Современные операционные системы: основные возможности и отличия. Анализ современных операционных систем
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ и НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ САЛЕХАРДСКИЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ НАРОДОВ КРАЙНЕГО СЕВЕРА ИМЕНИ ГЕРОЯ СОВЕСТКОГО СОЮЗА А.М.ЗВЕРЕВА
СПЕЦИАЛЬНОСТЬ «информатика 050202»
КУРСОВАЯ РАБОТА
ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И ИСТОРИЯ ИХ РАЗВИТИЯ
Выполнила студентка 2 курса
Польшина Юлия Борисовна
Научный руководитель преподаватель
Воробьев Владимир Иванович
Салехард 2008 г
Введение
Глава 1 Характеристика операционных систем
1.1 Части операционных систем
1.2 Функции и состав операционных систем
1.3 Программы ОС
1.4 Управление данными в ОС
1.5 Управление заданиями (процессами, задачами)
Глава 2. Типы операционных систем
2.1 Стандарт CP/M
2.2 Стандарт MSX
2.3 Операционные системы типа DOS
2.4 ОС, основанные на графическом интерфейсе
2.5 Пи – система
2.6 ОС Multics
2.7 ОС семейства UNIX
2.8 ОС семейства Windows
Глава 3. История и основные предпосылки появления ОС Windows
3.6 Windows 2000
3.8 WindowsVista
Заключение
Литература
Введение
Среди всех системных программ, с которыми приходится иметь дело пользователям компьютеров, особое место занимают операционные системы.
Операционная система – это программа, которая запускается сразу. Среди всех системных программ, с которыми приходится иметь дело пользователям компьютеров, особое место занимают операционные системы.
Операционная система (ОС) 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 нее услуги. Таким образом, выбор ОС очень важен, так как он определяет, с какими программами Вы сможете работать на своем компьютере. От выбора ОС зависит также производительность Вашей работы, степень защиты данных, необходимые аппаратные средства и т.д. Однако, выбор операционной системы также зависит от технических характеристик (конфигурации) компьютера. Чем более современнее операционная система, тем она не только предоставляет больше возможностей и более наглядна, но также тем больше она предъявляет требований к компьютеру (тактовая частота процессора, оперативная и дисковая память, наличие и разрядность дополнительных карт и устройств).
Основная причина необходимости ОС состоит в том, что элементарные операции для работы с устройствами компьютера и управление его ресурсами – то операции очень низкого уровня, поэтому действия, которые необходимы пользователю и прикладным программам, состоят из нескольких сотен или тысяч таких элементарных операций.
Операционная система скрывает от пользователя эти сложные и ненужные подробности и предоставляет ему удобный интерфейс для работы. Она выполняет различные вспомогательные действия, например, копирование и печать файлов.
ОС осуществляет загрузку в оперативную память всех программ, передает им управление в начале их работы, выполняет различные действия по запросу выполняемых программ и освобождает занимаемую программами оперативную память при их завершении.
Актуальность исследования обусловлена потребностью улучшения операционных систем для повышения качества работы пользователя с ЭВМ, делая её, более простой, и освобождая его от обязанностей распределять ресурсы и управлять ими.
Объект исследования - операционные системы.
Предмет исследования – эффективные технологии, научные труды ученых и программистов, применяемые пользователем в работе над операционной системой.
Цель исследования - заключается в представлении наиболее распространенных ОС и более удобных для общения пользователя с ПК.
Задачи исследования:
1. Изучить характеристику ОС.
2. Определить последовательность ОС.
3. Составить классификацию развития ОС.
4. Проанализировать современные ОС и выявить их недостатки и достоинства.
Гипотеза исследования - постоянно повышается удобство интерактивной работы с компьютером путём включения в ОС развитых графических интерфейсов, использующих наряду с графикой звук и видеоизображение. Пользовательский интерфейс ОС становится всё более интеллектуальным, направляя действия человека в типовых ситуациях и принимая за него рутинные решения.
Глава 1. Характеристика операционных систем
1.1 Операционная система состоит из следующих частей
Базовая система ввода-вывода (BIOS, Basic Input/Output System), находящаяся в постоянной памяти компьютера. Эта часть ОС является «встроенной» в ПК.
Ее назначение состоит в выполнении наиболее простых и универсальных услуг ОС, связанных с осуществлением ввода-вывода. Базовая система ввода-вывода содержит также тест функционирования компьютера, проверяющий работу памяти и устройств компьютера при включении его электропитания. Кроме того, базовая система ввода-вывода содержит программу вызова загрузки операционной системы.
Загрузчик ОС – это очень короткая программа, находящаяся в первом секторе каждой дискеты с ОС. Функция этой программы заключается в считывании в память еще двух модулей ОС, которые и завершают процесс загрузки.
Загрузчик ОС на жестком диске состоит из двух частей. Первая часть загрузчика находится в первом секторе жесткого диска, она выбирает, из какого из разделов жесткого диска следует продолжать загрузку. Вторая часть загрузчика находится в первом секторе этого же раздела, она считывает в память модули ОС и передает им управление.
Дисковые файлы IO.SYS и MSDOS.SYS(они могут называться по-другому, например, IBMBIO.COM и IBMDOS.COM для PC DOS, DRBIOS.SYS и DRDOS.SYS для DR DOS – названия меняются в зависимости от версии ОС).
Они загружаются в память загрузчиком ОС и остаются в памяти компьютера постоянною Файл IO.SYS представляет собой дополнение к базовой системе ввода-вывода в ПЗУ. Файл MSDOS.SYS реализует основные высокоуровневые услуги ОС.
1.2 Функции и состав операционных систем
Основные задачи ОС следующие:
Увеличение пропускной способности ЭВМ (за счет организации непрерывной обработки потока задач с автоматическим переходом от одной задачи к другой и эффективного распределения ресурсов ЭВМ по неск5ольким задачам);
Уменьшение времени реакции системы на запросы пользователей пользователями ответов от ЭВМ4
Упрощенные работы разработчиков программных средств и сотрудников обслуживающего персонала ЭВМ (за счет предоставления им значительного количества языков программирования и разнообразных сервисных программ).
Операционные системы могут классифицироваться по следующим показателям:
Количество пользователей: однопользовательские ОС (Ms-DOS, Windows) и многопользовательские ОС (VM, UNIX);
Доступ: пакетные (OS 360), интерактивные (Windows, UNIX), систе6мы реального времени (QNX, Neutrino, RSX);
Количество решаемых задач: однозадачные (MS-DOS) и многозадачные ОС (Windows, UNIX).
Операционная система предназначена для выполнения следующих основных (тесно взаимосвязанных) функций:
Управление данными;
Управление задачами (заданиями, процессами);
Связь с человеком-оператором.
В различных ОС эти функции реализуются в различных масштабах и с помощью разных технических, программных, информационных методов и средств.
Структурно ОС представляет собой совокупность программ, управляющих ходом работы вычислительной машины, идентифицирующих прикладные программы и данные и осуществляющих связь между машиной и оператором. ОС повышает производительность вычислительного комплекса за счет гибкой организации прохождения потока задач через машину, равномерной загрузки оборудования, оптимального использования всех ресурсов ЭВМ, стандартной организации хранения в машине больших массивов данных при наличии разнообразных способов доступа к ним.
В состав системного программного обеспечения входят также сервисные программы, которые предназначены для проверки исправности блоков ЭВМ, обнаружения и локализации отказов устройств и устранения их влияния на работу в целом.
Системное программное обеспечение ЭВМ предназначено для осуществления адаптируемости программ пользователей к изменениям состава ресурсов ЭВМ. Высокая производительность вычислительной системы обеспечивается ОС благодаря применению режимов пакетной обработки и мультипрограммного и наличию специальных программных средств для выполнения трудоемких операций ввода-вывода информации.
К числу наиболее известных первых управляющих программ относятся комплексы SAGE, SABRE, MERCURE, реализованы на ЭВМ второго поколения. Для ЭВМ IBM/360 были разработаны ОС, обеспечивающие пакетную технологию обработки данных и работу в реальном масштабе времени, а также реализацию многомашинных и мультипроцессорных комплексов.
Первая функционально полная ОС – OS/360. Разработка и внедрение ОС позволили разграничить функции операторов, администраторов, программистов, пользователей, а также существенно (в десятки и сотни раз) повысить производительность ЭВМ и степень загрузки технических средств. Версии OS/360/370/375 – MFT (мультипрограммирование с фиксированным количеством задач), MVT (с переменным количеством задач),SVS (система с виртуальной памятью), SVM (система виртуальных машин) – последовательно сменяли друг друга и во многом определили современные представления о роли ОС в общей иерархии систем управления данными и задачами при обработке данных на ЭВМ.
1. Ранние версии OS/360 были ориентированны на пакетную обработку информации – входной поток заданий (МЛ, МД или перфокартах) подготавливался заранее и поступал на обработку в непрерывном режиме. В дальнейшем возникли расширения OS/360/375, допускающие диалоговую обработку данных с терминалов пользователя, последняя из версий (OSSVM) фактически предоставляла в распоряжении пользователя «виртуальную персональную ЭВМ» с полной мощностью вычислительной установки IBM/360/375. ОС других семейств.
1.3 Программы ОС
Программы ОС постоянно занимают в оперативной памяти объем, установленный при конфигурации системы. Остальные части ОС по мере необходимости вызываются из внешней памяти на МД.
ОС обеспечивает осуществление в вычислительной системе следующих процессов:
Обработка задач;
Работы системы в режиме диалога и квантования времени;
Работы в системе в реальном масштабе времени в составе многопроцессорных и многомашинных комплексов;
Связи оператора с системой;
Протоколирование хода выполнения вычислительных работ;
Обработки данных, поступающих по каналам связи;
Функционирование устройств ввода-вывода;
Использование широкого набора средств отладки и тестирование программ;
Планирование прохождения задач в соответствии с их приоритетами;
Ведение учета и контроля за использованием данных, программ и ресурсов ЭВМ.
Основные компоненты ОС – управляющие и обрабатывающие программы. Управляющие программы управляют работой вычислительной системы, обеспечивая в свою очередь автоматическую смену заданий для поддержания непрерывного режимы работы ЭВМ при переходе от одной программы к другой без вмешательства оператора.
Управляющая программа определяет порядок выполнения обрабатывающих программ и обеспечивает необходимым набором услуг для их выполнения. Основные функции: последовательное или приоритетное выполнение каждой работы (управление задачами); хранение, поиск и обслуживание данных независимо от их организации и способа хранения (управление данными).
Программы управления задачами считывают входные потоки задач, обрабатывают их в зависимости от приоритета, инициируют одновременное выполнение нескольких заданий; вызывают процедуры; ведут системный журнал.
