Лекция 1. Этапы развития операционных систем

5 Этапов развития ос:

1 этап (40е года) – диспетчеры файлов: Процессор был связан с оперативной памятью и вводом/выводом. Напрямую ввод/вывод с оперативной памятью не взаимодействовали. Программы-диспетчеры появились для автоматизации загрузки и линковки данных, которые писались под конкретную машину. Когда осознали, что многие части кода повторяются, решили отвести специально место в оперативной памяти для библиотек, отсюда возникли задачи:

1. автоматизировать линковку (связь приложений с ячейками памяти),

2. оптимизировать взаимодействия с устройствами ввода/вывода.

Прерывание - специальный сигнал, который останавливает центральный процесс и заставляет переключиться с одной задачи на другую.

2 этап (60-70е года) – мультипрограммные ОС: В это время появляется сам термин ОС. Операционная система - базовое системное программное обеспечение, управляющее работой компьютера и являющееся интерфейсом между аппаратурой, прикладным программным обеспечением и пользователем.

Задачи, решавшиеся на данном этапе:

1. Разделение времени между программы привело к созданию таймера и смене контекста, выполнения нескольких программ.

2. Виртуализация памяти: только ОС имеет право писать физические адреса памяти, ПО может работать только с выделенной памятью.

3. Системные вызовы - обращение программного обеспечения к операционной системе с просьбой предоставить какие-либо возможности.

4. Мульти планирование времени

5. Синхронизация и коммуникация между программами

6. Разделение доступа к внешней информации, файлам

3 этап – сетевые и распределенные ОС: удаленный ввод/вывод данных, появляется распределенный ввод/вывод и хранение.

4 этап – открытые ОС (мобильные): Появление Unix (1969) - Томсон, Кенргин, Рич (создатели языка Си) - за основу взяли систему Балтикс, написанную на языке Би.

5 Этап – персональные ос

Развитие ОС:

Unix (первая операционная система)

-> BSD - свободная ОС с открытым кодом (до нас дожили NetBSD, OpenBSD, FreeBSD) - серверные ОС

-> system V -> HPUX

(От BSD) -> SunOS -> SunSolaris / OpenSolaris (в настоящее время)

(От BSD) -> nextstep -> MacOS

(От BSD) -> AIX

GNU/Linux развивался отдельно

Лекция 2. Цели и задачи операционной системы

Процесс работы на компьютере состоит из 4 компонентов:

• Hardware

• Software

• пользователь

• внешние сети

Всем компонентам запрещено работать напрямую, только через ОС - концепция виртуализации (компоненты не знают друг о друге и вправе обратиться только к ОС)

Обычно выделяют 4 цели работы ОС:

1 цель: обеспечение эффективности, надежности и безопасности выполнения пользовательских программ.

2 цель: обеспечение эффективности, надежности и безопасности использования аппаратного обеспечения.

3 цель: обеспечение эффективности, надежности и безопасности доступа к телекоммуникационным ресурсам.

4 цель: возможность обеспечения диалога с пользователем.

Функции ОС:

1 функция: Организация интерфейса между пользователем и ПО. Задачи функции:

1. поддержать API

2. Обнаружение и обработка ошибок

3. Управление исполнением программ (операции ОС - загрузить исходный код, породить процессы, выделить ресурсы, заблокировать ресурсы и тд)

4. Обеспечивать доступ к устройствам ввода/вывода и файловой системе

5. Аудит или учет использования ресурсов (оптимизировать работу конкретного приложения)

2 функция: Обеспечение эффективности использования ресурсов компьютера

3 функция: Обеспечение надежности эксплуатации аппаратных средств. Задачи функции:

1. резервирование

2. обеспечивать профилактические работы

3. восстановление утилитами после сбоя

4 функция: обеспечить возможность развитие ОС. Задачи данной функции:

1. система обновлений

2. избыточность

Основные подсистемы ОС:

1. Подсистема управления процессами. Процесс - структура данных в памяти. Планировщик (набор алгоритмов подпрограмм для планирования) и механизм PCB (Process Control Block)

2. Подсистема управления файлами

3. Подсистема управления устройствами (драйвера, механизм PlaginPlay)

4. Подсистема защиты и администрирования данных (разделение прав по ролям (администратор, обычный пользователь и тд), обеспечение логического входа)

5. Подсистема пользовательского интерфейса (командой интерпретатор, графический пользовательских интерфейс)