Файл: Функции операционных систем персональных компьютеров.pdf

Введение

Диалог между пользователем и персональным компьютеров, а также процесс управления компьютером, его ресурсами и процессами базируется на операционной системе. Именно ее мы, бывалые пользователи, видим при включении и загрузки компьютера.

В целом, операционная система – это комплекс программ, которые контролируют работу прикладных программ и системных приложений, это посредник между пользователем и компьютером.

Актуальность выбранной для исследования темы заключается в том, что на сегодняшний день компьютеры присутствуют во всех сферах жизни человека, общества в целом. И культура общения с компьютером становится частью культуры человека. А знание и понимание основ функционирования операционной системы – это залог успешного пользования современным компьютером.

Целью настоящей курсовой работы выступает изучение функций операционных систем персональных компьютеров.

Для достижения поставленной цели необходимо решить задачи следующего рода:

• дать определение операционной системе персонального компьютера;
• познакомиться с операционными системами различных семейств;
• изучить состав операционной системы;
• дать классификацию операционным системам персональных компьютеров;
• рассмотреть функции операционных систем.

Исходя из вышеуказанных цели и задач объектом исследования настоящей курсовой работы выступает операционная система персонального компьютера.

Предметом исследования – функции операционных систем.

В работе использованы методы сравнения и группировки данных.

Информационной основой данной работы послужили учебные и справочные пособия по информатике, материалы веб-сайтов и Интернет изданий, посвящённых компьютерным технологиям.

Раздел 1. Операционная система персонального компьютера: сущность, виды

1.1 Понятие операционной системы, ее состав и виды

Операционная система, на сегодняшний день, это тот минимум программ, которые загружаются в компьютер. Данная система обеспечивает управление аппаратными средствами компьютера. Кроме того, организует работу с файлами и прикладными программами, сопровождает ввод и вывод данных. Таким образом, можно смело заявить, что ключевым звеном «общения» человека и компьютера является операционная система.

---

В настоящее время самыми распространенными и широко используемыми в России и не только являются операционные системы семейства Microsoft Windows. Следует отметить, что «изначально Windows была всего лишь графической программой-надстройкой для распространённой в 1980-х и 1990-х годах операционной системы MS-DOS» [3]. Однако уже на сегодняшний день насчитывается более 30 версий. Наиболее популярными из них являются Windows ХР, Windows Vista, Windows 7, Windows 8, Windows 10, которые выпущены в 2001, 2007, 2009, 2012 и 2015 годах соответственно.

Помимо Windows также известны операционные системы:

• UNIX (1969-1970 гг.)
• Linux (1990 г.)
• MacOs (1980-1990 гг.)
• DOS (1980 г.)
• Amiga OS (1984 г.)
• iOS (2007 г.)
• ANDROID (2008 г.)
• И др.

UNIX – многозадачная и многопользовательская операционная система, но с достаточно простым интерфейсом. Этот недочет во многом объясняется периодом создания системы, поскольку разрабатывалась она в 1970-х годах. Важно отметить, что идеи, заложенные в Unix, во многом предопределили дальнейшее развитие операционных систем персональных компьютеров.

Linux – занимает почетное второе место по популярности среди операционных систем и является «дочкой» UNIX. Разработана студентом Хельсинского университета Линусом Торвальдсом в начале 1990-х годов. Это многопользовательская графическая операционная система, являющаяся альтернативой Windows по надежности.

MacOs – операционная система, разработанная компанией Apple Computers еще в 1984 году, но тогда носившая название «System 1». В 1997 году компания выпускает уже 8-ю версию операционной системы, полное название которой Macintosh Operating System. Следует отметить, что MacOs – это специфическая операционная система, причем работающая лишь на компьютерах Macintosh, но значительно надежнее и удобнее Windows.

DOS – в прямом смысле слова – дисковая операционная система, т.е. система для компьютеров, используемых дисковые накопители (жесткий диск, дискеты). Такие системы поддерживают одну или несколько файловых систем с целю хранения, чтения и записи с накопителей. Помимо этого, ДОС выполняет и привычные системные функции, а именно ввод и вывод данных, операции с памятью и процессами.

Amiga OS – операционная система семейства Amiga. Разработана в 1984 году и представляет собой первую операционную систему, одновременно объединяющую графический интерфейс и командную строку с вытесняющейся многозадачностью реального времени. Имеет 3-х «дочек»: AROS, AmigaOS 4.x, MorphOS.

Несмотря на то, что в рамках настоящей работы рассматриваются операционные системы персональных компьютеров, невозможно не упомянуть о достижениях последних лет, а именно, операционных системах Android и iOS.

---

Android – это операционная система для смартфонов, планшетов, наручных часов, игровых приставок, фитнес-браслетов, ноутбуков и нетбуков, смартбуков и телевизоров, автомобильных систем и бытовых роботов. Данная система разработана на ядре Linux. Перворазработчиком выступила компания Android Inc., которую впоследствии купила Google. Google, в свою очередь, создала альянс Open Handset Alliance, который в настоящее время занимается поддержкой и развитием платформы.

iOS – мобильная операционная система для смартфонов и планшетов, а также иных устройств, разрабатываемых компанией Apple. Данная система была выпущена в 2007 году, но носила название iPhone OS (до июня 2010 года). Первоначально она использовалась для iPhone и iPod touch, но позже была адаптирована и под iPad, и под автомобильные мультимедийные системы.

В целом, операционная система – это комплекс как системных, так и служебных программных средств. Выполняя свои функции, она опирается на базовое программное обеспечение компьютера, при этом, сама выступает опорой для прикладных и служебных приложений.

