Операционные системы

      Операционная  система разделения времени может  применяться не только для обслуживания пользователей, но и для управления технологическим оборудованием. В  этом случае “пользователями” являются отдельные блоки управления исполнительными  устройствами, входящими в состав технологического оборудования: каждый блок взаимодействует с определённым вычислительным процессом в течение  интервала времени, достаточного для  передачи управляющих воздействий  на исполнительное устройство или приёма информации от датчиков.[6] 

     3.3. Операционные системы реального времени.

     Данные  системы гарантируют оперативное  выполнение запросов в течение заданного  интервала времени. Запросы могут  поступать от пользователей или  от внешних по отношению к ЭВМ  устройств, с которыми системы связаны  каналами передачи данных. При этом скорость вычислительных процессов  в ЭВМ должна быть согласована  со скоростью процессов, протекающих  вне ЭВМ, т. е. согласована с ходом  реального времени. Эти системы  организуют управление вычислительными  процессами таким образом, чтобы  время ответа на запрос не превышало  заданных значений. Необходимое время  ответа определяется свойствами объектов (пользователей, внешних устройств), обслуживаемых системой. Операционные системы реального времени используются в информационно– поисковых системах и системах управления технологическим  оборудованием. ЭВМ в таких системах функционирует чаще в многозадачном  режиме.[4] 

     3.4. Диалоговые операционные системы.

     Данные  операционные системы получили широкое  распространение в персональных ЭВМ. Эти системы обеспечивают удобную  форму диалога с пользователем через дисплей при вводе и выполнении команд. Для выполнения часто используемых последовательностей команд, т. е. заданий, диалоговая операционная система предоставляет возможность пакетной обработки. Под управлением диалоговой ОС ЭВМ обычно функционирует в однопрограммном режиме.  [4]

     3.5. Сетевые ОС.

 

Сетевая операционная система необходима для  управления потоками сообщении между  рабочими станциями и серверами. Она может позволить любой  рабочей станции работать с разделяемым  сетевым диском или принтером, которые  физически не подключены к этой станции.

Каждый  компьютер в сети в значительной степени автономен, поэтому под  сетевой операционной системой в  широком смысле понимается совокупность операционных систем отдельных компьютеров, взаимодействующих с целью обмена сообщениями и разделения ресурсов по единым правилам - протоколам. В узком  смысле сетевая ОС - это операционная система отдельного компьютера, обеспечивающая ему возможность работать в сети.

Первые  сетевые ОС представляли собой совокупность существующей локальной ОС и надстроенной над ней сетевой оболочки. При этом в локальную ОС встраивался минимум сетевых функций, необходимых для работы сетевой оболочки, которая выполняла основные сетевые функции. Примером такого подхода является использование на каждой машине сети операционной системы MS DOS (у которой начиная с ее третьей версии появились такие встроенные функции, как блокировка файлов и записей, необходимые для совместного доступа к файлам). Принцип построения сетевых ОС в виде сетевой оболочки над локальной ОС используется и в современных ОС, таких, например, как LANtastic или Personal Ware.

Однако  более эффективным представляется путь разработки операционных систем, изначально предназначенных для  работы в сети. Сетевые функции  у ОС такого типа глубоко встроены в основные модули системы, что обеспечивает их логическую стройность, простоту эксплуатации и модификации, а также высокую производительность. Примером такой ОС является система Windows NT фирмы Microsoft, которая за счет встроенных сетевых средств обеспечивает более высокие показатели производительности и защищенности информации по сравнению с сетевой ОС LAN Manager той же фирмы (совместная разработка с IBM), являющейся надстройкой над локальной операционной системой OS/2. [6]

     3.6. Поддержка многозадачности.

 

      По  числу одновременно выполняемых  задач операционные системы могут  быть разделены на два класса:

• однозадачные (например, MS-DOS, MSX) и
• многозадачные (OC EC, OS/2, UNIX, Windows 95).

