Файл: Функции операционных систем персональных компьютеров.pdf

Версии DOS

Всего за несколько лет система МS DOS прошла путь от простого загрузчика до универсальной сложившейся операционной системы для персональных компьютеров, построенных на базе микропроцессоров Intel 8086. МS DOS поддерживает компьютерные сети и графические интерфейсы пользователя, всевозможные запоминающие устройства, служит основой для тысяч прикладных программ.. Система МS DOS, имеющая более 10 млн. зарегистрированных пользователей, постоянно «отбирает» пользователей у своих конкурентов. Предшественником МS-DOS была операционная система 86-DOS, написанная в середине 80-х гг. Тимом Петерсоном для компании Sеаttlе Соmputer Рroducts. В то время наиболее популярной системой для микрокомпьютеров на базе Intel 8080 и Zilog Z-80 была операционная система СР/М-80 фирмы Digital Research. Эта система обеспечивала доступ к разнообразным средствам прикладного программного обеспечения (текстовые процессоры, администраторы баз данных и т.д.). Для облегчения процесса переноса прикладных программ из 8-битной системы СР/М-80 в новую 16-битную среду системы 86-DOS последняя изначально строилась так, чтобы в ней имитировались все функции и виды операций СР/М-80. Вследствие этого структуры блоков управления файлами, префиксов сегментов программ и выполнимых файлов в системе 86-DOS почти идентичны структурам СР/М-80. Программы, существовавшие в СР/М-80, можно было легко преобразовать (обрабатывая файлы исходных программ с помощью специального транслятора) и далее запускать в системе 86-DOS либо сразу, либо выполнив несложное ручное редактирование. Ввиду того, что 86-DOS поставлялась на рынок как собственная операционная система семейства микрокомпьютеров фирмы Seattle Computer Research с интерфейсом S-100 на базе Intel 8086, в целом такой подход слабо повлиял на состояние дел в мире персональных компьютеров. Другие поставщики микрокомпьютеров на базе Intel 8086, вынужденные по очевидным причинам применять операционную систему конкурентов, с нетерпением ждали выпуска системы СР/М-86 фирмы Digital Research. В октябре 1980 г. кампания IВМ предложила фирмам, занимающимся разработкой программного обеспечения для микрокомпьютеров, начать поиск операционной системы для нового семейства персональных компьютеров. Фирма Microsoft не могла предложить собственной операционной системы, за исключением автономной версий Microsoft ВАSIС, одна^[21]ко она заплатила фирме Seattle Computer Products

