Файл: Функции операционных систем персональных компьютеров (Теоретические основы операционных систем).pdf

Введение

Для решения любой задачи на компьютере необходимы, по крайней мере, два вида ресурсов: оперативная память для хранения программы и данных и процессор для исполнения команд. Указанные ресурсы могут быть предоставлены задаче самим пользователем, если он вручную разместит в основной памяти программу и данные и введет в машину информацию для запуска процессора. Однако такой способ не приемлем для больших программ, т.к. является очень трудоемким и медленным. Дело в том, что элементарные операции при работе с устройствами компьютера и по управлению его ресурсами - это операции очень низкого уровня, состоящие из нескольких сотен и тысяч элементарных команд.

Операционная система освобождает пользователя от долгой и кропотливой работы, связанной с распределением ресурсов компьютера, управлением устройствами, организацией выполнения программ, выполняя эти действия автоматически.

Операционная система – это специальная программа, которая загружается при включении компьютера. Она ведет диалог с пользователем, осуществляет управление компьютером, его ресурсами (памятью, местом на дисках и т.д.), запускает другие прикладные программы на выполнение, обеспечивает корректный выход из программ и выключение компьютера. Операционная система обеспечивает удобный способ общения (интерфейс) пользователя с прикладными программами.

Данная работа является актуальной, так как ОС с каждым днем развиваются. Не пройдет и пару лет, как старые ОС уйдут в прошлое и уступят свое место современным более мощным и удобным. Вот почему так важно иметь знания в области ОС.

Целью настоящей работы является изучить функции операционных систем персональных компьютеров.

Для достижения поставленной цели решаются задачи:

• рассмотреть назначения, состав и основные функции операционные системы;
• изучить характеристики и оценку возможностей операционных систем;
• провести сравнительную характеристику операционных систем.

Практическая значимость исследования заключается в том, что определены достоинства и недостатки рассмотренных операционных систем.

Успешность выполнения задач по написанию работы в наибольшей степени зависит от выбранных методов исследования.

В работе использовались методы как эмпирического исследования: сравнительно-сопоставительный, наблюдение, так и используемые как на эмпирическом, так и на теоретическом уровне исследования: абстрагирования, анализ и синтез.

---

Для раскрытия поставленной темы определена следующая структура: работа состоит из введения, основной части, заключения, списка использованной литературы.

Глава 1. Теоретические основы операционных систем

Назначение и функции операционных систем

Все многообразие программ, используемых на современном компьютере, называется программным обеспечением - ПО (software).

Программы, составляющие ПО, можно разделить на три группы: системное ПО, системы программирования, прикладное ПО. Ядром системного ПО является операционная система (ОС).

ОС - это неотъемлемая часть ПО, управляющая техническими средствами компьютера (hardware).. Операционная система - это программа, координирующая действия вычислительной машины; под ее управлением осуществляется выполнение программ.

Основные функции операционной системы:

1. Обмен данными между компьютером и различными периферийными устройствами (терминалами, принтерами, гибкими дисками, жесткими дисками и т.д.). Такой обмен данными называется "ввод/вывод данных".

2. Обеспечение системы организации и хранения файлов.

3. Загрузка программ в память и обеспечение их выполнения.

4. Организация диалога с пользователем.

ОС – это комплекс взаимосвязанных системных программ, назначение которого – организовать взаимодействие пользователя с компьютером и выполнение всех других программ.

Первая задача ОС – организация связи, общения пользователя с компьютером в целом и его отдельными устройствами. Такое общение осуществляется с помощью команд, которые в том или ином виде человек сообщает операционной системе. В ранних вариантах операционных систем такие команды просто вводились с клавиатуры в специальную строку. В последующем были созданы программы – оболочки ОС, которые позволяют общаться не только с ОС не только текстовым языком команд, а с помощью меню (в том числе пиктографического) или манипуляций с графическими объектами.

Вторая задача ОС – организация взаимодействия всех блоков компьютера в процессе выполнения программы, которую назначил пользователь для решения задачи. В частности, ОС организует и следит за размещением в оперативной памяти и на диске нужных для работы программы данных, обеспечивает своевременное подключение устройств компьютера по требованию программы и т.п.

---

Третья задача ОС – обеспечение так называемых системных работ, которые бывает необходимо выполнить для пользователя. Сюда относится проверка, “лечение” и форматирование диска, удаление и восстановление файлов, организация файловой системы и т.п. Обычно такие работы осуществляются с помощью специальных программ, входящих в ОС и называемых утилитами.

Операционная система выполняет роль связующего звена между аппаратурой компьютера, с одной стороны, и выполняемыми программами, а также пользователем, с другой стороны.

ОС обычно хранится во внешней памяти компьютера – на диске. При включении компьютера она считывается с дисковой памяти и размещается в ОЗУ.

Этот процесс называют загрузкой ОС.

В функции ОС входит:

• осуществление диалога с пользователем;
• ввод-вывод и управление данными;
• планирование и организация процесса обработки программ;
• распределение ресурсов (оперативной памяти, процессора, внешних устройств);
• запуск программ на выполнение;
• всевозможные вспомогательные операции обслуживания;
• передача информации между различными внутренними устройствами;
• программная поддержка работы периферийных устройств (дисплея, клавиатуры, принтера и др.).

