Понятие операционной системы
3.2. Понятие операционной системы
Операционная система (ОС) — это совокупность программных средств, осуществляющих управление ресурсами ЭВМ, запуск прикладных программ и их взаимодействие с внешними устройствами и другими программами, а также обеспечивающих диалог пользователя с компьютером
Ресурсом является любой компонент ЭВМ и предоставляемые им возможности: центральный процессор, оперативная или внешняя память, внешнее устройство, программа и т.д.
ОС загружается при включении компьютера. Она предоставляет пользователю удобный способ общения (интерфейс) с вычислительной системой. Интерфейс при этом может быть программным и пользовательским
Программный интерфейс — это совокупность средств, обеспечивающих взаимодействие устройств и программ в рамках вычислительной системы.
Пользовательский интерфейс — это программные и аппаратные средства взаимодействия пользователя с программой или ЭВМ. В свою очередь, пользовательский интерфейс может быть командным или объектно-ориентированным.
Командный интерфейс предполагает ввод пользователем команд с клавиатуры при выполнении действий по управлению ресурсами компьютера.
Объектно-ориентированный интерфейс — это управление ресурсами вычислительной системы посредством осуществления операций над объектами, представляющими файлы, каталоги (папки), дисководы, программы, документы и т. д.
Каждый компьютер обязательно комплектуется операционной системой, для каждой из которых создается свой набор прикладных программ (приложений). Большинство операционных систем модифицируются и совершенствуются в направлении исправления ошибок и включения новых возможностей. В целях сохранения преемственности новая модификация операционной системы не переименовывается, а приобретает название версии. Версии ОС обозначаются (как правило) “десятичной дробью” вида 6.00, 2.1, 3.5 и т. д. При этом увеличение цифры до точки отражает существенные изменения, вносимые в операционную систему, а увеличение цифр, стоящих после точки, — незначительные изменения (например, исправление ошибок). Чем больше номер версии, тем большими возможностями обладает система.
Рекомендуемые материалы
По современным представлениям, ОС должна уметь делать следующее:
¨ Обеспечивать загрузку пользовательских программ в оперативную память и их исполнение.
¨ Обеспечивать работу с устройствами долговременной памяти, такими как магнитные диски, ленты, оптические диски и т.д. Как правило, ОС управляет свободным пространством на этих носителях и структурирует пользовательские данные.
¨ Предоставлять более или менее стандартный доступ к различным устройствам ввода/вывода, таким как терминалы, модемы, печатающие устройства.
¨ Предоставлять некоторый пользовательский интерфейс. Слово некоторый здесь сказано не случайно - часть систем ограничивается командной строкой, в то время как другие на 90% состоят из средств интерфейса пользователя.
3.2.1. Классификация операционных систем
Операционные системы классифицируются по:
1) количеству одновременно работающих пользователей: однопользовательские, много-пользовательские;
2) числу процессов, одновременно выполняемых под управлением системы:
3) однозадачные, многозадачные;
4) количеству поддерживаемых процессоров: однопроцессорные, многопроцессорные;
5) разрядности кода ОС: 8 ми разрядные, 16 ти разрядные, 32 х разрядные, 64 х разрядные;
6) типу интерфейса: командные (текстовые) и объектно-ориентированные (графические);
7) типу доступа пользователя к ЭВМ с пакетной обработкой, с разделением времени, реального времени;
8) типу использования ресурсов: сетевые, локальные.
В соответствии с первым признаком классификации многопользовательские операционные системы, в отличие от однопользовательских, поддерживают одновременную работу на ЭВМ нескольких пользователей за различными терминалами.
Второй признак предполагает деление ОС на многозадачные и однозадачные. Понятие многозадачности означает поддержку параллельного выполнения нескольких программ, существующих в рамках одной вычислительной системы, в один момент времени. Однозадачные ОС поддерживают режим выполнения только одной программы в отдельный момент времени.
В соответствии с третьим признаком многопроцессорные ОС, в отличие от однопроцессорных, поддерживают режим распределения ресурсов нескольких процессоров для решения той или иной задачи.
Четвертый признак подразделяет операционные системы на 8 ми, 16 ти, 32 х и 64 х разрядные. При этом подразумевается, что разрядность операционной системы не может превышать разрядности процессора.
