяти, выделение памяти процессам, защита памяти, освобождение памяти при завершении процессов, вытеснение процессов из оперативной памяти на диск и возвращение их обратно, настройку адресов программы на конкретную область физической памяти.

Задача подсистемы управления файлами и внешними устройствами состоит в: виртуализации отдельных наборов данных, управление конкретным типом периферийных внешних устройств, преобразования символьных имен файлов в физические адреса, передаче данных между внешними устройствами и оперативной памятью, реализации концепции файлового доступа для обмена данными с внешними устройствами.

Основные задачи защиты данных и администрирование заключаются в следующем:

- Защита от сбоев и отказов аппаратуры,

- Защита от несанкционированного доступа,

- Аудит (протоколирование, auditing) фиксация в системном журнале событий, связанных с доступом к защищаемым системным ресурсам. Средства учета и наблюдения обеспечивают возможность выявить и зафиксировать важные события, связанные с безопасностью, или любые попытки создать, получить доступ или удалить системные ресурсы. Аудит используется для того, чтобы определять даже неудачные попытки «взлома» системы.

Протоколирование/аудит традиционно были последним рубежом защиты, обеспечивают анализ последствий нарушения информационной безопасности и выявление злоумышленников. Такой аудит можно назвать пассивным. В современный арсенал защитных средств вошел активный аудит, направленный на выявление подозрительных действий в реальном масштабе времени. Активный аудит включает два вида действий:

- выявление нетипичного поведения (пользователей, программ или аппаратуры)

- выявление начала злонамеренной активности.

Архитектура современных операционных систем персональных компьютеров представлена на рисунке 1.

Под архитектурой операционной системы понимают структурную и функциональную организацию ОС на основе некоторой совокупности программных модулей. На архитектуру ранних операционных систем обращалось мало внимания, отсутствовал и опыт разработки больших программных систем. Первые ОС разрабатывались как монолитные системы без четко выраженной структуры. Для построения монолитной системы необходимо было скомпилировать все отдельные процедуры, а затем связать их вместе (примерами могут служить ранние версии ядра UNIX или Novell NetWare). Такое отсутствие структуры было несовместимо с расширением операционных систем. ОС OS/360 содержала более 1 млн. строк кода, а система Maltics содержала к 1975 году уже 20 млн строк [1].

Стало ясно, что разработка таких систем должна вестись на основе модульного программирования. Большинство современных ОС представляют собой хорошо структурированные модульные системы, способные к развитию, расширению и переносу на новые платформы. Какой-либо единой унифицированной архитектуры ОС не существует, но известны универсальные подходы к структурированию ОС.

Принципиально важными универсальными подходами к разработке архитектуры ОС являются [6-8]: модульная организация, функциональная избыточность, функциональная избирательность, параметрическая универсальность, концепция многоуровневой иерархической организации и др.

Рисунок 1 Архитектура современных операционных систем ПК

3. Функции отдельных блоков современных ОС персональных компьютеров

В состав операционной системы персонального компьютера входят [9-10]:

- Ядро операционной системы, обеспечивающее распределение и управление ресурсами вычислительной системы;

- базовый набор системного программного обеспечения, системные библиотеки и программы обслуживания.

Ядро системы - это набор функций, структур данных и отдельных программных модулей, которые загружаются в память компьютера при загрузке операционной системы и обеспечивают три типа системных сервисов [11]:

- управление вводом-выводом информации (подсистема ввода-вывода ядра ОС);

- управление оперативной памятью (подсистема управления оперативной памятью ядра ОС);

- управление процессами (подсистема управления процессами ядра ОС).

Каждая из этих подсистем представлена ​​соответствующими функциями ядра системы.

Ядро - центральная часть операционной системы (ОС), которая обеспечивает приложениям координированный доступ к ресурсам компьютера, таких как процессорное время, память и внешнее аппаратное обеспечение. Также обычно ядро ​​предоставляет сервисы файловой системы и сетевых протоколов. Как основной элемент ОС, ядро ​​представляет собой наиболее низкий уровень абстракции для доступа приложений к ресурсам системы, необходимых для их работы. Как правило, ядро ​​предоставляет такой доступ исполняемым процессам соответствующих приложений за счет использования механизмов взаимодействия между процессами и обращения приложений к системным вызовам ОС. Основным характерным признаком ядра является то, что оно выполняется в привилегированном режиме.