Однозадачные  ОС в основном выполняют функцию  предоставления пользователю виртуальной  машины, делая более простым и  удобным процесс взаимодействия пользователя с компьютером. Однозадачные ОС включают средства управления периферийными  устройствами, средства управления файлами, средства общения с пользователем.

Многозадачные ОС, кроме вышеперечисленных функций, управляют разделением совместно используемых ресурсов, таких как процессор, оперативная память, файлы и внешние устройства. [5]

     3.7. Поддержка многопользовательского режима.

 

   По числу одновременно работающих пользователей ОС делятся на:

• однопользовательские (MS-DOS, Windows 3.x, ранние версии OS/2);
• многопользовательские (UNIX, Windows NT).

Главным отличием многопользовательских систем от однопользовательских является наличие  средств защиты информации каждого  пользователя от несанкционированного доступа других пользователей. Следует  заметить, что не всякая многозадачная  система является многопользовательской, и не всякая однопользовательская ОС является однозадачной.

3.8. Поддержка многонитевости.

 

     Важным  свойством операционных систем является возможность распараллеливания  вычислений в рамках одной задачи. Многонитевая ОС разделяет процессорное время не между задачами, а между  их отдельными ветвями (нитями).

     3.9. Многопроцессорная обработка.

     Другим  важным свойством ОС является отсутствие или наличие в ней средств  поддержки многопроцессорной обработки - мультипроцессирование. Мультипроцессирование приводит к усложнению всех алгоритмов управления ресурсами.

В наши дни становится общепринятым введение в ОС функций поддержки многопроцессорной  обработки данных. Такие функции  имеются в операционных системах Solaris 2.x фирмы Sun, Open Server 3.x компании Santa Crus Operations, OS/2 фирмы IBM, Windows NT фирмы Microsoft и NetWare 4.1 фирмы Novell.

Многопроцессорные ОС могут классифицироваться по способу  организации вычислительного процесса в системе с многопроцессорной  архитектурой: асимметричные ОС и  симметричные ОС. Асимметричная ОС целиком выполняется только на одном  из процессоров системы, распределяя  прикладные задачи по остальным процессорам. Симметричная ОС полностью децентрализована и использует весь пул процессоров, разделяя их между системными и прикладными  задачами. [5]

4. Эволюция  ОС.

 

История любой отрасли науки или техники  позволяет не только удовлетворить  естественное любопытство, но и глубже понять сущность основных достижений этой отрасли, осознать существующие тенденции  и правильно оценить перспективность  тех или иных направлений развития. За почти полувековой период своего существования операционные системы  прошли сложный путь, насыщенный многими  важными событиями. Огромное влияние  на развитие операционных систем оказали  успехи в совершенствовании элементной базы и вычислительной аппаратуры, поэтому многие этапы развития ОС тесно связаны с появлением новых  типов аппаратных платформ, таких  как мини-компьютеры или персональные компьютеры. Серьезную эволюцию операционные системы претерпели в связи с  новой ролью компьютеров в  локальных и глобальных сетях. Важнейшим  фактором развития ОС стал Интернет. По мере того как эта Сеть приобретает  черты универсального средства массовых коммуникаций, ОС становятся все более  простыми и удобными в использовании, включают развитые средства поддержки мультимедийной информации, снабжаются надежными средствами защиты.

      Этапы развития ОС я приведу в виде следующей  схемы:

История ОС насчитывает примерно полвека. Она  во многом определялась и определяется развитием элементной базы и вычислительной аппаратуры.

Первые  цифровые вычислительные машины, появившиеся  в начале 40-х годов, работали без  операционных систем, все задачи организации  вычислительного процесса решались вручную каждым программистом с  пульта управления.

Прообразом  современных операционных систем явились  мониторные системы середины 50-х, которые  автоматизировали действия оператора  по выполнению пакета заданий.