Программы управления данными обеспечивают способы организации, идентификации, хранения, каталогизации и выборки обрабатываемых данных. Эти программы управляют вводом-выводом данных с различной организацией, объединением записей в блоки и разделением блоков на записи, обработки меток томов и наборов данных.
Программы управления восстановления после сбоя обрабатывают прерывания от системы контроля, регистрируют сбои в процессоре и внешних устройствах, формируют записи о сбое в журнале, анализируют возможность завершение сбоем задачи и переводят систему в состояние ожидания, если завершение задачи невозможно.
Конфигурация системы. Прикладная программа в ОС может получить от ОС в процессе своей работы характеристик конкретной реализации системы, в среде которой она функционирует: имя, версию и редакцию ОС, тип и технические характеристики комп-а. В ОС обычно имеются средства локализации, позволяющие настроить систему на конкретное национальное (местное) представление данных: представление десятичных дробей, денежных величин, даты и времени.
1.4 Управление данными в ОС
Управление данными включает следующие компоненты:
Долговременное планирование – организацию размещения данных на внешних носителях, их выборку и предоставление пользовательским программам;
Оперативное управление – распределение оперативной памяти под программы и данные, реализацию обмена данными между оперативной и внешней памятью;
Управление внешними устройствами ввода-вывода и размещения данных.
1.5 Управление заданиями (процессами, задачами)
Процесс – минимальный программный объект, обладающий собственными системными ресурсами (запущенная программа).
ОС контролирует следующую деятельность, связанную с процессами:
Создание и удаление процессов;
Планирование процессов;
Синхронизация процессов;
Коммуникация процессов;
Разрешение тупиковых ситуаций.
Не следует смешивать понятия процесс и программа. Программа – это план действий, а процесс- это само действие, поэтому понятие процесса включает:
Программный код;
Содержимое стека;
Содержимое адресного и других регистра процессора.
Т.о., для одной программы могут быть созданы несколько видов процессов в том случае, если с помощью одной программы в CPU выполняются несколько несовпадающих последовательностей команд.
Различают следующие состояния процесса:
Новый (процесс только что создан);
Выполняемый (команды программы выполняются в CPU);
Ожидающий (процесс ожидает завершение некоторого события, чаще всего операции ввода-вывода);
Готовый (процесс ожидает освобождения CPU);
Завершенный (процесс завершил свою работу).
Глава 2. Типы операционных систем
2.1 Стандарт CP/M
Начало созданию операционных систем для микроЭВМ положила ОС СР./М. Она была разработана в 1974 году, после чего была установлена на многих 8-разрядных машинах. В рамках этой операционной системы было создано программное обеспечение значительного объема, включающее трансляторы с языков Бейсик, Паскаль, Си, Фортран, Кобол, Лисп, Ада и многих других, текстовые (Текстовые процессоры - это наиболее широко используемый вид прикладных программ. Они позволяют подготавливать документы гораздо быстрее и удобнее, чем с помощью пишущей машинки. Текстовые процессоры позволяют использовать различные шрифты символов, абзацы произвольной формы, автоматически переносят слова на новую строку, позволяют делать сноски, включать рисунки, автоматически нумеруют страницы и сноски и т.д.) и табличные процессоры, системы управления базами данных.
2.2 Стандарт MSX
Этот стандарт определял не только ОС, но и характеристики аппаратных средств для школьных ПЭВМ. Согласно стандарту MSX машина должна была иметь оперативную память объемом не менее 16 К, постоянную память объемом 32 К с встроенным интерпретатором языка Бейсик, цветной графический дисплей с разрешающей способностью 256х192 точек и 16 цветами, трехканальный звуковой генератор на 8 октав, параллельный порт для подключения принтера и контроллер для управления внешним накопителем, подключаемым снаружи.
Операционная система такой машины должна была обладать следующими свойствами: требуемая память - не более 16 К, совместимость с СР./М на уровне системных вызовов, совместимость с DOS по форматам файлов на внешних накопителях на основе гибких магнитных дисков, поддержка трансляторов языков Бейсик, Си, Фортран и Лисп. Таким образом, эта операционная система, получившая название MSX-DOS, учитывала необходимость поддержки обширного программного обеспечения, разработанного для СР/М, и одновременно ориентировалась на новые в то время разработки, связанные с DOS, графические пакеты (Система управления базами данных (СУБД) - позволяет управлять большими информационными массивами - базами данных), символьные отладчики и другие проблемно ориентированные программы.
Успех системы в значительной степени был обусловлен ее предельной простотой и компактностью, возможностью быстрой настройки на различные конфигурации ПЭВМ. Первая версия системы занимала всего 4 К, что было весьма важно в условиях ограниченности объемов памяти ПЭВМ того времени.
2.3 Операционные системы типа DOS
ОС типа DOS стала доминирующей с появлением 16-разрядных ПЭВМ, использующих 16-разрядные микропроцессоры типа 8088 и 8086. С точки зрения долголетия ни одна операционная система для микрокомпьютеров не может даже приблизиться к DOS. С момента появления в 1981 году DOS распространилась настолько широко, что завоевала право считаться самой популярной в мире ОС. Несмотря на некоторые свои недостатки и на то, что большая ее часть основывается на разработках 70-х годов, DOS продолжает существовать и распространяться и поныне. Хорошо это или плохо, она, вероятно, будет доминировать на рынке операционных систем в течение ближайшего времени. В настоящее время для DOS разработан огромный фонд программного обеспечения. Имеются трансляторы (Транслятор - программа, автоматически преобразующая программу на языке программирования в последовательность инструкций. Разновидности трансляторов - компилятор, интерпретатор) для практически всех популярных языков высокого уровня, включая Бейсик, Паскаль, Фортран, Си, Модула-2, Лисп, Лого, АПЛ, Форт, Ада, Кобол, ПЛ-1, Пролог, Смолток и др.; причем для большинства языков существует несколько вариантов трансляторов. Имеются инструментальные средства для разработки программ в машинных кодах - ассемблеры, символьные отладчики и др. Эти инструментальные средства сопровождаются редакторами, компоновщиками и другими сервисными системами, необходимыми для разработки сложных программ. Кроме системного программного обеспечения для DOS создано множество прикладных программ.
Дисковая ОС ( DOS )
ОС система DOS состоит из следующих частей:
Базовая система ввода-вывода (BIOS), находящаяся в постоянной памяти (постоянном запоминающем устройстве, ПЗУ) компьютера. Эта часть ОС является «встроенной» в компьютер Её назначение состоит в выполнении наиболее простых и универсальных услуг ОС, связанных с осуществлением ввода-вывода. Базовая система ввода-вывода содержит также тест функционирования компьютера, проверяющий работу памяти и устройств компьютера при включении его электропитания. Кроме того, базовая система ввода-вывода содержит программу вызова загрузчика ОС.
Загрузчик ОС – это очень короткая программа, находящаяся в первом секторе каждой дискеты с ОС DOS. Функция этой программы заключается в считывании в памяти еще двух модулей ОС, которые и завершают процесс загрузки DOS.
На жестком диске (винчестере) загрузчик ОС состоит из двух частей. Это связано с тем, сто жесткий диск может быть разбит на несколько разделов (логических дисков). Первая часть загрузчика находится на первом секторе жесткого диска, она выбирает, с какого из разделов жесткого диска следует продолжить. Вторая часть загрузчика находится на первом секторе этого раздела, она считывает в память модуля DOS и передает им в управление.
Дисковые файлы10.SYS и MSDOS.SYS (они могут называться по-другому, например IBMB.COM и IBMDOS.COM для PCDO; URBIOS.SYS и DRDOS.SYS для DRDOS, - названия меняются в зависимости от версии ОС). Они загружаются в память загрузчиком ОС и остаются в памяти компьютера постоянно. Файл 10.SYS представляет собой к базовой системе ввода-вывода в ПЗУ. Файл MSDOS.SYS реализует основные высокоуровневые услуги DOS.
Командный процессор DOS обрабатывает команды, вводимые пользователем. Командный процессор находится в дисковом файле COMMAND.COM на диске, с которого загружается ОС. Некоторые команды пользователя, например Type, Dir или Cop, командный процессор выполняет сам. Такие команды называются внутренними. Для выполнения остальных (внешних) команд пользователя командный процессор ищет на дисках программу с соответствующим именем и если находит её, то загружает в память и передает её управление. По окончании работы программы командный процессор удаляет программу из памяти и выводит сообщение о готовности к выполнению команды (приглашение DOS).
Внешние команды DOS – это программы, поставляемые вместе с ОС в виде отдельных файлов. Эти программы выполняют действия обслуживающего характера, например форматирование дискет, проверку дисков и т.д.
Драйверы устройств – это специальные программы, которые дополняют систему ввода-вывода DOS и обеспечивают обслуживание новых или нестандартное использование имеющихся устройств. Например, с помощью драйверов возможна работа с «электронным диском» т.е. частью памяти компьютера, с которой можно работать так же, как и с диском. Драйверы загружаются в память компьютера при загрузки ОС, их имена указывает в специальном файле CONFIG.SYS. Такая схема облегчает добавление новых устройств позволяет делать это, не затрагивая системные файлы DOS
Версии DOS
Всего за несколько лет система МS DOS прошла путь от простого загрузчика до универсальной сложившейся операционной системы для персональных компьютеров, построенных на базе микропроцессоров Intel 8086. МS DOS поддерживает компьютерные сети и графические интерфейсы пользователя, всевозможные запоминающие устройства, служит основой для тысяч прикладных программ.. Система МS DOS, имеющая более 10 млн. зарегистрированных пользователей, постоянно «отбирает» пользователей у своих конкурентов. Предшественником МS-DOS была операционная система 86-DOS, написанная в середине 80-х гг. Тимом Петерсоном для компании Sеаttlе Соmputer Рroducts. В то время наиболее популярной системой для микрокомпьютеров на базе Intel 8080 и Zilog Z-80 была операционная система СР/М-80 фирмы Digital Research. Эта система обеспечивала доступ к разнообразным средствам прикладного программного обеспечения (текстовые процессоры, администраторы баз данных и т.д.). Для облегчения процесса переноса прикладных программ из 8-битной системы СР/М-80 в новую 16-битную среду системы 86-DOS последняя изначально строилась так, чтобы в ней имитировались все функции и виды операций СР/М-80. Вследствие этого структуры блоков управления файлами, префиксов сегментов программ и выполнимых файлов в системе 86-DOS почти идентичны структурам СР/М-80. Программы, существовавшие в СР/М-80, можно было легко преобразовать (обрабатывая файлы исходных программ с помощью специального транслятора) и далее запускать в системе 86-DOS либо сразу, либо выполнив несложное ручное редактирование. Ввиду того, что 86-DOS поставлялась на рынок как собственная операционная система семейства микрокомпьютеров фирмы Seattle Computer Research с интерфейсом S-100 на базе Intel 8086, в целом такой подход слабо повлиял на состояние дел в мире персональных компьютеров. Другие поставщики микрокомпьютеров на базе Intel 8086, вынужденные по очевидным причинам применять операционную систему конкурентов, с нетерпением ждали выпуска системы СР/М-86 фирмы Digital Research. В октябре 1980 г. кампания IВМ предложила фирмам, занимающимся разработкой программного обеспечения для микрокомпьютеров, начать поиск операционной системы для нового семейства персональных компьютеров. Фирма Microsoft не могла предложить собственной операционной системы, за исключением автономной версий Microsoft ВАSIС, однако она заплатила фирме Seattle Computer Products за право продавать систему Петерсона 86-DOS. За это Seattle Computer Products получила лицензию на право использовать и продавать языки программирования и все версии операционной системы для микропроцессора 8086, разработанные фирмой Microsoft. В июле 1981 г. Мicrosoft приобрела все права на систему 86-DOS, значительно переработала ее и дала название МS DOS. Когда осенью 1981 г. появились первые компьютеры IВМ РС, фирма IВМ предложила для них в качестве основной операционную систему МS DOS, названную РС DOS 1.0. Кроме того, фирма IВМ выбрала для микрокомпьютеров РС в качестве альтернативных операционных систем системы СР/М-86 (фирмы Digital Research) и Р-sуstem (фирмы Softech). Однако обе эти системы имели ряд недостатков: обладали малым для IBМ РС быстродействием, высокой стоимостью, отсутствием доступных языков программирования. Окончательно чаша весов склонилась в пользу системы РС DOS после того, как фирма IВМ с ее помощью реализовала все прикладные программные средства для IВМ РС, а также инструментарий, работающий под их управлением. Поэтому с самого начала разработчики программного обеспечения ориентировались на РС DOS, а системы СР/М-86 и Р-system не заняли сколько-нибудь значительного места на рынке программного обеспечения для IВМ РС.
