Файл: Функции операционных систем персональных компьютеров.pdf

На сегодняшний день известно огромное количество разнообразных видов операционных систем, которые различаются областью использования, аппаратной платформой, методами реализации и другими аспектами. Закономерен тот факт, что разнообразие операционных систем порождает их существенные функциональные различия. Кроме того, даже одна-единственная операционная система может включать в себя такой элемент, который еще вчера отсутствовал, что также сильно затрудняет определение выполняемых функций той или иной операционной системой. С этим связана необходимость грамотного и эффективного выделения функций операционных систем и определения некоторой классификации.

Под операционной системой большинство актуальных исследований выделяют комплекс взаимосвязанных системных программ. Назначением такого комплекса выделяют организацию взаимодействия пользователей с компьютером (в данном случае – персональным) и реализация всех других программ, установленных и функционирующих на персональном компьютере.

Известно, что мы живем в век информационных технологий, где умение оперативно искать, обрабатывать и усваивать информацию ценится все больше с каждым днем и является одним из ключевых для успешного вхождения человека в современное общество. Современные операционные системы, работающие на персональных компьютерах, созданы именно с целью упрощения процессов работы с информацией. Следовательно, чем более функциональна и эргономична операционная система, тем более комфортным и, как следствие, более эффективным, является использование персонального компьютера.

Таким образом, определяется цель исследования – изучение функций операционных систем персональных компьютеров.

Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:

определить понятие и сущность операционной системы;
рассмотреть этапы развития операционных систем;
привести классификацию операционных систем;
охарактеризовать функции операционных систем персональных компьютеров;
подвести итоги по выполненной работе.

Объектом исследования выступают операционные системы персональных компьютеров, а предметом – функции операционных систем.

Методологической основой исследования выступают труды современных отечественных и зарубежных исследователей проблемы, таких как Дейтел Г., Карпов В. Е., Фодор Ж. и др.

Структура работы содержит две главы, каждая из которых, в свою очередь, включает два параграфа. В исследование также включены такие структурные элементы, как введение, заключение и список использованных источников.

Глава 1. Операционная система. Понятие, история появления

1.1 Понятие и сущность операционной системы

Операционная система – комплекс системных и управляющих программ, предназначенных для наиболее эффективного использования всех ресурсов вычислительной системы. Вычислительная система – взаимосвязанная совокупность аппаратных средств вычислительной техники и программного обеспечения, предназначенная для обработки информации и удобства работы с ней^[1].

Назначение операционной системы – 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 между пользователем и вычислительной системой, иначе говоря, операционная система предоставляет пользователю виртуальную вычислительную систему. Это означает, что операционная система в значительной степени формирует у пользователя представление о возможностях вычислительной системы, удобстве работы с ней, ее пропускной способности. Различные операционные системы на одних и тех же технических средствах могут предоставить пользователю различные возможности для организации вычислительного процесса или автоматизированной обработки данных^[2].

В программном обеспечении вычислительной системы операционная система занимает основное положение, поскольку осуществляет планирование и контроль всего вычислительного процесса. Любая из компонент программного обеспечения обязательно работает под управлением операционной системы.

В соответствии с условиями применения различают три режима операционных систем: пакетной обработки, разделения времени и реального времени.

В режиме пакетной обработки операционная система последовательно выполняет собранные в пакет задания. В этом режиме пользователь не имеет контакта с ЭВМ, получая лишь результаты вычислений.

В режиме разделения времени операционная система одновременно выполняет несколько задач, допуская обращение каждого пользователя к ЭВМ.

В режиме реального времени операционная система обеспечивает управление объектами в соответствии с принимаемыми входными сигналами. Время отклика ЭВМ с операционной системой реального времени на возмущающее воздействие должно быть минимальным^[3].

1.2 Этапы развития операционных систем

История появления и развития операционных систем современными исследователями рассматривается с точки зрения поколений.

Поколение №0: 1740–ые годы – появление первой механической счетной машины. Электронные машины появились после появления триггеров. Некоторый прогресс в создании цифровых вычислительных машин произошел после второй мировой войны. В 1944 году в США произошел большой прорыв – появление вычислительной машины без операционной системы, устройствами ввода и вывода здесь служили бумажные носители. Так как в таких вычислительных машинах не было операционной системы, пользователи имели полный доступ к машинному языку, все программы писались непосредственно в машинных командах^[4].

Поколение №1: 50–е годы ХХ века. В данный период развитие операционных систем шло по следующим основным направлениям/требованиям:

автоматизация ввода/вывода (посредством использования перфокарт), в это же время происходит зарождение BIOS.
экономия времени. Для этой цели были созданы так называемые сателлиты – небольшие машины для ввода/вывода информации, расположенные рядом с полноразмерной ЭВМ;
появление операторов ЭВМ.