Операционная система обеспечивает способы взаимодействия между пользователем и персональным компьютером посредством:

• UI (User Iterface) – интерфейса между пользователем и программно-аппаратным обеспечением;
• аппаратно-программного интерфейса;
• API (Application Programming Interface) – интерфейса между разными видами программного обеспечения.

Каждая операционная система имеет сложную структуру и состоит из следующих элементов:

• ядро – выступает «переводчиком» с программного языка на язык машинных кодов. Другими словами, это специальная программа, которая запрашивает у пользователя команды и выполняет их;
• программные модули – поскольку процесс работы компьютера сводится к обмену файлами между устройствами, то именно на программные модули возлагается обязанность по управлению файловой системой;
• драйверы устройств – специализированные программы для управления различными устройствами компьютера;
• графический интерфейс – то, что видит и с чем непосредственно общается пользователь. Он, в свою очередь, состоит из рабочего стола, значков, ярлыков и окон;
• сервисные программы (утилиты) – данные программы позволяют работать в компьютерных сетях, выполнять операции с файлами и обслуживать диски;
• справочная система – позволяет оперативно получать информацию о функционировании как отдельных элементов, так и операционной системы в целом.

Таким образом, несмотря на разнообразие операционных систем, все они выполняют единые функции и у всех единое назначение. Операционная система – это база, основа, необходимая составляющая работы персонального компьютера. Она обеспечивает совместное функционирование всех устройств компьютера и предоставляет доступ к его ресурсам и возможностям для пользователя.

---

1.2 Классификация операционных систем

Все операционные системы по различным признакам, а именно:

• по числу одновременно выполняемых процессов (задач);
• по числу одновременно работающих пользователей;
• по типу доступа;
• по типу интерфейса;
• по числу процессоров;
• по разрядности кода;
• по принципу распределения процессорного времени;
• по числу выделяемых потоков при решении задач;
• по возможности управления сетевыми ресурсами;
• по типу лицензии

можно классифицировать, т.е. разделить на несколько групп.

По числу одновременно выполняемых процессов (задач) выделяют однозадачные операционные системы, т.е. системы, которые работают в рамках одной программы в отдельный момент времени, и многозадачные операционные системы, которые обеспечивают:

• одновременную работу с несколькими задачами, между которыми можно переключаться;
• обмен данными между приложениями;
• совместное использование программных, аппаратных и сетевых ресурсов.

По числу одновременно работающих пользователей различают однопользовательские и многопользовательские операционные системы, которые поддерживают работу одного или нескольких пользователей соответственно. Следует отметить, что при работе многопользовательских операционных систем информация каждого пользователя защищена от несанкционированного доступа других пользователей.

По типу доступа пользователя выделяют:

• системы с пакетной обработкой, т.е. системы, которые предполагают формирование пакета заданий, вводимых в ЭВМ и подлежащих выполнению в порядке приоритетности;
• системы с разделением времени – системы, позволяющие одновременный доступ к ЭВМ пользователей разных терминалов, только с разделением ресурсов машины в соответствии с заданной дисциплиной обслуживания. Причем, именно операционная система координирует данную очередность;
• системы реального времени – системы, обеспечивающие ответ машины на запрос пользователя в определенное гарантированное время.

По типу интерфейса отличают неграфические операционные системы от графических. В отличие от неграфических операционных систем, интерфейс которых представлен командной строкой, в которую вводятся все управляющие команды посредством клавиатуры, графические операционные системы реализуют более сложный интерфейс, в котором в качестве устройства управления помимо клавиатуры может использоваться и мышь.

---

По числу процессоров выделяют однопроцессорные и многопроцессорные операционные системы. Все возрастающее усовершенствование имеющихся информационных технологий, а также разработка новых предъявляют требования к повышению производительности операционных систем и не только. Вследствие чего, однопроцессорные системы были вытеснены многопроцессорными, состоящими из двух и более процессоров общего назначения, осуществляющих параллельное выполнение различных команд. Многопроцессорные операционные системы представляют собой соединение нескольких центральных процессоров в одной системе, а от типа соединения и разделения работы такие системы носят названия параллельных компьютеров, мультикомпьютеров либо многопроцессорных систем. Для таких систем требуются специальные операционные системы со специальными возможностями.

Следует отметить, что многопроцессорные операционные системы, в свою очередь, делятся на симметричные и ассиметричные. В рамках симметричных операционных систем на каждом процессоре работает одно и то же ядро. Таким образом, задача может быть выполнена на любом процессоре и каждому из процессоров доступна вся память.

В ассиметричных операционных системах процессоры находятся в иерархической зависимости: есть главный процессор и ему подчиненные процессоры. И именно за главным процессором стоит задача выбора загрузки и характера работы каждого из процессоров.

По разрядности кода различают 8-разрядные, 16-разрядные, 32-разрядные и 64-разрядные операционные системы.

Обращаясь к определению разрядности, необходимо отметить, что разрядность операционной системы не может быть выше разрядности процессора.

По принципу распределения процессорного времени как важнейшего разделяемого ресурса между несколькими одновременно существующими процессами в системе выделяют операционные системы с невытесняющей многозадачностью и операционные системы с вытесняющей многозадачностью. Многозадачность – это свойство операционной системы обеспечивать параллельную обработку ряда процессов. При этом, в первом случае, операционная система зависима от активного процесса и не приступит к выполнению другого процесса, пока активный процесс не даст на то команду. Во втором случае, операционная система сама передает (забирает) управление у того или иного процесса, что позволяет более эффективно распределять аппаратные ресурсы.

По числу выделяемых потоков при решении задач отличают однопотоковые операционные системы от многопотоковых. Последние разбивают одну задачу на несколько потоков и выполняют их независимо друг от друга. При остановке одного из потоков система автоматически загружает новый поток, тем самым распределяя время между потоками с учетом их приоритетности.

---