1.2. История развития операционных систем

Первые операционные системы появились в 50-е года и были системами пакетной обработки. Такие системы обеспечивали последовательное выполнение программ в пакетном режиме (без возможности взаимодействия с пользователем). В определенный момент времени в памяти могла находиться только одна программа (системы были однозадачними), все программы выполнялись на процессоре с начала до конца. В такой ситуации ОС рассматривали просто как набор стандартных служб, необходимых прикладным программам и пользователям.

Следующим этапом стала поддержка многозадачности. В многозадачних системах в память компьютера стали загружать несколько программ, которые выполнялись на процессоре попеременно. При этом развивались два направления: многозадачная пакетная обработка и распределение времени. В многозадачной пакетной обработке загруженные программы, как и раньше, выполнялись в пакетном режиме. В режиме распределения времени с системой могли работать одновременно несколько пользователей, каждому из которых предоставлялся диалоговый терминал (устройство, которое состоит из клавиатуры и дисплея).

Поддержка многозадачности нуждалась в реализации в ОС средств координации задач. Можно выделить три составные части такой координации.

1. Защита критических данных задачи от случайного или намеренного доступа других задач.

2. Обеспечение обмена данными между задачами.

3. Предоставление задачам справедливой частицы ресурсов (памяти, процессора, дискового просторную и т.п.).

Еще одним этапом развития ОС стало появление персональных компьютеров. Сначала эти системы, как и ОС первого этапа, были однозадачними и предоставляли базовый набор стандартных служб (на этом этапе важным было внедрение графического интерфейса пользователя). Дальнейшее развитие аппаратного обеспечения дало возможность использовать в таких системах средства, разработанные для больших систем, прежде всего многозадачность и, как следствие, координацию задач.

Есть правило развития ОС для конкретной апаратной платформы: для большинства новых аппаратных платформ ОС сначала создают как базовый набор стандартных служб, координацию задач реализуют в ней позднее.

Много современных ОС сначала разрабатывались для персональных компьютеров или были перенесены на них из других аппаратных платформ. Основное внимание в этой книге будет уделено двум группам операционных систем: UNIX -совместимых системах, прежде всего Linux, и серии Windows NT/2000/XP фирмы Microsoftі (далее будем называть эти системы линией Windows ХР).

1.3. Классификация современных операционных систем

Рассмотрим классификацию современных операционных систем в зависимости от области их применения.

Прежде всего отметим ОС больших ЭВМ (мейнфреймов). Основной характеристикой аппаратного обеспечения, для которого их разрабатывают, это производительность ввода-вывода: большие ЭВМ оснащивают значительным количеством периферийных устройств (дисков, терминалов, принтеров и т.п.). Такие компьютерные системы используют для надежной обработки значительных объемов данных, при этом ОС должны эффективно поддерживать эту обработку (в пакетном режиме или в режиме распределения времени). Примером ОС такого класса может быть OS/390 фирмы ІВМ.

К следующей категории можно отнести серверные ОС. Главная характеристика таких ОС - способность обслуживать большое количество запросов пользователей к совместно используемым ресурсам. Важную роль для них сыграет сетевая поддержка. Есть специализированные серверные ОС, из которых исключенные элементы, не связанные с выполнением их основных функций (например, поддержка применений пользователя). Ныне для реализации серверов чаще применяют универсальные ОС (UNIX или системы линии Windows ХР).

Самая большая категория — персональные ОС. Некоторые ОС этой категории разрабатывали с расчетом на непрофессионального пользователя (линия Windows 95/98/Ме фирмы Microsoft, которую дальше будем называть Consumer Windows), другие являются упрощенными версиями универсальных ОС. Особое внимание в персональных ОС отводится поддержке графического интерфейса пользователя и мультимедиа-технологий.

Выделяют также ОС реального времени. В такой системе каждая операция должна быть гарантировано выполненная в заданном временном диапазоне. ОС реального времени могут руководить полетом космического корабля, технологическим процессом или демонстрацией видеороликов. Существуют специализированные ОС реального времени, такие как QNX и VxWorks.

Еще одной категорией есть встроенные ОС. К ним принадлежат управляющие программы для разнообразных микропроцессорных систем, которые используют в военной технике, системах бытовой электроники, смарт-картах и других устройствах. К таким системам ставят особые требования: размещение в малом объеме памяти, поддержка специализированных средств ввода-вывода, возможность прошивания в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ). Часто встроенные ОС разрабатываются под конкретное устройство; к универсальным системам принадлежат Embedded Linux и Windows CE.