ОС можно назвать программным продолжением устройства управления компьютера.

В зависимости от количества одновременно обрабатываемых задач и числа пользователей, которых могут обслуживать ОС, различают четыре основных класса операционных систем:

• однопользовательские однозадачные, которые поддерживают одну клавиатуру и могут работать только с одной (в данный момент) задачей;
• однопользовательские однозадачные с фоновой печатью, которые позволяют помимо основной задачи запускать одну дополнительную задачу, ориентированную как правило, на вывод информации на печать.
• однопользовательские многозадачные, которые обеспечивают одному пользователю параллельную обработку нескольких задач.
• многопользовательские многозадачные, позволяющие на одном компьютере запускать несколько задач нескольким пользователям.

ОС для персонального компьютера, ориентированного на профессиональное применение, должна содержать следующие основные компоненты:

• программы управления вводом/выводом;
• программы, управляющие файловой системой и планирующие задания для компьютера;
• процессор командного языка, который принимает, анализирует и выполняет команды, адресованные ОС.

---

В каждой ОС имеется свой командный язык, который позволяет пользователю выполнять те или иные действия:

• обращаться к каталогу;
• выполнять разметку внешних носителей;
• запускать программы;
• и другие действия.

Анализ и исполнение команд пользователя, включая загрузку готовых программ из файлов в оперативную память и их запуск, осуществляет командный процессор ОС.

Состав и виды операционных систем

Структуру ОС составляют следующие модули:

• базовый модуль (ядро ОС) - управляет работой программы и файловой системой, обеспечивает доступ к ней и обмен файлами между периферийными устройствами;
• командный процессор - расшифровывает и исполняет команды пользователя, поступающие прежде всего через клавиатуру;
• драйверы периферийных устройств - программное обеспечение согласованности работы этих устройств с процессором (каждое периферийное устройство обрабатывает информацию по-разному и в различном темпе);
• дополнительные сервисные программы (утилиты) - делают удобным и многосторонним процесс общения пользователя с компьютером.

Операционные системы бывают:

1. Бесплатные и платные. Большая часть операционных систем - платные, например, MS Windows. Однако существуют и бесплатно распространяемые операционные системы, например, Linux. Вы можете бесплатно получить Linux у того, кто уже обладает этой операционной системой, или скачать Linux из Интернета.

С текстовым интерфейсом, например, MS DOS, и с графическим интерфейсом, например, Windows и Linux.

1. Однозадачные и многозадачные. Однозадачные операционные системы, например, MS DOS, могут работать только с одной программой. Многозадачные операционные системы, например, Windows ХР, OS/2, UNIX, способны одновременно выполнять несколько программ на одном компьютере.
2. Однопользовательские и многопользовательские, отличающиеся по числу одновременно работающих пользователей. Многопользовательские операционные системы позволяют нескольким пользователям одновременно работать на одном и том же компьютере.

Главное отличие многопользовательских систем от однопользовательских состоит в наличии у каждого пользователя средств защиты информации от несанкционированного доступа других пользователей, работающих на этом компьютере. Чтобы начать работать, человек должен пройти регистрацию в системе: ввести свое учетное имя (account name) и пароль (password).

---

Таблица 1

Виды операционных систем

ОС	Число одновременно работающих пользователей и задач	Примечание
MS DOS	Однопользовательская, однозадачная	Поддерживает одну клавиатуру и позволяет работать в данный момент; только с одной задачей
OS/2	Однопользовательская, многозадачная	Обеспечивает одному пользователю параллельную работу с несколькими приложениями
UNIX	Многопользовательская, многозадачная	Позволяет на одном компьютере запускать несколько задач нескольким пользователям
Windows	Многопользовательская, многозадачная	Позволяет на одном компьютере запускать несколько задач нескольким пользователям

Таким образом, подводя итоги первой главы необходимо отметить, что Назначение ОС - организация вычислительного процесса в вычислительной системе, рациональное распределение вычислительных ресурсов между отдельными решаемыми задачами; предоставление пользователям многочисленных сервисных средств, облегчающих процесс программирования и отладки задач. Операционная система исполняет роль своеобразного интерфейса (Интерфейс - совокупность аппаратуры и программных средств, необходимых для подключения периферийных устройств к ПЭВМ) между пользователем и ВС, т.е. ОС предоставляет пользователю виртуальную ВС. Это означает, что ОС в значительной степени формирует у пользователя представление о возможностях ВС, удобстве работы с ней, ее пропускной способности. Различные ОС на одних и тех же технических средствах могут предоставить пользователю различные возможности для организации вычислительного процесса или автоматизированной обработки данных.

Глава 2. Сравнительная характеристика операционных систем

2.1. Windows XP

В основе системы Windows XP лежит код Windows NT и Windows 2000, зарекомендовавший себя надежностью и характеризуемый 32-разрядной вычислительной архитектурой. ХР унаследовала от NT/2000 и более совершенный механизм управления памятью, чем у Windows 95, 98 или Me, и лучший аппарат управления многозадачностью.

---