В соответствии с пятым признаком ОС по типу пользовательского интерфейса делятся на объектно-ориентированные (как правило, с графическим интерфейсом) и командные (с текстовым интерфейсом). Согласно шестому признаку ОС подразделяются на системы:
• пакетной обработки, в которых из программ, подлежащих выполнению, формируется пакет (набор) заданий, вводимых в ЭВМ и выполняемых в порядке очередности с возможным учетом приоритетности;
• разделения времени (TSR), обеспечивающих одновременный диалоговый (интерактивный) режим доступа к ЭВМ нескольких пользователей на разных терминалах, которым по очереди выделяются ресурсы машины, что координируется операционной системой в соответствии с заданной дисциплиной обслуживания;
• реального времени, обеспечивающих определенное гарантированное время ответа машины на запрос пользователя с управлением им какими-либо внешними по отношению к ЭВМ событиями, процессами или объектами.
В соответствии с седьмым признаком классификации ОС делятся на сетевые и локальные. Сетевые ОС предназначены для управления ресурсами компьютеров, объединенных в сеть с целью совместною использования данных, и предоставляют мощные средства разграничения доступа к данным в рамках обеспечения их целостности и сохранности, а также множество сервисных возможностей по использованию сетевых ресурсов.
В большинстве случаев сетевые операционные системы устанавливаются на один или более достаточно мощных компьютеров-серверов, выделяемых исключительно для обслуживания сети и совместно используемых ресурсов. Все остальные ОС будут считаться локальными и могут использоваться на любом персональном компьютере, а также на отдельном компьютере, подключенном к сети в качестве рабочей станции или клиента В настоящее время распространены следующие семейства операционных систем DOS; OS/2; UNIX. Windows; ОС реального времени.
3.2.1.1. ОС семейства DOS
Первый представитель этого семейства - система MS-DOS (Microsoft Disk Operating System — дисковая операционная система фирмы Microsoft) была выпущена в 1981 г. в связи с появлением IBM PC. Операционные системы семейства DOS являются однозадачными и обладают следующими характерными чертами и особенностями.
• интерфейс с ЭВМ осуществляется с помощью команд, вводимых пользователем;
• модульность структуры, упрощающая перенос системы на другие типы ЭВМ;
• небольшой объем доступной оперативной памяти (640 Кбайт).
Существенным недостатком операционных систем семейства DOS является отсутствие средств защиты от несанкционированного доступа к ресурсам ПК и ОС. В настоящее время широкое распространение получила ОС MS-DOS 6.22.
3.2.1.2. ОС семейства OS/2
ОС OS/2 была разработана фирмой IBM в 1987г. в связи с созданием нового семейства ПК PS/2. OS/2 (Operating System/2) является многозадачной операционной системой второго поколения. Она является 32 х разрядной графической многозадачной операционной системой для IBM PC-совместимых компьютеров, позволяет организовать параллельную работу нескольких прикладных программ, обеспечивая при этом защиту одной программы от другой и операционной системы от работающих в ней программ. Для написания программ под OS /2 можно использовать уже готовые программные модули, которые содержатся в так называемом интерфейсе прикладного программирования - API (Application Profiramroinft Interface).
ОС OS/2 обладает удобным графическим пользовательским интерфейсом и совместима с файловой системой DOS, что дает возможность использовать данные как в DOS, так и в OS/2 без каких-либо преобразований. Имеется несколько модификаций OS/2
• OS/2 Warp 3 0 — усовершенствовано использование памяти и улучшен графический интерфейс;
• OS/2 Warp Connect — улучшена поддержка сетей;
• OS/2 Warp Server — предназначена для работы в качестве серверной ОС. Главный недостаток OS/2 — малое число приложений для нее, что делает эту систему менее популярной, чем ОС MS-DOS и Windows.
3.2.1.3. Операционные системы семейства UNIX
Операционные системы семейства UNIX — это 32 х разрядные многозадачные многопользовательские операционные системы. Сильная сторона UNIX состоит в том, что одна и та же система используется на различных компьютерах — от суперкомпьютера до ПК, что дает возможность переноса системы с одной машинной архитектуры на другую с минимальными затратами. UNIX объединяет в себе- доступ к распределенным базам данных, локальные сети, удаленную дистанционную связь и возможность выхода в глобальные сети. используя обычный модем. Почтовая служба в UNIX — одна из важнейших ее компонентов. В настоящее время существует большое количество приложений для UNIX. Большинство популярных приложений для DOS и Windows могут эксплуатироваться в UNIX.
