3. Забезпечення зручності, ефективності, надійності, безпеки використання мережевих, дискових та інших зовнішніх пристроїв, підключених до комп'ютера.

Особлива функція операційної системи, без якої неможливо використовувати комп'ютер, - це робота з зовнішніми пристроями. Наприклад, ОС обробляє будь-яке звернення до жорсткого диска, забезпечуючи роботу відповідного драйвера (низькорівневої програми для обміну інформацією з диском) і контролера (спеціалізованого процесора, що виконує команди введення-виведення з диском). Будь-яка "флешка", вставлена в USB-слот комп'ютера, розпізнається операційною системою, отримує своє логічне ім'я (у системі Windows - у вигляді букви, наприклад, G) і стає частиною файлової системи комп'ютера на весь час, поки вона не буде вилучена (демонтована ).

ОС відповідає за забезпечення взаємодії користувача з комп'ютером, тобто підтримку інтерфейсу користувача. Забезпечення функції з організації та управління всіма операціями введення і виведення; Для керування роботою кожного пристрою вводу / виводу потрібен свій набір команд або контрольований сигнал. Операційна система надає користувачеві одноманітний інтерфейс, який розкриває всі ці деталі і забезпечує програмістові доступ до пристроїв вводу / виводу з допомогою простих команд читання і запису.

ОС забезпечує організацію збереження інформації в зовнішній пам'яті;

   4. Підкреслимо особливу важливу серед функцій сучасних ОС функцію забезпечення безпеки, надійності і захисту даних.

Слід враховувати, що комп'ютер та операційна система працюють в мережевому оточенні, в якому постійно можливі й фактично відбуваються атаки хакерів та їхніх програм, що ставлять за мету порушення роботи комп'ютера, "злом" конфіденційних даних користувача, що зберігаються на ньому, викрадення логінів, паролів, використання комп'ютера як "робота" для розсилки реклам чи вірусів та ін. Всіма питаннями захисту, безпеки даних і займається ОС.

У зв'язку з цим в 2002 р. фірма Microsoft оголосила ініціативу по надійним і безпечним обчислень (trustworthy computing initiative), метою якої є підвищення надійності та безпеки всього програмного забезпечення, перш за все - операційних систем.

4 . Коротка історія розвитку ос

Покоління ОС

Операційні системи, подібно апаратурі комп'ютерів, на шляху свого розвитку пройшли через ряд змін - поколінь. Для апаратних засобів зміна поколінь пов'язана з досягненнями в галузі електронних компонентів:

• перше (50-і роки) покоління ЕОМ будувалися на електронних лампах; • друге покоління - на транзисторах;

• третє покоління на інтегральних мікросхемах;

• четверте покоління - на ВІС (Великі інтегральні схем) ии СВІС. • п'яте покоління (1980-1981 рр.. в Японії) - ЕОМ нового покоління, в основу розробки покладено дослідження в області штучного інтелекту;

Поява кожного з цих послідовних поколінь апаратних засобів супроводжувалося різким зменшенням вартості, габаритів, споживаної потужності і тепловиділення і настільки ж різким підвищенням швидкодії та обсягів пам'яті комп'ютерів.

Еволюція ОС.

• Відомо, що комп'ютер був винайдений англійським математиком Чарльзом Бебіджем наприкінці вісімнадцятого століття. Його "аналітична машина" так і не змогла по-справжньому запрацювати, тому що технології того часу не задовольняли вимогам по виготовленню деталей точної механіки, що були необхідні для обчислювальної техніки. Відомо також, що цей комп'ютер не мав операційної системи.

• У ранніх mainframe-комп'ютерах (1940-1950 рр..), першим з яких був комп'ютер ENIAC (1947 р., США), операційні системи були відсутні. Звернення до пам'яті в цих комп'ютерах здійснювалося за реальними (фізичним) адресами, а звернення до зовнішніх пристроїв (наприклад, до пристрою введення з перфокарт або накопичувача на магнітній стрічці) здійснювалося спеціальними командами, також за фізичними адресами.

  • Подібні комп'ютери були дуже громіздкими, кожен з них займав великий зал, в якому користувачі по черзі працювали на комп'ютері, використовуючи настільки незручний інтерфейс, як інженерний пульт.

