Файл: Операционная система.pdf

Введение

В настоящее время во все сферы жизни очень глубоко внедрены информационные технологии.

Большое внимание информатике и вычислительной технике уделяется в школах и университетах, но достаточно большое количество пользователей до сих пор недостаточно подготовлено к работе с компьютером. Чаще всего получается так, что пользователи ПК работают с операционной системой, которая уже установлена на компьютере и не задумываются над эффективностью ее работы, над предоставляемой ею защитой информации, над ее сетевыми возможностями и т.д.

Во многом это связано с тем, что мало внимания уделяется сравнительным характеристикам (достоинствам и недостаткам) различных систем.

Возникает необходимость подробно описать и раскрыть возможности различных операционных систем и отметить наиболее важные аспекты в их работе. Это даст возможность пользователям сделать правильный выбор ОС как для работы в домашних условиях, так и при работе в офисах и т.п.

На сегодняшний день в мире существует огромное разнообразие операционных систем и постоянно появляются новые, которые учитывают недостатки предыдущих, а значит и расширяют возможности пользователей в системе. В данной ситуации перед нами встает вопрос: "Какую же из этих многочисленных операционных систем выбрать?"

Многие операционные системы в какой-то степени дополняют друг друга, конкурируют между собой, но также и предназначены для выполнения определенных целей. В мире имеются ОС для работы персональных компьютеров, для серверов, для рабочих станций, и т.д.

Любая из операционная система обладает набором важных функций, в том числе: обеспечение операций ввода/вывода, защита информации пользователя, обеспечение интерфейса с пользователем, разделение ресурсов пользователей, и др. Сейчас невозможно представить себе жизнь без глобальной сети интернет, поэтому современные ОС в обязательном порядке поддерживают работу с сетью и обеспечивают доступ как к общим ресурсам рабочей группы, так и к локальной сети и сети Internet. Данного рода сетевые соединения могут быть реализованы либо через модем, либо посредством сетевой карты.

Во время своей работы каждая из ОС нуждается в потреблении определенных ресурсов к которым относится: производительность и тип процессора, объем оперативной памяти, объем винчестера. Поэтому при установке на к ПК той или иной системы необходимо учитывать то, чтобы она соответствовала ресурсам компьютера.

Операционные системы планомерно развивались от самых простейших 8-ми разрядных до 64-разрядных при этом каждой операционной системе необходимо соответствующее ей аппаратное обеспечение, т.е. соответствующий процессор и материнскую плату.

Необходимо помнить о том, что для выполнения конкретной задачи может потребоваться определенная операционная система, к примеру: для реализации различных научных экспериментов, как правило, необходимы ОС реального времени (обеспечивающие мгновенный отклик на событие) такие как, например, UNIX или Linux, которые, при установке необходимого программного обеспечения, без каких-либо проблем позволяют выполнять программы реального времени.

При проведении сложных научных исследований, которые требуют большого количества сложных вычислений требуются значительные системные ресурсы.

В данном случае многие UNIX системы дают возможность создать кластер (многомашинный вычислительный комплекс), в котором все ресурсы компьютеров (дисковое пространство, память, ресурсы процессора) являются разделяемыми и доступ для любого пользователя определяется в зависимости от предоставленных ему прав. При этом в системе имеется возможность непрерывного наращивания мощности кластера, путем подключения дополнительных компьютеров, и, что очень важно, работа в ней для пользователя является на сто процентов "прозрачной", т.е. точно такой же как в случае если бы он работал на одном компьютере, имеющем огромные ресурсы.

1. Понятие операционной системы и ее значение

Операционная система, ОС (англ. operating system) — базовый комплекс компьютерных программ, обеспечивающий управление аппаратными средствами компьютера, работу с файлами, ввод и вывод данных, а также выполнение прикладных программ и утилит.