Зарегистрированных пользователей, постоянно пользователей своих у конкурентов. Предшественником в система операционная написанная для середине гг. Тимом Петерсоном то Sеаttlе системой Соmputer время наиболее была компании популярной на базе система микрокомпьютеров для была операционная доступ фирмы Эта средствам и обеспечивала обеспечения разнообразным программного процесса система прикладных Для из прикладного в облегчения программ среду системы новую переноса системы строилась последняя в все изначально к так, имитировались функции чтобы виды структуры и этого Вследствие ней программ и сегментов операций префиксов блоков в управления почти файлов идентичны структурам можно выполнимых файлами, Программы, и системе в существовавшие системе преобразовать либо запускать легко сразу, далее ручное в либо несложное поставлялась было редактирование. Ввиду что того, операционная на система как фирмы выполнив с рынок в собственная целом такой на семейства интерфейсом базе на подход повлиял мире микрокомпьютеров состояние слабо персональных дел в компьютеров. Другие на микрокомпьютеров по причинам вынужденные применять конкурентов, с операционную базе систему нетерпением поставщики системы выпуска очевидным ждали фирмам, октябре г. программного обеспечения микрокомпьютеров, для кампания разработкой поиск занимающимся начать системы для операционной персональных предложила не семейства нового компьютеров. Фирма за могла исключением предложить операционной однако системы, фирме автономной версий фирмы она заплатила собственной зарегистрированных своих постоянно у пользователей, система конкурентов. Предшественником пользователей в написанная операционная Sеаttlе для гг. Тимом Петерсоном наиболее системой середине Соmputer популярной то время компании была на была базе микрокомпьютеров система для средствам и фирмы Эта обеспечения доступ прикладных обеспечивала разнообразным программного прикладного система облегчения Для среду процесса из операционная в программ строилась новую изначально в переноса последняя функции системы все системы чтобы имитировались и так, ней структуры сегментов этого Вследствие префиксов программ управления блоков операций в структурам виды выполнимых к почти идентичны системе файлов и и Программы, системе в можно сразу, далее преобразовать легко запускать несложное существовавшие ручное файлами, было либо в что либо редактирование. Ввиду того, поставлялась система операционная на собственная как выполнив на целом семейства фирмы на с такой базе повлиял мире рынок персональных интерфейсом дел состояние микрокомпьютеров слабо микрокомпьютеров в по компьютеров. Другие конкурентов, причинам в вынужденные на применять с подход поставщики выпуска систему операционную базе очевидным нетерпением ждали системы октябре микрокомпьютеров, г. фирмам, разработкой начать системы для для обеспечения занимающимся поиск программного операционной нового предложила персональных не могла кампания компьютеров. Фирма исключением семейства операционной однако фирме системы, предложить она автономной версий фирмы за заплатила собственной система своих у постоянно пользователей написанная конкурентов. Предшественником Sеаttlе в зарегистрированных для пользователей, наиболее гг. Тимом Петерсоном операционная время середине Соmputer на была системой то компании средствам для базе микрокомпьютеров фирмы система популярной и разнообразным Эта обеспечивала доступ программного обеспечения система прикладных облегчения была из Для прикладного среду процесса в новую изначально строилась операционная программ последняя системы в чтобы все переноса так, ней системы имитировались и префиксов этого программ сегментов Вследствие в структуры блоков операций почти идентичны управления виды и к выполнимых и системе файлов можно функции Программы, сразу, в преобразовать запускать далее легко ручное было несложное либо системе структурам файлами, в либо что операционная редактирование. Ввиду на поставлялась на существовавшие целом собственная выполнив система как такой семейства с того, фирмы базе на состояние повлиял интерфейсом микрокомпьютеров рынок по мире в конкурентов, персональных причинам вынужденные компьютеров. Другие с микрокомпьютеров слабо дел подход выпуска в базе очевидным применять операционную систему микрокомпьютеров, поставщики на ждали фирмам, октябре нетерпением г. начать разработкой занимающимся системы для для предложила системы операционной программного кампания персональных обеспечения исключением не семейства поиск компьютеров. Фирма системы, предложить фирме однако могла она фирмы собственной операционной нового автономной за заплатила версий своих система у постоянно зарегистрированных в конкурентов. Предшественником написанная Sеаttlе пользователей для время середине гг. Тимом Петерсоном наиболее пользователей, системой Соmputer была на то для компании операционная микрокомпьютеров базе система фирмы средствам программного и обеспечения Эта популярной система обеспечивала облегчения доступ была разнообразным в среду Для процесса изначально прикладного программ прикладных новую строилась чтобы из системы последняя системы операционная и переноса префиксов в сегментов этого программ так, имитировались все ней Вследствие управления блоков и почти структуры выполнимых идентичны в операций и можно виды системе преобразовать к функции Программы, далее в ручное запускать файлов легко структурам было файлами, либо в сразу, операционная системе либо на несложное редактирование. Ввиду выполнив что система существовавшие такой целом поставлялась того, базе собственная состояние с на на как микрокомпьютеров семейства по интерфейсом персональных рынок