Рассмотрим особенности этого режима. Для обеспечения эффективного управления ресурсами компьютера ОС должна иметь определенные привилегии по прикладным программам. Необходимо, чтобы приложения не вмешивались в работу ОС, а ОС могла вмешаться в работу любой программы, например, для переключения задачи или разрешения конфликта через ресурсы. Для реализации таких привилегий необходима аппаратная поддержка: процессор должен поддерживать по крайней мере два режима работы - привилегированный (защищенный режим, режим ядра, kernel mode) и режим пользователя (user mode). В режиме пользователя недопустимы команды, которые являются критическими для работы системы (переключение задач, обращение к памяти по заданными пределами, доступ к устройствам ввода-вывода и т.д.).

Функции ядра операционной системы могут быть выполнены в результате выполнения в прикладных программах специальных функций - системных вызовов. Назначение системного вызова заключается в том, что приложения не в состоянии самостоятельно определить, по каким адресам находятся функции ядра. Системный вызов в один из машинно-зависимых способов реализует механизм получения адресов функций ядра и передачу в эти функции необходимых параметров системного вызова, а также получения результата системного вызова. Чаще всего системные вызовы обеспечиваются через систему прерываний, благодаря чему адрес функции ядра не только рассчитывается аппаратно (в процессе обработки прерывания), но и обеспечивается защита информационных ресурсов ядра. Системные вызовы чаще всего имеют синтаксис функции языка программирования, на которой написано ядро ​​ОС.

Подсистема управления оперативной памятью. Объем памяти, может изменяться в ходе исполнения, в этом случае говорят о динамическом распределении памяти. ОС должна обеспечивать возможность выполнения программ, которые по отдельности или в совокупности превышают по объему доступную основную память. Для этого в ней должна быть реализована технология виртуальной памяти. Такая технология дает возможность размещать в основной памяти только те инструкции данного процесса, которые нужны в текущий момент времени, при этом содержание остального адресного пространства сохраняется на диске. Любая программа может выполняться только тогда, когда она загружена в оперативную память, так же, любые данные из файлов могут обрабатываться только тогда, когда они загружены в оперативную память. Загрузка программы и данных в оперативную память приводит к тому, что в оперативной памяти одновременно находятся сразу несколько компонентов: ядро ​​операционной системы, командный интерпретатор, программа, которая выполняется, и данные, которые обрабатываются [12].

Кроме того, программа в процессе своего выполнения может обращаться к подсистеме управления оперативной памятью с запросами на выделение дополнительной - динамической - оперативной памяти. В многозадачных операционных системах количество компонентов, которые одновременно могут находиться в оперативной памяти возрастает пропорционально количеству задач и может достигать несколько сотен. Подсистема управления оперативной памятью обеспечивает распределение оперативной памяти между различными компонентами, а также распределяет память под кэш системы ввода-вывода. В отдельных многозадачных операционных системах подсистема управления оперативной памятью также обеспечивает виртуализацию оперативной памяти, благодаря чему каждая задача (процесс) получает собственную виртуальную память, причем таким образом, что недостаток реальной (физической) памяти покрывается за счет перераспределения данных между оперативной памятью и внешним накопителем и перемещением данных между физической оперативной памятью и внешним накопителем. Это перемещение называется пейджингом (англ. paging) или свопингом (англ. swapping - обмен) - в зависимости от терминологии конкретной ОС. Введение механизма виртуализации оперативной памяти позволяет получить два полезных последствия:

• каждая задача фактически выполняется в собственном адресном пространстве, то есть таким образом, если бы она выполнялась в однозадачной операционной системе, благодаря чему значительно уменьшается влияние отдельных задач одной на одну и на ядро ​​системы, а благодаря этому - и надежность системы;

• каждая задача получает столько виртуальной оперативной памяти, сколько нужно, а не столько, сколько имеется в физической оперативной памяти. Виртуализация оперативной памяти требует аппаратной поддержки и обычно обеспечивается через специальную таблицу страниц памяти, которая содержит соответствия между виртуальными и физическими адресами.