2.4 Операционные системы, основанные на графическом интерфейсе
Помимо широко распространенных машин, проектируемых в соответствии со сложившимися стандартами, часто создаются машины, в которых особо выделяется какое-либо свойство. Так, наибольшее внимание в начале и середине 80-х годов привлекли своими графическими возможностями машины Macintosh и Amiga. В первой из них дисплей был монохромным, во второй - цветным, но обе отличались высокой разрешающей способностью и скоростью вывода графической информации на дисплей.
Операционные системы для этих машин были спроектированы так, чтобы максимально использовать возможности работы с графикой. В них используется многооконный интерфейс и манипулятор "мышь". Для выбора той или иной операции или рабочего объекта на экран выводится несколько условных графических символов (пиктограмм), среди которых пользователь делает выбор с помощью "мыши".
2.5 Пи – система
В начальный период развития персональных компьютеров была создана операционная система USCD p-system. Основу этой системы составляла так называемая П-машина - программа, эмулирующая гипотетическую универсальную вычислительную машину. П-машина имитирует работу процессора, памяти и внешних устройств, выполняя специальные команды, называемые П-кодом. Программные компоненты Пи-системы (в том числе компиляторы) составлены на П-коде, прикладные программы также компилируются в П-код. Таким образом, главной отличительной чертой системы являлась минимальная зависимость от особенностей аппаратуры ПЭВМ. Именно это обеспечило переносимость Пи-системы на различные типы машин. Компактность П-кода и удобно реализованный механизм подкачки позволял выполнять сравнительно большие программы на ПЭВМ, имеющих небольшую оперативную память.
Однако принципиальной особенностью данной системы являлся преимущественно интерпретационный режим исполнения прикладных программ, что влекло интенсивные обмены информацией между оперативной памятью и внешними накопителями. В результате происходило существенное замедление работы.
2.6 Операционная система Multics
Итак, все началось в далеком 1965-м... Четыре года компания American Telegraph & Telephone Bell Labs совместно с фирмой General Electric и группой исследователей из Масачусесткого технологического института творила проект Os Multics (также именуемый MAC - не путать с МасOS). Целью проекта было создание многопользовательской интерактивной операционной системы, обеспечивающей большое число пользователей удобными и мощными средствами доступа к вычислительным ресурсам. Эта ОС основывалась на принципах многоуровневой защиты. Виртуальная память имела сегментно-страничную организацию, где с каждым сегментом связывался уровень доступа. Для того, чтобы какая-либо программа могла вызвать программу или обратиться к данным, располагающимся в некотором сегменте, требовалось, чтобы уровень выполнения этой программы был не ниже уровня доступа соответствующего сегмента. Также впервые в Multics была реализована полностью централизованная файловая система. То есть, даже если файлы находятся на разных физических устройствах, логически они как бы присутствуют на одном диске. В директории же указан не сам файл, а лишь линк на его физическое местонахождение. Если вдруг файла там не оказывается, умная система просит вставить соответствующий девайс. Помимо этого, в Multics наличествовал большой объем виртуальной памяти, что позволяло делать имэйджи файлов из внешней памяти в виртуальную. Увы, но все попытки наладить в системе относительно дружественный интерфейс провалились. Было вложено много денег, а результат был несколько иной, нежели хотелось ребятам из Bell Labs. Проект был закрыт. Кстати, участниками проекта значились Кен Томпсон и Денис Ритчи. Несмотря на то, что проект был закрыт, считается, что именно ОС Multics дала начало ОС Unix.
2.7 Операционные системы семейства UNIX
Система UNIX приобрела популярность в связи с ее успешным использованием на мини-ЭВМ. Этот успех послужил толчком к тому, чтобы создать подобную систему и для персональных компьютеров. Как правило, различные версии ОС, относящихся к этому семейству, имеют свои названия, но в основных чертах повторяют особенности UNIX.
UNIX - операционная система, которая позволяет осуществить выполнение работ в многопользовательском и многозадачном режиме. Поначалу она предназначалась для больших ЭВМ, чтобы заменить MULTICS. UNIX является очень мощным средством в руках программиста, но требует очень большого объёма ОЗУ и пространства диска. Несмотря на попытки стандартизировать эту операционную систему, существует большое количество различных его версий, главным образом потому, что она была распространена в виде программы на языке Си, которую пользователи стали модифицировать для своих собственных нужд.
Главной отличительной чертой этой системы является ее модульность и обширный набор системных программ, которые позволяли создать благоприятную обстановку для пользователей-программистов. Система UNIX органически сочетается с языком Си, на котором написано более 90% ее собственных модулей. Командный язык системы практически совпадает с языком Си, что позволяло очень легко комбинировать различные программы при создании больших прикладных систем.
UNIX имеет "оболочку", с которой пользователь непосредственно взаимодействует, и "ядро", которое, собственно, и управляет действиями компьютера. Компьютер выводит в качестве приглашения для ввода команд долларовый знак. Из-за продолжительности пользования этой операционной системы количество команд весьма велико. В добавление к командам по управлению файлами, которые присутствуют в любой операционной системе, UNIX имеет, по крайней мере, один текстовый редактор, а также форматер текста и компилятор языка Си, что позволяет, по мере надобности, модифицировать "оболочку".
От UNIX многие другие операционные системы переняли такие функции, как переназначение, канал и фильтр; однако UNIX имеет, несомненно, преимущество в том, что она с самого начала разрабатывалась как многопользовательская и многозадачная операционная система. Имена файлов могут иметь 14 знаков, причём в именах файлов различаются заглавные и строчные буквы. Первоначальный набор команд операционной системы расширился до 143 в версии 7.0; в версии System III добавилась ещё 71 команда, ещё 25 - в Berkeley 4.1 и следующие 114 в Berkeley 4.2. Из-за такого обилия команд UNIX не относится к самым удобным для пользователя языкам. Работа облегчается, если применять графический пользовательский интерфейс, но поскольку такое количество команд и без того занимает значительный объём памяти, этот интерфейс требует ещё большего объёма памяти и пространства диска.
С тем, что такое операционные системы и их особенностями в целом, мы разобрались, теперь самое время приступить к более детальному, конкретному рассмотрению многообразия ОС, которое обычно начинается с рассмотрения краткой истории появления и развития.
Операционная система Unix
Считается, что в появлении Юникса в частности виновата... компьютерная игра. Дело в том, что Кен Томпсон непонятно чего ради создал игрушку «Space Travel». Он написал ее в 1969 году на компьютере Honeywell-635, который использовался для разработки Multics. Но фишка в том, что ни вышеупомянутый Honeywell, ни имевшийся в лаборатории General Electric-645 не подходили для игрушки. И Кену пришлось найти другую ЭВМку - 18-разрядный компьютер РDР-7. Кен с ребятами разрабатывал новую файловую систему, дабы облегчить себе жизнь и работу. Ну и решил опробовать свое изобретение на новенькой машине. Опробовал. Весь отдел патентов Bell Labs дружно радовался. Томпсону этого показалось мало и он начал ее усовершенствовать, включив такие функции как inodes, подсистему управления процессами и памятью, обеспечивающую использование системы двумя пользователями в режиме TimeSharing"а (разделения времени) и простой командный интерпретатор. Кен даже разработал несколько утилит под систему. Собственно, сотрудники Кена еще помнили, как они мучались над ОС Multics, поэтому в честь старых заслуг один из них - Брайан Керниган - решил назвать ее похожим именем - UNICS. Через некоторое время название сократили до UNIX (читается так же, просто писать лишнюю букву настоящим программистам во все времена было лень). ОС была написана на ассемблере. Вот мы и подбираемся к тому, что известно в мире как «Первая редакция UNIX». В ноябре 1971 года был опубликован первый выпуск полноценной доки по Юниксу. В соответствии с этим и ОС была названа «Первой редакцией UNIX». Вторая редакция вышла довольно быстро - меньше, чем через год. Третья редакция ничем особенным не отличалась. Разве что заставила Дениса Ритчи «засесть за словари», вследствие чего тот написал собственный язык, известный сейчас как С. Именно на нём была написана 4-я редакция UNIX в 1973 году. В июле 1974 года вышла 5-я версия UNIX. Шестая редакция UNIX (аkа UNIX V6), выпущенная в 1975 году, стала первым коммерчески распространяемым Юниксом. Большая ее часть была написана на С.
Позже была полностью переписана подсистема управления оперативной и виртуальной памятью, заодно изменили интерфейс драйверов внешних устройств. Все это позволило сделать систему легко переносимой на другие архитектуры и было названо «Седьмая редакция» (aka UNIX version 7). Когда в 1976 году в Университет Беркли попала «шестерка», там возникли местные Юникс-гуру. Одним из них был Билл Джой.
