Лекция 17. Операционные системы

1. Операционные системы.

2. Классификация ОС.

3. Краткая характеристика некоторых операционных систем.

Частью программного обеспечения, наиболее тесно взаимодействующей с аппаратной частью компьютера, является системное программное обеспечение и, прежде всего операционная система.

Операционная система играет роль посредника между пользователем, программами и оборудованием компьютера. Она обеспечивает возможность запуска программ, поддерживает работоспособность устройств, предоставляет средства проверки и настройки различных компонентов. Чем гибче и многофункциональнее операционная система, тем больше возможностей она предоставляет, тем удобнее работать с компьютером.

Операционная система (ОС) – это комплекс программ, который обеспечивает взаимодействие всех устройств ЭВМ и позволяет пользователю осуществлять общее управление ЭВМ.

Главное назначение ОС – управление ресурсами, а главные ресурсы, которыми она управляет, – это аппаратура компьютера. ОС управляет вычислительным процессом и информационным обменом между процессором, памятью, внешними устройствами. Поскольку все устройства компьютера работают одновременно, ОС обеспечивает разделение ресурсов, предотвращая тем самым опасность возникновения конфликтных ситуаций между компонентами вычислительной системы, способных привести к сбою в работе, потере или искажении информации.

ОС реализует много различных функций, в том числе:

• создает рабочую среду и поддерживает пользовательский интерфейс;

• обеспечивает выполнение команд пользователя и программных инструкций;

• управляет аппаратными средствами компьютера;

• обеспечивает разделение аппаратных ресурсов между программами;

• планирует доступ пользователей к общим ресурсам;

• обеспечивает выполнение операций ввода– вывода, хранения информации и управление файловой системой;

• осуществляет восстановление информации в случае аппаратных сбоев и программных ошибок.

Развитие операционных систем всегда следовало за развитием аппаратуры.

Операционная система выполняет роль связующего звена между аппаратурой компьютера, с одной стороны, и выполняемыми программами, а также пользователем, с другой стороны.

Операционную систему составляют: управляющая программы и набор утилит, необходимых для эксплуатации операционной системы.

Операционная система обычно хранится во внешней памяти компьютера — на диске. При включении компьютера она считывается с дисковой памяти и размещается в ОЗУ. Этот процесс называется загрузкой операционной системы.

В функции операционной системы входит:

• осуществление диалога с пользователем;

• ввод-вывод и управление данными;

• планирование и организация процесса обработки программ;

• распределение ресурсов (оперативной памяти и кэша, процессора, внешних устройств);

• запуск программ на выполнение;

• всевозможные вспомогательные операции обслуживания;

• передача информации между различными внутренними устройствами;

• программная поддержка работы периферийных устройств.

Операционную систему можно назвать программным продолжением устройства управления компьютера. Операционная система скрывает от пользователя сложные ненужные подробности взаимодействия с аппаратурой, образуя прослойку между ними. В результате этого люди освобождаются от очень трудоёмкой работы по организации взаимодействия с аппаратурой компьютера.

Классификация ОС

По числу одновременно выполняемых задач выделяют ОС:

• Однозадачные (MS DOS, ранние версии PS DOS);

• Многозадачные (OS/2, UNIX, Windows)

• Многозадачность бывает:

• Невытесняющая (Net Ware, Windows 3/95/98) когда активный процесс по окончании сам передает управление ОС для выбора из очереди другого процесса;

• Вытесняющая (Windows NT, OS/2, UNIX) - решение о переключении процессора с одного процесса на другой принимает ОС.

По числу одновременно работающих пользователей ОС делят:

• Однопользовательские (MS DOS, Windows 3х, ранние версии OS/2)

• Многопользовательские (UNIX, Windows NT). В многопользовательских системах присутствуют средства защиты информации пользователей от несанкционированного доступа.

Различают четыре основных класса операционных систем:

1. однопользовательские однозадачные, которые поддерживают одну клавиатуру и могут работать только с одной (в данный момент) задачей;

2. однопользовательские однозадачные с фоновой печатью, которые позволяют помимо основной задачи запускать одну дополнительную задачу, ориентированную на вывод информации на печать;

3. однопользовательские многозадачные, которые обеспечивают одному пользователю параллельную обработку нескольких задач;

4. многопользовательские многозадачные, позволяющие на одном компьютере запускать несколько задач нескольким пользователям. Эти ОС очень сложны и требуют значительных машинных ресурсов.

Операционная система для персонального компьютера, ориентированного на профессиональное применение, должна содержать следующие основные компоненты:

• программы управления вводом/выводом;

• программы, управляющие файловой системой и планирующие задания для компьютера;

• процессор командного языка, который принимает, анализирует и выполняет команды, адресованные ОС.

Каждая операционная система имеет свой командный язык, который позволяет пользователю выполнять те или иные действия: обращаться к каталогу; выполнять разметку внешних носителей; запускать программы и другие действия.

Для управления внешними устройствами компьютера используются специальные системные программы — драйверы. Драйверы стандартных устройств образуют в совокупности базовую систему ввода-вывода (BIOS), которая обычно заносится в постоянное ЗУ компьютера.

Краткая характеристика некоторых операционных систем

ОС Linux – сетевая ОС, ядро которой разработано на базе ОС Unix. Linux распространяется в исходных кодах, применяется для создания серверов в вычислительных сетях в Интернете.

ОС Unix – многопользовательская, многозадачная ОС, включает достаточно мощные средства защиты программ и файлов различных пользователей. ОС Unix является машинонезависимой, что обеспечивает высокую мобильность ОС и легкую переносимость прикладных программ на компьютеры различной архитектуры.