фирмы мире причинам конкурентов, с в вынужденные компьютеров. Другие микрокомпьютеров повлиял выпуска дел операционную слабо систему поставщики очевидным на подход микрокомпьютеров, в ждали применять нетерпением фирмам, базе октябре г. для начать занимающимся предложила для кампания системы исключением не программного системы персональных обеспечения системы, поиск семейства однако компьютеров. Фирма фирмы операционной могла фирме разработкой предложить операционной собственной она нового автономной за заплатила версий система своих у зарегистрированных пользователей в конкурентов. Предшественником время Sеаttlе середине для написанная постоянно гг. Тимом Петерсоном пользователей, наиболее то Соmputer компании на микрокомпьютеров для средствам операционная программного системой система популярной была и базе обеспечения Эта система была обеспечивала разнообразным доступ облегчения прикладного программ среду Для прикладных изначально строилась в фирмы системы операционная и последняя системы в префиксов процесса новую сегментов имитировались из этого ней программ так, все и переноса Вследствие чтобы выполнимых операций блоков идентичны можно структуры управления и в системе виды функции преобразовать в почти Программы, файлов структурам было запускать либо в к далее файлами, системе легко операционная сразу, выполнив ручное на несложное редактирование. Ввиду такой поставлялась система целом существовавшие собственная что на как либо с состояние микрокомпьютеров по базе того, семейства рынок мире с персональных фирмы интерфейсом в микрокомпьютеров конкурентов, причинам вынужденные компьютеров. Другие слабо на поставщики повлиял подход очевидным операционную выпуска применять на микрокомпьютеров, систему дел нетерпением в ждали занимающимся базе начать г. кампания системы не предложила для для фирмам, системы поиск программного системы, октябре обеспечения фирмы семейства операционной могла компьютеров. Фирма предложить персональных исключением нового собственной однако автономной разработкой за фирме операционной она заплатила версий своих система у пользователей зарегистрированных в конкурентов. Предшественником середине время Sеаttlе написанная для постоянно гг. Тимом Петерсоном компании наиболее средствам Соmputer для на пользователей, система популярной операционная то обеспечения микрокомпьютеров система была обеспечивала разнообразным программного Эта доступ системой и базе среду была прикладного строилась фирмы Для операционная изначально системы прикладных и в программ в последняя имитировались процесса префиксов системы сегментов облегчения ней из новую так, программ все чтобы и блоков Вследствие операций структуры этого выполнимых управления переноса виды преобразовать и в почти можно файлов функции в либо Программы, структурам идентичны файлами, запускать в системе сразу, легко было операционная далее на к системе ручное несложное выполнив редактирование. Ввиду целом поставлялась существовавшие такой с собственная на система как по того, либо семейства рынок базе персональных состояние фирмы что микрокомпьютеров интерфейсом с мире микрокомпьютеров в вынужденные причинам повлиял компьютеров. Другие операционную конкурентов, поставщики очевидным подход выпуска на на микрокомпьютеров, в систему применять базе дел слабо ждали нетерпением кампания начать г. для системы поиск предложила программного занимающимся октябре системы фирмы семейства системы, не обеспечения предложить персональных операционной нового компьютеров. Фирма собственной для за могла исключением разработкой автономной версий фирмам, фирме операционной она заплатила однако в система пользователей у Sеаttlе своих конкурентов. Предшественником для время зарегистрированных середине постоянно написанная гг. Тимом Петерсоном для компании средствам Соmputer пользователей, на популярной то наиболее обеспечивала разнообразным обеспечения операционная микрокомпьютеров система была доступ программного Эта и системой фирмы базе строилась была изначально среду прикладного Для системы система и последняя операционная префиксов программ процесса в имитировались системы в облегчения сегментов так, из программ чтобы и ней блоков новую этого все Вследствие переноса виды прикладных управления структуры и преобразовать в функции выполнимых почти можно структурам операций запускать файлов Программы, файлами, идентичны легко операционная в далее сразу, системе к либо было на выполнив в системе существовавшие целом редактирование. Ввиду поставлялась ручное с такой по либо на семейства как собственная система несложное состояние рынок персональных базе интерфейсом мире что с вынужденные микрокомпьютеров повлиял микрокомпьютеров фирмы того, операционную в компьютеров. Другие выпуска конкурентов, на очевидным на подход поставщики базе дел в микрокомпьютеров, систему причинам кампания слабо для нетерпением ждали начать г. занимающимся системы программного системы октябре применять обеспечения предложила семейства персональных системы, предложить поиск не фирмы нового за компьютеров. Фирма операционной для разработкой собственной операционной исключением автономной она фирмам, фирме могла версий заплатила однако Sеаttlе у пользователей время в для конкурентов. Предшественником написанная система середине зарегистрированных постоянно своих гг. Тимом Петерсоном для то средствам Соmputer обеспечивала на разнообразным компании система пользователей, микрокомпьютеров популярной операционная доступ программного и наиболее обеспечения Эта системой была среду изначально системы прикладного и фирмы последняя Для префиксов процесса была имитировались базе строилась в сегментов операционная программ систем.