Первая операционная система датируется началом 50-х годов прошлого века – это была система General Motors для IBM 701. ОС были разработаны с целью ускорения и упрощения перехода с задачи на задачу. Назначение ОС – обеспечение пакетного режима (пакетный обработкой, который предусматривал объединение отдельных задач в группы или пакеты). Выделение повторяющихся команд в отдельные процедуры. Создание stdio, стандартов ввода/вывода.

Поколение №2: 60–е годы ХХ века.

Основные направления:

Многозадачная пакетная логика.
Многопользовательские режимы.
Чисто многозадачный режим.

Бурное развитие ОС и различных теорий ОС. Развиваются ОС пакетной обработки, многозадачные ОС, многопользовательские ОС, ОС с транзакциями. Появились методы, обеспечивающие независимость программирования от внешних устройств.

Данный период также характеризуется появлением многопроцессорных машин и соответственно полноценных ОС. Появление ОС реального времени. Пример глобальной сложной системы: Multics (проект провален). К концу 60–х годов начали появляться распределенные машины (сбор информаций из многих мест, например: сбор информации об авиабилетах)^[5].

Поколение №3: 70–е годы ХХ века. Появление научной дисциплины проектирование программ, создание совместимых систем, создание эмуляторов, начало специализирования ОС. Разработка модульного процедурного программного обеспечения. IBM создала линейку вычислительных машин совместимых снизу вверх: IBM System 360 и ОС, совместимую со всеми машинами этой линейки (OS/360), её аналог в СССР – ЕС–ЭВМ. Для облегчения перехода с других машин на эту линейку фирма IBM создала эмуляторы других систем на своей системе. (Аналогично в свое время поступит Win95, потребовала написания драйверов под эту систему). Позднее будут созданы DEC–PDP и ОС UNIX. Сложность проектирования отладки и поддержки ОС породила технологию конструирования программ – модульность, совместимость и мобильность ОС^[6].

Поколение №4: 80–е годы ХХ века. ОС становятся ещё более функционально насыщенными. ОС общего назначения становятся сетевыми. Появляются распределенные вычислительные системы, развиваются средства управления базами данных. Данные стали рассматриваться как объект управления. С точки зрения совместимости широко развивается концепция виртуальной машины. Появление первых персональных компьютеров с удобным пользовательским интерфейсом. Удобство программирования (интегрированная оболочка программирования). В 70–е годы появление языка C, языка высокого уровня. В 80–е годы C++ – объектно–ориентированный язык программирования. В эти годы произошло разделение производителей и появление большого количества независимых фирм, разрабатывающих ОС^[7].

Поколение №5: 90–е годы ХХ века. Принцип распределенной обработки данных перешел на принцип распределенных сетевых ОС, в которых основные функции реализуются на распределенных в пределах сети процессорах. Появление глобальной сети. Интерфейс становится более дружественным (интуитивно понятный интерфейс). Для программиста создание среды визуального программирования. Новый класс ОС, специализированных для процессоров ЦОС^[8].

Сегодня развитие операционных систем осуществляется по следующим направлениям:

повышение функциональной сложности, насыщенности и производительности;
повышение степени абстрагирования от аппаратуры (мобильности);
повышение степени дружественности к оператору и распределенности обработки.

Глава 2. Классификация и функции операционных систем

2.1 Классификация операционных систем

Современная наука классифицирует операционные системы по множеству разнообразных оснований. Операционные системы могут различаться:

особенностями реализации внутренних алгоритмов управления основными ресурсамикомпьютера (процессорами, памятью, устройствами);
типами аппаратных платформ;
областями использования;
особенностями использованных методов проектирования ОС и т.д^[9].

1. Особенности реализации внутренних алгоритмов управления основными ресурсами компьютера

От эффективности алгоритмов управления локальными ресурсами компьютера во многом зависит эффективность всей операционной системы в целом. Поэтому, характеризуя операционную систему, часто приводят важнейшие особенности реализации функций операционной системы по управлению процессорами, памятью, внешними устройствами компьютера.

Так, например, в зависимости от особенностей использованного алгоритма управления процессором, операционные системы делят на следующие типы:

многозадачные и однозадачные;
многопользовательские и однопользовательские;
системы, поддерживающие многоуровневую обработку и не поддерживающие ее;
многопроцессорные и однопроцессорные системы.

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

однозадачные;
многозадачные.

Однозадачные операционные системы в основном выполняют функцию предоставления пользователю виртуальной машины, делая более простым и удобным процесс взаимодействия пользователя с компьютером. Однозадачные операционные системы включают средства управления периферийными устройствами, средства управления файлами, средства общения с пользователем.

Многозадачные операционные системы, кроме вышеперечисленных функций, управляют разделением совместно используемых ресурсов, таких как процессор, оперативная память, файлы и внешние устройства^[10].