Файл: Функции операционных систем персональных компьютеров (Понятие, сущность и предназначение операционной системы).pdf

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время невозможно представить свою жизнь без использования вычислительных систем, которые существенно повышают функционирование различных бизнес-процессов больших и малых предприятий, а также облегчают и делают более разнообразной и интересной работу с персональными компьютерами рядовых пользователей по всему миру. Во многом это заслуга операционной системы (далее – ОС) – неотъемлемой части любой вычислительной системы от простого и недорогого пользовательского компьютера, до мощного суперкомпьютера с десятками процессоров.

Таким образом, актуальность выбранной темы курсовой работы, обусловлена тем, что в наше время существуют огромный выбор операционных систем различных семейств и для каждого владельца компьютера важен вопрос выбора более удобной для него операционной системы на основе ее функций и свойств.

Объектом исследования в курсовой работе является операционная система персонального компьютера.

Предметом – характеристика существующих операционных систем, изучение их функций и свойств.

Цель курсовой работы заключается в анализе основных характеристик существующих операционных систем персонального компьютера.

Для достижения поставленной цели в курсовой работе необходимо решить следующие задачи:

1. Изучить понятие, сущность и предназначение операционной системы.
2. Ознакомиться с видами операционных систем персонального компьютера.
3. Рассмотреть функции операционных систем.
4. Охарактеризовать ОС Windows XP.
5. Изучить особенности ОС Windows Vista.
6. Ознакомиться с характеристиками MAC OS и ОС Linux.

Структура курсовой работы обусловлена последовательностью решаемых задач и состоит из введения, двух глав, заключения, списка использованных источников и приложения.

Первая глава курсовой работы раскрывает сущность операционной системы персонального компьютера, ее основные виды и функции.

Вторая глава курсовой работы направлена на анализ характеристик существующих операционных систем персонального компьютера.

ГЛАВА 1. МЕСТО И РОЛЬ ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ В СОСТАВЕ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА

1.1. Понятие, сущность и предназначение операционной системы

Для того чтобы ответить на вопрос, что представляет собой операционная система, необходимо сначала рассмотреть вопрос, из чего состоит вычислительная система (ВС) в целом. Обобщенно структура вычислительной системы представлена на рис. 1 [2, с. 25].

Рис. 1. Пользователь и обобщенная структура вычислительной системы

Операционная система является основным компонентом любой вычислительной системы и во многом определяет эффективность ее функционирования в целом. При этом дать однозначное определение операционной системе затруднительно. Главным образом это связано с тем, что операционная система выполняет целый ряд разнородных функций, начиная от обеспечения пользователя-программиста удобствами посредством предоставления удобного интерфейса к аппаратной части вычислительной системы и заканчивая обеспечением рационального управления ресурсами вычислительной системы. В связи с этим целесообразно дать несколько различных определений и сделать акцент на цели создания операционных систем (рис. 2) [3, c. 26].

Рис. 2. Цели создания операционных систем

Операционная система (ОС) – это программа, которая обеспечивает возможность рационального использования оборудования компьютера удобным для пользователя образом.

ОС – базовый комплекс компьютерных программ, обеспечивающий управление аппаратными средствами компьютера, работу с файлами, ввод и вывод данных, а также выполнение прикладных программ и утилит [4, c. 56].

Кроме различных определений ОС, два из которых приведены выше, пользователи выделяют ряд различных «точек зрения» на ОС [4, c. 57]:

• ОС как виртуальная машина;

• ОС как система управления ресурсами;

• ОС как защитник пользователей и программ;

• ОС как постоянно функционирующее ядро.

Для более полного представления об ОС рассмотрим основные «точки зрения» пользователей более подробно.

ОС как виртуальная машина. Использование архитектуры персонального компьютера на уровне машинных команд является крайне неудобным для применения прикладных программ. Так, работа с диском предполагает знание внутреннего устройства его электронного компонента – контроллера для ввода команд вращения диска, поиска и форматирования дорожек, чтения и записи секторов и т. д. Работа по организации прерываний, работы таймера, управления памятью и т. д. также может требовать при программировании знания и учета большого количества деталей.

В связи с этим необходимо обеспечить интерфейс между пользователем и компьютером, скрывая лишние подробности за счет использования относительно простых и высокоуровневых абстракций. Например, представлять информационное пространство диска как набор файлов, которые можно открывать для чтения или записи, использовать для получения или сброса информации, а затем закрывать, создавать иллюзию неограниченного размера операционной памяти, числа процессоров и прочее. Обеспечением такого высокоуровневого абстрагирования занимается ОС, что позволяет представлять ее пользователю в виде виртуальной машины, с которой проще иметь дело, чем непосредственно с оборудованием компьютера [5, c. 123].

ОС как система управления ресурсами. В случае, если несколько программ, работающих на одном компьютере, будут пытаться одновременно осуществлять вывод на принтер, то можно получить «мешанину» строчек и страниц. ОС должна предотвращать такого рода хаос за счет буферизации подобной информации и организации очереди на печать. Не менее актуальная проблема – проблема управления ресурсами для многопользовательских компьютеров [5, c. 124].

Таким образом, ОС как менеджер ресурсов осуществляет упорядоченное и контролируемое распределение процессоров, памяти и других ресурсов между различными программами.

ОС как защитник пользователей и программ. Если в вычислительной системе требуется обеспечение совместной работы нескольких пользователей, то возникает проблема организации их безопасной деятельности. Так, необходимо обеспечить [5, c. 124]:

• сохранность информации на диске, защиту от повреждения или удаления файлов;

• разрешение программам одних пользователей произвольно вмешиваться в работу программ других пользователей;

•пресечение попыток несанкционированного использования вычислительной системы.

