История ос.

1940-Е и 1950-е

"Персональные ЭВМ" - "пультовый режим"

Библиотека программ ввода-вывода, служебная программа.

Середина 1950-х

Пакетная обработка. Однопрограммный и мультипрограммный режимы.

Инструкция оператору - паспорт задачи (простейший язык управления заданиями).

Требования к аппаратуре:

• защита памяти;

• прерывания;

• привилегированный режим;

• таймер.

Как обеспечить мультипрограммный режим без таких механизмов.

Середина 1960-х

Режим разделения времени.

Терминалы, квантование, свопинг, страничная и сегментная организация.

1970-е

Многопроцессорные ЭВМ, многомашинные комплексы, сети ЭВМ

1980-е

Персональные ЭВМ

1990-е

MPP, открытые системы, Internet

До середины 80-х годов прошлого века основу мирового парка вычислительной техники составляли . операционные системы, функционирующие на автономных однопроцессорных вычислительных машинах.

Обзор операционных систем

К высшей категории относятся операционные системы мейнфреймов (больших универсальных машин) — компьютеров, занимающих целые залы и до сих пор еще встречающихся в крупных центрах обработки корпоративных данных. Такие компьютеры отличаются от персональных компьютеров по объемам ввода-вывода данных. Мейнфреймы, имеющие тысячи дисков и петабайты данных — весьма обычное явление, а персональный компьютер с таким арсеналом стал бы предметом зависти. Мейнфреймы также находят применение в качестве мощных веб-серверов, серверов крупных интернет-магазинов и серверов, занимающихся межкорпоративными транзакциями.

Операционные системы мейнфреймов ориентированы преимущественно на одновременную обработку множества заданий, большинство из которых требует колоссальных объемов ввода-вывода данных. Обычно они предлагают три вида обслуживания: пакетную обработку, обработку транзакций и работу в режиме разделения времени. Пакетная обработка — это одна из систем обработки стандартных заданий без участия пользователей. В пакетном режиме осуществляется обработка исков в страховых компаниях или отчетов о продажах сети магазинов. Системы обработки транзакций справляются с большим количеством мелких запросов, к примеру обработками чеков в банках или бронированием авиабилетов. Каждая элементарная операция невелика по объему, но система может справляться с сотнями и тысячами операций в секунду. Работа в режиме разделения времени дает возможность множеству удаленных пользователей одновременно запускать на компьютере свои задания например запросы к большой базе данных. Все эти функции тесно связаны друг с другом, и зачастую операционные системы универсальных машин выполняют их в комплексе. Примером операционной системы универсальных машин может послужить OS/390, наследница OS/360. Однако эти операционные системы постепенно вытесняются вариантами операционной системы UNIX, например Linux.

Операционные системы персональных компьютеров

К следующей категории относятся операционные системы персональных компьютеров. Все их современные представители поддерживают многозадачный режим. При этом довольно часто уже в процессе загрузки на одновременное выполнение запускаются десятки программ. Задачей операционных систем персональных компьютеров является качественная поддержка работы отдельного пользователя. Они широко используются для обработки текстов, создания электронных таблиц и доступа к Интернету.

Серверные операционные системы

Чуть ниже по уровню стоят серверные операционные системы. Они работают на серверах, которые представлены очень мощными персональными компьютерами, рабочими станциями или даже универсальными машинами. Они одновременно обслуживают по сети множество пользователей, предоставляя им общий доступ к аппаратным и программным ресурсам. Серверы могут предоставлять услуги печати, хранения файлов или веб-служб. Интернет-провайдеры для обслуживания своих клиентов обычно задействуют сразу несколько серверных машин

Операционная система OS/390 Появление OS/390 в 1995 году означало коренное изменение принципов построения архитектуры операционной системы по сравнению с предшествующими версиями. MVS/ESA SP рассматривалась как совокупность программных продуктов (компонентов), каждый из которых распространялся, устанавливался и обслуживался отдельно от других. К тому же продукты имели различные циклы обновления версий, что не только вызывало проблемы при сопровождении системы, но и снижало общий уровень надежности ее работы. В основу OS/390 легла концепция интеграции всех ее компонентов, которые, во-первых, разрабатываются и тестируются как единый программный комплекс и, во-вторых, поставляются покупателям в виде единого пакета. Все множество компонентов системы делится на две категории - базовые и опциональные. Базовые компоненты (base elements) обеспечивают поддержку основных системных функций и являются обязательными в любой конфигурации OS/390. Дополнительные возможности системы представлены в виде опциональных компонентов (optional features), необходимость присутствия которых в той или иной конфигурации определяется заказчиком. Таким образом, при планировании закупки OS/390 существует возможность оплатить только необходимые компоненты в составе пакета (все базовые и некоторые опциональные), потеряв, таким образом, возможность использовать остальные. Однако в дальнейшем при необходимости можно активизировать отключенные опциональные компоненты, оплатив заказ и выполнив предусмотренную IBM стандартную процедуру "динамического включения" (dynamic enablement). Представленная архитектура и установленная технология поставки существенно облегчают процесс инсталляции и сопровождения операционной системы. Обновления для всех компонентов, а также новые компоненты каждые полгода выпускались IBM в виде нового релиза OS/390. Первые три релиза вышли в первой версии (OS/390 V1 R1-R3), остальные - во второй (OS/390 V2 R4-R10). Второе направление, по которому шло обновление и модернизация OS/390, - превращение ее в серверную операционную систему корпоративного масштаба, поддерживающую множество серверных функций на основе промышленных стандартов и современных информационных технологий. Среди реализованных в OS/390 сервисов можно выделить:

