Операционные системы

Введение

При огромном наличии операционных систем (ОС) в настоящее время бывает довольно проблематично выбрать операционную систему, отвечающую всем требованиям, которые может выдвинуть в той или иной ситуации пользователь персонального компьютера (ПК).

Актуальность темы. При большом выборе в современном мире ПК, ноутбуков и нетбуков подчас необходимо выбрать из общего числа именно ту ОС, которая подойдет для той или иной ситуации или тем или иным требованиям. Среди общего количества всевозможных методических пособий технической литературы или научных статей бывает довольно проблематично обобщить и сделать конкретный выбор операционной системы.

В данной работе будут рассмотрены наиболее известные операционные системы, из общего числа которых будут выявлены наиболее популярные и распространенные. Далее будут рассмотрены основные характеристики, возможности и особенности работы выбранных ОС. В своей работе я намерен исследовать различные операционные системы как со стороны научной литературы и методических пособий, так и со стороны пользователя, на практике применяющего ту или иную операционную систему. Необходимо, проанализировав несколько наиболее популярных операционных систем или семейств ОС, выбрать, какие по характеристикам и возможностям наиболее полно ответят всем требованиям пользователя современного персонального компьютера.

Предварительно изучив методические пособия, учебную и техническую литературу, я пришел к выводу, что наиболее популярными на данный момент, наиболее полно отвечающими таким требованиям, как производительность, безопасность, надежность и простота для рядового пользователя, являются такие операционные системы как Unix, Linux и операционные системы семейства Windows.

В процессе выполнения своей выпускной квалификационной работы я намерен, кратко проанализировав несколько видов операционных систем, получить обоснованное подтверждение своей гипотезе относительно того, что именно Unix, Linux и Windows по своим характеристикам и возможностям будут наиболее всего соответствовать требованиям современных ПК.

После оценки характеристик и возможностей данных ОС, а также после обобщения результатов и выводов данную работу можно будет применять практически при выборе операционной системы, отвечающей всем требованиям, которые может выдвинуть как рядовой пользователь, так и системный администратор, создающий компьютерную базу на фирме или производстве.

1 Краткий обзор операционных систем

1.1 История операционной системы UNIX

UNIX имеет долгую и интересную историю. Начавшись как проект молодых исследователей, UNIX стал многомиллионной индустрией, включив в свою орбиту университеты, многонациональные корпорации, правительства и международные организации стандартизации. UNIX зародился в лаборатории Bell Labs фирмы AT&T более 20 лет назад. В то время Bell Labs занималась разработкой многопользовательской системы[1] разделения времени MULTICS (Multiplexed Information and Computing Service) совместно с MIT и General Electric, но эта система потерпела неудачу, отчасти из-за слишком амбициозных целей, не соответствовавших уровню компьютеров того времени, а отчасти и из-за того, что она разрабатывалась на языке PL/1, а компилятор PL/1 задерживался и вообще плохо работал после своего запоздалого появления. Поэтому Bell Labs вообще отказалась от участия в проекте MULTICS, что дало возможность одному из ее исследователей, Кену Томпсону[2], заняться поисковой работой в направлении улучшения операционной среды Bell Labs. Томпсон, а также сотрудник Bell Labs Денис Ритчи и некоторые другие разрабатывали новую файловую систему, многие черты которой вели свое происхождение от MULTICS. Для проверки новой файловой системы Томпсон написал ядро ОС и некоторые программы для компьютера GE-645, который работал под управлением мультипрограммной системы разделения времени GECOS. Кроме этого, машинное время GE-645 стоило слишком дорого. В результате Томпсон и Ритчи решили перенести игру на стоящую в углу без дела машину PDP-7 фирмы DEC, имеющую 4096 18-битных слов, телетайп и хороший графический дисплей. Но у PDP-7 было неважное программное обеспечение, и, закончив перенос игры, Томпсон решил реализовать на PDP-7 ту файловую систему, над которой он работал на GE-645. Из этой работы и возникла первая версия UNIX, хотя она и не имела в то время никакого названия. Но она уже включала характерную для UNIX файловую систему, основанную на индексных дескрипторах inode, имела подсистему управления процессами и памятью, а также позволяла двум пользователям работать в режиме разделения времени. Система была написана на ассемблере. Имя UNIX (Uniplex Information and Computing Services) было дано ей еще одним сотрудником Bell Labs, Брайаном Керниганом, который первоначально назвал ее UNICS, подчеркивая ее отличие от многопользовательской MULTICS. Вскоре UNICS начали называть UNIX. Первыми пользователями UNIX'а стали сотрудники отдела патентов Bell Labs, которые нашли ее удобной средой для создания текстов.Большое влияние на судьбу UNIX оказала перепись ее на языке высокого уровня С, разработанного Денисом Ритчи специально для этих целей. Это произошло в 1973 году, UNIX насчитывал к этому времени уже 25 инсталляций, и в Bell Labs была создана специальная группа поддержки UNIX.