Подсистема управления задачами (процессами). Процесс - это одно из важнейших понятий информатики. По определению это экземпляр выполняемой программы, включая переменные и состояние программы. Процессы следует отличать от нитей исполнения - нити являются составными процесса, так что каждый процесс имеет собственное адресное пространство, а нити распределяют общее адресное пространство процесса. Процесс состоит по меньшей мере из одной, главной нити исполнения [13].

Каждому процессу должны быть выделены следующие ресурсы:

• процессор

• память

• доступ к устройствам ввода-вывода

• файлы

Каждый процесс имеет «отца» (родительский процесс). Он также может иметь (но не обязан) «потомков» (дочерние процессы). Таким образом создается дерево процессов. Управление процессами осуществляет ядро ​​операционной системы. Во время выполнения процесс может находится в одном из состояний:

• выполнение;

• ожидания на доступ к ресурсам, которые предоставляет операционная система;

• готовности к выполнению;

• создание;

• завершение.

Планирование выполнения задач (англ. Scheduling) является одной из ключевых концепций в многозадачности и многопроцессорных системах, как в операционных системах общего назначения, так и в операционных системах реального времени.

Планирование процессов заключается в назначении приоритетов процессам в очереди с приоритетами. Утилита, которая выполняет эту задачу, называется планировщиком (англ. Scheduler). Важнейшей целью планирования задач является наиболее полная загрузка доступных ресурсов. Для обеспечения общей производительности системы планировщик должен опираться на:

• Использование процессора (-ов) - дать задание процессору, если это возможно.

• Пропускную способность - количество процессов, выполняемых в единицу времени.

• Время на задание - количество времени, для полного выполнения определенного процесса.

• Ожидание - количество времени, процесс в очереди готовых.

• Время отклика - время, которое проходит от подачи запроса до первого ответа на запрос.

• Справедливость - равенство процессорного времени для каждой нити.

4. Назначение и функции ОС MS Windows и Linux

На сегодняшний день ОС Windows установлена на более чем 80% компьютеров, для нее написано большое количество различных программ, утилит, игр и т.п. Одними из самых распространенных систем от компании Windows стали Windows 98, Windows 2000, Windows XP, Windows 7 и Windows 10. В них были введены наиболее важные функции и исправления для своего времени, благодаря чему эти системы стали самыми популярными среди, как и обычных пользователей, так и профессионалов.

Последней операционной системой, выпущенной в 2015 году, является Windows 10, призванная объединить все устройства, которые могут на ней работать: персональные компьютеры, планшеты, телефоны, игровые консоли, с помощью единых приложений и авторизации. Также в ней были исправлены ошибки предыдущей версии и учтены пожелания пользователей (например, вернулась панель «Пуск», но в обновленном виде) [14].

Windows 10 стала во многом инновационной операционной системой во всей линейке, в частности, из - за своего распространения по сети с помощью протокола BitTorrent, введенного голосового помощника Кортана, создания и управления несколькими виртуальными рабочими столами и т.д. Новая операционная система была создана во многих редакциях для нужд каждого пользователя.

Компанией Microsoft было создано три основные редакции и множество производных от них [15]. Основными редакциями являются Windows 10 Домашняя, Pro и Корпоративная. Базовой редакцией, которая устанавливается на все компьютеры, поддерживающие Windows 10, является Windows 10 Домашняя. Данная версия направлена на нужны обычных пользователей и может удовлетворить их потребности в запуске различных программ и игр. По требованию к аппаратным характеристикам Домашняя версия почти не отличается от более старших. Более продвинутой версией, в отличии от Домашней, является Windows 10 Pro, предоставляющая пользователям более расширенные функции в плане управления малым или средним бизнесом. Данное направление поддерживается множеством введенных в систему функций, например, магазином приложений Windows Store для бизнеса, доступом к технологии защиты данных BitLocker, возможностью создания удаленного рабочего стола и т.д.

