Файл: Функции операционных систем персональных компьютеров, история ЭВМ.pdf

Введение

Современные технологии развиваются с невообразимой скоростью, и сегодня персональный компьютер имеется почти у каждого человека дома. И более того, современные смартфоны предлагают нам укороченную версию подобного компьютера у себя в кармане, что и позволяет ежедневно использовать технологический прогресс каждому человеку.

Ежедневно мы проводим сложные вычисления на компьютерах и своих смартфонах, мы используем технологии для общения, поиска информации, развлечений и связи со всем внешним миром.

Более того сегодня всё больше и больше систем становятся автоматизированными. Некоторые из них имеют искусственный интеллект, который развивается с каждым годом. Сегодня мы имеем в общественном доступе нейросети способные сочинять свои стихи, писать картины, общаться с нами имитируя живого человека.

Компьютеры облегчают нам жизнь буквально во всем: машины с автопилотом, умные часы, холодильники со смарт системой.

Сегодня всю нашу жизнь упрощают компьютеры. Хочешь позвонить по телефону? Компьютер автоматически соединит тебя с нужным адресатом. Хочешь заправить автомобиль бензиновым топливом? Компьютер рассчитает нужное количество топливо, которые ты получишь за деньги, которые ты заплатил. Ты занимаешься статистическими расчетами и для своей научной работы тебе необходимо просчитать сложный математический критерий? И снова компьютер готов помочь тебе выполнить вычисления любой совершенно сложности. При этом он сделает это в тысячи раз быстрее среднестатистического человека. Компьютеры — это универсальный инструмент достижения целей. Но знаем ли мы достаточно о том, что делает компьютер? При помощи чего он это делает? Как это происходит? Рядовому пользователю это знание ни к чему, но совершенно другой аспект, когда дело касается профессионала. Каждый профессионал знает, что для взаимодействия с компьютером нужен язык, особый язык. И общение человека с компьютером весьма затруднено было бы, если бы не было универсального переводчика, коем в данном случае выступает операционная система компьютера. Она позволяет доступно взаимодействовать человеку с компьютером. Как и любой язык, ОС имеет свои определенные функции. Выполнение именно этих функций является критерием правильной работы ОС. Знание о данных функциях являются базовыми, ибо не зная что ОС должна делать, невозможно верно диагностировать причину ее неработоспособности.

Актуальность: операционные системы — это основной инструмент взаимодействия с компьютером. Знание о их функциях позволят улучшить эффективность работы, так же оно является основным и обязательным.

Основные положения: функции операционной системы — это основные критерии персональной значимости для пользователя всей операционной системы.

Что такое операционная система

Определение операционной системы не так однозначно, как кажется. Ее можно рассматривать как программное обеспечение, работающее в режиме ядра, однако это утверждение не всегда соответствует истине.

Частично проблема представления операционной системы возникло из-за того, что она выполняет несколько функций существенно отличающихся друг от друга. Одна из функций тире предоставление прикладным программистом и соответственно прикладным программам, интеллектуально понятный набор ресурсов в абстрактной форме, я вместо сложного беспорядочного аппаратного устройства, вторая же функция — управление этими самыми ресурсами и их правильное распределение.

Таким образом можно сказать что: операционная система – это совокупность программ, связанных между собой, целью которых является менеджмент ресурсов компьютера и организационные процессы взаимодействия с пользователем компьютера.

Компьютеры начали существовать раньше, чем для них смогли создать операционные системы. Первые компьютеры были достаточно громоздки и общение с ними осуществлялось напрямую т.е. люди вводили необходимые комбинации двухзначного кода и ждали пока машина обработает его. Наличие подобной сложной системы поставило проблему упрощения общения между машиной и человеком. Это все больше актуализировало концепт создания универсального переводчика. В 50-60-ых годах начались усердные попытки создания первых операционных систем. Первым концептом стал Multics, который мог быть полностью доработан и выпущен, но этого не произошло. Концепт так и остался концептом.

Первой же рабочей операционной системой стала система UNIX. Данная операционная система основывалась на концепте Multics, а позже была перенесена на язык «С».

В текущий момент операционные системы шагнули вперед очень далеко. Современные операционные системы используют более широкий функционал возможностей, они более потребительски направлены, написаны на более современных языках программирования и эта эволюция операционных систем продолжается до сих пор.

История ЭВМ

Так как операционные системы создавались в процессе конструирования компьютеров, мы рассмотрим поколения компьютеров начиная с машины Чарльза Бэббиджа.

Чарльз Бэббидж был английским математиком и большую часть своей жизни посвятил созданию аналитической машины. Хоть конструкция машины была полностью механической, Чарльз понимал, что она должна иметь программное обеспечение. Несмотря на то что машина так и не была сконструирована до конца, она имела свое программное обеспечение, точнее программа была написана Адой Лавлейс, когда её попросили перевести записи Менабреа на английский и сопроводить текст комментариями, я в одном из таких комментариев она описала алгоритм вычисления чисел Бернулли. Было признано, что это Первая программа, которая может быть реализована на компьютере.

Первое поколение: электронные лампы

Первое поколение компьютеров приходится на 1945 – 1955 года да. Первым действующим цифровым компьютером считалась конструкция, разработанная в университете штата Айова, Джоном Атанасовым и Клиффордом Берри. В ней использовалось 300 электронных ламп. Примерно в это же время в Берлине был построен компьютер «Z3» основанный на электромеханических реле.

А в университете штата Пенсильвания Вильям Молчи, и аспирант Джон Кристофер Эккерт построили компьютер «Эниак». Из всех этих устройств некоторые использовали преимущественно электронные лампы, другие же можно считать цифровыми, работу некоторых из них можно было программировать, однако все же они были примитивно устроены и тратили много времени на производство простейших операций.