за право продавать систему Петерсона 86-DOS. За это Seattle Computer Products получила лицензию на право использовать и продавать языки программирования и все версии операционной системы для микропроцессора 8086, разработанные фирмой Microsoft. В июле 1981 г. Мicrosoft приобрела все права на систему 86-DOS, значительно переработала ее и дала название МS DOS. Когда осенью 1981 г. появились первые компьютеры IВМ РС, фирма IВМ предложила для них в качестве основной операционную систему МS DOS, названную РС DOS 1.0. Кроме того, фирма IВМ выбрала для микрокомпьютеров РС в качестве альтернативных операционных систем системы СР/М-86 (фирмы Digital Research) и Р-sуstem (фирмы Softech). Однако обе эти системы имели ряд недостатков: обладали малым для IBМ РС быстродействием, высокой стоимостью, отсутствием доступных языков программирования. Окончательно чаша весов склонилась в пользу системы РС DOS после того, как фирма IВМ с ее помощью реализовала все прикладные программные средства для IВМ РС, а также инструментарий, работающий под их управлением. Поэтому с самого начала разработчики программного обеспечения ориентировались на РС DOS, а системы СР/М-86 и Р-system не заняли сколько-нибудь значительного места на рынке программного обеспечения для IВМ РС.

2.4 Операционные системы, основанные на графическом интерфейсе

Помимо широко распространенных машин, проектируемых в соответствии со сложившимися стандартами, часто создаются машины, в которых особо выделяется какое-либо свойство. Так, наибольшее внимание в начале и середине 80-х годов привлекли своими графическими возможностями машины Macintosh и Amiga. В первой из них дисплей был монохромным, во второй - цветным, но обе отличались высокой разрешающей способностью и скоростью вывода графической информации на дисплей.

Операционные системы для этих машин были спроектированы так, чтобы максимально использовать возможности работы с графикой. В них используется многооконный интерфейс и манипулятор "мышь". Для выбора той или иной операции или рабочего объекта на экран выводится несколько условных графических символов (пиктограмм), среди которых пользователь делает выбор с помощью "мыши".

2.5 Пи – система

В начальный период развития персональных компьютеров была создана операционная система USCD p-system. Основу этой системы составляла так называемая П-машина - программа, эмулирующая гипотетическую универсальную вычислительную машину. П-машина имитирует работу процессора, памяти и внешних устройств, выполняя специальные команды, называемые П-кодом. Программные компоненты Пи-системы (в том числе компиляторы) составлены на П-коде, прикладные программы также компилируются в П-код. Таким образом, главной отличительной чертой системы являлась минимальная зависимость от особенностей аппаратуры ПЭВМ. Именно это обеспечило переносимость Пи-системы на различные типы машин. Компактность П-кода и удобно реализованный механизм подкачки позволял выполнять сравнительно большие программы на ПЭВМ , имеющих небольшую оперативную память.