Версия Windows 10 Корпоративная является еще более расширенной версией на базе Windows 10 Pro. Данная система предназначена для управления крупными компаниями и корпорациями. В систему введено большое количество функций для данного направления, таких как Direct Access (удаленной подключение к рабочему компьютеру), функция Device Guard (дополнительная защита данных от хакерских атак и взлома), технология Windows To Go (возможность переноса системы Windows 10 на USB - накопитель для дальнейшего продолжения работы на другой рабочей машине) и другие нововведения. − Таким образом, компания Microsoft представила три основные редакции Windows 10, предназначенные для различных задач и пользователей.

Windows 10 Домашняя подойдет для обычных пользователей, задачами которых является ежедневное использование компьютера для запуска различных программ, игр, выхода в сеть Интернет. Windows 10 Pro подождет для тех, кто занимается малым или средним бизнесом. Для таких людей важно ориентирование системы на бизнес, корпоративные функции, гибкая настройка различных параметров и повышенная безопасность системы. Windows 10 Корпоративная подходит для пользователей, управляющих крупными компаниями и предприятиями. Для таких пользователей важно ориентирование системы на бизнес, корпоративные функции, повышенная безопасность, программное обеспечение для удаленного доступа и другие «профессиональные» особенности.

Также стоит отметить производные редакции от основных, в список которых входят [16]: Windows 10 «Домашняя с Bing», Windows 10 S, Windows 10 «Pro для образовательных учреждений», Windows 10 «Pro Для рабочих станций» (Pro for Workstations), Windows 10 «Корпоративная с долгосрочным обслуживанием», Windows 10 «для образовательных учреждений» (Education), Windows 10 Team. Также в состав производных редакций вошли редакции для стран Евросоюза, Южной Кореи и КНР. Данные редакции имеют либо ограниченный функционал по сравнению с основными версиями, либо дополнительные функции для обучения и образовательных учреждений, ведения бизнеса, управления корпорациями и компаниями, версии с более долгим сроком обслуживания и другие.

При рассмотрении развития и функционала операционных систем Windows возникает вопрос: в каком направлении будут развиваться операционные системы в целом и семейство Windows? Многие считали, что после появления Windows 7 технологиям уже некуда развиваться, но Windows 8 доказала обратное, а выход Windows 10 исправил многие ошибки и недочеты прошлой операционной системы, а также добавила много нового.

В будущем развитие пойдет в сторону 3D технологий, облачных технологий, голосового управления компьютером и искусственного интеллекта. Также, нельзя признать тот факт, что персональные компьютеры сейчас меньше используются пользователями в качестве игровых платформ. Для этих целей больше используются игровые консоли, которые сейчас стали наиболее доступными и недорогими. Многие игры выходят сначала только для игровых консолей, и потом для персональных компьютеров, или вообще являются эксклюзивными для консолей.

Однако, говорить о полном уходе ПК с рынка игровых платформ еще рано. Однако, другое программное обеспечение, такое как: программы для редактирования видео и фото, офисные приложения и другие, используется только на компьютерах. Оно совершенствуется, многие из данных программ уже встроены в операционные системы и предоставляют пользователю обширный функционал.

Компании каждый год выпускают новое и усовершенствованное ПО с большим функционалом и обновления к ним. Если говорить о развитии операционных систем и Windows в сфере облачных технологий, то в новых операционных системах идет отказ от классических программных технологий и продвижение облачного хранения программ и файлов. Например, пакет программ Microsoft Office 365 [17], предоставляющий пользователям удаленный доступ к текстовому редактору Word, редактору таблиц Excel и редактору презентаций PowerPoint.

Данные программы широко используются пользователями и являются популярными по одной причине: их использование возможно и без физической установки на компьютер пользователя, а только при наличии доступа к сети Интернет. Также, доступ к данным программам предоставляется пользователю из любой точки мира. Другим примером программ, использующих облачные технологии, является продукт Microsoft OneDrive [18]. Данная технология позволяет пользователю хранить любые файлы на удаленном сервере, и доступ к ним возможен с любой платформы и в любое время при доступе к сети Интернет.

Также в данном «облаке» можно сохранять файлы из Microsoft Office 360. OneDrive является стандартным приложением в Windows 10 и будет далее использоваться компанией и внедряться в новые проекты. Многие пользователи уже давно пользуются данными сервисами и предпочитают их обычным версиям тех же программ. В будущем, Microsoft будет все глубже внедрять облачные технологии, и, возможно, в будущем, новая операционная система в семействе Windows будет состоять полностью из программ, хранящихся на облаке.

