Файл: Операционные системы семейства UNIX.pdf

Коротко говоря популярность и успех системы UNIX объяснялись несколькими причинами:

• Система написана на языке высокого уровня, благодаря чему ее легко читать, понимать, изменять и переносить на другие машины.
• Наличие довольно простого пользовательского интерфейса, в котором имеется возможность предоставлять все необходимые пользователю услуги.
• Наличие элементарных средств, позволяющих создавать сложные программы из более простых.
• Наличие иерархической файловой системы, легкой в сопровождении и эффективной в работе.
• Обеспечение согласования форматов в файлах, работа с последовательным потоком байтов, благодаря чему облегчается чтение прикладных программ.
• Наличие простого, последовательного интерфейса с периферийными устройствами.
• Система является многопользовательской, многозадачной; каждый пользователь может одновременно выполнять несколько процессов.

4. ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ СЕМЕЙСТВА 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 оперативной памяти 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

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.

Операционная система UNIX – это набор программ, который управляет компьютером, осуществляет связь между пользователем и компьютером и обеспечивает инструментальными средствами, чтобы помочь выполнить работу. Разработанная, чтобы обеспечить легкость, эффективность и гибкость программного обеспечения, система UNIX имеет несколько полезных функций:

• основная цель системы - выполнять широкий спектр заданий и программ;
• интерактивное окружение, которое позволяет связываться напрямую с компьютером и получать немедленно ответы на запросы и сообщения;
• многопользовательское окружение, которое позволяет разделять ресурсы компьютера с другими пользователями без уменьшения производительности. Этот метод называется разделением времени. Система UNIX взаимодействует с пользователями поочередно, но так быстро, что, кажется, взаимодействие происходит со всеми пользователями одновременно;
• многозадачное окружение, позволяющее пользователю выполнять более одного задания в одно и тоже время.

Самый общий взгляд на архитектуру UNIX позволяет увидеть двухуровневую модель системы, состоящую из пользовательской и системной части (ядра) (см.рис.2.). Ядро непосредственно взаимодействует с аппаратной частью компьютера, изолируя прикладные программы (процессы в пользовательской части операционной системы) от особенностей ее архитектуры. Ядро имеет набор услуг, предоставляемых прикладным программам посредством системных вызовов. Таким образом, в системе можно выделить два уровня привилегий уровень системы и уровень пользователя.

Рисунок 2 Архитектура операционной системы UNIX

Важной частью системных программ являются демоны. Демон – это процесс, выполняющий определенную функцию в системе, который запускается при старте системы и не связан ни с одним пользовательским терминалом. Демоны предоставляют пользователям определенные сервисы, примерами которых могут служить системный журнал, веб-сервер и т.п.. Аналогом демонов в операционной системе Windows являются системные службы.

---

Операционная система UNIX обладает классическим монолитным ядром в котором можно выделить следующие основные части (см. рис.3.):

• Файловая подсистема. Доступ к структурам ядра осуществляется через файловый интерфейс;
• Управление процессами. Сюда входит управление параллельным выполнением процессов (планирование и диспетчеризация), виртуальной памятью процесса, и взаимодействием между процессами (сигналы, очереди сообщений и т.п.);
• Драйверы устройств. Драйверы устройств делятся на символьные и блочные по типу внешнего устройства. Для каждого из устройств определен набор возможных операций (открытие, чтение и т.д.).

Рисунок 3 Ядро операционная системы UNIX

Благодаря тому, что в UNIX аппаратно-независимая часть явно отделена, это семейство операционных систем может быть с минимальными затратами перенесено на новые аппаратные платформы.

Видно, что ядро операционной системы UNIX является классическим для многозадачной многопользовательской операционной системы, поэтому оно широко используется в обучении системному программированию и теории операционных систем.

В настоящее время существует множество ОС, построенных на ядре UNIX, такие как: SCO Unix (Santa Cruz Operation), Novell UnixWare, Interactive Unix, Linux, семейство BSD (BSDI, FreeBSD, NetBSD, OpenBSD), Solaris, AIX, IRIX, Digital Unix, HP-UX. Этот список не претендует на полноту, ибо кроме перечисленных есть еще множество менее распространенных Unix'ов и Unix-подобных систем.

5. ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА LINUX

Из всего списка операционных систем семейства UNIX отдельно можно выделить операционную систему Linux. Данный выбор обоснован тем, что самым популярным проектом UNIX-системы конца XX века стала недорогая альтернатива дорогостоящим (HP-UNIX, SUN Solaris, Digital UNIX) решениям - ОС Linux. Сегодня темпы освоения рынка данной системой по сравнению с остальными известными ОС являются самыми интенсивными.

Сильной стороной ОС Linux является ее универсальность: система покрывает весь диапазон применений -- от настольного PC до сверхмощных многопроцессорных серверов и кластеров.

Будучи операционной системой, Linux выполняет многие из функций, характерных для DOS и Windows. Однако следует отметить, что эта ОС отличается особой мощью и гибкостью. Большинство операционных систем персональных компьютеров, например DOS, создавались для небольших ПК, обладавших ограниченными возможностями и лишь недавно превратившихся в универ­сальные машины. Такие ОС постоянно модернизируются, поскольку они должны соответствовать непрерывно развивающимся возможностям аппа­ратных средств персональных компьютеров. Система же Linux разрабатыва­лась совершенно в ином контексте. Она представляет собой ПК-версию операционной системы UNIX, которая десятилетиями используется на мэйн­фреймах и мини-ЭВМ и является основной ОС рабочих станций. Linux предоставляет в распоряжение вашего ПК скорость, эффективность и гиб­кость UNIX, используя при этом все преимущества современных персональ­ных машин.

