Файл: Функции операционных систем персональных компьютеров.pdf

ВВЕДЕНИЕ

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 навыков для успешного вхождения человека в современное информационное общество. Операционные системы, работающие сегодня 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:

• изучить понятие операционной системы;
• рассмотреть историю появления первых операционных систем;
• привести классификацию операционных систем;
• охарактеризовать функции операционных систем персональных компьютеров;
• подвести итоги по выполненной работе.

Объект исследования – операционные системы персональных компьютеров, а предмет исследования – функции операционных систем. В качестве основной теоретической базы выступают работы современных исследователей проблемы, таких как Петерсен Р., Попов И. И. и Фролов А. В. Структура работы включает две главы, четыре параграфа, а также такие элементы как введение, заключение, список использованных источников. Общий объем работы составляет 27 страниц.

---

1. Операционные системы. Понятие, история появления

1.1. Понятие операционной системы

Для того, чтобы понять роль операционной системы необходимо рассмотреть общую картину функционирования компьютерной системы.

Рисунок 1. Компоненты компьютерной системы

На нижнем уровне иерархии компьютерной системы находится аппаратура (hardware) компьютера, основные части которой – центральный процессор (CPU), выполняющий команды (инструкции) компьютера; память, хранящая данные и программы, и устройства ввода– вывода, или внешние устройства, обеспечивающие ввод информации в компьютер и вывод результатов работы программ в форме, воспринимаемой пользователем–человеком или другими программами. Часто на программистском сленге аппаратуру называют «железом».

Уровнем выше располагается операционная система – основной предмет нашего курса; системное программное обеспечение, управляющее использованием аппаратуры компьютера различными программами и пользователями.

Далее – прикладное программное обеспечение – программы, предназначенные для решения различных классов задач. К ним относятся системы управления базами данных (СУБД); графические библиотеки, игровые программы, офисные программы. Прикладное программное обеспечение образует следующий, более высокий уровень, по сравнению с операционной системой, и позволяет решать на компьютере различные прикладные и повседневные задачи.

Рисунок 2. Общая картина функционирования компьютерной системы

Верхний уровень – пользователи – люди и другие компьютеры. Отнесение пользователя–человека к компонентам компьютерной системы – вовсе не шутка, а реальность: любой пользователь фактически становится частью вычислительной системы в процессе своей работы на компьютере, так как должен подчиняться определенным строгим правилам, нарушение которых приведет к ошибкам или невозможности использования компьютера, и выполнять большой объем типовых рутинных действий – почти как сам компьютер.

Одна из важных функций ОС как раз и состоит в том, чтобы избавить пользователя от большей части такой рутинной работы (например, резервного копирования файлов) и позволить ему сосредоточиться на работе творческой.

---

Другие компьютеры в сети также могут играть роль пользователей (клиентов) по отношению к данному компьютеру, выступающему в роли сервера, используемого, например, для хранения файлов или выполнения больших программ.

Операционная система предоставляет основу и среду для выполнения прикладных программ пользователя, а именно:

Общее абстрактное представление ресурсов, которые могут запрашиваться и использоваться прикладным программным обеспечением(процессор, память, устройства вв/выв (диск, сеть)

Использует аппаратные ресурсы одного или нескольких процессоров

Управляет вторичной памятью и устройствами ввода/вывода.

Цели:

• сделать компьютер более удобным;
• сделать компьютер более эффективным;
• сделать компьютер более безопасным.

Операционная система (ОС) – базовое системное программное обеспечение, управляющее работой компьютера и являющееся посредником (интерфейсом) между аппаратурой, прикладным программным обеспечением и пользователем компьютера.

Фактически операционная система с точки зрения пользователя– это как бы продолжение аппаратуры, надстройка над ней, обеспечивающая более удобное, надежное и безопасное использование компьютеров и компьютерных сетей.

Основные цели работы операционной системы следующие:

1. Обеспечение удобства, эффективности, надежности, безопасности выполнения пользовательских программ. Для пользователя самое главное – чтобы его программа работала, вела себя предсказуемо, выдавала необходимые ему правильные результаты, не давала сбоев, не подвергалась внешним атакам. Вычислительную среду для такого выполнения программ и обеспечивает операционная система.
2. Обеспечение удобства, эффективности, надежности, безопасности использования компьютера. Операционная система обеспечивает максимальную полезность и эффективность использования компьютера и его ресурсов, обрабатывает прерывания, защищает компьютер от сбоев, отказов и хакерских атак. Эта деятельность ОС может быть не столь заметной для пользователя, но она осуществляется постоянно.
3. Обеспечение удобства, эффективности, надежности, безопасности использования сетевых, дисковых и других внешних устройств, подключенных к компьютеру. Особая функция операционной системы, без которой невозможно использовать компьютер, – это работа с внешними устройствами. Например, ОС обрабатывает любое обращение к жесткому диску, обеспечивая работу соответствующего драйвера (низкоуровневой программы для обмена информацией с диском) и контроллера (специализированного процессора, выполняющего команды ввода–вывода с диском). Любая «флэшка», вставленная в USB–слот компьютера, распознается операционной системой, получает свое логическое имя (в системе Windows – в виде буквы, например, G) и становится частью файловой системы компьютера на все время, пока она не будет извлечена (демонтирована).