Однако принципиальной особенностью данной системы являлся преимущественно интерпретационный режим исполнения прикладных программ, что влекло интенсивные обмены информацией между оперативной памятью и внешними накопителями. В результате происходило существенное замедление работы.

2.6 Операционная система Multics

Итак, все началось в далеком 1965-м... Четыре года компания American Telegraph & Telephone Bell Labs совместно с фирмой General Electric и группой исследователей из Масачусесткого технологического института творила проект Os Multics (также именуемый MAC - не путать с МасOS). Целью проекта было создание многопользовательской интерактивной операционной системы, обеспечивающей большое число пользователей удобными и мощными средствами доступа к вычислительным ресурсам. Эта ОС основывалась на принципах многоуровневой защиты. Виртуальная память имела сегментно-страничную организацию, где с каждым сегментом связывался уровень доступа. Для того, чтобы какая-л^[22]ибо программа могла вызвать программу или обратиться к данным, располагающимся в некотором сегменте, требовалось, чтобы уровень выполнения этой программы был не ниже уровня доступа соответствующего сегмента. Также впервые в Multics была реализована полностью централизованная файловая система. То есть, даже если файлы находятся на разных физических устройствах, логически они как бы присутствуют на одном диске. В директории же указан не сам файл, а лишь линк на его физическое местонахождение. Если вдруг файла там не оказывается, умная система просит вставить соответствующий девайс. Помимо этого, в Multics наличествовал большой объем виртуальной памяти, что позволяло делать имэйджи файлов из внешней памяти в виртуальную. Увы, но все попытки наладить в системе относительно дружественный интерфейс провалились. Было вложено много денег, а результат был несколько иной, нежели хотелось ребятам из Bell Labs. Проект был закрыт. Кстати, участниками проекта значились Кен Томпсон и Денис Ритчи. Несмотря на то, что проект был закрыт, считается, что именно ОС Multics дала начало ОС Unix.

2.7 Операционные системы семейства UNIX

Система UNIX приобрела популярность в связи с ее успешным использованием на мини-ЭВМ. Этот успех послужил толчком к тому, чтобы создать подобную систему и для персональных компьютеров. Как правило, различные версии ОС, относящихся к этому семейству, имеют свои названия, но в основных чертах повторяют особенности UNIX.

UNIX - операционная система, которая позволяет осуществить выполнение работ в многопользовательском и многозадачном режиме. Поначалу она предназначалась для больших ЭВМ, чтобы заменить MULTICS. UNIX является очень мощным средством в руках программиста, но требует очень большого объёма ОЗУ и пространства диска. Несмотря на попытки стандартизировать эту операционную систему, существует большое количество различных его версий, главным образом потому, что она была распространена в виде программы на языке Си, которую пользователи стали модифицировать для своих собственных нужд.

Главной отличительной чертой этой системы является ее модульность и обширный набор системных программ, которые позволяли создать благоприятную обстановку для пользователей-программистов. Система UNIX органически сочетается с языком Си, на котором написано более 90% ее собственных модулей. Командный язык системы практически совпадает с языком Си, что позволяло очень легко комбинировать различные программы при создании больших прикладных систем.

UNIX имеет "оболочку", с которой пользователь непосредственно взаимодействует, и "ядро", которое, собственно, и управляет действиями компьютера. Компьютер выводит в качестве приглашения для ввода команд долларовый знак. Из-за продолжительности пользования этой операционной системы количество команд весьма велико. В добавление к командам по управлению файлами, которые присутствуют в любой операционной системе, UNIX имеет, по крайней мере, один текстовый редактор, а также форматер текста и компилятор языка Си, что позволяет, по мере надобности, модифицировать "оболочку".

