Файл: Функции операционных систем персональных компьютеров (стория развития операционной системы Windows и анализ ее основных функций).pdf

ВВЕДЕНИЕ

Трудно назвать другую сферу человеческой, которая бы развивалась настолько же стремительно и порождала бы такое разнообразие проблем, как компьютеризация и информатизация общества. История развития информационных технологий характеризуется активным изменением концептуальных представлений, технических методов, средств и сфер их применения. В современных реалиях для большей части людей стало весьма актуальным умение пользоваться информационными технологиями. Проникновение компьютеров во все сферы жизни общества обуславливает тот факт, что культура общения с компьютером становится общей культуры человека.

Операционная система (ОС) — это программа, которая выполняет функции посредника между компьютером и пользователем. ОС, выполняя роль посредника, служит для того, чтобы использовать эффективно компьютерные ресурсы и создавать условия для эффективной работы пользователя.

Очевидно, что ознакомление с ПК начинать необходимо с ознакомления с операционной системы, ведь без нее работа на ПК немыслима для большей части пользователей.

Вышеизложенное обусловило актуальность выбранной темы.

Целью курсовой работы является изучение функций операционных систем персональных компьютеров.

В соответствии с поставленной целью необходимо решить ряд задач, таких как:

• рассмотреть понятие и виды операционных систем;
• раскрыть историю развития операционной системы Windows и анализ ее основных функций;
• провести анализ перспектив развития операционных систем и их функций.

Объектом исследования являются операционные системы персональных компьютеров, предметом – их функции.

Структура работы обусловлена целью и задачами исследования. Курсовая работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка использованных источников.

1. Понятие и виды операционных систем

Операционная система (ОС) связывает аппаратное обеспечение и прикладные программы. Множество свойств разнообразных программ похожи, и операционная система предоставляет обычно данный общий сервис. К примеру, почти все программы считывают и записывают информацию на диск или отображают ее на дисплее. И хоть и каждая программа может в принципе содержать инструкции, выполняющие данные повторяющиеся задачи, применение в данных целях операционной системы представляется более практичным.

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

Прикладной программист не должен беспокоиться о написании специального программного кода для записи данных на все множество дисков, которое может быть на ПК. Программист просит просто операционную систему записать данные на диск, а ОС занимается зависящей от аппаратуры информацией. Операционная система получает предоставляемые прикладными программами данные и записывает их на физический диск [1, с. 254].

Применение операционной системы делает программное обеспечение более общим: программы могут работать на любом компьютере, на котором данную операционную систему можно запустить, так как взаимодействуют с операционной системой, а не с аппаратурой.

Наиболее часто применяемые операционные системы, такие как UNIX, Windows, DOS, также предоставляют пользовательский интерфейс: пользователь может набирать команды в системном приглашении. ОС интерпретирует данные инструкции при помощи программы, называемой логично командным интерпретатором, или процессором.

Структура ОС обладает модульным характером.

Программный модуль представляет собой программу, рассматриваемую как целое в контекстах хранения в наборе данных, трансляции, объединения с прочими программными модулями, загрузки в оперативную память для выполнения или разработки в составе программного комплекса.

При разработке программного обеспечения разделение его на модули осуществляется по функциональному признаку, что содействует минимизации количества межмодульных связей и, соответственно, снижению сложности разрабатываемого программного комплекса.

Размеры модулей при этом составляют обычно несколько десятков, реже несколько сотен операторов алгоритмического языка. При исполнении программ принято различать исходный модуль - программу, которая выражена на принятом при разработке комплекса языке программирования, объектный модуль - программу, которая получена в результате трансляции на машинный язык, и загрузочный модуль - программу, которая прошла редактирование и готова к помещению в оперативную память и после настройки адресных констант по месту загрузки - к исполнению. Загрузочный модуль может в себя включать несколько объектных и отредактированных ранее загрузочных модулей.

Основными сервисами, предоставляемыми типичными операционными системами, являются:

1. Разработка программ. Операционная система предоставляет программисту целый ряд разнообразных инструментов разработки приложений: отладчики, редакторы и т. п. В данном случае необязательно знать, каким образом функционируют разнообразные электромеханические и электронные узлы и устройства компьютера. В большинстве случаев пользователь может не знать даже системы команд процессора, так как он может обойтись мощными высокоуровневыми функциями, которые операционная система предоставляет.
2. Исполнение программ. Для запуска программы необходимо выполнить ряд действий: загрузить в основную память программу и данные, инициализировать устройства ввода-вывода и файлы, подготовить прочие ресурсы. Операционная система осуществляет всю указанную работу вместо пользователя.
3. Доступ к устройствам ввода-вывода. Для управления каждым устройством применяется свой набор команд. Операционная система предоставляет пользователю единообразный интерфейс, который скрывает все данные детали и обеспечивает программисту доступ к устройствам ввода-вывода при помощи простых команд чтения и записи. Если бы программист работал непосредственно с аппаратурой компьютера, то для организации, к примеру, чтения блока данных с диска ему бы пришлось использовать более десятка команд с указанием огромного количества параметров. После завершения обмена программист бы должен был предусмотреть еще более сложный анализ результата выполненной операции.
4. Контролируемый доступ к файлам. При работе с файлами управление со стороны операционной система предусматривает не только глубокий учет природы устройства ввода-вывода, но и знание структур данных, записанных в файлах. Многопользовательские операционные системы, помимо этого, обеспечивают механизм защиты при обращении к файлам.
5. Системный доступ. Операционная система управляет доступом к совместно используемой или общедоступной вычислительной системе в целом, а также к отдельным системным ресурсам. Она обеспечивает защиту ресурсов и данных от несанкционированного использования и разрешает конфликтные ситуации.
6. Обнаружение ошибок и их обработка. При работе компьютерной системы могут происходить различного рода сбои за счет внешних и внутренних ошибок в аппаратном обеспечении, разнообразных программных ошибок (переполнение, попытка обращения к ячейке памяти, доступ к которой запрещен и др.). В каждом случае операционная система выполняет действия, минимизирующих неблагоприятное воздействие ошибки на работу приложения (от простого сообщения об ошибке до аварийной остановки программы).
7. Учет использования ресурсов. Качественная операционная система располагает средствами учета использования разнообразных ресурсов и отображения параметров производительности вычислительной системы. Данная информация представляет важность для настройки (оптимизации) вычислительной системы в целях повышения ее производительности [4, с. 38].