Собрав своих друзей-программистов, Билли начал разработку собственной системы на ядре UNIX .Запихнув помимо основных функций кучу своих (включая, компилятор Паскаля), он назвал всю эту сборную солянку Distribution (BSD 1.0). Вторая версия BSD почти ни чем не отличалась от первой. Третья версия BSD основывалась на переносе UNIX Version 7 на компьютеры семейства VAX, что дало систему 32/V, легшую в основу BSD 3.x. Ну, и самое главное - при этом был разработан стек протоколов ТСР/IР; разработка финансировалась Министерством Безопасности США.
Первая коммерческая система называлась UNIX SYSTEM III и вышла она в 1982 году. В этой ОС сочетались лучшие качества UNIX Version 7.Далее Юниксы развивались примерно так:
Во-первых, появились компании, занимавшиеся коммерческим переносом UNIX на другие платформы. К этому приложила руку и небезызвестная Microsoft Corporation, совместно с Santa Cruz Operation произведшая на свет UNIX-вариацию под названием XENIX.
Во-вторых, Bell Labs создала группу по развитию Юникса и объявила о том, что все последующие коммерческие версии UNIX (начиная с System V) будут совместимы с предыдущими.
К 1984-му году был выпущен второй релиз UNIX System V, в котором появились: возможности блокировок файлов и записей, копирования совместно используемых страниц оперативной памяти при попытке записи (сору-on-write), страничного замещения оперативной памяти и т. д. К этому времени ОС UNIX была установлена на более чем 100 тыс. компьютеров.
В 1987-м году выпущен третий релиз UNIX System V. Было зарегистрировано четыре с половиной миллиона пользователей этой эпической операционной системы...Кстати, что касается Linux’а, то он возник лишь в 1990 году, а первая официальная версия ОС вышла лишь в октябре 1991 . Как и BSD, Linux распространялся с исходниками, чтобы любой пользователь мог настроить ее себе так, как ему хочется. Настраивалось практически ВСЕ, чего не может себе позволить, например, Windows 9x.
2.8Операционные системы семейства Windows
Windows была, наверное, первой операционной системой, которую Биллу Гейтсу никто не заказывал, а разрабатывать ее он взялся на свой страх и риск. Что в ней такого особенного? Во-первых, графический интерфейс. Такой на тот момент был только у пресловутой Мас 0S. Во-вторых, многозадачность. В общем, в ноябре 1985 вышла Windows 1.0. Основной платформой ставились 286-е машины.
Ровно через два года, в ноябре 87-го вышла Windows 2.0, через полтора года вышла 2.10. Ничего особенного в них не было. И вот, наконец, революция! Май 1990-го года, вышла Windows 3.0. Чего там только не было: и ДОС-приложения выполнялись в отдельном окне на полном экране, и Сору-Paste работал для обмена с данными ДОС - приложений, и сами Винды работали в нескольких режимах памяти: в реальном (базовая 640 Кб), в защищенном и расширенном. При этом можно было запускать приложения, размер которых превышает размер физической памяти. Имел место быть и динамический обмен данными (DDE). Через пару лет вышла и версия 3.1, в которой уже отсутствовали проблемы с базовой памятью. Также была введена новомодная функция, поддерживающая шрифты True Туре. Обеспечена нормальная работа в локальной сети. Появился Drag&Drop (перенос мышкой файлов и директорий). В версии 3.11 была улучшена поддержка сети и введено еще несколько малозначительных функций. Параллельно вышла Windows NT 3.5, которая была на тот момент сбором основных сетевых примочек, взятых из 0S/2.В июне 1995 вся компьютерная общественность была взбудоражена сообщением Microsoft о релизе в августе новой операционной системы, существенно иной, нежели Windows 3.11.
24 августа - дата официального релиза Windows 95 (другие названия: Windows 4.0, Windows Chicago).Теперь это была не просто операционная среда - это была полноценная операционная система. 32-битное ядро позволяло улучшить доступ к файлам и сетевым функциям. 32-битные приложения были лучше защищены от ошибок друг друга, имелась и поддержка многопользовательского режима на одном компьютере с одной системой. Множество отличий в интерфейсе, куча настроек и улучшений.
Чуть позже вышла новая Windows NT с тем же интерфейсом, что и 95-е. Поставлялась в двух вариантах: как сервер и как рабочая станция. Системы Windows NТ 4.x были надежны, но не столько потому, что у Microsoft проснулась совесть, сколько потому, что NТ писали программисты, когда-то работавшие над VАХ/VMS.
В 1996-м году вышла Windows-95 OSR2 (это расшифровывается как Open Service Relase). В дистрибутив входил Internet Explorer 3.0 и какая-то древняя версия Outlook’а (тогда называемая просто Exchange). Из основных функций - поддержка FАТ32, улучшенный инициализатор оборудования и драйверов. Некоторые настройки (в том числе и видео) можно менять без перезагрузки. Имелась и встроенная DOS 7.10 с поддержкой FАТ32.
Год 1998. Вышла Windows-98 со встроенным Internet Explorer 4.0 и Outlook. Появился так называемый Active Desktop. Улучшена поддержка универсальных драйверов и DirectX. Встроена поддержка нескольких мониторов. Опционально можно было добавить замечательную утилиту по переводу жестких дисков из FАТ16 в FАТ32. Встроенный DOS датировался все тем же 7.10.
Через год вышла Windows 98 Special Edition. С оптимизированным ядром. Internet Explorer добрался до версии 5.0, который по большому счету мало чем отличался от 4.x. Интеграция с Всемирной Паутиной, заключающаяся в поставке нескольких слабеньких утилит типа FrontPage и Web Publisher. DOS был все тем же - 7.10.
Год 2000. Выходит полная версия Windows Millenium. Интернет Explorer стал версией 5.5, DOS вроде умер, но умные лица утверждают, что он был, но назывался 8.0. Досовские приложения просто игнорируются. Интерфейс улучшился за счет графических функций и акселерации всего, что может двигаться (включая курсор мышки), плюс пара сетевых функций. Ну и совсем недавно, можно сказать в наше время вышли ОС Windows Vista и Windows server 2008.
Глава 3. История и основные предпосылки появления операционной системы Windows
В течение долгих лет с момента своего появления персональные компьютеры (IBM - совместимые) обходились без специальных "пользовательских оболочек", работая непосредственно под управлением операционной системы (MS DOS, DR DOS , PC DOS). Пользователи, садившиеся за такой компьютер, обречены были увидеть после включения на голом экране опостылевшую подсказку С: \ . Все операции управления компьютером производились путем ввода с клавиатуры некоторых слов - директив. Неудобство такого алфавитно-цифрового интерфейса порождало претензии и к самим компьютерам.
Работа с персональной ЭВМ мало отличалась от работы, например, на мини-ЭВМ: необходимо было хорошо знать операционную систему. А сам процесс общения с компьютером был на удивление скучен: следовало вводить в строго определенной последовательности директивы DOS, вызывать прикладные программы по их именам (часто довольно трудным для запоминания). Получив результаты счета, необходимо было опять обращаться к средствам DOS, чтобы передать эту информацию другим программам и т.д. Такой "сервис", конечно, не способствовал широкому распространению персональных ЭВМ среди пользователей.
Одним из недостатков операционной системы MS DOS, которая стала фактическим стандартом для IBM PC-совместимых компьютеров в 80-е годы, был чрезвычайно примитивный пользовательский интерфейс. Фирма Microsoft явно следовало позаботиться о более дружественном интерфейсе операционной системы, тем более что на рынке уже появился компьютер Macintosh фирмы Apple с чрезвычайно дружественным оконным графическим пользовательским интерфейсом (Graphics User Interface, GUI), выглядевшим куда выигрышнее командной строки MS DOS IBM PC. В оконном интерфейсе каждой выполняемой программе отводиться экранное окно, которое может занимать часть экрана или весь экран.
Фирма Microsoft, ведя самостоятельные разработки в области графического интерфейса пользователя, стремилась к тому, чтобы оконная среда не только представляла собой оболочку для MS DOS, позволяющую работать с файлами и запускать программы, но и предоставляла бы разработчикам собственный интерфейс прикладного программирования (Application Interface Programming, API).
Корпорация Microsoft объявила о начале разработки графической операционной оболочки Windows 10 ноября 1983 года, хотя еще в конце 1982 г. программисты Microsoft начали создавать универсальный набор графических процедур, названный Графическим Интерфейсом с Компьютером (Computer Graphic Interface, CGI).
Первоначально предполагалось, что CGI как набор процедур будет поставляться с компиляторами Microsoft, позволяя разработчикам программ выводить графику на самые различные типы принтеров. Программисты могли бы использовать в своих программах функции CGI, которые затем переводились бы в команды нужного типа принтера.
Вскоре после начала работ над CGI корпорация Microsoft развернула работы по созданию графической операционной среды для компьютеров с MS DOS. Создание такой оболочки было инспирировано неожиданным интересом пользователей IBM-совместимых компьютеров к объявлению корпорацией VisiCorp о начале работ над многооконной операционной оболочкой VisiOn. Таким образом, конкуренция сделала свое дело - в феврале 1983 года стало ясно, что Microsoft создаст свою собственную оболочку Windows.
Хотя многие особенности и свойства Windows кардинально изменились в последующем, некоторые положения были ясны с самого начала. Windows должна быть многозадачной, т.е. должна позволять запускать несколько программ одновременно. Windows должна работать со всеми типами дисплеев и принтеров. И, поскольку пользователям очень трудно отказаться от привычных программных средств, Windows должна позволять запускать приложения DOS. Последняя цель оказалась настолько трудной в реализации, что задержала весь проект на многие месяцы.
Когда работы над CGI перешли в фазу тестирования, это не был уже самостоятельный продукт. CGI был переименован в GDI (the Graphic Device Interface - "Интерфейс с графическими устройствами") и стал частью Windows, включив в себя процедуры работы не только с принтером, но и с дисплеем. Для этого в GDI были добавлены функции, обеспечивающие поддержку типографско-издательских особенностей в работе с текстами, и процедуры манипулирования графическими объектами.
К ноябрьской выставке 1983 года COMDEX первый прототип Windows был готов. При презентации первого варианта Windows было обещано, что коммерческая продажа начнется в мае 1984. Весной 1984 года дата начала продаж была отодвинута на ноябрь. В ноябре эта дата была перенесена на июнь 1985 года. Однако коробки с Windows появились в магазинах только 18 ноября 1985 года.
Но, несмотря на то, что в ноябре 1985 года Windows все же вышел на прилавки магазинов, в течение двух лет (с 1985 по 1987 год) он не оказал большого влияния на рынок программного обеспечения и не стал альтернативой MS DOS, как надеялась Microsoft. Большое число пользователей (51%) покупали Windows не ради созданных для него приложений (которых было очень мало по сравнению с обычными программами для MS DOS) или графического интерфейса, а для того, чтобы иметь возможность быстро переключаться с одного приложения DOS на другое.
