Понятия и основные виды операционных систем

Понятия и основные виды операционных систем

Введение

Глава 1. Понятие операционной системы

• Основы операционной системы
• Назначение и классификация операционных систем
• Функции операционной системы
• Требования к операционной системе
• Состав ОС и назначение компонент 
• Обзор файловых систем

Глава 2. Характеристика современных операционных систем

• Операционные системы семейства Windows 95, 98, ME
• Операционные системы семейства Windows NT, 2000, XP

Заключение 

Список литературы

Введение

Среди всех системных программ, с которыми приходится иметь дело пользователям компьютеров, особое место занимают операционные системы. Операционная система управляет  компьютером, запускает программы, обеспечивает защиту данных, выполняет  различные сервисные функции  по запросам пользователя и программ. Каждая программа пользуется услугами ОС, а потому может работать только под управлением той ОС, которая  обеспечивает для неё эти услуги.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 1. Понятие операционной системы

Основы операционной системы

Операционная система (ОС)- это упорядоченная последовательность системных управляющих программ совместимо с необходимыми информационными  массами, предназначенная для планирования исполнения пользовательских программ и управления всеми  ресурсами  вычислительной машины ( программами, данными, аппаратурой и др.) с целью  предоставления возможности пользователям  эффективно ( в некотором смысле) решать задачи, сформулировать в терминах вычислительной системы.

Вообще, ОС- это довольно расплывчатое понятие, оперяющееся на определённые традиции, параметры оборудования, размеры программ, реализующих определённые функции, а также распределение обеспечивать загрузку пользовательских программ в оперативную память и их исполнение обеспечивать работу с устройством долговременной памяти, таким 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 на случайно – часть систем ограничивается командной строкой, в то время как другие на 90% состоят из средств интерфейса пользователя. 

Существуют (ОС), функции  которых этим и исчерпывают. Одна из хорошо известных систем такого тапа – дисковая операционная система  MS DOS. Более развитые ОС предоставляют также следующие возможности:

• параллельное ( точнее, псевдопараллельное, если машина имеет только один процессор) исполнение нескольких задач;
• распределение ресурсов компьютера между задачами;
• организация взаимодействия задач друг с  другом;
• взаимодействие пользовательских программ с нестандартными внешними устройствами;
• организация межмашинного взаимодействия и разделения ресурсов;
• защита системных ресурсов, данных и программ пользователя, исполняющих процессов и самой себя от ошибочных и зловредных действий пользователей и их программ.

Назначение и  классификация операционных систем

Операционная система (ОС)- это комплекс программного обеспечения, предназначенный для снижения стоимости  программирования, упрощения доступа  к системе, повышения эффективности  работы.

Цель создания операционной системы – получить экономический  выигрыш при использовании системы, путём увеличения производительности труда программистов и эффективности работы оборудования.

Вариантов классификации  ОС может быть очень много, они  зависят от признака, по которому одна  ОС отличается от другой:

• по назначению;
• по режиму обработки;
• по способу взаимодействия с системой;
• по способу построения.

Основным предназначением  ОС является:

• организация  эффективных и надёжных вычислений;
• создание различных интерфейсов для взаимодействия с этими вычислениями и самой вычислительной системой.

ОС разделяют по назначению:

• ОС общего назначения;
• ОС специального назначения.

ОС специального назначения подразделяются на следующие:

• для переносимых компьютеров и встроенных систем;
• для организации и ведения баз данных;
• для решения задач реального времени и т.д.

ОС разделяют по режиму обработки задач:

• однопрограммный режим;
• мультипрограммный режим.

Мультипрограммирование- способ организации вычислений, когда на однопроцессной вычислительной системе  создается видимость одновременного выполнения нескольких задач. Любая задержка в выполнении одной программы используется для выполнения других программ.

Мультипрограммный и многозадачный  режимы близки по смыслу, но синонимами не являются. Многопрограммный режим  обеспечивает параллельное выполнение нескольких приложений, а программисты, создающие эти приложения, не должны заботиться о механизме организации  их  параллельной работы. Эти функции  выполняет ОС, которая распределяет между выполняющимися приложениями ресурсы вычислительной системы, обеспечивает необходимую синхронизацию вычислений и взаимодействие.

Мультизадачый режим предполагает, сто забота о параллельном выполнении и взаимодействии приложений ложится  на прикладных программистов.

Современные  ОС для ПК реализуют и мультипрограммный, и многозадачный режимы. По организации  работы в диалоговом режиме ОС делятся  на следующие:

• однопользовательские( однотерминальные);
• мультитерминальные.

В мультитерминальных ОС с  одной вычислительной системой одновременно могут работать несколько пользователей, каждый со своего терминала, при этом у пользователей возникает иллюзия, что у него имеется своя собственная  вычислительная система. Для организации мультитерминального доступа необходим мультипрограммный режим работы вычислительной системы.

