§5.2. Виды системного программного обеспечения

По характеру использования системное программное обеспечение делится на базовое (операционная система) и дополнительное (различные утилиты).

Операционная система (ОС) представляет собой комплекс программ, предназначенных для управления вычислительным процессом и распределения ресурсов ЭВМ между отдельными задачами. ОС является связующим звеном между аппаратными и программными средствами компьютера. Также операционная система обеспечивает управление загрузкой, запуском и выполнением пользовательских программ. Она динамична по своему составу, то есть можно изменять набор входящих в нее компонентов (добавлять или удалять отдельные модули).

Современные операционные системы обычно хранятся на жестком диске, хотя некоторые версии запускаются с альтернативных носителей, например, с лазерных дисков (CD-ROM, DVD-ROM) или флэш-памяти (Flash RAM). Устаревшая и редко используемая сейчас операционная система DOS располагалась на дискете (Floppy Disk).

Утилиты (Utilities) создаются для расширения функций операционной системы и условно делятся на три группы:

• операционные оболочки представляют собой программы-надстройки к ОС, которые обеспечивают доступ пользователя к ресурсам ЭВМ и командам операционной системы посредством более удобного и интуитивно понятного интерфейса. Примерами подобных программ являются устаревшая графическая оболочка Windows 3.1¹ (Windows for Workgroups 3.11) и часто используемые файловые менеджеры Total Commander (раньше назывался Windows Commander) и FAR;

• системные утилиты расширяют возможности операционных систем в части управления ресурсами компьютера и подключения новых периферийных устройств, проверяют работоспособность отдельных узлов и исправляют обнаруженные ошибки в процессе работы вычислительной системы. Средства диагностики обеспечивают автоматический поиск и исправление найденных ошибок в работе оборудования и программ;

• сервисные утилиты – это совокупность достаточно небольших программных средств, выполняющих различные служебные операции по обработке информации. Это вспомогательные инструменты, расширяющие и дополняющие функциональные возможности операционных систем. Наиболее часто используются программы оптимизации дисков (обеспечивают более быстрый доступ к информации на дисках за счет их дефрагментации² – оптимальной организации файловой структуры), программы-русификаторы (приспосабливают другие программы для работы с кириллическими шрифтами), антивирусные программы (предотвращают заражение компьютера вирусами и ликвидируют последствия их деятельности), программы архивации (по определенным алгоритмам «сжимают» файлы при создании копий).

§5.3. Операционные системы

Операционные системы (Operating System – OS) представляют самый важный класс программного обеспечения, именно поэтому они являются базовым ПО. Все остальные программы работают под управлением конкретной ОС, выполняющей по запросам этих программ определенные функции.

Операционная система загружается непосредственно при включении ЭВМ. Далее она осуществляет полное управление компьютером, в том числе его ресурсами: оперативной памятью, местом на дисках и т.д.

Операционная система обеспечивает пользователю и прикладным программам удобный способ общения с устройствами компьютера – интерфейс. Основная причина необходимости операционной системы состоит в том, что все устройства компьютера понимают лишь элементарные операции очень низкого уровня, а действия пользователей и прикладных программ состоят из нескольких сотен или тысяч таких операций. Таким образом, ОС скрывает от пользователя эти сложные и ненужные ему подробности и предоставляет ему удобный интерфейс для работы.

Также операционная система загружает в оперативную память прикладные программы, передает им управление в начале их работы, выполняет комплекс сервисных функций по запросам программ и освобождает занимаемую ими оперативную память после их завершения. Кроме того, ОС выполняет различные действия по запросам пользователей, обеспечивает доступ к данным и их защиту, а также выполняет различные вспомогательные действия, например, копирование или печать файлов.

В разных моделях компьютеров могут использоваться операционные системы, для которых требуются различные вычислительные ресурсы (в том числе, объем оперативной памяти и мощность процессора) и которые предоставляют разный уровень сервиса для программирования и работы с готовыми приложениями.

В современных ЭВМ используются операционные системы различных производителей, отличающиеся функциональностью и приспособленностью к различным классам компьютеров. В России наибольшее распространение получили операционные системы семейства Windows во многом благодаря их удачной локализации и активной маркетинговой политике корпорации Microsoft, а главное, возможности бесплатной установки самой ОС. Несмотря на это, также широко распространены разработки других компаний, представляющих альтернативные операционные системы.

OS/2 (Operating System/2 – операционная система/2) – это многозадачная, однопользовательская операционная система, обеспечивающая текстовый и графический интерфейс пользователя. Разработана в 1987 г. корпорацией IBM совместно с Microsoft. Одновременно IBM объявила о выходе на рынок семейства компьютеров PS/2 (Personal System/2 – персональная система/2).

С момента появления на свет OS/2 завоевала множество поклонников, особенно, среди продвинутых пользователей. По своей идеологии она похожа на ОС семейства Windows, хотя и не имеет некоторых характерных для них удобств. При запуске на экране также появляется «рабочий стол» системы, на котором расположены иконки объектов, открываемые двойным щелчком левой кнопкой мыши (как в Windows). В верхнем углу окна любой программы находятся три квадратика, назначение которых аналогично Windows: один большой, другой поменьше, а третий перечеркнутый (перечислены справа налево). Выключить компьютер при помощи кнопки Power на системном блоке здесь также нельзя – сначала надо закрыть систему.

OS/2 имеет мощную поддержку DOS, и поэтому с ней совместимы все 16-битные приложения, разработанные для DOS. Важной особенностью операционной системы OS/2 является высокопроизводительная файловая система (High-Performance File System – HPFS), имеющая преимущества для серверов баз данных (в отличие от DOS поддерживаются длинные имена файлов).