В это время все программирование велось исключительно на машинном языке или же за счет сборки электрических схем, а для управления функциями машины требовалось постучать её к коммутационным панелям множество проводов. Об операционных системах или языках программирования никто ничего не слышал и речи не шло. Работа программиста в то время заключалась в том, чтобы спуститься в машинный зал, отметившись на определенное машинное время, вставить свою коммутационную панель в компьютер и следующие несколько часов провести в ожидании, надеясь, что в процессе работы ни одна из примерно 20 тысяч электронных ламп не выйдет из строя.

С появлением перфокарт в пятидесятых годах положение немного улучшилось. Вместо использования коммутационных панелей записывать программы стала возможна на карты и считывание с них, в остальном процедура работы осталась прежней.

Второе поколение: транзисторы и системы пакетной обработки

Изобретение и внедрение транзисторов в технику, привело к некоторым изменением. Повысилась надежность компьютеров, их долговременность и расширились функции. Тогда произошло разделение между персоналом: появились проектировщики, сборщики, операторы, программисты и обслуживающий персонал.

Мейнфреймы были расположены в больших залах кондиционированием воздуха, там ими управляла команда профессионалов. Подобную технику могли позволить себе лишь правительственные учреждения или университеты так как их цена исчислялось миллионами долларов.

Для выполнения программы того времени программист должен был записать алгоритм на бумаге используя Фортран или ассемблер, после чего программа или же алгоритм переносились на перфокарты. Затем колода перфокарт передавалось одному из операторов в комнате вот это данных. Линия компьютером какого-либо задание оператор подходил к принтеру, открывал лист с полученными данными после чего относил его в комнату для распечаток, где программист мог его забрать.

Учитывая низкую продуктивность и высокую стоимость оборудования, люди вскоре занялись поиском способы повышения эффективности. Решением стала система пакетной обработки. Её замысел заключался в том, чтобы собрать полный поднос заданий в комнате входных данных и затем переписать их на магнитную ленту используя недорогой компьютер IBM 1401, однако он не подходил для числовых вычислений хоть и был хорош для считывания карт, копировании лент и печати выходных данных. Для вычислений же использовались такие дорогостоящие машины как IBM 7094.

4 второго поколения использовались в основном для технических учёных вычислений, часто встречающихся физики и инженерных задачах. Программы для них составлялись на языке фортран и ассемблере, а типичными операционными системами были FMS (Fortran Monitor System) и IBSYS (система, разработанная корпорацией IBM для компьютера IBM 7094).

Третье поколение: интегральные схемы

Развитие третьего поколения ЭВМ пришлось на 1965-1985 года.

Производители компьютеров того времени не имели два несовместимых друг с другом семейство это были: компьютеры С послойной обработкой данных такие как IBM 7094, использующийся для больших числовых расчетов науки и техники. С другой стороны, мы такие компьютеры как обе 1401 с посимвольной обработкой данных использовались в коммерческих целях банками и страховыми компаниями для сортировки и распечатки данных.

Для производителей поддержка и тех и других компьютеров была финансовая невыгодной. Помимо этого, покупатели компьютеров изначально брали небольшую машину, однако позже ее возможностей было недостаточно и требовался более мощный компьютер. Эту проблему попыталась решить фирма IBM выпустив программно-совместимые машины, в которых компьютеры варьировались от размеров IBM 1401, до машин, превосходящих IBM 7094.

Это было серия машин IBM System/360, данные семейства компьютеров стала первым стала первой серией, использующий малые интегральные схемы мы, что дало большое преимущество перед транзисторами.

Программное обеспечение всех компьютеров включая операционную систему OS/360, должна была идеально работать на всех машинах данной серии. К операционной системе предъявлялись противоречивые требования, при которых она должна была работать как в коммерческих, так и в научных областях, так же она должна была работать эффективно.

К в результате данные о с превысила по объему FMS на несколько порядков. Оно было написано на ассемблере тысячами программистов и содержала в себе где удивительно большое количество ошибок как. Однако несмотря на все ошибки и недостатки данная система отвечала запросам большинства клиентов. В тоже время появилось первая многозадачность, при которой работа машины IBM 7094 останавливалась в ожидании операции ввода-вывода на магнитную ленту.

Четвертое поколение: персональные компьютеры

Время ЭВМ четвертого поколения приходится с 1980 года по наши дни. Это уже привычные нам персональные компьютеры, которые были созданы с появлением больших интегральных схем тире это кремниевые микросхемы, которые содержат на одном квадратном сантиметре тысячи транзисторов.

В 1974 году корпорация Intel выпустила первый универсальный восьмиразрядный Центральный процессор - Intel 8080. Для тестирования новинки корпорация привлекла одного из своих консультантов Гэри Килделла который и создал операционную систему, названную CP/M.

В это же время начиная с 1980 года появились более привычный нам операционные системы. Компания IBM в то время обратилась к Биллу Гейтсу, чтобы получить лицензию интерпретатор языка бейсик. Также они искали операционную систему на IBM PC.

После повторного обращения компании к Биллу Гейтсу с просьбой обеспечить ее операционной системой Гейтс выяснил что есть подходящая операционная система DOS. Он отправился в компанию изготовители данной системы и выкупил данную систему после чего создал пакет программ DOS/BASIC этот пакет был выкуплен компании IBM. После привлечения Тима Патерсона, человека, написавшего DOS и ставшего первым служащим Microsoft, видоизмененная система было переименовано в MS-DOS, после чего быстро заняла доминирующее положение на рынке.