При включении компьютера операционная система загружается в память раньше остальных программ и затем служит платформой и средой для их работы. Помимо вышеуказанных функций ОС может осуществлять и другие, напр., предоставление пользовательского интерфейса, сетевое взаимодействие и т. п.

С 1990-х наиболее распространенными операционными системами являются ОС семейства Microsoft  Windows и системы  класса UNIX (особенно Linux).

Функции

Интерфейсные функции:

• Управление аппаратными средствами, устройствами ввода/вывода
• Файловая система
• Поддержка многозадачности (разделение использования памяти, времени выполнения)
• Ограничение доступа, многопользовательский режим работы
• Компьютерная сеть

Внутренние функции:

• Обработка прерываний
• Виртуальная память
• Планировщик задач
• Буферы ввода-вывода
• Обслуживание драйверов устройств

Существуют две группы определений ОС: «совокупность программ, управляющих оборудованием» и «совокупность программ, управляющих другими программами». Обе они имеют свой точный технический смысл, который, однако, становится ясен только при более детальном рассмотрении вопроса о том, зачем вообще нужны операционные системы.

Есть приложения вычислительной техники, для которых ОС излишни. Напр., встроенные микрокомпьютеры содержатся сегодня во многих бытовых приборах, автомобилях (иногда по десятку в каждом), сотовых телефонах и т. п. Зачастую такой компьютер постоянно исполняет лишь одну программу, запускающуюся по включении. И простые игровые приставки — также представляющие собой специализированные микрокомпьютеры — могут обходиться без ОС, запуская по включении программу, записанную на вставленном в устройство «катридже» или компакт-диске. (Многие встроенные компьютеры и даже некоторые игровые приставки на самом деле работают под управлением своих ОС).

Операционные системы, в свою очередь, нужны, если:

• вычислительная система используется для различных задач, причем программы, исполняющие эти задачи, нуждаются в сохранении данных и обмене ими. Из этого следует необходимость универсального механизма сохранения данных; в подавляющем большинстве случаев ОС отвечает на нее реализацией файловой системы. Современные ОС, кроме того, предоставляют возможность непосредственно «связать» вывод одной программы со вводом другой, минуя относительно медленные дисковые операции;
• различные программы нуждаются в выполнении одних и тех же рутинных действий. Напр., простой ввод символа с клавиатуры и отображение его на экране может потребовать исполнения сотен машинных команд, а дисковая операция — тысяч. Чтобы не программировать их каждый раз заново, ОС предоставляют системные библиотеки часто используемых подпрограмм (функций);
• между программами и пользователями системы необходимо распределять полномочия, чтобы пользователи могли защищать свои данные от чужого взора, а возможная ошибка в программе не вызывала тотальных неприятностей;
• необходима возможность имитации «одновременного» исполнения нескольких программ на одном компьютере (даже содержащем лишь один процессор), осуществляемой с помощью приема, известного как «разделение времени». При этом специальный компонент, называемый планировщиком, «нарезает» процессорное время на короткие отрезки и предоставляет их поочередно различным исполняющимся программам (процессам);
• наконец, оператор должен иметь возможность так или иначе управлять процессами выполнения отдельных программ. Для этого служат операционные среды, одна из которых — оболочка и набор стандартных утилит — является частью ОС (прочие, такие, как графическая операционная среда, образуют независимые от ОС прикладные платформы). Таким образом, современные универсальные ОС можно охарактеризовать прежде всего как

1. использующие файловые системы (с универсальным механизмом доступа к данным),
2. многопользовательские (с разделением полномочий),
3. многозадачные (с разделением времени).

Многозадачность и распределение полномочий требуют определенной иерархии привилегий компонентов самой ОС. В составе ОС различают три группы компонентов:

• ядро, содержащее планировщик; драйверы устройств, непосредственно управляющие оборудованием; сетевую подсистему, файловую систему;
• системные библиотеки
• оболочку с утилитами.