---

Подчеркнем особую важность среди функций современных ОС обеспечения безопасности, надежности и защиты данных. Следует учитывать, что компьютер и операционная система работают в сетевом окружении, в котором постоянно возможны и фактически происходят атаки хакеров и их программ, ставящие своей целью нарушение работы компьютера, «взлом» конфиденциальных данных пользователя, хранящихся на нем, похищение логинов, паролей, использование компьютера как «робота» для рассылки реклам или вирусов и др.

1.2. История появления и развития операционных систем

Начало созданию операционных систем для микроЭВМ положила ОС СР/М. Она была разработана в 1974 году, после чего была установлена на многих 8–разрядных машинах. В рамках этой операционной системы было создано программное обеспечение значительного объема, включающее трансляторы с языков Бейсик, Паскаль, Си, Фортран, Кобол, Лисп, Ада и многих других, текстовые (Текстовые процессоры – это наиболее широко используемый вид прикладных программ. Они позволяют подготавливать документы гораздо быстрее и удобнее, чем с помощью пишущей машинки. Текстовые процессоры позволяют использовать различные шрифты символов, абзацы произвольной формы, автоматически переносят слова на новую строку, позволяют делать сноски, включать рисунки, автоматически нумеруют страницы и сноски и т.д) и табличные процессоры, системы управления базами данных, графические пакеты (Система управления базами данных (СУБД) – позволяет управлять большими информационными массивами – базами данных), символьные отладчики и другие проблемно ориентированные программы.

Успех системы в значительной степени был обусловлен ее предельной простотой и компактностью, возможностью быстрой настройки на различные конфигурации ПЭВМ. Первая версия системы занимала всего 4 К, что было весьма важно в условиях ограниченности объемов памяти ПЭВМ того времени.

Операционные системы типа DOS

ОС типа DOS стала доминирующей с появлением 16–разрядных ПЭВМ, использующих 16–разрядные микропроцессоры типа 8088 и 8086. С точки зрения долголетия ни одна операционная система для микрокомпьютеров не может даже приблизиться к DOS. С момента появления в 1981 году DOS распространилась настолько широко, что завоевала право считаться самой популярной в мире ОС. Несмотря на некоторые свои недостатки и на то, что большая ее часть основывается на разработках 70–х годов, DOS продолжает существовать и распространяться и поныне. Хорошо это или плохо, она, вероятно, будет доминировать на рынке операционных систем в течение ближайшего времени. В настоящее время для DOS разработан огромный фонд программного обеспечения. Имеются трансляторы (Транслятор – программа, автоматически преобразующая программу на языке программирования в последовательность инструкций. Разновидности трансляторов – компилятор, интерпретатор) для практически всех популярных языков высокого уровня, включая Бейсик, Паскаль, Фортран, Си, Модула–2, Лисп, Лого, АПЛ, Форт, Ада, Кобол, ПЛ–1, Пролог, Смолток и др.; причем для большинства языков существует несколько вариантов трансляторов. Имеются инструментальные средства для разработки программ в машинных кодах – ассемблеры, символьные отладчики и др. Эти инструментальные средства сопровождаются редакторами, компоновщиками и другими сервисными системами, необходимыми для разработки сложных программ. Кроме системного программного обеспечения для DOS создано множество прикладных программ.

---

Стандарт MSX

Этот стандарт определял не только ОС, но и характеристики аппаратных средств для школьных ПЭВМ. Согласно стандарту MSX машина должна была иметь оперативную память объемом не менее 16 К, постоянную память объемом 32 К с встроенным интерпретатором языка Бейсик, цветной графический дисплей с разрешающей способностью 256х192 точек и 16 цветами, трехканальный звуковой генератор на 8 октав, параллельный порт для подключения принтера и контроллер для управления внешним накопителем, подключаемым снаружи.

Операционная система такой машины должна была обладать следующими свойствами: требуемая память – не более 16 К, совместимость с СР/М на уровне системных вызовов, совместимость с DOS по форматам файлов на внешних накопителях на основе гибких магнитных дисков, поддержка трансляторов языков Бейсик, Си, Фортран и Лисп. Таким образом, эта операционная система, получившая название MSX–DOS, учитывала необходимость поддержки обширного программного обеспечения, разработанного для СР/М, и одновременно ориентировалась на новые в то время разработки, связанные с DOS.

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»

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.

---