  • Кожен користувач перед відходом "з машини" (як тоді казали) зупиняв і "обнуляв" її натисканням кнопок на пульті і поступався місцем наступному користувачеві, який вводив свою програму і дані з перфокарт або перфострічки, набирав її початковий адрес тумблерами на пульті і запускав її за допомогою спеціальної кнопки.

  • При будь-якому збої або помилці в програмі, в ситуації доводилося розбиратися, вивчаючи комбінації лампочок на пульті, які відтворюють в двійковому вигляді вміст регістрів.

• Зрозуміло, подібний спосіб взаємодії з комп'ютером був дуже незручний. Була потрібна хоча б мінімальна автоматизація. Для цього в 1950-х - 1960-х рр.. були створені диспетчери (dispatchers) - попередники ОС, системні програми, що управляли проходженням пакету завдань, що вводяться з перфокарт.

• Наприклад, у 70-х роках, студенти, пропускали свої студентські завдання через такі комп’ютери. Виглядало це наступним чином. Студент писав свою програму (або виправлення до неї - так звану "добівку") на спеціальних бланках і здавав в перфорацію, потім отримував перфокарти і віддавав колоду перфокарт з програмою оператору машинного залу. Через кілька годин він міг розраховувати отримати результати своєї програми - колоду перфокарт назад і роздруківку результатів.

• У машинному залі оператор вводив чергове завдання з перфокарт.

• Програма-диспетчер копіювала образ введеної колоди перфокарт з завданням на стрічку введення, на якій зберігалися всі образи завдань у хронологічному порядку їх введення, незалежно від необхідних для них ресурсів - часу і обсягу пам'яті. Диспетчер здійснював запуск завдань по черзі, за принципом FIFO (First-In-First-Out) - у порядку надходження.

• Вибираючи з черги деяке завдання, диспетчер розміщав його в пам'яті і запускав.

• Після закінчення завдання (або за його перериванні внаслідок помилки) на друкуючий пристрій видавався роздрук результатів. Потім управління передавалося наступному завданню.

• Такий режим доступу до комп'ютера був, звичайно, набагато зручнішим, ніж робота з пульта. Недоліки його в тому, що, по-перше, програми пропускалися по черзі (була відсутня одночасна обробка декількох завдань), по-друге, ресурси, необхідні для виконання завдання, ніяк не обліковувалися, і програма, що вимагає для виконання всього 1 хв., повинна була очікувати завершення великого завдання, яке вимагало для виконання, наприклад, п'яти годин, - тільки тому, що остання була раніше введена в систему.

• 1960-х - 1970-х рр.. були розроблені класичні операційні системи, які все більше та більше ускладнювалися. Все більш складними ставали їх системи файлів та інші компоненти ОС.

• Найбільш відомі з операційних систем цього періоду: серед зарубіжних - ATLAS, MULTICS, OS IBM/360, серед вітчизняних - ОС ДІСПАК для ЕОМ БЕСМ-6.

• Для класичних операційних систем були характерні наступні основні можливості: 1. мультипрограмування (multi-programming) - одночасна обробка декількох завдань;

2. пакетна обробка (batch mode) - обробка пакета завдань, введених з перфокарт або з терміналів, з урахуванням їх пріоритетів і необхідних ресурсів; 3. поділ часу (time sharing) - паралельна робота декількох користувачів з терміналів (телетайпів або дисплеїв), які керували проходженням своїх завдань, які виконували їх введення в текстових редакторах, компіляцію, виконання та налагодження;

4. управління процесами - паралельне (або поперемінне, якщо комп'ютер був однопроцесорних) виконання користувацьких процесів; можливість явного запуску паралельного процесу.

• Розробка кожної операційної системи для кожної нової моделі комп'ютера вимагала багатьох років напруженої висококваліфікованої праці. При цьому кожна ОС спочатку розроблялася низькорівневою мовою - мовою асемблера.

• Тому ще в 1960-х рр.. виникла ідея розробки мобільних (переносних) ОС - операційних систем, які могли б використовуватися на декількох сімействах комп'ютерів шляхом перенесення їх коду (можливо, з невеликими змінами) з більш старих моделей на більш нові. Зауважимо, що термін мобільний використовується тут в іншому розумінні, відмінному від того, до якого ми звикли нині (мобільні телефони та операційні системи для них).