OS/2 отличается высокой надежностью и имеет достаточное число бизнес приложений, поэтому система способна работать в самых ответственных местах, например, в обслуживающих банковские сети серверах.

Unix – это многопользовательская сетевая операционная система с достаточно простым пользовательским интерфейсом, которая разработана в подразделении Computing Science Research Group американской компании Bell Labs (штат Нью-Джерси). В 1969 г. Кеннет Томсон и Денис Ритчи приступили к разработке операционной системы, а в 1970 г. начали выпускать официальные версии UNIX. Поскольку она написана на языке высокого уровня и доступны ее исходные тексты, то ОС можно изменять и переносить на другие аппаратные платформы.

Файловая система представлена в иерархической форме и обеспечивает единый интерфейс доступа к данным и периферийным устройствам. Эта операционная система очень часто используется для управления различными вычислительными сетями.

В последнее время все более популярными становятся реализации операционной системы Unix для персональных компьютеров, одной из которых является ОС Linux.

Linux – это многопользовательская графическая операционная система, которая является полной альтернативой Windows по надежности – ее просто невозможно заставить «повиснуть». Компьютеры с установленной Linux работают без перезагрузки месяцами и годами, управляя громоздкими базами данных и мощными вычислительными программами.

В 1992 г. финский студент Линус Торвальдс разработал Unix-подобную ОС для компьютеров AT 386. Первоначально в ней отсутствовал целый ряд важных функций, но она пришлась по душе армии из 7 млн. специалистов, которые впервые получили в свое распоряжение инструмент для собственных разработок, связанных с системным программным обеспечением. Так появилась первая бесплатная операционная система с большими возможностями – Linux¹.

В западных странах эта ОС уже давно используется вместо Windows как в домашних компьютерах, так и в серверах. В России она, в основном, распространена лишь среди завсегдатаев «всемирной паутины». Linux достаточно компактна и позволяет продвинутым пользователям вмешиваться в систему, исправляя мелкие ошибки и, соответственно, улучшая ее.

Она является единственной бесплатно распространяемой операционной системой в мире. При этом с каждого сайта, распространяющего Linux, можно совершенно бесплатно установить себе на компьютер любые необходимые программы, вполне заменяющие аналогичные разработки для Windows.

Однако в Linux отсутствуют некоторые возможности, привычные для пользователей Windows, например, непосредственное создание ярлыков, автозапуск программ с компакт-дисков и т.д.

JavaOS – это специализированная операционная система компании Sun, оптимально настроенная для работы с Java-приложениями. Язык программирования Java, на котором очень удобно писать мультимедийные файлы и компьютерные игры, довольно быстро завоевал множество поклонников, особенно среди тех, кто подключен к сети Интернет. Однако работа с Java под Windows была слишком замедлена, и поэтому компания Sun в срочном порядке разработала свою ОС.

JavaOS занимает очень мало места, достаточно надежна, обладает широчайшими возможностями и способна работать на любом устройстве, в котором есть микропроцессор. Однако компьютеры на базе этой операционной системы так и не заняли достойной ниши на рынке, что связано с недостатком программного обеспечения для этой ОС и дороговизной уже разработанных программ.

BeOS – это одна из самых молодых альтернативных систем, представленных на рынке, которая очень надежна и имеет достаточно привлекательный внешний вид. По своей структуре и организации очень напоминает Linux, но изначально создавалась более дружественной к пользователю.

BeOS специально предназначена для мультимедийных приложений, требующих больших ресурсов, и сетей, требующих защиты от сбоев и зависаний. Она полностью удовлетворяет требованиям профессиональных разработчиков аудио- и видео-приложений, в том числе в области рекламы.

Ее недостатками можно считать ограниченную поддержку аппаратуры и программного обеспечения. Кроме того, программы под BeOS стоят гораздо дороже аналогичных под Windows.

MacOS – это специфическая операционная система, работающая только на компьютерах Macintosh. Неудачная маркетинговая политика компании Apple привела к тому, что компьютеры Macintosh проиграли борьбу за массовый рынок IBM PC-совместимым персональным компьютерам – сегодня их доля составляют менее 5% мирового парка.

По надежности и удобствам MacOS намного превосходит Windows. Графический интерфейс, изначальная дружественность к пользователю и ориентация на профессиональные системы верстки и полиграфии сделали ее незаменимой для мощных издательских систем.

Программы, созданные в среде одной операционной системы, не смогут работать под управлением другой ОС без специальной конвертации программы или эмуляции работы одной операционной системы на базе другой.

Существующие операционные системы можно разделить на несколько групп.

По числу одновременно выполняемых задач:

• однозадачные ОС (DOS);

• многозадачные ОС, обеспечивающие работу одновременно с несколькими задачами, между которыми можно переключаться (Windows, OS/2, UNIX и другие сетевые).

По числу одновременно работающих пользователей:

• однопользовательские ОС (DOS, ранние версии Windows и OS/2);

• многопользовательские ОС (UNIX, Windows NT и другие сетевые).

По принципу распределения процессорного времени:

• ОС с обычной многозадачностью (Novell NetWare);

• ОС с вытесняющей многозадачностью, когда в зависимости от ситуации система самостоятельно передает или забирает управление у той или иной задачи, что позволяет разделять все аппаратные ресурсы между различными приложениями (Windows, OS/2, UNIX).

По числу выделяемых потоков при решении задач:

• однопотоковые ОС (DOS);

• многопотоковые ОС, когда система разбивает одну задачу на несколько потоков и выполняет их независимо друг от друга, отслеживая процесс выполнения. В случае остановки какого-либо потока система автоматически загружает новый поток, систематически распределяя время между ними с учетом их приоритетов (Windows, OS/2, UNIX).