В 1965-1975 годах переход к интегральным микросхемам открыл путь к появлению  следующего поколения компьютеров, ярким представителем которых является IBM/360. В этот период были реализованы  практически все основные концепции, присущие современным ОС: мультипрограммирование, мультипроцессирование, многотерминальный  режим, виртуальная память, файловые системы, разграничение доступа  и сетевая работа.

Реализация  мультипрограммирования потребовала  внесения очень важных изменений  в аппаратуру компьютера. В процессорах  появился привилегированный и пользовательский режимы работы, специальные регистры для быстрого переключения с одной  задачи на другую, средства защиты областей памяти, а также развитая система  прерываний.

В конце 60-х были начаты работы по созданию глобальной сети ARPANET, явившейся отправной  точкой для Интернета, — глобальной общедоступной сети, которая стала  для многих сетевых ОС испытательным  полигоном, позволившим проверить  в реальных условиях возможности  их взаимодействия, степень масштабируемости, способность работы при экстремальной  нагрузке.

 

К середине 70-х годов широкое распространение  получили мини-компьютеры. Архитектура  мини-компьютеров была значительно  упрощена по сравнению с мэйнфреймами, что нашло отражение и в их ОС. Экономичность и доступность мини-компьютеров послужила мощным стимулом для создания локальных сетей. Предприятие, которое теперь могло позволить себе иметь несколько мини-компьютеров, нуждалось в организации совместного использования данных и дорогого периферийного оборудования. Первые локальные сети строились с помощью нестандартного коммуникационного оборудования и нестандартного программного обеспечения.

С середины 70-х годов началось массовое использование UNIX, уникальной для того времени  ОС, которая сравнительно легко переносилась на различные типы компьютеров. Хотя ОС UNIX была первоначально разработана  для мини-компьютеров, ее гибкость, элегантность, мощные функциональные возможности и открытость позволили  ей занять прочные позиции во всех классах компьютеров.

В конце 70-х годов был создан рабочий  вариант стека протоколов TCP/IP. В 1983 году стек протоколов TCP/IP был стандартизован. Независимость от производителей, гибкость и эффективность, доказанные успешной работой в Интернете, сделали  протоколы TCP/IP не только главным транспортным механизмом Интернета, но и основным стеком большинства сетевых ОС.

Начало 80-х годов связано со знаменательным для истории операционных систем событием – появлением персональных компьютеров, которые послужили  мощным катализатором для бурного  роста локальных сетей, создав для  этого отличную материальную основу в виде десятков и сотен компьютеров, расположенных в пределах одного здания. В результате поддержка сетевых  функций стала для ОС персональных компьютеров необходимым условием.

В 80-е годы были приняты основные стандарты на коммуникационные технологии для локальных сетей: в 1980 году — Ethernet, в 1985 — Token Ring, в конце 80-х — FDDI. Это позволило обеспечить совместимость  сетевых ОС на нижних уровнях, а также  стандартизовать интерфейс ОС с  драйверами сетевых адаптеров.

 

К началу 90-х практически все ОС стали  сетевыми, способными поддерживать работу с разнородными клиентами и серверами. Появились специализированные сетевые  ОС, предназначенные исключительно  для выполнения коммуникационных задач, например система IOS компании Cisco Systems, работающая в маршрутизаторах.

Особое  внимание в течение всего последнего десятилетия уделялось корпоративным  сетевым ОС, для которых характерны высокая степень масштабируемости, поддержка сетевой работы, развитые средства обеспечения безопасности, способность работать в гетерогенной среде, наличие средств централизованного  администрирования и управления.[6]

 

5. Семейство Windows (Microsoft).

На сегодняшний  момент операционная система Windows фирмы  Microsoft во всех ее проявлениях бесспорно считается самой распространенной операционной системой на ПК: в мире более 150 млн. IBM PC-совместимых компьютеров, и система Windows установлена на 100 млн. из них. Очевидно, что ознакомление с ПК необходимо начинать с ознакомления с Windows, ведь без нее работа на ПК немыслима для большинства пользователей. Знание системы Windows - необходимый кирпичик в стене познания ПК.