Функции голосового управления и помощи голосового ассистента Кортана, впервые введенного в Windows 10, будут расширяться. Список выполняемых команд будет все больше ориентироваться на пользователя, его потребности. В будущем, компьютером возможно будет управлять только голосом и жестами, причем это взаимодействие будет реализовано на интуитивном уровне, поэтому даже ребенок сможет освоить основные команды к помощнику без какой-либо подготовки. Помощник уже будет знать ответ на наш вопрос на основе наших действий за компьютером.

Начиная с версии 8.0 разработчики Windows заложили в систему возможность использования ее на многих платформах, будь это рабочая станция, сервер, планшет или смартфон. В Windows 10 данная возможность была еще больше расширена, и пользователь, имеющий несколько устройств на Windows 10, может работать на одном и продолжить работу на другом устройстве: все его данные синхронизируются, хранятся в облаке и передаются на другие устройства. Microsoft придется удерживать пользователей на своей операционной системе, так как, несмотря даже на то, что их операционные системы являются наиболее популярными, за время данной популярности были представлены более интересные операционные системы (например, Linux, который делает большие шаги в развитии пользовательского интерфейса и становится похожим на Windows, а также их операционная система является бесплатно распространяемым ПО).

Это значит, что технологии, введенные в Windows 10 компании нужно будет развивать, внедрять в новые проекты и вводить все новые технологии, нужные пользователям. Им придется разрабатывать новые способы привязки к себе клиентов и разработчиков ПО.

Операционная система Linux — это многопользовательская, многозадачная операционная система (OC) из семейства UNIX, под управлением, которой могут одновременно выполняться несколько задач. Она предназначена для работы на серверах и рабочих станциях, обеспечивает подключение дополнительных терминалов и допускает в этом режиме использование графических оболочек [19].

Linux — это современная многопользовательская сетевая операционная система с графическим интерфейсом. Все компоненты системы, включая исходные тексты, распространяются с лицензией на свободное распространение (Open source) и установку для неограниченного числа пользователей. Данная операционная система поддерживает стандарты открытых систем и протоколы сети Internet и совместима с системами Unix, MS Windows.

Основные характерные особенности ОС Linux рассмотрены ниже [21]:

• Многозадачность. Позволяет нескольким программам выполняться

одновременно;

• Многопользовательский режим. Позволяет нескольким пользователям одновременно работать на одной и той же машине;
• Разделение страниц по записи между экземплярами выполняемой программы. Это значит, что процессы-экземпляры программы могут использовать при выполнении одну и ту же память.
• Экономная загрузка. Linux считывает с диска только те части программы, которые действительно используются для выполнения;
• Защита памяти процесса. Не вызывает зависание системы при сбое программы;
• Виртуальная память со страничной организацией (т.е. на диск из памяти вытесняется не весь неактивный процесс, а только требуемая страница); при необходимости позволяет изменять размер виртуальной памяти во время выполнения программ;
• Общая память программ и дискового кэша: вся свободная память используется для буферизации обмена с диском;
• Поддержка национальных алфавитов и соглашений. В том числе

для русского языка; возможность добавлять новые языки;

• Динамические загружаемые разделяемые библиотеки;
• Дамп программы для пост-мортем анализа. Позволяет анализировать отладчиком не только выполняющуюся, но и завершившуюся аварийно программу;
• Сертификация по стандарту POSIX.1, совместимость со стандартами System V и BSD на уровне исходных текстов;
• Множественные виртуальные консоли. Позволяет выводить на одном дисплее несколько одновременных независимых сеансов работы,

переключаемых с клавиатуры;

• Наличие исходного текста всех программ. Включая тексты ядра,

драйверов, средств разработки и приложений;

• Эмуляция сопроцессора в ядре.
• Поддержка ряда распространенных файловых систем (MINIX, Xenix, файловые системы System V); наличие собственной передовой файловой системы объемом до 4 Терабайт и с именами файлов до 255 знаков;
• Поддержка сети TCP/IP, включая ftp, telnet, NFS и т.д.