• Перша мобільна ОС була розроблена в 1970 р. Брайаном Керніганом (B. Kernighan) і Деннісом Рітчі (D. Ritchie) у фірмі AT & T і отримала назву UNIX. Навіть у самій її назві закладено свого роду протиставлення MULTICS (multi - багато, uni - один) - остання відома своєю заплутаністю. Цією назвою автори підкреслювали основну ідею UNIX - уніфікацію та спрощення подання файлів і операцій над ними (в UNIX файл - це послідовність байтів), призначених для користувача програм і процесів. Уніфікованим, не залежним від цільової апаратної платформи, був також вихідний код UNIX, який був повністю написаний на спеціально розробленій новій мові С (основними авторами С, як і UNIX, є Б. Керніган і Д. Рітчі).

• Використання мови високого рівня для розробки UNIX було революційним кроком в історії ОС і дозволило, по-перше, значно прискорити і полегшити розробку, по-друге - перенести UNIX на багато моделей комп'ютерів (для яких при цьому, зрозуміло, необхідно було розробити компілятор з мови С).

• Вперше система UNIX була використана в 1970 р. на мінікомп'ютері PDP-10. Комп'ютери фірми PDP зразка початку 1970-х рр.. прийнято відносити до класу мінікомп'ютерів. Хоча ця назва з сучасної точки зору не цілком правомірна: такий комп'ютер займав ... дві невеликі шафи, в порівнянні з mainframe-комп'ютером зразка 1960-х рр.., що займав цілий зал. Об'єм оперативної пам'яті мінікомп'ютерів становив всього близько 32 кілобайт (!). Однак на них успішно працювала ОС UNIX (були й інші ОС - наприклад, RSX-11), був компілятор з мови Паскаль, була реалізована зручна система файлів і програма для роботи з ними, були доступні математичні бібліотеки програм.

На початку 1980-х років з'явилися персональні комп'ютери. Операційні системи для них фактично повторили в своєму розвитку операційні системи для комп'ютерів загального призначення: у них були використані аналогічні ідеї та методи. Однак перші персональні комп'ютери були менш потужними, ніж mainframes, як за обсягом пам'яті, так і за швидкодією і розрядністю мікропроцесора. Перший поширений мікропроцесор фірми Intel був 8-розрядним, і для нього була розроблена також 8-розрядна операційна система CP / M. У середині 70-х років СP/M була найбільш популярною системой для комп’ютерів на базі Intel 8080 та Zilog Z80.

• У 1975 р. Пол Ален і Білл Гейтс реалізували для комп’ютера Альтаір мову Бейсик, пізніше створили фірму Майкрософт (Microsoft), і ОС MS-DOS .

• У 1980 році компанія IBM почала пошук підходящої операційної системи для персонального комп'ютера IBM PC. Спочатку планувалося використовувати для нього саме CP/M. Проводилися переговори з компанією Digital Research, що належала Г. Кілдаллу і його дружині. Однак угода не відбулася, через чванливість вдласника, і IBM уклала договір з невеликою фірмою Microsoft, яка займалася в основному розробкою трансляторів і не мала досвіду в розробці ОС. Остання не мала власної ОС для процесорів Intel 8086, тому ліцензувала у компанії Seattle Computer Products систему 86-DOS, яка була 16-бітним клоном CP / M. (за 50000 доларів). І на її основі розробила 16-розрядну операційну систему MS DOS для персональних комп'ютерів з процесорами Intel 8086 (або, коротко, x86). У командній мові MS-DOS відчувається явний вплив UNIX, проте MS-DOS надає набагато менші можливості командної мови.

• На початку 1980-і рр.. фірма Apple випустила персональні комп'ютери Lisa і Macintosh з операційною системою MacOS. Її характерною рисою була реалізація зручного графічного інтерфейсу користувача (GUI) у вигляді вікон, меню, "іконок" та багатьох інших елементів GUI, до яких ми з вами нині так звикли. MacOS стала першою ОС з розвиненою підтримкою GUI (для порівняння, MS-DOS надавала можливості роботи безпосередньо командною мовою).