В результате реальная машина, которая может выполнить лишь небольшой набор элементарных действий (машинных команд), при помощи операционной системы превращается в виртуальную машину, которая выполняет обширный набор гораздо более мощных функций. Виртуальная машина также управляется командами, однако это уже команды более высокого уровня, к примеру, такие, как удалить файл с определенным именем, запустить на выполнение прикладную программу, повысить приоритет задачи, вывести текст файла на печать и т. д.

Современные операционные системы должны соответствовать целому ряду требований:

• совместимость — операционная система должна включать средства для выполнения приложений, подготовленных для других операционных систем;
• переносимость — обеспечение возможности переноса операционной системы с одной аппаратной платформы на другую;
• отказоустойчивость и надежность — предусматриваем защиту операционной системы от внешних и внутренних ошибок, различного рода отказов и сбоев;
• безопасность — операционная система должна содержать средства защиты ресурсов одних пользователей от других;
• расширяемость — операционная система должна обеспечивать удобство внесения последующих дополнений и изменений;
• производительность — операционная система должна обладать достаточным быстродействием [3, с. 236].

Можно выделить следующие типы операционных систем:

• графические (с наличием графического пользовательского интерфейса - GUI) и текстовые (только командная строка);
• бесплатные и платные;
• открытые (с возможностью редактирования исходного кода) и закрытые (без возможности редактирования исходного кода);
• клиентские и серверные;
• высокая стабильность (устойчивость к сбоям аппаратной части) и низкая стабильность;
• простая в администрировании (предназначенная для рядового пользователя) и сложная, предназначенная для системных администраторов;
• 16-разрядная - 32-разрядная - 64-разрядная (в далеком прошлом еще были и 8-разрядные);
• с высоким уровнем безопасности данных и с низким уровнем безопасности и др. [8, с. 48].

Задачи, которые призвана решать современная операционная система, можно разделить на четыре основные группы:

1. Организация удобного интерфейса между пользователями и приложениями, с одной стороны, и аппаратурой компьютера, с другой стороны.
2. Организация эффективного использования ресурсов компьютера.
3. Облегчение процессов эксплуатации программных и аппаратных средств вычислительной системы.
4. Возможность развития.

По числу выполняемых одновременно задач выделяют операционные системы однозадачные (MS DOS, ранние версии PC DOS) и многозадачные (OS/2, UNIX, Windows).

Однозадачные операционные системы предоставляют пользователю виртуальную машину и включают средства управления файлами, периферийными устройствами и средства общения с пользователем. Многозадачные ОС управляют дополнительно разделением между задачами совместно используемых ресурсов. Многозадачность бывает невытесняющей (NetWare, Windows3/95/98) и вытесняющей (Windows NT, OS/2, UNIX). В первом случае активный процесс по окончании передает сам управление операционной системой для выбора из очереди другого процесса. Во втором случае решение о переключении процессора с одного процесса на другой принимает операционная система.

По количеству работающих одновременно пользователей операционные системы делятся на однопользовательские (MS DOS, Windows Зх, ранние версии OS/2) и многопользовательские (UNIX, WINDOWS NT). В многопользовательских системах присутствуют средства защиты информации пользователей от несанкционированного доступа.

Помимо этого, существуют мобильные операционные системы, с легкостью переносимые на различные типы компьютеров (UNIX). В таких операционных системах аппаратно-зависимые места локализованы и при переносе системы переписываются. Аппаратно-независимая часть реализуется на языке программирования высокого уровня, как правило, на языке Си, и перекомпилируется при переходе на другую платформу [7, с. 134]. В настоящее время количество существующих операционных систем, достаточно велико и насчитывает порядка 200. По состоянию на 2018 год наибольшей популярностью пользовались следующие операционные системы:

• Windows 7 – 47,2%;
• Windows 10 – 25,3%;
• Windows XP – 9,17%;
• Windows 8.1 – 6,9 %;
• Mac OS – 2,75%;
• Linux – 2,27%;
• прочие 4,69 % [2, с. 218].

Таким образом, можно заключить следующее.

Лидирующее место среди операционных систем для персональных компьютеров занимает Windows, хотя в настоящее время популярность набирают операционные системы на базе Linux.

Существует несколько характеристик операционных систем, которые важно принимать в учет при выборе той или иной ОС.

В зависимости от реализованных архитектурных решений характеристиками операционных систем выступают:

1. Переносимость- представляет собой способность работать на CISC И RISC – процессорах.

2. Многозадачность – предполагает возможность применения одного процессора для работы большого количества приложений.