1.2 Операционная система OS/2

Операционная система OS/2 начиналась как совместная разработка IBM[3] и Microsoft[4] (хотя большую часть работы должна была выполнить Microsoft). Изначально она была задумана как замена DOS. Уже тогда было ясно, что DOS с ее ограничениями по памяти и по возможностям файловой системы не может воспользоваться вычислительной мощностью появляющихся компьютеров. OS/2 была хорошо продуманной системой. Она должна была поддерживать вытесняющую многозадачность, виртуальную память, графический пользовательский интерфейс, виртуальную машину для выполнения DOS-приложений. Фактически она выходила за пределы простой многозадачности с ее концепцией, названной многонитевостью. Первые версии OS/2 не оказали значительного влияния на рынок. Версия OS/2 1.0, выпущенная в 1987 году, содержала большинство технических свойств, необходимых для многозадачной ОС. Однако у нее не было менеджера графического представления (presentation manager, PM), а также отсутствовали драйверы для многих популярных принтеров и других устройств. Версия OS/2 1.1, появившаяся в 1989 году, включала рудиментарную версию PM, которая, наконец, делала возможным использование графических приложений в нескольких окнах. Однако, в этой версии PM не хватало многих свойств, которые присущи развитому графическому интерфейсу, кроме того, по прежнему отсутствовали многие драйверы принтеров. Выпущенная в 1990 году версия 1.2 имела улучшенный PM, хотя он и не следовал общепринятым концепциям графического интерфейса. Появились драйверы для большинства принтеров и других периферийных устройств.Однако дискредитация OS/2 уже произошла. Версия 1.2 не была существенно лучше предыдущих версий и все еще предъявляла значительные требования к аппаратуре. К этому времени многие пользователи решили перейти на новую платформу Windows 3.0 или подождать, пока не появится что-нибудь принципиально лучшее. Продажи OS/2 по-прежнему были вялыми, и рынок не интересовался ею. Это объяснялось наличием у OS/2 ряда существенных недостатков: виртуальная машина DOS, которая должна была бы обладать способностью выполнять немодифицированные приложения DOS, с самого начала имела технические изъяны. Эта виртуальная машина была разработана на базе виртуальных возможностей процессора i286, который позволял выделять сегмент памяти в 640 Кб для отдельного DOS-приложения. Однако процессор i286 в этом виртуальном режиме работал слишком медленно, поэтому виртуальная DOS-машина была реализована на основе реального режима процессора. При этом требовался перезапуск процессора для переключения между реальным и защищенным режимами. Хотя эта операция и выполнялась очень быстро и незаметно для пользователя, она была сложной и вносила путаницу. Microsoft и IBM не смогли в полной мере реализовать концепцию виртуальной обработки в режиме I8086: в этом режиме DOS-приложения, которые непосредственно читали или писали в аппаратные порты, переставали работать. В связи с этим не могли использоваться и популярные сетевые операционные системы на базе DOS. Память в этом режиме использовалась нерационально - если пользователь конфигурировал OS/2 с возможностью DOS-совместимости, то 640 КБ памяти всегда выделялись для этих целей и не могли использоваться для задач OS/2. Еще одним недостатком было отсутствие возможности обмена данными между DOS- и OS/2-приложениями. В каждый момент времени могло выполняться только одно DOS-приложение, и это приложение не могло использовать расширенную память.