Эти задачи, как правило, возложены на ОС как организатора безопасной работы пользователей и их программ.

ОС как постоянно функционирующее ядро. Можно говорить об ОС как о программе (программах), постоянно работающей на компьютере и взаимодействующей с множеством прикладных программ. Очевидно, что такое определение верно лишь отчасти, т. к. во многих современных ОС постоянно работает на компьютере лишь часть ОС, которую принято называть ее ядром [5, c. 126].

Учитывая рассмотренное многообразие точек зрения на ОС, целесообразно выполнить обзор ее предназначений и функций, для чего, в свою очередь, стоит рассмотреть эволюцию развития вычислительных систем в целом и операционных систем, в частности.

К операционным системам предъявляются важные рыночные требования. К этим требованиям относятся следующие, представленные на рис. 3 [6, c. 87].

Рис. 3. Требования, предъявляемые к операционной системы

Рассмотрев сущность и особенности и сущность ОС, перейдем к рассмотрению основных видов ОС.

1.2. Виды операционных систем персонального компьютера

В настоящее время существует большое количество операционных систем, и постоянно появляются новые, которые учитывают недостатки предыдущих и расширяют возможности пользователей в системе.

Каждая из ОС требует для своей работы определенные ресурсы с соответствующими параметрами, такими как: объем оперативной памяти, объем винчестера, тип процессора и его производительность. В связи с этим очень важно установить на компьютер ту систему, которая соответствует его ресурсам, иначе ее работа будет неэффективна [7, c. 167].

Основные виды ОС в зависимости от определенных признаком представлены на рис. 4.

Рис. 4. Классификация операционных систем

Важно отметить, что каждая ОС подходит для выполнение определенных задач. Так например, для того чтобы выполнять различные научные эксперименты стоит выбрать ОС реального времени, которая способна обеспечить мгновенный отклик на определенное событие. К таким ОС можно отнести UNIX или Linux. Эти ОС выполняют программы реального времени, при условии установки к ним дополнительного ПО [9, c. 97].

Если необходимо совершать большое количество трудоемких вычислений, анализируя большой массив данных, то здесь требуются значительные системные ресурсы. В таком случае многие UNIX системы позволяют организовать кластер, т.е. многомашинный вычислительный комплекс, где все ресурсы компьютеров (дисковое пространство, память, ресурсы процессора) являются разделяемыми доступными для любого пользователя в соответствии с его правами. В такой системе существует возможность постоянного наращивания мощности кластера, путем подсоединения дополнительных компьютеров, а работа в ней, при этом, остается для пользователя абсолютно «прозрачной», как если бы он работал на одном компьютере с огромными ресурсами.

ОС семейства Windows предназначены для решения офисных задач: для ведения бухгалтерии, написания документов, представления графических результатов деятельности фирм и т.д., Могут обеспечивать защиту пользовательской информации и работать в качестве WEB- или FTP-сервера [7, c. 126].

Могут использоваться и для домашних компьютеров, в учебном процессе или для начального знакомства с компьютером, т.к. интерфейс этих систем очень удобен и интуитивно понятен каждому. Базовыми понятиями в них являются окно, пиктограмма и пусковое меню.

Как правило, для организаций, которые в своей работе используют Интернет, необходима такая ОС, которая будет способна выполнять функции сервера сети.

Больше количество современных ОС обладают возможностью работы в качестве клиента сети, имея для осуществления данного процесса встроенные функции, а также специализированные программы. Так для организаций, занятых в коммерческой деятельности, лучше всего подходит использование ОС UNIX. Для некоммерческих организаций, или в случае домашнего использования подходит ОС Linux, которая достаточно распространена [9, c. 158]. Эти системы отвечают всем требованиям, предъявляемым к современным серверным системам. Благодаря появлению новых графических интерфейсов KDE (KDesktop Environment) и GNOME, похожих на интерфейс ОС Windows , работа в ОС Linux стала более привлекательной. Это позволило ей стать серьезным конкурентом ОС Windows, и теперь ее также можно рекомендовать для решения офисных задач, связанных с бухгалтерией, документооборотом и т.д.

1.3. Характеристика функций операционных систем персональных компьютеров

Основные функции ОС представлены на рис. 5.

Рис. 5. Функции операционных систем

Итак, по реализации интерфейса пользователя различают графические и неграфические ОС. Сущность неграфических ОС в том, что они реализуют интерфейс командной строки где основным устройством управления в такой ОС, является клавиатура. Графические ОС являются более сложными, здесь в управлении участвует не только клавиатура, но и например мышь или другое устройство [8, c. 36].

Все ОС облают свойством автоматического запуска. Как правило для дисковых ОС в системной области диска создается специальный код. Обращение к данному коду выполняют специальные программы, которые находятся в системе ввода-вывода (BIOS) [8, c. 37]. Недисковые ОС используются в специальных вычислительных системах, например в компьютеризированных устройствах автоматического управления.

Современные дисковые ОС обеспечивают создание файловой системы, которая предназначена для хранения файлов и обеспечения доступа к ним. Отметим, что принцип построения файловой системы – табличный.

ОС обеспечивает предоставление пользователю файлы, хранящиеся в файловой системе в иерархичном виде, не смотря на то, что хранятся они в табличной форме. На рисунке 6 представлены операции, которые относятся к функции обслуживания файловой системы [10, c. 547].