Основой средств программирования в Linux является компилятор GCC или его экспериментальные версии EGCS и PGCC для языков С и С++; модули поддержки других языков программирования (Obective C, Фортран, Паскаль, Modula-3, Ада, Java и др.); интегрированные среды и средства визуального проектирования: Kdevelop, Xwpe; средства адаптации привязки программ AUTOCONFIG, AUTOMAKE.

В операционной системе Linux существуют три типа пользователей:

• Пользователь root;
• Системные (фиктивные) пользователи;
• Обычные пользователи.

Каждому пользователю кроме имени присваивается числовой идентификатор пользователя (UID, User IDentificator). Пользователь root имеет UID равный 0. Системные пользователи имеют идентификаторы от 1 до 499. Обычные пользователи имеют UID от 500.

Рассмотрим основные преимущества операционной системы Linux [20]:

• Данная ОС не подвержена вирусам, что позволяет хранить информацию более надежно;
• Предоставляет набор инструментальных средств для разработки прикладных программ любой степени сложности, включая системы класса клиент-сервер, объектно-ориентированные, с многооконным текстовым и/или графическим интерфейсом, пригодных для работы как в Linux, так и в других ОС;
• Распространяется по лицензии Open Sourсe, что дает возможность бесплатно иметь современную ОС для использования, как на работе, так и дома;
• Обладает высоким быстродействием, т.е. позволяет обрабатывать

некоторые операции быстрее, чем другие ОС;

• Позволяет эффективно управлять многозадачностью и приоритетами, что дает Linux преимущества перед другими ОС;
• Обеспечивает использование большого числа разнообразных программных пакетов, свободно распространяемых вместе с исходным кодом.
• Позволяет выполнять представленные в формате загрузки прикладные программы других ОС - различных версий Unix, MS Windows;
• Предоставляет учебную базу пользователям и разработчику. Данная документация предоставляется в виде исходных текстов всех компонент, включая ядро самой ОС.

Linux, как и Windows также имеет несколько особенностей:

1. Linux является изначально многопользовательской системой, в данной ОС существует изоляция пользователей от документов и файлов, которые связаны с работой ОС в целом. Создавая текстовый документ, права на чтение, запись и выполнение получает исключительно автор.

2. Ограничение по умолчанию – это функция модульной концепции. Если на почту пользователя придет зараженное письмо, то вред наносится исключительно рабочему окружению данного пользователя.

3. Linux устроена по модульному принципу, это система организована по слоям: от ядра – центра, до множества приложений.

4. Linux и его ядро поддерживают модульные драйвера, вследствие чего все процессы в нем взаимосвязаны.

5. В Linux графические драйвера работают вне ядра. Если произведена интеграция графики в ядро, любая ошибка отрисовки может привести к сбою всей системы. В случае с Linux такая ошибка приведет только к отказу графического приложения.

6. Linux и его сервисы подходят для удаленного доступа. Часто используется установка без графического интерфейса для удаленного управления через SSH.

Со временем, и усовершенствованием ОС Windows стала настолько сложной, что обезопасить ее становиться все труднее.

С ОС Linux все наоборот, она развивается в сфере защиты компьютера и его элементов, при правильном выборе приложения в связке с Linux, увеличиваются шансы на то, злоумышленники, не смогут получить доступ к системе.

Заключение

В ходе написания курсовой работы были решены следующие задачи:

• рассмотрены основные понятия операционных систем персональных компьютеров;
• проведен обзор функциональных возможностей и задач ОС персональных компьютеров;
• выявлены функции отдельных блоков современных ОС персональных компьютеров;
• систематизированы и обобщены назначение и функции ОС семейства MS Windows и Linux.

В заключении отметим, что существуют различные ОС для персональных компьютеров: малые, средние и большие. Но подсистемы не меняются, меняются их размер, наполненность, функции и задачи.

Также особенности операционной системы требуют особого подхода в случаях исследования ее функционирования, проектирования, модернизации.

Функционирование операционной системы тесно связано со всеми функциями «железа».

