Файл: Функции операционных систем персональных компьютеров (История развития операционных систем).pdf

В настоящий момент сложно себе представить функционирование общества без компьютерных технологий. Цифровизация затронула все аспекты существования человека от повседневной жизни до различных сфер госудатсвенного управления. Образование, зравоохранение, оборона госудатсва, экономика и торговля, развитие промышленности, связь, почтовое сообщение, транспорт и социальное обеспечение – все эти отрасли и не только используют информацонные технологии в своей деятельности.

Современный этап развития российского общества характеризуется статегическим курсом на радикальные экономические реформы с использованием электронных технологий. Подтверждением этому является разработанная в 2017 году Стратегия развития информационного общества в Российской Федерации на 2017 - 2030 годы (утверждена Указом Президента Российской Федерации от 9 мая 2017 г. № 203 «О Стратегии развития информационного общества в Российской Федерации на 2017 - 2030 годы»)^[1] и документ по реализации Стратегии – Программа «Цифровая экономика Российской Федерации», (утверждена распоряжением Правительства Российской Федерации от 28 июля 2017 г. № 1632-р).^[2] Таким образом, государтсво ориентировано на создание цифровой экономики, где ключевым фактором производства являются цифровые данные.

Результатом реализации вышеуказанных стратегических документов является создание конкурентного преимущества России в условиях санкций, где ключевым фактором выбраны данные в цифровой форме.

Операционные системы при этом выполняют функцию коммуникации человека и машины, создают основу для автоматизации основных сфер деятельности человека.

Актуальность темы обусловлена необходимостью детального изучения основ информатики и технологий програмирования, т.к. без понимания основ взаимодействия человека и компьютера невозможна эффективная настройка любой компьютерной программы. Учиывая масштабность реализации государтсвенных проектов технологии програмиррования являются востребованным направлением для детального изучения.

Целью курсовой работы является изучение функций основных операционных систем, история их развития и перспективные направления использования.

В рамках достижения указанной цели необходимо решение следующих задач:

1) провести анализ понятия «операционноя система»;

2) дать характеристику основным этапам развития операционных систем;

3) привести критерии классификации операционных систем;

4) описать назначение опреационной системы, описать способы установки, настройки и поддрежки программных продуктов в зависимости от типа системы;

5) провести анализ применения основных операционных систем напримереWindows.

Объектом ислледования является расммотрение операционных систем, их свойст и типов; предметом ислледования является изучение основных функций опреационных систем.

Теоретико – методологическую базу для ислледования темы составили научные труды и публикации ученых и программистов.

Источниками информации послужили учебная литература, открытые к свободному доступу инсточники информации (научные электронные библиотеки), научные публикации по теме.

Глава 1 История развития операционных систем

1.1 Понятие операционной системы

Операционная система – это комплекс взаимосвязанных системных программ, функциями которого является контроль использования и распределения ресурсов вычислительной системы и организация взаимодействия пользователя с компьютером. Система загружается при включении компьютера. Она производит диалог с пользователем, осуществляет управление компьютером, его ресурсами (оперативной памятью, местом на дисках и т.д.), запускает другие (прикладные) программы на выполнение. Основная причина необходимости операционной системы состоит в том, что элементарные операции для работы с устройствами компьютера и управления ресурсами компьютера ‒ это операции очень низкого уровня, поэтому действия, которые необходимы пользователю и прикладным программам, состоят из нескольких сотен или тысяч таких элементарных операций.

В логической структуре типичной вычислительной системы операционная система занимает положение между устройствами с их микроархитектурой, машинным языком и, возможно, собственными (встроенными) микропрограммами (драйверами) ‒ с одной стороны ‒ и прикладными программами с другой.

Разработчикам программного обеспечения операционная система позволяет абстрагироваться от деталей реализации и функционирования устройств, предоставляя минимально необходимый набор функций, который образует интерфейс.

Основная функция всех операционных систем ‒ посредническая. Она заключаются в обеспечении нескольких видов интерфейса^[3]:

интерфейса между пользователем и программно ‒ аппаратными средствами компьютера (интерфейс пользователя);
интерфейса между программным и аппаратным обеспечением (аппаратно ‒ программный интерфейс);
интерфейса между разными видами программного обеспечения (программный интерфейс).

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

Все операционные системы способны обеспечивать как пакетный, так и диалоговый режим работы с пользователем. В пакетном режиме операционная система автоматически исполняет заданную последовательность команд. Суть диалогового режима состоит в том, что операционная система находится в ожидании команды пользователя и, получив ее, приступает к исполнению, а исполнив, возвращает отклик и ждет очередной команды. Диалоговый режим работы основан на использовании прерываний процессора и прерываний BIOS (которые, в свою очередь, также основаны на использовании прерываний процессора) Опираясь на эти аппаратные прерывания, операционная система создает свой комплекс системных прерываний. Способность операционной системы прервать текущую работу и отреагировать на события, вызванные пользователем с помощью управляющих устройств, воспринимается нами как диалоговый режим работы.