• У кінці 1980-х - початку 1990-х рр.., під впливом MacOS, Microsoft розробила графічну оболонку Windows над операційною системою MS-DOS. Перша версія Windows, таким чином, ще не була операційною системою, вона запускалася командою win з командного рядка MS-DOS. Однак багато сучасних рис GUI, характерного для Windows, що стали "рідними" для користувачів Windows, в ній вже були присутні. Потім були випущені Windows 3.x і Windows for Workgroups (вже операційні системи), в 1995 р. - Windows 95 (з розвиненими мультимедійними можливостями, великим набором вбудованих драйверів для різних пристроїв і підтримкою механізму Plug-and-Play - підключення нового пристрою без зупинки комп'ютера) і Windows NT з розвиненими мережевими можливостями і підвищеною надійністю.

• Саме Windows NT стала основою для подальшого розвитку Windows. В даний час найбільш популярними моделями Windows є Windows XP (підтримка якої фірмою Microsoft вже завершується - система випущена в 2001 р.), Windows 2003 Server, Windows Vista, Windows 2008 Server і Windows 7.

• 1991 г. фінський студент Лінус Торвальдс (Linus Torvalds) поширив серед користувачів Інтернет перший прототип своєї ОС Linux (ОС типу UNIX з відкритими вихідними кодами ядра), яка поступово набула значної популярності, але, головним чином, використовується на серверах. Більшість клієнтів (користувачів) у світі вважають за краще мати на своїх комп'ютерах Windows або MacOS (зауважимо, що, наприклад, в США і Канаді комп'ютери Macintosh більш популярні, ніж Windows-машини з процесорами Intel або їх аналогами).

• Не будемо також забувати, що у відповідь на таке, на перший погляд, просте запитання: "Яка ОС найпопулярніша в світі?" навіть співробітники Microsoft не відповідають "Windows". Справа в тому, що найбільш популярними у світі комп'ютерними пристроями є не настільні або портативні комп'ютери, а більш дешеві й компактні мобільні телефони, для яких поки першість утримує спеціалізована ОС сімейства Symbian, яка, зокрема, використовується в більшості мобільних телефонів найбільшої фірми Nokia. Операційну систему Symbian активно наздоганяє на ринку ОС для мобільних пристроїв нова ОС Google Android. Так що, операційні системи сімейства Windows за своєю поширеністю виявляються лише на другому місці.

Нові ОС сімейства Windows

Наведемо короткий огляд можливостей нових ОС сімейства Windows: Windows Vista має такі нові можливості:

• новий стиль GUI (Windows Aero);

• вбудований інструментарій. NET Framework 3.0, що забезпечує виконання керованого коду. NET;

• єдину систему пошуку інформації WinFS;

• засоби управління безпекою додатків (зокрема, запуск інсталяційних додатків тільки з явного згоди користувача);

• підсистеми Windows Presentation Foundation (підтримка сучасного розвиненого GUI),

• Windows Communication Foundation (підтримка сучасних комунікаційних технологій за допомогою сервісів);

• Windows Workflow Foundation (також звана CardSpace) - підтримка аутентифікації користувачів, планування і організації робіт.

• Проте дана версія не набула популярності, сама компанія Microsoft визнала її найбільш невдалою їхньою ОС.

Windows Server 2008 - найбільш сучасна серверна ОС сімейства Windows. Вона надає:

• підтримку нової версії Інтернет-протоколу IPv6;

• поліпшену підтримку мереж; підтримку паралельного програмування;

• новий потужний командний процесор Windows PowerShell;

• засоби віртуалізації і емуляції програм за допомогою технології Hyper-V.

Windows 7 - найбільш нова на даний момент (2010 р.) ОС серії Windows. Вона надає :

- підтримку нового виду користуваль­ницького інтерфейсу - multi-touch;

- засоби кешування Інтернет-трафіку (Branch cache);

- унікальний набір фонових малюнків робочого столу для кожної країни;

- поліпшену підтримку драйверів пристроїв;

- більш гнучкі налаштування безпеки і брандмауера;

- розвиток GUI-інтерфейсу Aero, вперше реалізованого в Windows Vista.