1.3 Краткий обзор операционной системы NetWare

NetWare — сетевая операционная система и набор сетевых протоколов, которые используются в этой системе для взаимодействия с компьютерами-клиентами, подключёнными к сети. Система NetWare была создана в результате работы SuperSet Software — консалтинговой группы, основанной друзьями Дрю Мэйджером, Дэйлом Найбауэром, Кайлом Пауэллом и позднее вошедшим в эту группу Марком Хёрстом. В основу этой работы были положены результаты их занятий в университете Бригама Янга в городе Прово, штат Юта в октябре 1981 года. В 1983 году Рэймонд Ноорда присоединился к работе группы SuperSet. Первоначально перед группой стояла задача создания системы CP/M совместного использования дисков для сетей на основе оборудования CP/M, которое в то время продавала компания Novell. Внутри группы сложилось убеждение, что CP/M является обречённой на неуспех платформой, и в результате было предложено альтернативное решение для только что выпущенных IBM-совместимых ПК. Группой также было написано приложение Snipes — работающая в текстовом режиме игра, которую они использовали для тестирования новой сети и демонстрации её возможностей. Snipes был первым сетевым приложением в мире и фактически является предшественником многих популярных многопользовательских игр, таких как Doom и Quake. Эта сетевая операционная система позже была названа Novell NetWare. В NetWare используется протокол NCP (от англ. NetWare Core Protocol — «протокол ядра NetWare»), который является протоколом передачи пакетов, позволяющим клиентам передавать запросы на серверы NetWare и получать от них ответы. Первоначально NCP был привязан к протоколам IPX/SPX, то есть система NetWare сама по себе могла использовать для взаимодействия в сети только IPX/SPX. Для хранения информации аутентификации использовалась встроенная система на основе СУБД Btrieve. Первый программный продукт с именем NetWare был выпущен в 1983 году. Он назывался NetWare 68 (или Novell S-Net), работал на процессоре Motorola 68000 и использовал топологию «звезда». Этот продукт был заменён в 1985 году на NetWare 86, который был написан для работы на процессорах Intel 8086. После выпуска процессора Intel 80286 компания Novell выпустила NetWare 286 (в 1986 году). В 1989 году, после выпуска процессора Intel 80386, последовала NetWare 386. Позже Novell пересмотрела нумерацию версий NetWare: NetWare 286 стала NetWare 2.x, а NetWare стала NetWare 3.x.

1.4 История операционной системы Mac OS

Среди общего числа современных ПК особо можно выделить компьютеры линейки Macintosh[5]. Особенными эти ПК делает не только удобный корпус, мощный процессор, быстрые диски, высокая производительность, но в первую очередь операционная система Mac OS. Сейчас трудно поверить, что ОС, приведшая к «компьютерной революции» занимала всего 216 килобайт на флоппи-диске (жесткий диск в те времена был непозволительной роскошью) и отлично работала на компьютере со 128 килобайт ОЗУ. Уже тогда, будучи почти ровесником DOS, Mac OS мало чем отличалась от современных графических ОС и оболочек, – заложенные в ней решения на десятилетие вперед определили ход мыслей создателей пользовательских интерфейсов. Mac OS – одна из немногих истинно графических операционных систем. В ней нет даже намека на текстовый режим, что обеспечило ей компактность и высокую эффективность. Но самое главное, что отличает Mac OS по сегодняшний день – дружественность и удобство пользования. Система удивительно эргономична, для выполнения той или иной работы требуется минимум действий, причем все они логичны и понятны. Системная информация отображается точно и четко, шрифты легко читаются, «рычаги» контроля над ОС наглядны, доступны, работают надежно и предсказуемо. Главное впечатление от общения с Mac OS – в любой момент знаешь, что происходит с компьютером, операционная система «прозрачна» и не мешает работать. Наверное, именно в этом заключается главный «секрет» притягательности Macintosh, а также их рекордной эффективности и производительности при решении прикладных задач. Шестнадцать лет – даже не эпоха, а несколько эпох в компьютерном мире. Все это время Mac OS непрерывно развивалась, становилась мощнее, обрастала, приобретала новые возможности и функции.