Имеется несколько ОС семейства UNIX. Различные версии этого семейства имеют свои названия, но в общих чертах повторяют особенности базовой ОС UNIX. Файловая система ОС UNIX обеспечивает защиту файлов от несанкционированного доступа на уровнях пользователя и группы пользователей. В настоящее время из сетевых ОС семейства UNIX широкое распространение получила ОС для сетей предприятий UnixWare 2.0 - 32 х разрядная многопользовательская многозадачная ОС, поддерживающая приложения реального времени.
3.2.1.4. ОС семейства Windows
ОС семейства Windows разработаны фирмой Microsoft. Они являются многозадачными операционными системами, предоставляющими удобный графический интерфейс. Основными представителями данного семейства являются ОС Windows 95 и ОС Windows NT. Windows 95 разработана на базе ОС MS-DOS и операционных оболочек Windows 3.11. Windows 95 является частично 32 х разрядной, частично 16 ти разрядной операционной системой. Дальнейшее развитие эта операционная система получила при разработке Windows 95 OSR2 и Windows 98 - наиболее распространенных 32-разрядных сетевых ОС.
Операционная система Windows NT — одна из наиболее распространенных 32 х разрядных сетевых ОС. Windows NT выпускается в двух модификациях:
Windows NT Server и Windows NT Workstation.
Windows NT Server в первую очередь предназначен для управления сетевыми ресурсами. Система обеспечивает высокую мобильность и безопасность без потери производительности. Windows NT Server содержит средства для организации быстрого поиска информации и просмотра ресурсов глобальных сетей, обеспечивает возможность использования любых каналов связи (включая обычные телефонные линии), поддерживает до 256 одновременных подключений к одному серверу, а несколько серверов могут быть использованы для организации общедоступной сетевой службы.
Windows NT Workstation - это версия ОС Windows NT, предназначенная для работы на локальных компьютерах и рабочих станциях. Она является полностью 32 х разрядной операционной системой, наиболее защищенной и надежной. Все приложения в Windows NT работают в режиме многозадачности. Вместе с тем под Windows NT работают не все приложения MS-DOS и 16 ти разрядные Windows-пpoгpaммы.
9 Принципы работы уровня межсетевого взаимодействия - лекция, которая пользуется популярностью у тех, кто читал эту лекцию.
Windows NT Workstation целесообразно использовать когда необходима надежная защита конфиденциальных данных или программ, а также при выполнении инженерных, научных, статистических и других работ, когда важна высокая производительность при анализе больших объемов данных.
На сегодняшний день фирмой Microsoft выпушены более новые версии операционных систем семейства Windows. Это современные операционные системы Windows 2000 и WindowsXP в которых собраны все преимущества предыдущих операционных систем. Однако их установка и использование требуют больших аппаратных ресурсов персональных компьютеров, прежде всего они требуют большой объём оперативной памяти и более мощные процессоры.
3.2.1.5. Семейство ОС реального времени
Термин реальнее время в самом широком смысле можно применять к деятельности или системе по обработке информации в тех случаях, когда требуется, чтобы стрема имела гарантированное время реакции, то есть задержка ответа не превышала определенного времени.
Операционная система реального времени (О.С.Р.В.) — операционная система, которая гарантирует определенное время реакции системы. Как правило, это время колеблется от нескольких микросекунд до нескольких десятых долей секунды.
ОС РВ в основном применяется в автоматизации таких областей, как добыча и транспортировка нефти и газа, управление технологическими процессами в металлургии и машиностроении, управление химическими процессами, водоснабжение, энергетика, управление роботами. Применяют ОС РВ и в банковском деле. Среди наиболее известных ОС РВ для IBM PC используются: RTMX, АМХ, OS-9000. FLEX OS, QKXusp. Из них выгодно выделяется ОС РВ QNX своим полным набором инструментальных средств, к которым пользователь привык, работая с ОС семейства DOS или ОС семейства UNIX. ОС QNX — это полностью 32 х разрядная ОС, которая эффективно выполняет 32 х разрядные приложения.