С 1987 года ситуация начала резко меняться. Начали появляться мощные и известные приложения, написанные для работы под Windows. С выходом третьей версии Windows стало ясно, что Windows не просто завоюет прочное место на рынке программного обеспечения, но станет основной стратегической политики Microsoft в создании программного обеспечения. варианте оставляют всех конкурентов далеко позади".
К 1990 году фирма Microsoft добилась серьезных технических успехов в плане разработки графического интерфейса. С одной стороны, Microsoft сильно продвинулось в этой области во многом благодаря тому, что одновременно она вела (совместно с IBM) разработки графического интерфейса Presentation Manager для операционной системы OS/2. С другой - Microsoft нашла самостоятельное решение для использования всей оперативной памяти программами, основанными на Windows API. В июле 1990 года "PC Magasine" пометил статью о новой версии Windows 3.0, в которой отмечалось, что "Microsoft Windows превратился в блестящую многозадачную операционную систему, которой еще только пытается стать OS/2".
"Событием - 90" был выпуск графической операционной оболочки Microsoft Windows 3.0, которая стала бестселлером и лучшим продуктом года. Windows имела приятный графический пользовательский интерфейс (по сравнению с тем, что до сих пор появлялось для IBM PC), предоставляла значительный комплекс услуг, оперировала всем объемом памяти, адресуемым микропроцессором 80286 , 80386 и выше. С 32 - разрядными микропроцессорами (80386 и выше) и при наличии не менее 2 Мб памяти Windows 3.0 могла использовать виртуальную память, этот режим работы был назван 386 расширенным (386 Enhanced Mode).
Система имела многозадачные возможности. DOS-программы под Windows 3.0 выполнялись в режиме вытесняющей многозадачности. Программы, соответствующие Windows API, выполнялись в режиме кооперативной многозадачности. Минимальный объем оперативной памяти, при котором Windows могла хоть как-то функционировать, составлял 1 Мб в стандартном режиме (Standard Mode). Кроме того, Windows по-прежнему могла работать на машинах класса IBM PC XT с использованием только нижних 640 Кб памяти (реальный режим, Real Mode).
С формальной точки зрения Windows не была операционной системой - она достраивала ядро и командный процессор системы MS-DOS собственным ядром и графическим интерфейсом. Однако для пользователя более существенным было то, что под Windows нет существенных проблем с выполнением MS-DOS приложений, а приложения, написанные для Windows взаимодействуют с ее графическим интерфейсом, пользуются сервисом Windows и всей доступной для Windows - приложений памятью. Microsoft и сама производила программные продукты для Windows, например, знаменитый текстовый процессор Word и электронные таблицы Excel. Но важнейшее значение для продвижения Windows на рынок имело, то что в считанные месяцы на производство программ для Windows перешло подавляющее большинство независимых программных фирм.
Утвердив, таким образом, новый стандарт на программное обеспечение для IBM PC - совместимых компьютеров, Microsoft расторгла соглашение о совместных разработках с IBM. Windows 3.0 оказалась значительно более удачным в рыночном плане изделием, чем все предыдущие версии OS/2 и Windows, вместе взятые. За первый год поставок Windows 3.0 и фирма Microsoft продала 5 млн. экземпляров продукта, в то время как общий объем продаж первого поколения OS/2 не достигал и полумиллиона копий.
Начало 90-х годов характеризуется очень быстрым ростом влияния Microsoft Windows, причем не только на программном, но и на аппаратном рынке. Появился спрос, например, на платы видеоадаптеров, оптимизированные для Windows, т.е. с микропроцессором не ниже 80386 и объемом памяти не менее 4 Мб. Впрочем, система функционировала и на более слабой аппаратуре.
В апреле 1992 года появилась Windows 3.1. С этого момента Windows официально именуется операционной системой. Интерфейс Windows 3.1, был несколько улучшен, в частности, были усилены возможности управления экранными объектами мышью. Динамический обмен данными между приложениями (Dynamic Data Exchange, DDE) теперь поддерживался непосредственно Windows. В систему вошли средства мультимедиа, ранее поставлявшиеся отдельно в пакете Windows Multimedia Extensions. Для расширения издательских возможностей в Windows 3.1 была встроена поддержка системы масштабирования шрифтов True Type. Windows 3.1, как и Windows 3.0, являлась 16-разрядной системой, но предлагала только 2 режима работы - стандартный и 386 расширенный. Теперь с Windows уже нельзя было работать на машине класса XT, но 286-е компьютеры остались "дееспособными". В целом Windows стала значительно более стабильной и удобной, производительность системы несколько повысилась. Все это привело к тому, что с середины 1992 года развитие Windows-рынка фактически относилось уже к Windows 3.1, и все больше приложений производилось именно для Windows 3.1, а не для предыдущей версии.
Следующей заметной вехой в истории Windows является Microsoft Windows for Workgroups 3.11, выпущенной в конце 1993 года. Эта версия была не только "настольной" операционной системой, но и самостоятельной сетевой операционной системой для локальной сети, а также сетевым клиентом для сервера Windows NT. Кроме того, Windows for Workgroups содержала новую версию виртуальной файловой системы, совместимую с MS DOS, а в остальном представляла собой слегка улучшенную модификацию Windows 3.1, работающую только в 386 расширенном режиме.
В своей основе Windows3.x – 16-разрядная ОС, поэтому для программ память представляется состоящей из 64-Кб сегментов, а все данные в основе 16-разрядные. Такая система доводит не только программистов, но может оказаться менее эффективной по сравнению 32-разрядной адресацией при работе с большими массивами данных. Еще одно следствие 16-разрядной базы этой ОС – ограниченность системных ресурсов. В Windows 3.x для хранения таких структур, как дескрипторы файлов прикладных программ выделяется небольшой блок памяти в других адресах. После того как эти области памяти заполняются, Windows не может загрузить новые прикладные программы, даже если в её распоряжении остается вполне достаточно памяти в других адресах.
Крупным шагом вперед стал выпуск в мае 1990 года версии Windows 3.0. Фирма Microsoft ввела поддержку защищенного режима процессоров 80286 и 80386, что давало прикладным программам больше памяти. Поддержка 386 расширенного режима была перенесена из Windows/386. Прикладным программам отводилось до 16 Мб памяти, причем не странично организованной, а доступной для одновременного использования. Была реализована псевдомногозадачность и возможность выполнения DOS-программ в окне. Заметно улучшился пользовательский интерфейс. Программы управления файлами FileManager и ProgramManager были выполнены в стиле самой среды, появилась программа конфигурации ControlPanel, были добавлены пропорциональные шрифты, а также объемные интерфейсные элементы: полосы прокрутки и кнопки.
Изменения в работе дисплейных драйверов и возможность адресации большого объема памяти позволили Windows работать существенно быстрее. Наконец-то, и пользователи, и разработчики программных продуктов получили именно ту среду, которую они так долго ждали.
Операционная оболочка Windows 3.1 – это разработанная фирмой Microsoft надстройка над ОС DOS, обеспечивающая большое количество возможностей и удобств для пользователей и программистов. Широчайшее распространение Windows сделало 661 фактическим стандартом для IBMPC – совместимых компьютеров: подавляющее большинство пользователей таких компьютеров работают в Windows. В отличие от оболочек типа NortonCommander,Windows не только обеспечивает удобный и наглядный интерфейс для операции с файлами, дисками и т.д., но и предоставляет новые возможности для запускаемых программ в среде Windows программ. Разумеется, для использования этих возможностей программы должны быть спроектированы по требования Windows.
Оболочка Windows 3.1 включает в себя множество компонентов и обеспечивает пользователям различной квалификации комфортные условия работы.
Версия 3.0 оболочки Windows (и появившаяся следом 3.1) исповедует совершенно другие принципы в части интерфейса пользователя с ЭВМ. Основная идея, заложенная в основу оболочки Windows, - естественность представления информации. Информация должна представляться в той форме, которая обеспечивает наиболее эффективное усвоение этой информации человеком. Несмотря на простоту (и даже тривиальность) этого принципа, его реализация в интерфейсах прикладных программ персональных ЭВМ по разным причинам оставляла желать лучшего. Да и реализация его в рамках Windows 3.1 тоже не лишена недостатков. Но эта оболочка представляет собой существенный шаг вперед по сравнению с предыдущими интерфейсами пользователя с ЭВМ. Наиболее важными отличительными чертами её являются следующие:
Windows представляет собой замкнутую рабочую среду. Практически любые операции, доступные на уровне ОС, могут быть выполнены без выхода в Windows. Запуск прикладной программы, форматирование дискет, печать текстов – все то можно вызвать из Windows по завершении операции. Опыт работы в DOS пригодиться и здесь; многие основополагающие принципы и понятия среды Windows не отличаются от соответствующих принципов и понятий среды DOS. Основными понятиями пользовательского интерфейса в среде Windows являются окно и пиктограмма. Все, что происходит в рамках оболочки Windows, в определенном смысле представляет собой либо операцию с пиктограммой, либо операцию с окном (или в окне). Стандартизована в среде Windows и структура окон и расположение элементов управление ими. Стандартизованы наборы операций и структура меню сервисных программ. Стандартны операции, выполняемые с помощью мыши для всех сервисных и прикладных программ.
Windows представляет собой графическую оболочку. От пользователя не требуется ввод директив с клавиатуры в виде текстовых строк. Необходимо только внимательно смотреть на экран и выбирать из предлагаемого набора требуемую операцию с помощью манипулятора мышь. Курсор мыши следует позиционировать на поле требуемой директивы меню, или на интересующую пиктограмму, или на поле переключателя систем рассчитаны на выполнение в данный момент только одной программы. В рамках Windows пользователь может запустить несколько программ для параллельного (независимого) выполнения. Каждая из выполняемых программ имеет свое собственное окно. Переключение между выполняемыми программами производится с помощью мыши с фиксацией курсора в окне требуемой программы (кнопки).
24 августа 1995 года в продажу поступила новая операционная система Windows 95. Еще до выхода было продано около 400 тыс. экземпляров beta-версий этой системы. Вся компьютерная общественность помешалась на этой системе – выход Windows 95 стал главнейшим событием 1995 года. Начался шквал: все журналы писали о Windows 95, стали выходить книги, проводилась широкая рекламная компания, все производители программного обеспечения стали переделывать свои продукты для этой новой ОС, производители компьютеров и комплектующих старались получить логотип DesignedforWindows 95. Причина же, по которой Windows 95 оказалась в центре всеобщего внимания, проста: это самое важное обновление системы Windowsсо времени появления в 1990 г. Windows 3.0.
Пользователи теперь получили преимущество объектно-ориентированного интерфейса, включая настоящий «рабочий стол» и пиктограммы, копирование и удаление техникой перетаскивания (drag-and-drop), вложенные папки и легкодоступный диалог для задания свойств. Файловая система распознает длинные имена файлов и хорошо соответствует метафоре «рабочего стола».