---

С финансовой точки зрения Linux обладает одним весьма существенным достоинством — она не коммерческая. В отличие от операционной системы UNIX, Linux распространяется бесплатно по генеральной открытой лицензии GNU в рамках Фонда бесплатного программного обеспечения (Free Software Foundation), благодаря чему эта ОС доступа всем желающим. В действитель­ности система Linux защищена авторским правом и не находится в обще­доступном пользовании, однако открытая лицензия GNU — это почти то же самое, что и передача в общедоступное пользование. Она составлена таким образом, что Linux остается бесплатной и в то же время стандартизированной системой. Существует лишь один официальный вариант Linux.

Некоммерческий характер Linux иногда создает у людей неверное впе­чатление о ней: некоторые считают, что эта операционная система не относится к числу профессиональных. По сути дела, Linux является ПК-вер­сией ОС UNIX.

Управление файлами, управление программами и взаимодействие с поль­зователями — это традиционные функции, общие для всех операционных систем. У Linux, как и у всех версий UNIX, есть еще две особенности: она является многопользовательской и многозадачной системой. Многозадач­ность означает, что систему можно "попросить" выполнить несколько задач одновременно. Пока выполняется одна задача, вы работаете с другой. Например, когда печатается один файл, можно редактировать другой, не ожидая окончания процесса печати. Многопользовательский режим означает, что в системе одновременно могут быть зарегистрированы несколько поль­зователей, каждый из которых взаимодействует с нею через свой терминал.

Первоначально операционные системы предназначались для повышения эффективности работы аппаратных средств. Возможности первых компью­теров были ограниченными, и операционной системе приходилось извлекать их них максимум возможного. В этом отношении операционные системы были рассчитаны не на пользователя, а на аппаратные средства. Как правило, ОС отличались жесткостью, вынуждая пользователя приспосабливаться к требованиям эффективности использования аппаратных средств.

Как версия системы UNIX, Linux отличается характерной для этой ОС гибкостью, обусловленной в первую очередь тем, что эта ОС развивалась в среде исследователей и ученых. Операционную систему UNIX разработал Кен Томпсон, сотрудник фирмы Bell Laboratories концерна AT&T, в конце 60-х — начале 70-х годов. UNIX вобрала в себя целый ряд новых разработок в области операционных систем. Она создавалась как операционная система для исследователей. При разработке UNIX была поставлена задача создать систе­му, которая могла бы удовлетворять непрерывно изменяющимся требовани­ям сотрудников, занимающихся разнообразными исследованиями. Для дос­тижения этой цели Томпсону пришлось разрабатывать систему, которая могла решать множество разнотипных задач. Гибкость системы стала более важным качеством, нежели эффективность работы аппаратных средств. Как и UNIX, Linux позволяет пользователям справиться с решением чрезвычайно широкого круга задач.

---

ОС рассматривается как ме­ханизм, предоставляющий в распоряжение пользователя набор высокоэф­фективных инструментов. Такая ориентация на пользователя означает, что вы можете конфигурировать и программировать систему в соответствии со своими конкретными потребностями. В случае с Linux операционная систе­ма действительно становится операционной средой.

Система Linux предназначена специально для персональных компьюте­ров с элементной базой Intel. Ее разработка начиналась проектом Линуса Торвальда, студента факультета вычислительной техники Хельсинкского университета. В то время студенты пользовались программой Minix, которая демонстрировала различные возможности UNIX. Эта программа, которую разработал профессор Эндрю Таннебаум, широко распространилась по сети Internet среди студентов всего мира.

В намерения Линуса входило создать эффективную ПК-версию UNIX для пользователей Minix. Он назвал ее Linux и в 1991 году выпустил версию 0.11. Linux широко распространилась по Internet и в последующие годы подверглась доработкам со стороны других программистов, которые ввели в нее возможности и особенности, присущие стандартным UNIX-системам. В Linux, в частности, были перенесены прак­тически все основные программы-менеджеры окон. В этой ОС используются утилиты Internet, имеется и полный набор средств разработки программ, включая компиляторы и отладчики C++. Несмотря на такие широкие возможности, операционная система Linux остается небольшой, стабильной и быстродействующей. В минимальной конфигурации она может эффективно работать даже на компьютере при наличии оператив­ной памяти объемом 4 Мбайта.

Linux имеет несколько редакций. Каждая фирма комплектует свою систему и ее программное обеспечение по-своему, а затем выпускает пакет с собственной редакцией этой системы. Редакции могут включать в себя модифицированные версии программы, новое программное обеспечение. Среди наиболее популярных редакций, и практичных дестpибутивы - RedHat based (RedHat, KSI, Mandrake, Caldera), Debian, SuSe, Slackware.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Современная операционная система - сложный комплекс программных средств, предоставляющих пользователю не только стандартизированный ввод-вывод информации и управление программами, но и упрощающий работу с компьютером. Программный интерфейс операционных систем позволяет уменьшить размер конкретной программы, упростить ее работу со всеми компонентами вычислительной системы.

Каждая операционная система однозначно определяет набор функций, обеспечивающий обмен с файлом, состоящий из запросов на открытие, чтение, управление и закрытие файла.

---