Большинство программ, как системных (входящих в ОС), так и прикладных, исполняются в непривилегированном («пользовательском») режиме работы процессора и получают доступ к оборудованию (и, при необходимости, к другим ядерным ресурсам, а также ресурсам иных программ) только посредством системных вызовов. Ядро исполняется в привилегированном режиме: именно в этом смысле говорят, что ОС (точнее, ее ядро) управляет оборудованием.

Текущая редакция стандарта на ОС содержит определения около тысячи системных вызовов и других библиотечных подпрограмм (часть из которых должна реализоваться только в определенных классах систем; напр., в системах «реального времени») и около 200 команд оболочки и утилит ОС. Стандарт определяет лишь функции вызовов и команд, и не содержит указаний относительно способов их реализации.

Стандарт, кроме этого, определяет способ адресации файлов в системе, локализацию (установки, касающиеся национально-специфических моментов, таких, как язык сообщений или формат даты и времени), совместимый набор символов, синтаксис регулярных выражений, структуру каталогов в файловой системе, формат командной строки и некоторые другие аспекты поведения ОС.

В определении состава ОС значение имеет критерий операциональной целостности (замкнутости): система должна позволять полноценно использовать (включая модификацию) свои компоненты. Поэтому в полный состав ОС включается и набор инструментальных средств (от текстовых редакторов до компиляторов, отладчиков и компоновщиков). Операциональной замкнутостью обладают системы, удовлетворяющие «разработческому» профилю в терминах стандарта.

2. Виды операционных систем компании Microsoft

2.1 DOS - Дисковая Операционная Система

В 1981г. компанией Microsoft была создана первая версия операционной системы для компьютера, которая получила название - MS DOS 1.0. По мере развития компьютеров в дальнейшем выпускались новые версии DOS, более удобные в использовании, а также учитывающие возможности современных на то время компьютеров.

В последних версиях данной системы имеется возможность эффективного использования оперативной памяти более 640 Кбайт, работать с логическими дисками объемом до 32 Мбайт. Можно освобождать место в обычной памяти системы, например, для различных прикладных программ, благодаря возможности переносить DOS в расширенную память. Среди пользователей наиболее популярной стала версия MS-DOS 6.22, которая также включает в себя возможность создавать резервные копии файлов, антивирусную систему и другие функции.

В течении всего времени существования DOS для нее были разработаны тысячи различных программ, обладающих хорошим интерфейсом и качественной графикой, используемых в различных областях человеческой деятельности. Важным в развитии DOS является создание оболочки Norton Commander, имеющей две панели для работы с файлами, благодаря чему значительно повысилось удобство использования системой.

В итоге, в настоящее время операционную систему DOS можно использовать для печати текстов, рефератов и т.п., а также для самых примитивных приложений, не требующих значительных ресурсов, при этом сам процесс инсталляции системы происходит с дискет в текстовом режиме. Для полной загрузки системы требуется около 10 мин. Данная система утратила в настоящее время полностью утратила свою актуальность. [1]

2.2 Windows 3.1

Следующим шагом компании Microsoft является разработка Windows 3.1, которая по своей сути является надстройкой над операционной системой DOS. Данная операционная система стала очень популярной среди пользователей ПК, так как она имеет огромное количество новых возможностей и очень удобна в использовании.

Windows, также как и оболочка Norton Commander, обладает удобным интерфейсом, и имеет гораздо более продвинутые возможности при использовании в этой среде различных программ. Необходимо отметить, что Windows 3.1 может выполнять программы, предназначенные для системы DOS. Наиболее важным преимуществом оболочке Windows 3.1 является то, что она может предоставлять информацию в естественной форме, т.е. в той форме, которая отлично усваивается человеком. Данный принцип является достаточно простым, но при этом реализация его в Windows 3.1 находится на достаточно низком уровне и имеет ряд недостатков. Однако, по сравнению с предыдущими версиями интерфейсов, Windows 3.1 является существенным прорывом в данной области. [2]