1.5 Общий обзор операционных систем Linux

Linux[6]  — общее название Unix-подобных операционных систем на основе одноимённого ядра и собранных для него библиотек и системных программ, разработанных в рамках проекта GNU. Linux работает на множестве архитектур процессора таких как Intel x86, x86-64, PowerPC, ARM, Alpha AXP, Sun SPARC, Motorola 68000, Hitachi SuperH, IBM S/390, MIPS, HP PA-RISC, AXIS CRIS, Renesas M32R, Atmel AVR32, Renesas H8/300, NEC V850, Tensilica Xtensa и многих других. В отличие от большинства других операционных систем, Linux не имеет единой «официальной» комплектации. Вместо этого Linux поставляется в большом количестве так называемых дистрибутивов, в которых ядро Linux соединяется с утилитами GNU и другими прикладными программами (например, X.org), делающими её полноценной многофункциональной операционной средой. Наиболее известными дистрибутивами Linux являются Arch Linux, CentOS, Debian, Fedora, Gentoo, Mandriva, Mint, openSUSE, Red Hat, Slackware, Ubuntu. Российские дистрибутивы — ALT Linux, ASPLinux, Calculate Linux, НауЛинукс, AgiliaLinux (ранее MOPSLinux), Runtu и Linux XP.

Дистрибутив — это не просто набор программ, а ряд решений для разных задач пользователей, объединённых едиными системами установки, управления и обновления пакетов, настройки и поддержки. Самые распространённые в мире дистрибутивы: Ubuntu — дистрибутив, основанный на Debian и быстро завоевавший популярность. Поддерживается сообществом, разрабатывается Canonical Ltd. Основная сборка ориентирована на лёгкость в освоении и использовании, при этом существуют серверная и минимальная сборки. Linux Mint — дистрибутив, основанный на Ubuntu и полностью с ним совместимый, включающий в себя по умолчанию Java, Adobe Flash и многое другое. ОpenSUSE — дистрибутив, разрабатываемый сообществом при поддержке компании Novell. Отличается удобством в настройке и обслуживании благодаря использованию утилиты YaST. Fedora — поддерживается сообществом и корпорацией RedHat, предшествует выпускам коммерческой версии RHEL. Debian — дистрибутив, разрабатываемый обширным сообществом разработчиков. Служит основой для создания множества других дистрибутивов. Отличается строгим подходом к включению несвободного ПО. Mandriva Linux — французско-бразильский дистрибутив, объединение бывших Mandrake и Conectiva (англ.). Slackware — один из старейших дистрибутивов, отличается консервативным подходом в разработке и использовании. Gentoo — дистрибутив, полностью собираемый из исходных кодов. Позволяет очень гибко настраивать конечную систему и оптимизировать производительность, поэтому часто называет себя мета-дистрибутивом. Ориентирован на экспертов и опытных пользователей. Arch Linux — ориентированный на применение самых последних версий программ и постоянно обновляемый, поддерживающий одинаково как бинарную, так и установку из исходных кодов и построенный на философии простоты KISS, этот дистрибутив ориентирован на компетентных пользователей, которые хотят иметь всю силу и модифицируемость Linux, но не в ущерб времени обслуживания.