Основная особенность  операционных систем реальном времени ( ОСРВ)- обеспечение обработки поступающих  заданий в течении заданных интервалов времени, которые нельзя превышать. Поток заданий не является планомерным  и не регулируется оператором, т.е. задания  поступают в предсказуемые моменты  времени и без всякой очередности. В ОРСВ в общем случае отсутствуют  накладные расходы процессорного  времени на этап инициирования ( загрузку программы, выделение ресурсов), так  как набор задач обычно фиксирована  и вся информация о задаче известна до поступления запроса. Для реализации режима реального времени необходим режим мультипрограммирования, который является основным средством повышения производительности вычислительной системы, а для задач реального времени производительность- решающий фактор. Лучшие по производительности характеристики для систем реального времени обеспечивают однотерминальные ОСРВ.

По способам построения (архитектура) ОС 
подразделяются на следующие:

• микроядерные;
• монолитные.

Это деление условно. К  микроядерным ОС относятся ОСРВ QNXа к монолитным-Windows 9x и Linux. Для ОС Windows 9x пользователь не может изменить ядро, так как не располагает исходными кодами и программой сборки ядер. Для ОС Linux такая возможность предоставлена, пользователь может сам собрать ядро, включив в него необходимые программные модули и драйверы.

Функции оперативной  системы:

• связь с пользователем в реальном времени для подготовки устройств к работе, переопределение конфигурации и изменения состояния системы;
• выполнение операций ввода/вывода, в частности , в состав операционной системы входят программы обработки прерываний от устройств ввода/вывода, обработки запросов к устройствам ввода/вывода и разделения этих запросов между устройствами;
• управление памятью, связанное с распределением оперативной памяти между прикладными программами;
• управление файлами, основными задачами при этом являются обеспечение защиты, управление выборкой и сохранение секретности хранимой информации;
• обработка исключительных условий во время выполнения задачи;
• появление арифметической или машинной ошибки, прерываний, связанных с неправильной адресацией или выполнением привилегированных команд;
• вспомогательные, обеспечивающие организацию сетей, использование служебных программ и языков высокого уровня.

Требования к  операционной системе:

Сегодня к ОС предъявляется  множество требований. Главным из них, конечно же, являются выполнение функций эффективного управления ресурсами  системы и обеспечение удобного интерфейса для пользователя и прикладных программ. Кроме того, можно выделить ряд основных требований, которым  должна удовлетворять любая современная ОС.

Состав ОС и  назначение компонент:

Сегодня существует большое  количество разных типов операционных систем, отличающихся областями применения, аппаратными платформами и методами реализации. Естественно, это обуславливает  и значительные функциональные различия этих ОС. Даже у конкретной операционной системы набор выполняемых функций  зачастую определить не так просто — та функция, которая сегодня  выполняется внешним по отношению  к ОС компонентом, завтра может стать  ее неотъемлемой частью и наоборот. Поэтому при изучении операционных систем очень важно из всего многообразия выделить те функции, которые присущи  всем операционным системам как классу продуктов.

Операционные  системы для автономного компьютера.

Операционная система  компьютера представляет собой комплекс взаимосвязанных программ, который  действует как интерфейс между  приложениями и пользователями с  одной стороны, и аппаратурой  компьютера с другой стороны. В соответствии с этим определением ОС выполняет  две группы функций:

• предоставление пользователю или программисту вместо реальной аппаратуры компьютера расширенной виртуальной машины, с которой удобней работать и которую легче программировать;
• повышение эффективности использования компьютера путем рационального управления его ресурсами в соответствии с некоторым критерием.

ОС как  виртуальная машина

Для того чтобы успешно  решать свои задачи, современный пользователь или даже прикладной программист  может обойтись без досконального  знания аппаратного устройства компьютера. Ему не обязательно быть в курсе  того, как функционируют различные  электронные блоки и электромеханические  узлы компьютера. Более того, очень  часто пользователь может не знать  даже системы команд процессора. Пользователь-программист  привык иметь дело с мощными высокоуровневыми функциями, которые ему предоставляет  операционная система.

Так, например, при работе с диском программисту, пишущему приложение для работы под управлением ОС, или конечному пользователю ОС достаточно представлять его в виде некоторого набора файлов, каждый из которых имеет  имя. Последовательность действий при  работе с файлом заключается в  его открытии, выполнении одной или  нескольких операций чтения или записи, а затем в закрытии файла. Такие  частности, как используемая при  записи частотная модуляция или  текущее состояние двигателя  механизма перемещения магнитных  головок чтения/записи, не должны волновать  программиста. Именно операционная система  скрывает от программиста большую часть  особенностей аппаратуры и предоставляет  возможность простой и удобной  работы с требуемыми файлами.

Если бы программист работал  непосредственно с аппаратурой  компьютера, без участия ОС, то для  организации чтения блока данных с диска программисту пришлось бы использовать более десятка команд с указанием множества параметров: номера блока на диске, номера сектора  на дорожке и т. п. А после завершения операции обмена с диском он должен был бы предусмотреть в своей  программе анализ результата выполненной  операции. Учитывая, что контроллер диска способен распознавать более  двадцати различных вариантов завершения операции, можно считать программирование обмена с диском на уровне аппаратуры не самой тривиальной задачей. Не менее обременительной выглядит и работа пользователя, если бы ему  для чтения файла с терминала  потребовалось задавать числовые адреса дорожек и секторов.