От UNIX многие другие операционные системы переняли такие функции, как переназначение, канал и фильтр; однако UNIX имеет, несомненно, преимущество в том, что она с самого начала разрабатывалась как многопользовательская и многозадачная операционная система. Имена файлов могут иметь 14 знаков, причём в именах файлов различаются заглавные и строчные буквы. Первоначальный набор команд операционной системы расширился до 143 в версии 7.0; в версии System III добавилась ещё 71 команда, ещё 25 - в Berkeley 4.1 и следующие 114 в Berkeley 4.2. Из-за такого обилия команд UNIX не относится к самым удобным для пользователя языкам. Работа облегчается, если применять графический пользовательский интерфейс, но поскольку такое количество команд и без того занимает значительный объём памяти, этот интерфейс требует ещё большего объёма памяти и пространства диска.

С тем, что такое операционные системы и их особенностями в целом, мы разобрались, теперь самое время приступить к более детальному, конкретному рассмотрению многообразия ОС, которое обычно начинается с рассмотрения краткой истории появления и развития.

Операционная система Unix

Считается, что в появлении Юникса в частности виновата... компьютерная игра. Дело в том, что Кен Томпсон непонятно чего ради создал игрушку «Space Travel». Он написал ее в 1969 году на компьютере Honeywell-635, который использовался для разработки Multics. Но фишка в том, что ни вышеупомянутый Honeywell, ни имевшийся в лаборатории General Electric-645 не подходили для игрушки. И Кену пришлось найти другую ЭВМку - 18-разрядный компьютер РDР-7. Кен с ребятами разрабатывал новую файловую систему, дабы облегчить себе жизнь и работу. Ну и решил опробовать свое изобретение на новенькой машине. Опробовал. Весь отдел патентов Bell Labs дружно радовался. Томпсону этого показалось мало и он начал ее усовершенствовать, включив такие функции как inodes, подсистему управления процессами и памятью, обеспечивающую использование системы двумя пользователями в режиме TimeSharing'а (разделения времени) и простой командный интерпретатор. Кен даже разработал несколько утилит под систему. Собственно, сотрудники Кена еще помнили, как они мучались над ОС Multics, поэтому в честь старых заслуг один из них - Брайан Керниган - решил назвать ее похожим именем - UNICS. Через некоторое время название сократили до UNIX (читается так же, просто писать лишнюю букву настоящим программистам во все времена было лень). ОС была написана на ассемблере. Вот мы и подбираемся к тому, что известно в мире как «Первая редакция UNIX». В ноябре 1971 года был опубликован первый выпуск полноценной доки по Юниксу. В соответствии с этим и ОС была названа «Первой редакцией UNIX». Вторая редакция вышла довольно быстро - меньше, чем через год. Третья редакция ничем особенным не отличалась. Разве что заставила Дениса Ритчи «засесть за словари», вследствие чего тот написал собственный язык, известный сейчас как С. Именно на нём была написана 4-я редакция UNIX в 1973 году. В июле 1974 года вышла 5-я версия UNIX. Шестая редакция UNIX (аkа UNIX V6), выпущенная в 1975 году, стала первым коммерчески распространяемым Юниксом. Большая ее часть была написана на С.

Позже была полностью переписана подсистема управления оперативной и виртуальной памятью, заодно изменили интерфейс драйверов внешних устройств. Все это позволило сделать систему легко переносимой на другие архитектуры и было названо «Седьмая редакция» (aka UNIX version 7). Когда в 1976 году в Университет Беркли попала «шестерка», там возникли местные Юникс-гуру. Одним из них был Билл Джой.

Собрав своих друзей-программистов, Билли начал разработку собственной системы на ядре UNIX .Запихнув помимо основных функций кучу своих (включая, компилятор Паскаля), он назвал всю эту сборную солянку Distribution (BSD 1.0). Вторая версия BSD почти ни чем не отличалась от первой. Третья версия BSD основывалась на переносе UNIX Version 7 на компьютеры семейства VAX, что дало систему 32/V, легшую в основу BSD 3.x. Ну, и самое главное - при этом был разработан стек протоколов ТСР/IР; разработка финансировалась Министерством Безопасности США.