CentOS — дистрибутив Linux, основанный на свободных исходных текстах коммерческого дистрибутива Red Hat Enterprise Linux компании Red Hat, и совместимый с ним. Срок поддержки каждой версии CentOS составляет 7 лет (с помощью выпуска обновлений безопасности). Новая версия CentOS выходит раз в 2 года и каждая версия регулярно обновляется (каждые 6 месяцев) для поддержки новых аппаратных средств. В результате это приводит к безопасной, легко обслуживаемой, надежной, предсказуемой и масштабируемой Linux среде. PCLinuxOS — LiveCD дистрибутив Linux с возможностью установки операционной системы на жесткий диск. Основанный изначально на Mandrake 9.2, PCLinuxOS придерживается собственного пути развития. Помимо перечисленных, существует множество других дистрибутивов, как базирующихся на перечисленных, так и созданных с нуля и зачастую предназначенных для выполнения ограниченного количества задач. Каждый из них имеет свою концепцию, свой набор пакетов, свои достоинства и недостатки. Ни один не может удовлетворить всех пользователей, а потому рядом с лидерами благополучно существуют другие фирмы и объединения программистов, предлагающие свои решения, свои дистрибутивы, свои услуги. Существует множество LiveCD, построенных на основе Linux, например, Knoppix. LiveCD позволяет запускать Linux непосредственно с компакт-диска, без установки на жёсткий диск. Для желающих досконально разобраться с Linux подойдёт любой из дистрибутивов, однако довольно часто для этой цели используются так называемые source-based дистрибутивы, то есть предполагающие самостоятельную сборку всех (или части) компонентов из исходных кодов, такие как LFS, Gentoo или CRUX.

К достоинствам данной ОС я бы отнес в первую очередь такое достоинство как независимость от разработчика. Если вам потребовалась какая-то функциональность, отсутствующая в ОС Linux, вы может ее добавить своими собственными усилиями. Такая возможность есть благодаря тому, что ОС Linux распространяется не только в бинарном виде, но и в исходных кодах, причем нет никаких запретов на модификацию этих исходных кодов. К недостаткам можно отнести значительно худшую, чем для платформы Windows, поддержка компьютерного оборудования, в особенности внешнего, такого как, например принтеры или USB устройства. Пожалуй, хуже всего дело обстоит со сканерами и USB, а также внутренними HSF/HCF модемами. Вполне реальна ситуация когда вам не удастся использовать какое-то оборудование под ОС Linux. Но проблема в значительной степени решаема, за счет более тщательного подхода к выбору оборудования. Перед приобретением того или иного вида аппаратного обеспечения можно в Интернете поискать информацию о возможности его работы под ОС Linux. Значительно меньшее, чем для платформы Windows, количество прикладных программ. Более того, если речь идет о некоторых программах - безусловных лидерах в своих прикладных областях, то под ОС Linux нет ни соответствующих версий самих этих программ, ни других, сопоставимых по функциональности программ. К таким прикладным программам относятся продукты компании Adobe, экономические программы 1С, программа инженерного проектирования AutoCAD, программы распознавания текстов (FineReader). Конечно, под ОС Linux есть и графические редакторы и программы моделирования/проектирования, но они сильно уступают лидерам. Однако программы уровня Adobe PhotoShop или AutoCAD необходимы далеко не всем и для распространенных случаев, программ под ОС Linux вполне хватает. Частично этот недостаток можно компенсировать за счет того, что некоторые Windows-программы можно запустить на платформе Linux. Это возможно не для всех Windows-программ, но быть может именно та Windows-программа, которая вам нужна, будет работать под Linux. Меньшее, чем для платформы Windows, количество хороших или приличных специалистов. То есть, если вам потребуется помощь, то найти человека, достаточно хорошо разбирающегося в Linux, будет не так просто. Вполне возможно, что и стоимость услуг такого специалиста будет выше, чем в случае с Windows.