Независимо от версии общими для Unix чертами являются:

• многопользовательский режим со средствами защиты данных от несанкционированного доступа;

• реализация многозадачной обработки в режиме разделения времени;

• переносимость системы путем написания основной части на языке СИ.

Недостаток Unix – большая ресурсоемкость, и для небольших однопользовательских систем на базе персональных компьютеров она чаще всего является избыточной.

ОС семейства Unix ориентированы прежде всего на большие локальные и глобальные сети, объединяющие работу тысяч пользователей.

ОС MS DOS – широко использовалась для ПК, построенных на базе процессоров Intel 8088 – 80486.

В настоящее время MS DOS для управления ПК практически не применяется. Однако ее не следует считать полностью исчерпавшей свои возможности и потерявшей актуальность. Низкие требования к аппаратным ресурсам оставляют DOS перспективной для практического использования.

Так в 1997 году компания Caldera начала работы по адаптации DR DOS (аналог MS DOS) к рынку встроенных ОС мелких высокоточных устройств, присоединяемых к Интернету и Интернет-сетям. К этим устройствам относятся кассовые аппараты, факсы, электронные записные книжки и др.

ОС OS/2 (Operation system/2) является однопользовательской многозадачной ОС предназначенной для работы с МП 80386 и выше (ПК IBM PS и PS/2) OS/2 может одновременно выполнять до 16 программ (каждая из них в своем сегменте памяти), но среди них только одну, подготовленную для MS DOS.

Важнейшими особенностями OS/2 являются:

• наличие многооконного интерфейса пользователя;

• программных интерфейсов для работы с системой баз данных;

• эффективных программных интерфейсов для работы в локальных вычислительных сетях.

К недостаткам OS/2 относится в первую очередь сравнительно небольшой объем программных приложений, наработанных к настоящему времени.

ОС Windows – это семейство ОС, включающих:

• Windows 3.1;

• Windows for Workgroups 3.11;

• Windows 95 характеризуется простотой инсталляции невысокими уровнями защиты данных и устойчивости к сбоям приложений.

• Windows 95 представляет собой универсальную высокопроизводительную многозадачную и многопотоковую 32-разрядную ОС нового поколения с графическим интерфейсом и расширенными сетевыми возможностями.

• Windows 95 — интегрированная среда, обеспечивающая эффективный обмен информацией между отдельными программами и предоставляющая пользователю широкие возможности работы с мультимедиа, обработки текстовой, графической. звуковой и видеоинформации.

Интегрированность подразумевает также совместное использование ресурсов компьютера всеми программами.

Эта операционная система обеспечивает работу пользователя в сети, предоставляя встроенные средства поддержки для обмена файлами и меры по их защите, возможность совместного использования принтеров, факсов и других общих ресурсов. Windows 95 позволяет отправлять сообщения электронной почтой, факсимильной связью, поддерживает удаленный доступ.

Применяемый в Windows 95 защищённый режим не позволяет прикладной программе в случае сбоя нарушить работоспособность системы, надежно предохраняет приложения от случайного вмешательства одного процесса в другой, обеспечивает определённую устойчивость к вирусам.

Пользовательский интерфейс Windows 95 прост и удобен. В отличие от оболочки Windows 3 эта операционная система не нуждается в установке на компьютере операционной системы DOS. Она предназначена для установки на настольных ПК и компьютерах блокнотного типа с процессором 486 или Pentium. Рекомендуемый размер оперативной памяти 8-16 Мбайт.

После включения компьютера и выполнения тестовых программ BIOS операционная система Windows 95 автоматически загружается с жесткого диска. После загрузки и инициализации системы на экране появляется рабочий стол, на котором размещены различные графические объекты. Пользовательский интерфейс спроектирован так, чтобы максимально облегчить усвоение этой операционной системы новичками и создать комфортные условия для пользователя.

Windows 98 является развитием Windows 95. Эта версия тесно интегрирована с Web-броузерами Internet Exploer и содержит большое количество драйверов к старым и новым устройствам. Пользователи отмечают упрощенный процесс инсталляции ОС, пониженные по сравнению с Windows NT требования к мощности процессора, объему памяти и дисковому пространству.

Windows NT 5.0 (NT — англ. New Technology) или Windows 2000 – полностью 32-разрядная ОС с приоритетной многозадачностью, улучшенной реализацией работы с памятью и изначально проектировалась со средствами обеспечения надежности, защиты и управления.

Windows NT — это операционная система, а не просто графическая оболочка. Она использует все возможности новейших моделей персональных компьютеров и работает без DOS.

Windows NT — 32-разрядная ОС со встроенной сетевой поддержкой и развитыми многопользовательскими средствами. Она предоставляет пользователям истинную многозадачность, многопроцессорную поддержку, секретность, защиту данных и многое другое.

Эта операционная система очень удобна для пользователей, работающих в рамках локальной сети, для коллективных пользователей, особенно для групп, работающих над большими проектами и обменивающихся данными

Windows 2000 выпускается в 4-х вариантах:

• Windows 2000 Professional;

• Windows 2000 Server;

• Windows 2000 Advanced Server;

• Windows 2000 Data Center Server.

Эти версии отличаются количеством входящих в поставку служб и программ, степенью поддержки аппаратного обеспечения.

Контрольные вопросы

1. Для чего необходима операционная система?

2. Какие компоненты входят в состав операционной системы?

3. Классификация ОС

4. Эволюция ОС компьютеров различных типов.

5. Перечислите важнейшие особенности OS/2.

6. На какие основные классы операционных систем вы знаете?

7. Краткая характеристика некоторых операционных систем.

8. Операционные системы семейства Windows.