• системный сервис: базовые функции операционной системы;

• коммуникационный сервис: сетевое взаимодействие с пользователями и устройствами в гетерогенной вычислительной среде на базе протоколов SNA и TCP/IP;

• LAN-сервис: функции сервера данных и печати в локальных вычислительных сетях;

• разработка приложений (application enablement): поддержка объектной технологии и графического интерфейса для конечных пользователей;

• UNIX-сервис: полная поддержка приложений и пользовательской среды UNIX в рамках стандарта открытых систем XPG4.2;

• сервис распределенных вычислений: поддержка приложений и управление данными в распределенных вычислительных системах на основе промышленного стандарта DCE;

• Web-сервис: поддержка http-сервера и сервера приложений Java;

• сервис безопасности: авторизация пользователей, защита системных ресурсов, сетевая безопасность, криптография.

OS/390 может использоваться для установки на все модели S/390 Parallel Enterprise Server G5 и G6, IBM ES/9000 Processor Unit 9021 и 9121, S/390 Multiprise 2000 и Multiprise 3000 Enterprise Server, а также на серверы z900 (только V2R6 и старше), и поддерживает 24-разрядный и 31-разрядный режимы адресации MVS. Отметим, что версия OS/390 V2R10 при установке на серверы z900 поддерживает также 64-разрядный режим адресации и играет особую роль при переходе на операционную систему z/OS. Операционная система UNIX UNIX — группа переносимых, многозадачных и многопользовательских операционных систем. Первая система UNIX была разработана в 1969 г. в подразделении Bell Labs компании AT&T. С тех пор было создано большое количество различных UNIX-систем. Юридически лишь некоторые из них имеют полное право называться «UNIX»; остальные же, хотя и используют сходные концепции и технологии, объединяются термином «UNIX-подобные» (англ. Unix-like). Некоторые отличительные признаки UNIX-систем включают в себя:

• использование простых текстовых файлов для настройки и управления системой;

• широкое применение утилит, запускаемых в командной строке;

• взаимодействие с пользователем посредством виртуального устройства — терминала;

• представление физических и виртуальных устройств и некоторых средств межпроцессового взаимодействия как файлов;

• использование конвейеров из нескольких программ, каждая из которых выполняет одну задачу. В настоящее время UNIX используются в основном на серверах, а также как встроенные системы для различного оборудования. На рынке операционных систем для рабочих станций и домашнего применения лидером является Microsoft Windows, UNIX занимает только второе (Mac OS X) и третье (GNU/Linux) места. UNIX-системы имеют большую историческую важность, поскольку благодаря им распространились некоторые популярные сегодня концепции и подходы в области операционных систем и программного обеспечения. Также, в ходе разработки Unix-систем был создан язык Си. Операционная система Windows 2000 Windows 2000 — полностью 32-разрядная операционная система с приоритетной многозадачностью, улучшенной реализацией работы с памятью и изначально проектировалась со средствами обеспечения надежности, защиты и управления. Windows 2000 выпускается в четырех вариантах: Windows 2000 Professional, Windows 2000 Server, Windows 2000 Advanced Server и Windows 2000 DataCenter Server. Эти версии отличаются количеством входящих в поставку служб и программ, степенью поддержки аппаратного обеспечения. Windows 2000 Professional — базовая операционная система для настольных и мобильных компьютеров. Основные цели проектирования операционной системы Windows 2000 заключались в упрощении работы, совмещении достоинств Windows NT и Windows 98, снижении стоимости эксплуатации. В основу Windows 2000 положены следующие принципы:

1. Совместимость. Операционная система имеет привычный интерфейс, поддерживает файловые системы NTFS, FAT16, FAT32. Обеспечивает реализацию многих приложений MS DOS, Windows 9x и части приложений; OS/2. Имеются средства для работы в UNIX и Novell сетях. Однако отмечается отсутствие драйверов части устройств, например, некоторых сканеров и принтеров.

2. Надежность и отказоустойчивость. Операционная система реализует отдельное адресное пространство для всех выполняемых задач. Такая архитектура защищает приложения от повреждения. В отличие от Windows 9x программы не имеют возможности вносить изменения в системные файлы. Имеется возможность контролировать занимаемую задачей память и загрузку компьютера.