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

Существует несколько видов операционных систем: DOS, Windows, UNIX разных версий и др. Наиболее распространенной является операционная система Windows. Существует несколько версий Windows, самая последняя из которых Windows 10.

1.2. Этапы развития операционных систем

История развития операционных систем насчитывает уже много лет^[4].

Первое поколение (1945–1955): электронные лампы. Первый настоящий цифровой компьютер был чисто механической машиной без ОС.

Второе поколение (1955–1965): транзисторы и системы пакетной обработки. В основном программы для них составлялись на языке Фортран и ассемблере, а типичными ОС были FMS (Fortran Monitor System) и IBSYS.

Третье поколение (1965–1980): интегральные схемы и многозадачность. Появилась OS/36/, примерно на два или три порядка превышающая по объему FMS. Самым важным достижением явилась многозадачность (разбиение памяти на несколько частей). Система MULTICS не получила распространения, но оказала влияние на последующие операционные системы.

Был разработан стандарт системы UNIX, названный POSIX, который в настоящее время поддерживается большинством версий UNIX. В 1987 году Таненбаум выпустил в образовательных целях небольшой клон системы UNIX ‒ MINIX.

Четвертое поколение (с 1980 года по наши дни): персональные компьютеры. Следующий период эволюции операционных систем связан с появлением БИС‒больших интегральных схем. Появилась DOS (дисковая операционная система). Видоизмененная система была переименована в MS-DOS (MicroSoft Disk Operating System). CP/M, MS-DOS и другие операционные системы для первых микрокомпьютеров полностью основывались на командах, вводимых пользователем с клавиатуры. С 1985 по 1995 год Windows была просто графической оболочкой, работавшей поверх MS-DOS. Однако в 1995 году была выпущена самостоятельная версия Windows ‒ Windows 95. В 1998 году была выпущена слегка модифицированная версия этой системы, получившая название Windows 98. Другой операционной системой Microsoft была Windows NT (NT означает New Technology ‒ новая технология). Она представляла собой полноценную 32-разрядную систему. В 2001 году была выпущена слегка обновленная версия Windows 2000, названная Windows XP. Эта версия выпускалась намного дольше, по существу заменяя все предыдущие версии Windows. Тем не менее выпуск новых версий продолжался. После Windows 2000 серверная включала Windows Server 2003 и Windows 2008. Затем в январе 2007 года Microsoft выпустила окончательную версию преемника Windows XP под названием Vista. Microsoft надеялась, что она полностью заменит Windows XP, но этого так и не произошло. С появлением Windows 7, новой и менее требовательной к ресурсам операционной системы, многие решили вообще пропустить Vista. Менее чем за три недели Windows 7 получила большую долю рынка, чем Vista за семь месяцев. В 2012 году Microsoft выпустила ее преемника ‒ Windows 8. Но пока проникновение ее на рынок идет намного медленнее по сравнению с Windows 7.

Другим основным конкурентом в мире персональных компьютеров является ОС UNIX (и различные производные от этой системы). UNIX имеет более сильные позиции на сетевых и промышленных серверах, также она находит все более широкое распространение и на настольных компьютерах, ноутбуках, планшет- ных компьютерах и смартфонах. Ее производные нашли широкое применение на мобильных устройствах, которые работают под управлением iOS 7 или Android. Хотя многие пользователи UNIX, особенно опытные программисты, отдают предпочтение интерфейсу на основе командной строки, практически все UNIX-системы поддерживают систему управления окнами X Window System (или X11)

Пятое поколение (с 1990 года по наши дни): мобильные компьютеры. В первое десятилетие после своего появления большинство смартфонов работало под управлением Symbian OS, но долю рынка Symbian начали отбирать другие операционные системы, например RIM Blackberry OS и Apple iOS. Доля рынка популярность Symbian упала.

1.3 Классификация операционных систем

Операционные системы могут различаться особенностями реализации внутренних алгоритмов управления основными ресурсами компьютера (процессорами, памятью, устройствами), особенностями использованных методов проектирования, типами аппаратных платформ, областями использования и многими другими свойствами.

Ниже приведена классификация ОС по нескольким наиболее основным признакам^[5].

Особенности алгоритмов управления ресурсами

От эффективности алгоритмов управления локальными ресурсами компьютера во многом зависит эффективность всей сетевой ОС в целом. Поэтому, характеризуя сетевую ОС, часто приводят важнейшие особенности реализации функций ОС по управлению процессорами, памятью, внешними устройствами автономного компьютера. Так, например, в зависимости от особенностей использованного алгоритма управления процессором, операционные системы делят на многозадачные и однозадачные, многопользовательские и однопользовательские, на системы, поддерживающие многонитевую обработку и не поддерживающие ее, на многопроцессорные и однопроцессорные системы.

Поддержка многозадачности.

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