С точки зрения базовой архитектуры Windows 95 – 32-разрядная, многопотоковая ОС с вытесняющей многозадачностью. В её среде могут выполнятся собственные 32-разрядные прикладные программы, написанные в соответствии со спецификой Win32 API. Собственные прикладные программы Windows 95 используют неструктурированное 32-разрядное адресное пространство, что делает их потенциально более быстродействующими при обработке больших массивов данных.
Компонент ядра Windows 95. Ядро Windows 95 состоит из 3 компонент:
Userуправляет вводом с клавиатуры, от мыши и других координатных устройств, а также выводом через интерфейс пользователя. В Windows 95 используется модель асинхронного ввода.
Kernelобеспечивает базовые функциональные возможности ОС (поддержку файлового ввода/вывода, управление виртуальной памятью, планирование задач), загружает exe- и dill-файлы при запуске программы, обрабатывает исключения, обеспечивает взаимодействие 16-разрядного и 32-разрядного кодов;
GDI – графическая система, управляющая всем, что появляется на экране дисплея, и поддерживающая графический вывод на принтер и другие устройства.
Модули ProgramManager (Диспетчер Программ) и FileManager (Диспетчер Файлов) уступили место образу рабочего стола, на котором файлы пользователя показаны в виде пиктограмм, помещенных в так называемые папки. Более сложные функции по управлению файлами Windows 95 поручены утилите Проводник (Explorer), по существу заменившей FileManager, которая показывает древовидную диаграмму файловой структуры компьютера и его сетевого окружения. Благодаря расширению файловой системы FAT имена файлов не ограничены, как раньше, восемью символами плюс состоящими из трёх букв расширением, а можно использовать имена длиной до 255 символов.
Среди прочих благоприятных изменений в пользовательском интерфейсе – анимационные пиктограммы и диалоговые окна с закладками. Увеличилось число поставляемых вместе с Windows 95 стандартных вспомогательных программ – от традиционного калькулятора и игр до мощных инструментальных средств контроля состояния системы. Расширились сетевые вспомогательные возможности.
Достоинства Windows 95:
1) практически полная 32-битная ОС, что ускоряет работу многих программ.
2) удобный графический многооконный интерфейс для пользователя (Рабочий стол - Desktop);
3) возможность создания на Рабочем столе Ярлыков и Папок важнейших программ для их быстрого запуска. Внутри Папок могут находиться и другие Папки и Ярлыки, что создает удобство в работе;
4) запуск прикладных программ и возможность создания Меню при нажатии кнопки Пуск (Star) в панели задач;
5) самонастраивающая система драйверов поддержки аппаратной части компьютера (технология «PlugandPlay» - «Подключай и Работай»);
6) настоящая многозадачность;
7) развитые сетевые функции, включая Internet;
8) большой выбор прикладного программного обеспечения и поддержка большинства 16-битных приложений;
9) хорошая поддержка Multimedia;
10) ориентация большинства современных производителей компьютерной техники и программного обеспечения Windows 95.
Недостатки Ос Windows 95:
1) Высокие требования к аппаратной части компьютера (процессору, ОЗУ, жесткому диску);
2) недостаточная устойчивость в работе, особенно у русскоязычных версий. При сбоях в работе Windows 95 автоматически запускается программа Scandisk, которая, как правило, устраняет сбои и восстанавливает нормальную работуWindows 95;
3) при выключении или перезагрузки компьютера с ОС Windows 95 надо обязательно использовать кнопку Пуск, Завершение работы, Выключить (Перезагрузить) компьютер или клавиши
4) для обслуживания диска на компьютере с ОС Windows 95 надо использовать только собственные средства Windows 95 (Scan-Disk и Defrag для Windows 95) или специальные утилиты NU-9 для Windows 95 и ни в коем случае нельзя использовать старые утилиты (NU-6,7,8) SpeeDisk, NortonDiskDoctor, особенно для русскоязычной версии Windows 95. Иначе можно повредить файловую системы Windows 95.
Основные отличия Windows 98:
Поддержка нескольких мониторов. Поддержка нескольких мониторов делает возможной использование нескольких мониторов для расширения рабочего стола, выполнение разных программ на разных мониторах или игр.
Управление питанием. Выбор режима Всегда Вкл. сокращает время запуска компьютера. При использовании средств управления питанием в режиме. Всегда Вкл. для запуска компьютера достаточно нескольких секунд. При этом все программы восстанавливаются в том состоянии, которое они имели на момент отключения. Кроме того, это режим позволяет работать компьютеру даже тогда, когда он кажется выключенным. Пользователь получает возможность оставить все программы выполняющимися, загружать нужные Web-страницы, отправлять и получать электронную почту, архивировать жесткий диск или выполнять настройку ОС без необходимости находиться около компьютера.
Необходимо иметь компьютер со средствами автоматического управление питанием, которые особенно хорошо работают на новых компьютерах с интерфейсом автоматического управления конфигурацией и питанием (ACPI). Кроме того, средства управления питанием позволяет перевести компьютер в режим ожидания (спящий режим) для сохранения ресурсов питания.
Шина USB. Универсальная последовательная шина (USB) облегчает использование компьютера за счет расширенных возможностей самонастраивающихся (plug-and-play) устройств. Новый универсальный стандартный разъем позволяет добавлять устройства без необходимости перезагружать компьютер.
Повышение надежности. В Windows 98 надежность компьютера повышается за счет применения новых мастеров, служебных программ и ресурсов, обеспечивающих бесперебойную работу в системы.
Проверка системных файлов. Проверка системных файлов позволяет отслеживать наиболее важные файлы, обеспечивающие работу компьютера. Если эти файлы повреждены или перемещены, программа проверки системных файлов их восстанавливает.
Поверка реестра. Проверка реестра является системной программой, позволяющей обслуживать и устранять ошибки в реестре. При каждом запуске программа проверки автоматически проверяет реестр на наличие несогласованности структуры данных.
Архивация данных. Программа архивации предоставляет расширенные возможности архивации и восстановления данных, в том числе и поддержку большого числа накопителей на магнитной ленте и самого современного оборудования. Пользователям становится легче сохранять важные данные. Файлы с жесткого диска можно резервировать на гибких дисках, магнитной ленте или другом компьютере сети. Если исходные данные повреждены или потеряны, их можно восстановить из архива.
Мастера Windows 98. Разработанные фирмой Microsoft Мастера стали популярным средством для проведения пользователя через последовательные этапы сложных процедур. С помощью серии достаточно простых вопросов пакету удается досконально выяснить, чего конкретно хочет пользователь, и выполнять соответствующую операцию.
Мастер обслуживания. Мастер обслуживания помогает повысить производительность системы, позволяет быстро выполнять программы, проверять жесткий диск при наличие ошибок и освобождать место на диске
Мастер подключения к интернету. Мастер подключения к интернету помогает зарегистрироваться для доступа к интернету и автоматически выполняет шаги при настройке программного обеспечения, необходимые для доступа к интернету.
Поверка диска. Проверка диска запускается автоматически после неверного выключения ОС. Программа проверки диска обнаруживает наиболее вероятные повреждения файлов и папок и выполняет исправления ошибок.
Дефрагментация диска. Дефрагментация диска повышает скорость загрузки и выполнетвания программ. Быстрый запуск и выключение позволяет быстрее и эффективнее работать.
3.6 Windows 2000
В конце 1998 года корпорация Microsoft объявила, что следующая версия WindowsNT 5.0, намеченная к выпуску в 1999 году, будет носить иное название – Windows 2000. Однако сменой названия дело не ограничится – новая ОС должна была стать стандартом не только для «корпоративного» рынка, но и обжиться на домашних ПК.
Для этого, казалось, были все причины – стабильное, полностью 32-разрядное ядро WindowsNT было одето в яркую и удобную оболочку от Windows 98. Унаследовав защищённость, отличные сетевые возможности и сервисы NT, Windows 2000 стала куда более удобной и дружественной домашнему пользователю. Именно для них Microsoft приготовила «наживку» в виде расширенных мультимедийных возможностей, а также встроила в Windows 2000 программный комплекс DirectX, который смог отчасти «сломать лёд» В отношениях между играми и операционными системами семейства NT.
С другой стороны, слабые места NT с новой силой проявились в Windows 2000. Высокая требовательность к ресурсам компьютера оттолкнула от новой ОС часть домашних пользователей. Хотя более опытные и обеспеченные были готовы заплатить – пожертвовать толикой скорости для обеспечения устойчивости ОС.
Именно эти недостатки, а также то, что поддержка «игрового режима» в Windows 2000 даже после доводок и доработок была далека от идеала, заставили Microsoft отказаться от идеи сделать Windows 2000 «единой, универсальной ОС». Линия Windows 9х, казалось, обречённая на гибель, получила продолжение – в спешном порядке была создана новая версия домашней ОС под названием WindowsME. AWindows 2000 начала уверенно обживаться в корпоративном секторе.
Как и WindowsNT, Windows 2000 была выпущена в нескольких вариантах – серверном (Server), для установки на главный, управляющиё компьютер сети, и клиентском (Professional) – для рабочих станций. Самая мощная версия – Datacenter – предназначенная для крупных корпораций, была официально представлена в сентябре 2000 года.
3.7 Windows XP ( Experience )
Хотя неудавшаяся кандидатка на роль «объединяющей» ОС – Windows 2000 – так и не прижилась на домашних компьютерах, решимость Microsoft привести все свои операционные системы к единому знаменателю, а заодно и покончить с остатками 16-разрядности в ядре Windows, от этого только окрепла. Ещё до выхода WindowsME в середине 2000 года стало ясно – эта ОС должна была раз и навсегда поставить крест на линии Windows 9x. Поле боя же, после ухода в небытие последних программ для DOS и старых версий Windows, должно остаться за полностью 32-разрядными системами с новой, защищённой архитектурой. Именно такой должна стать преемница Windows 2000, ОС под кодовым названием Whistler, первые версии которой стали доступны широкой публике в конце 2000 года.
Поначалу разработчики планировали наградить новую операционку звучным именем WindowsNet 1.0, что должно было подчеркнуть как ориентацию новой ОС на сетевую работу, так и кардинальную новизну её внутреннего устройства. Но уже к лету 2001 года экс-Whistler получил новое имя – WindowsXP. Рекламщики из Microsoft оказались правы: аббревиатура ХР публике полюбилась и в одно мгновение превратилась в сверхраскрученный «брэнд». Остаётся лишь добавить, что в итоге под именем WindowsXP миру была явлена целая линейка ОС: «корпоративные» ОС WindowsXPServer и WindowsXPProfessional и «домашняя» WindowsXPHome.