3. Многопользовательность и защита данных. Операционная система позволяет установить для каждого пользователя собственные надстройки. Эти надстройки задают среду работы и ограничивают доступ к файлам и папкам, которые можно зашифровать с помощью персонального ключа.

4. Расширяемость и масштабируемость. Модульное построение операционной системы упрощает добавление новых компонент. Возможна организация работы до 32 процессоров. Windows 2000 содержит встроенные сетевые средства связи с различными типами компьютеров, поддерживающие разнообразные транспортные протоколы и технологию клиент-сервер.

5. Производительность. Приложения в Windows 2000 по сравнению с Windows 9х и NT работают на 25-30% быстрее, однако сама операционная система требует для работы более 64 Мбайт памяти.

‑­ Основные особенности операционной системы Windows 2000:

1. предоставляет пользователю удобный и понятный интерфейс;

2. работает на компьютерах большинства доступных конфигураций;

3. имеет 32-разрядную файловую систему с открытой для дальнейшего развития архитектурой;

4. имеет встроенные средства для работы со звуком, видео- и компакт-дисками;

5. предоставляет инструменты Мастера (Wizards), автоматизирующие процесс выполнения операций путем задания простых вопросов пользователю;

6. включает встроенные средства диагностики, оптимизации и исправления ошибок, которые помогают устранять конфликты между устройствами и повышают эффективность функционирования всей системы;

7. максимально упрощает установку и настройку периферийных устройств за счет поддержки стандарта plug-and-play;

8. обеспечивает работу в режиме удаленного доступа и синхронизации файлов настольного и портативного компьютеров.

Операционная система Linux Linux - это современная POSIX-совместимая и Unix-подобная операционная система для персональных компьютеров и рабочих станций. Это многопользовательская сетевая операционная система с сетевой оконной графической системой X Window System. Операционная система Linux поддерживает стандарты открытых систем и протоколы сети Internet и совместима с системами Unix, DOS, MS Windows. Все компоненты системы, включая исходные тексты, распространяются с лицензией на свободное копирование и установку для неограниченного числа пользователей. Операционная система Linux широко распространена на платформах Intel PC 386/486/Pentium/Pentium Pro и завоевывает позиции на ряде других платформ. Возможности, которые предоставляет операционная система Linux:

• дает возможность бесплатно и легально иметь современную операционную систему для использования как на работе, так и дома;

• обладает высоким быстродействием;

• работает надежно, устойчиво, совершенно без зависаний;

• не подвержена вирусам;

• позволяет использовать полностью возможности современных ПК, снимая ограничения, присущие DOS и MS Windows по использованию памяти машины и ресурсов процессора;

• эффективно управляет многозадачностью и приоритетами, фоновые задачи (длительный расчет, передача электронной почты по модему, форматирование дискеты и т.д. и т.п.) не мешают интерактивной работе;

• позволяет легко интегрировать компьютер в локальные и глобальные сети, в т.ч. в Internet; работает с сетями на базе Novell и MS Windows;

• позволяет выполнять представленные в формате загрузки прикладные программы других операционных систем - различных версий Unix, DOS и MS Windows;

• обеспечивает использование огромного числа разнообразных программных пакетов, накопленных в мире Unix и свободно распространяемых вместе с исходными текстами;

• предоставляет богатый набор инструментальных средств для разработки прикладных программ любой степени сложности, включая системы класса клиент-сервер, объектно-ориентированные, с многооконным текстовым и/или графическим интерфейсом, пригодных для работы как в Linux, так и в других операционных системах;

• ­дает пользователю и особенно разработчику замечательную учебную базу в виде богатой документации и исходных текстов всех компонент, включая ядро самой операционной системы;

• дает всем желающим попробовать свои силы в разработке, организовать общение и совместную работу через Internet с любыми из разработчиков операционной системы Linux и сделать свой вклад, став соавтором системы.

Подчиняясь критериям повышения эффективности и удобства использования, вычислительные системы с этого времени, начинают бурно развиваться в двух направлениях:

1) создание многопроцессорных компьютеров

2) и объединение автономных систем в вычислительные сети.

Появление многопроцессорных компьютеров не оказывает существенного влияния на работу операционных систем. В многопроцессорной вычислительной системе изменяется содержание состояния исполнение.

В этом состоянии может находиться не один процесс, а несколько – по числу процессоров. Соответственно изменяются и алгоритмы планирования. Наличие нескольких исполняющихся процессов требует более аккуратной реализации взаимоисключений при работе ядра. Но все эти изменения не являются изменениями идеологическими, не носят принципиального характера.

Принципиальные изменения в многопроцессорных вычислительных комплексах затрагивают алгоритмический уровень, требуя разработки алгоритмов распараллеливания решения задач.