Список использованной литературы

1. Таненбаум Э. С., Херберт Б. Современные операционные системы. 4-е изд. – " Издательский дом": Питер, 2015.
2. Пятибратов А. П., Гудыно Л. П., Кириченко А. А. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. Учебное пособие. – Издательство: Проспект, 2016.
3. Овезгелдиева О. Б. ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ, МОДУЛЬНАЯ СТРУКТУРА ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ //ТРАДИЦИОННАЯ И ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА: ИСТОРИЯ, СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ, ПЕРСПЕКТИВЫ. – 2017. – С. 9-11.
4. Кручинин А.Ю. Операционные системы [Электронный ресурс]: учебное пособие/ Кручинин А.Ю.— Электрон. текстовые данные.— Оренбург: Оренбургский государственный университет, ЭБС АСВ, 2015.— 132 c.— Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/30115.html.— ЭБС «IPRbooks»
5. Куль Т.П. Операционные системы [Электронный ресурс]: учебное пособие/ Куль Т.П.— Электрон. текстовые данные.— Минск: Республиканский институт профессионального образования (РИПО), 2015.— 312 c.— Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/67677.html.— ЭБС «IPRbooks»
6. McGrath M. Windows 10 in easy steps - Special Edition, 2nd Edition: Covers the Creators Updat. Publishing house: In Easy Steps Limited. In Easy Steps. 2017. 480 с.
7. Asadi A. Linux & Open Source Genius Guide. Volume 7th. Revised Edition Publishing house: Imagine Publishing Ltd. 2015. 180 с.
8. Asadi A. Ubuntu. The Complete Manual 2016. Imagine Publishing Ltd. 2016. 194 с.
9. Староверова, Н. А. Операционные системы [Электронный ресурс]: учебное пособие / Н. А. Староверова, Э. П. Ибрагимова. — Электрон. текстовые данные. — Казань: Казанский национальный исследовательский технологический университет, 2016. — 312 c. — 978-5-7882-2046-8. — Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/79444.html
10. Мартышкин А. И. ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ ЯДРА СОВРЕМЕННЫХ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ //СИНТЕЗ НАУКИ И ОБЩЕСТВА В РЕШЕНИИ ГЛОБАЛЬНЫХ ПРОБЛЕМ СОВРЕМЕННОСТИ. – 2016. – С. 82.
11. Захаров И. С. и др. Конфигурируемая система статической верификации модулей ядра операционных систем //Программирование. – 2015. – №. 1. – С. 44-67.
12. Бабешко В. Н., Панова Е. Н., Зеленина М. Г. Информационное обеспечение многопроцессорных вычислительных систем //Новые задачи технических наук и пути их решения: материалы междунар. научно-практической конф. – Уфа: Аэтерна. – 2015. – С. 5-7.
13. Mallachiev K. M., Pakulin N. V., Khoroshilov A. V. Design and architecture of real-time operating system //Труды Института системного программирования РАН. – 2016. – Т. 28. – №. 2.
14. Бойко А. П. Человеко-машинное взаимодействие-прошлое и настоящее //Электронные средства и системы управления. – 2015. – №. 1. – С. 121-125.
15. Леонтьев В. Windows 10. Новейший самоучитель. – Litres, 2018.
16. Электронный ресурс, режим доступа: https://vellisa.ru/compare-editions-windows-10, дата обращения: 12.05.2019
17. Vermaat M. E. Shelly Cashman Series Microsoft Office 365 & Word 2016: Intermediate. – Cengage Learning, 2016.
18. Satrya G. B., Nasrullah A. A., Shin S. Y. Identifying artefact on microsoft onedrive client to support android forensics //International Journal of Electronic Security and Digital Forensics. – 2017. – Т. 9. – №. 3. – С. 269-291.
19. Бакланов В.В. Защитные механизмы операционной системы Linux: учебное пособие / В.В. Бакланов. под ред. Н.А. Гайдамакина. Екатеринбург: УрФУ, 2015, 354 с.
20. Felter W. et al. An updated performance comparison of virtual machines and linux containers //2015 IEEE international symposium on performance analysis of systems and software (ISPASS). – IEEE, 2015. – С. 171-172.
21. Arnautov S. et al. {SCONE}: Secure Linux Containers with Intel {SGX} //12th {USENIX} Symposium on Operating Systems Design and Implementation ({OSDI} 16). – 2016. – С. 689-703.