Внутреннее устройство новой версии Windows, на первый взгляд, вроде бы не претерпело значительных изменений со времён Windows 2000. Одно из серьёзных нововведений – встроенная система распознавания голосовых команд и голосового ввода данных. А самое главное, помимо привычного 32-разрядного вариантаWindows, Microsoft подготовила и 64-разрядную модификацию, предназначенную для установки на серверы, оснащённые новым 64-разрядным процессором Itanium. «Домашним» пользователям радоваться этому не стоит – переход обычных ПК на 64-разрядную версию Windows ожидается не раньше 2005 года.
WindowsXP – первая операционная система Microsoft с полностью настраиваемым интерфейсом. Теперь пользователи могут коренным образом изменять внешность своей ОС с помощью сменных «шкурок» (skins), сменивших простые экранные «темы» времён Windows 95. Благодаря новым «темам» можно не только сменить рисунок на Рабочем столе, шрифт подписей к иконкам и вид курсора мыши – в стороне не остаётся и обличье папок, служебных панелей и выпадающих меню.
Вторым «подарком» Microsoft домашнему пользователю стало «интеллектуальное» меню «Пуск». При щелчке по этой кнопке WindowsXP предлагает вам меню лишь тех программ, которыми вы часто пользуетесь, для вызова же других программ вам придется нажать на кнопку «Другие программы».
Кардинально переработана Панель управления – отныне все иконки в ней свалены не в кучу, а аккуратно распределены по группам.
Одним из наиболее приятных нововведений стала поддержка записи CD-R и CD-RW дисков на уровне самой ОС – теперь вы можете работать с «болванками», как с обычными дискетами, перетаскивая на чистый диск нужные файлы непосредственно в проводнике. Конечно, это не значит, что про отдельные программы записи теперь можно забыть – копировать отдельные диски «один в один», работать с режимом записи DAO и полноценной записью аудиодисков Windows по-прежнему не в состоянии.
3.8 Windows Vista
Windows Vista - это последняя версия MicrosoftWindows, из серии графических операционных систем для персональных компьютеров, используется как для дома так и для работы.
В линейке продуктов Windows NT новая система носит номер версии 6.0 (Windows 2000 - 5.0, Windows XP - 5.1, Windows Server 2003 - 5.2). Для обозначения «Windows Vista» иногда используют аббревиатуру «WinVI», которая объединяет название «Vista» и номер версии, записанный римскими цифрами. На раннем этапе разработки система была известна под кодовым именем Longhorn (по имени бара Longhorn Saloon вблизи лыжного курорта Вистлер в Британской Колумбии). Название «Vista» было объявлено 22 июля 2005 года. Спустя несколько месяцев Microsoft также переименовали Windows Longhorn Server в Windows Server 2008. Выпуск Windows Vista был запланирован на вторую половину года для корпоративных пользователей. Для широкой публики Vista стала доступна в январе 2007 года. Эти задержки в Microsoft объясняли недостатком времени на увеличение безопасности новой ОС. С 8 ноября 2006 года полноценная версия Windows Vista доступна для производителей оборудования. Публичный релиз для конечных пользователей состоялся 30 января 2007 года.
В переводе на русский «vista» означает «новые возможности», «открывающиеся перспективы». Название новой ОС выбиралось тщательно и последовательно. Первоначально в результате проведённых исследований название было определено и одобрено сотрудниками Microsoft. После этого «Vista» было протестировано в нескольких регионах мира методом фокус-групп.
Microsoft утверждает, что Windows Vista содержит сотни новых свойств. В новой версии Windows обеспечена повышенная по сравнению с предыдущими версиями безопасность и надёжность данных (разработчики системы работают над добавлением в нее новых и совершенствованием старых возможностей, в частности встроенной защиты от вирусов, более гибкой настройки прав пользователей, шифрования важных данных, контроля за работой критически важных служб ОС), более лёгкая работа с информацией и совместимость с большей частью современных средств коммуникации; упрощённое управление и установка ОС на несколько компьютеров; пользователям также предоставлен обновлённый интерфейс, мастер синхронизации с мобильными устройствами и др. Менеджеры компании заявляют о повышенном по сравнению с Windows XP быстродействии, которое достигается обновлённой подсистемой управления памятью и вводом-выводом и возможностью автозапуска служб и программ в фоновом режиме. В новой версии операционной системы присутствует «Гибридный спящий режим», когда содержимое памяти пишется на жесткий диск, но из памяти не удаляется. Если подача энергии не прекращалась, то компьютер быстро восстанавливает свою работу на основе ОЗУ. Если питание компьютера выключалось, Windows использует сохраненную на жестком диске копию ОЗУ и загружает информацию с неё (аналог спящего режима). По мнению специалистов Microsoft, название Windows Vista призвано сообщить пользователям о разрабатываемых сейчас новых возможностях операционной системы и её преимуществ для пользователей. Для разработчиков, Vista представляет версию 3.0 .NET Framework, которая значительно облегчает работу по написанию высококачественных приложений, чем на традиционным Windows API. Финальная версия Windows Vista представлена в вариантах для 64- и для 32-разрядных процессоров. Windows Vista имеет также новый логотип. По мнению дизайнеров компании, этот логотип иллюстрирует изменения в пользовательском интерфейсе новой операционной системы (который из-за внешнего вида называют «стеклянным»).
Первичная цель Microsoft при создании Vista, состояла в том, чтобы улучшить состояние безопасности в операционной системе Windows. Наиболее часто встречающаяся критика Windows XP и его предшественников вызвана уязвимостью системы безопасности и восприимчивостью к вирусам, и слишком маленьким буфером. В свете этого, председатель Microsoft Билл Гейтс объявил в начале 2002 ‘Trustworthy Computing initiative’, которая была призвана внести дополнительную безопасность в каждый аспект разработки программного обеспечения в компании. Microsoft утверждала, что выбрала своим приоритетом усиление безопасности Windows XP и Windows Server 2003 до завершения работы по Windows Vista что и явилось причиной задержки ее выпуска.
В течение разработки Vista существовало множество отрицательных мнений среди различных групп. Критиковали Windows Vista за слишком долгое время разработки, более строгие условия лицензирования, включая множество новых технологии Управления Цифровыми Правами, нацеленные на ограничение копирования защищенных цифровой информации, и возможности использования новых свойств типа Контроля Пользовательского Аккаунта.
Согласно информации от Microsoft, компьютеры, на которых можно запускать WindowsVista, классифицируются как Vista Capable (удовлетворяющие минимальным параметрам) и Vista Premium Ready (удовлетворяющие рекомендуемым параметрам):
Таблица.Основные требования
Заключение
Операционные системы ЭВМ развиваются и модифицируются в общем контексте развития технических и программных средств. Постоянной средой этого развития является сосуществование по меньшей мере 3-х уровней организации информационных-вычислительных процессов – аппаратурного, программного, информационного. Они образуют некоторые слои, страты информационных технологий, которые взаимозаменяемы в определенных пределах.
Операционная система является первичной программной оболочкой для всякой ЭВМ; без операционной системы ЭВМ становиться неодушевленным предметом.
Структурно ОС представляет собой совокупность программ, управляющих ходом работы вычислительной машины, идентифицирующих прикладные программы и данные и осуществляющих связь между машиной и оператором. Операционная система повышает производительность вычислительного комплекса за счет гибкой организации прохождении потока задач через машину, равномерной загрузки оборудования, оптимального использования всех ресурсов ЭВМ, стандартной организации хранения в машине больших массивов данных при наличии разнообразных способов доступа к ним.
Важной особенностью многих ОС является способность их взаимодействия друг с другом, посредством сети, что позволяет компьютерам взаимодействовать друг с другом, как в рамках локальных вычислительных сетей (ЛВС), так и в глобальной сети Интернет.Современные операционные системы, вновь создаваемые и обновленные версии существующих ОС, поддерживают полный набор протоколов для работы в локальной сети и в глобальной сети Интернет.
Операционные системы ЭВМ развиваются и модифицируются в общем контексте развития технических и программных средств. Постоянной средой этого развития является сосуществование по меньшей мере 3 уровней организации информационно-вычислительных процессов – аппаратурного, программного, информационного. Они образуют некоторые слои, страты информационных технологий, которые взаимозаменяемы в определенных пределах.
В рамках программного обеспечения следуют в свою очередь известные подслои – операционные системы, средства разработки приложений, собственно приложения.
Необходимо отметить то не всегда очевидное обстоятельство, что перечисленные слои технических и программных средств сложились в результате длительной (по масштабам информатики!) эволюции. Они приспособились друг к другу и взаимодействуют так же, как живые организмы в земной биосфере. Если не учитывать вероятность «технологических революций» (отказ от фон-неймановских машин, например), то основные направления развития информационных технологий следует ожидать в «диффузии» процессов обработки информации между различными слоями (аппаратурный, программный, информационный) и подслоями программного слоя (операционная система, СУБД и пр.).
Используемая литература
1. Борисов М.В. Основы информатики и вычислительной техники./М.В. Борисова – Ростов н/Д: Феникс, 2006
2. П.П. Беленького Информатика. Серия Учебники, учебные пособия – Ростов н/Д: Феникс, 2003
3. Васильев Б.М. Операционные системы – М.: Знание, 1990
4. Владимир Волков «Понятный самоучитель работы в Windows». «Питер», С-Пб.2001
5. Гладкий А.А., Клименко Р.А. «Реестр WindowsXP.Трюки и эффекты» 2-е изд. – СПб.: Питер 2007
6. Зараев А.В. Новая энциклопедия персонального компьютера. Самое полное и доступное руководство для пользователя. – М: Эксмо 2004
7. Илюшечкин В.М., А.Е. Костин Системное программное обеспечение / Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1991
9. Информатика: «Энциклопедический словарь для начинающих» / Сост. Д.А.Поспелов. – М.: Педагогика-Пресс, 1994
10. Ляхович В.Ф. Основы информатики. н/Д.: Изд-во «Феникс», 1996
11. MicrosoftWindows 98. Шаг за шагом: практ. пособие. Русская версия/Пер. с анг. – М.: Издательство ЭКОМО
12. Потапкин А.В «Операционная система Windows 95» - 1999
13. Партыка Т. Л., Попов И.И. «Операционные системы, среды и оболочки» Учебное пособие. – М.: ФОРУМ:ИНФРА-М, 2006
14. Стоцкий Ю. Работа на персональном компьютере. Самоучитель – СПб.:Питер, Киев: Издательская группа BHV, 2006
15. Хлебалина Е. Леонов А. Энциклопедия детей. Т22. Информатика – М,: Аванта+,2004
16. Черноскутовая И.А. Информатика. Учебное пособие для среднего профессианального образования - СПб.: Питер, 2005
Курсовая
работа по дисциплине
«Экономическая информатика»
«Современные
операционные системы(Windows XP, 7, Unix, Server
2008…)
Выполнил:
Студент группы
Проверил:
Введение
Среди всех системных программ, с которыми приходится иметь дело пользователям компьютеров, особое место занимают операционные системы.Операционная система (ОС) 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 нее услуги. Таким образом, выбор ОС очень важен, так как он определяет, с какими программами Вы сможете работать на своем компьютере. От выбора ОС зависит также производительность Вашей работы, степень защиты данных, необходимые аппаратные средства и т.д. Однако, выбор операционной системы также зависит от технических характеристик (конфигурации) компьютера. Чем современнее операционная система, тем она не только предоставляет больше возможностей и более наглядна, но также тем больше она предъявляет требований к компьютеру (тактовая частота процессора, оперативная и дисковая память, наличие и разрядность дополнительных карт и устройств).
Основная причина необходимости ОС состоит в том, что элементарные операции для работы с устройствами компьютера и управление его ресурсами - то операции очень низкого уровня, поэтому действия, которые необходимы пользователю и прикладным программам, состоят из нескольких сотен или тысяч таких элементарных операций.
Операционная система скрывает от пользователя эти сложные и ненужные подробности и предоставляет ему удобный интерфейс для работы. Она выполняет различные вспомогательные действия, например, копирование и печать файлов.
ОС осуществляет загрузку в оперативную память всех программ, передает им управление в начале их работы, выполняет различные действия по запросу выполняемых программ и освобождает занимаемую программами оперативную память при их завершении.
Актуальность темы курсовой работы обусловлена потребностью улучшения операционных систем для повышения качества работы пользователя с ЭВМ, делая её, более простой, и освобождая его от обязанностей распределять ресурсы и управлять ими.
Целью данной курсовой работы является изучение теоретических и практических аспектов современных операционных систем.
В соответствии с целью сформулированы следующие задачи курсовой работы:
– рассмотреть сущность и классификацию операционных систем;
– сформулировать требования, предъявляемые к современным ОС;
– изучить архитектуру ОС;
– проанализировать операционные системы Windows Seven и Server 2008.
Объектом исследования является – совокупность операционных систем.
Глава 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИЗУЧЕНИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ
1.1. Сущность и классификация операционных систем
Операционная система (ОС) – комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между устройствами вычислительной системы и прикладными программами, а с другой – предназначены для управления устройствами, управления вычислительными процессами, эффективного распределения вычислительных ресурсов между вычислительными процессами и организации надёжных вычислений .В составе ОС различают 3 группы компонентов:
- ядро, содержащее
планировщик; драйверы устройств, непосредственно
управляющие оборудование; сетевая подсистема,
файловая система;
системные библиотеки;
оболочка с утилитами.
К основным функциям операционных систем относят следующие:
стандартизированный доступ к периферийным устройствам;
управление оперативной памятью;
управление доступом к данным на энергонезависимых носителях;
пользовательский интерфейс;
сетевые операции;
параллельное или псевдопараллельное выполнение задач (многозадачность);
взаимодействие между процессами: обмен данными, взаимная синхронизация;
разграничение прав доступа и многопользовательский режим работы (авторизация, аутентификация) .
Существует несколько классификаций операционных систем, в которых выделяют определенные критерии, отражающие разные существенные характеристики систем, рассмотрим наиболее часто встречающиеся:
По назначению операционные системы делятся на:
1) Системы общего назначения, предназначенные для решения широкого круга задач, включая запуск различных приложений, разработку и отладку программ, работу с сетью и мультимедиа.
2) Системы реального времени, предназначены для работы в контуре управления объектами.
3) Прочие специализированные системы – это различные ОС, ориентированные, прежде всего на эффективное решение определенного класса, с большим или меньшим ущербом для прочих задач
По характеру взаимодействия с пользователем выделяются:
1) Пакетные ОС, обрабатывающие заранее подготовленные задания;
2)Диалоговые ОС, выполняющие задания пользователя в интерактивном режиме;
3) ОС с графическим интерфейсом;
4) Встроенные ОС, не взаимодействующие с пользователем.
По числу одновременного выполнения задач:
1) Однозадачные ОС. В таких системах в каждый момент времени может существовать не более чем один пользовательский процесс. Однако, одновременно с этим, могут работать системные процессы
2) Многозадачные ОС. Они обеспечивают параллельное выполнение некоторых пользовательских процессов. Реализация многозадачности требует значительного усложнения алгоритмов и структур данных, используемых в системе.
По числу одновременных пользователей:
1) Однопользовательские ОС. Для них характерен полный пользовательский доступ к ресурсам. Подобные системы приемлемы в основном на изолированных компьютерах.
2) Многопользовательские ОС. Их важной компонентой являются средства защиты данных и процессов каждого пользователя, основанные на понятии владельца ресурса и на точном указании прав доступа, предоставленных каждому пользователю системы.
По аппаратурной основе:
1) Однопроцессорные ОС.
2) Многопроцессорные ОС. В задачи такой системы входит эффективное распределение выполняемых заданий по процессорам и организация согласованной работы всех процессоров.
3) Сетевые ОС. Они включают возможность доступа к другим компьютерам локальной сети, работы с файловыми и другими серверами.
4) Распределенные ОС. Распределенная система, используя ресурсы локальной сети, представляет их пользователю как единую систему, не разделенную на отдельные машины.
По способу построения:
1. Микроядерные;
2. Монолитные .
Таким образом, операционная система - это набор взаимодействующих программ, обеспечивающих работу (функционирование) компьютера. Программы операционной системы являются неотъемлемой частью современных ЭВМ и только вместе с ними последние образуют то, что в настоящее время принято называть компьютерными системами обработки информации. Без операционной системы современные компьютеры не работают. Для того чтобы дорогостоящие его узлы стали выполнять свои функции, образно говоря, чтобы их «одушевить», на компьютере и, в частности ПК, должна быть установлена та или иная операционная система.
1.2. Требования, предъявляемые к современным операционным системам
Операционная система является сердцевиной сетевого программного обеспечения, она создает среду для выполнения приложений и во многом определяет, какими полезными для пользователя свойствами эти приложения будут обладать. В связи с этим рассмотрим требования, которым должна удовлетворять современная ОС .Очевидно, что главным требованием, предъявляемым к операционной системе, является способность выполнения основных функций: эффективного управления ресурсами и обеспечения удобного интерфейса для пользователя и прикладных программ. Современная ОС, как правило, должна реализовывать мультипрограммную обработку, виртуальную память, свопинг, поддерживать многооконный интерфейс, а также выполнять многие другие, совершенно необходимые функции. Кроме этих функциональных требований к операционным системам предъявляются не менее важные рыночные требования. К этим требованиям относятся:
1) Расширяемость. Код должен быть написан таким образом, чтобы можно было легко внести дополнения и изменения, если это потребуется, и не нарушить целостность системы.
2) Переносимость. Код должен легко переноситься с процессора одного типа на процессор другого типа и с аппаратной платформы (которая включает наряду с типом процессора и способ организации всей аппаратуры компьютера) одного типа на аппаратную платформу другого типа.
3) Надежность и отказоустойчивость. Система должна быть защищена как от внутренних, так и от внешних ошибок, сбоев и отказов. Ее действия должны быть всегда предсказуемыми, а приложения не должны быть в состоянии наносить вред ОС.
4) Совместимость. ОС должна иметь средства для выполнения прикладных программ, написанных для других операционных систем. Кроме того, пользовательский интерфейс должен быть совместим с существующими системами и стандартами.
5) Безопасность. ОС должна обладать средствами защиты ресурсов одних пользователей от других.
6) Производительность. Система должна обладать настолько хорошим быстродействием и временем реакции, насколько это позволяет аппаратная платформа .
1.3 Архитектура операционной системы
Наиболее общим подходом к структуризации операционной системы является разделение всех ее модулей на две группы:1) ядро – модули выполняющие основные функции ОС;
2) модули, выполняющие вспомогательные функции ОС.
В состав ядра входят функции, решающие внутрисистемные задачи организации вычислительного процесса, такие как переключение контекстов, загрузка/выгрузка станиц, обработка прерываний. Эти функции недоступны для приложений. Другой класс функций ядра служит для поддержки приложений, создавая для них так называемую прикладную программную среду. Приложения могут обращаться к ядру с запросами - системными вызовами - для выполнения тех или иных действий, например для открытия и чтения файла, вывода графической информации на дисплей, получения системного времени и т.д. Функции ядра, которые могут вызываться приложениями, образуют интерфейс прикладного программирования - API.
Ядро является движущей силой всех вычислительных процессов в компьютерной системе, и крах ядра равносилен краху всей системы. Поэтому разработчики операционной системы уделяют особое внимание надежности кодов ядра, в результате процесс их отладки может растягиваться на многие месяцы.
Обычно ядро оформляется в виде программного модуля некоторого специального формата, отличающегося от формата пользовательских приложений.
Остальные модули ОС выполняют весьма полезные, но менее обязательные функции. Например, к таким вспомогательным модулям могут быть отнесены программы архивирования данных на магнитной ленте, дефрагментации диска, текстового редактора. Вспомогательные модули ОС оформляются либо в виде приложений, либо в виде библиотек процедур.
Поскольку некоторые компоненты ОС оформлены как обычные приложения, то есть в виде исполняемых модулей стандартного для данной ОС формата, то часто бывает очень сложно провести четкую грань между операционной системой и приложениями .
Для надежного управления ходом выполнения приложений операционная система должна иметь по отношению к приложениям определенные привилегии. Иначе некорректно работающее приложение может вмешаться в работу ОС и, например, разрушить часть ее кодов. Все усилия разработчиков операционной системы окажутся напрасными, если их решения воплощены в незащищенные от приложений модули системы, какими бы элегантными и эффективными эти решения ни были. Операционная система должна обладать исключительными полномочиями также для того, чтобы играть роль арбитра в споре приложений за ресурсы компьютера в мультипрограммном режиме. Ни одно приложение не должно иметь возможности без ведома ОС получать дополнительную область памяти, занимать процессор дольше разрешенного операционной системой периода времени, непосредственно управлять совместно используемыми внешними устройствами.
Обеспечить привилегии операционной системе невозможно без специальных средств аппаратной поддержки. Аппаратура компьютера должна поддерживать как минимум два режима работы – пользовательский режим (user mode) и привилегированный режим, который также называют режимом ядра (kernel mode), или режимом супервизора (supervisor mode). Подразумевается, что операционная система или некоторые ее части работают в привилегированном режиме, а приложения – в пользовательском режиме.
Так как ядро выполняет все основные функции ОС, то чаще всего именно ядро становится той частью ОС, которая работает в привилегированном режиме. Иногда это свойство – работа в привилегированном режиме – служит основным определением понятия «ядро».
Вычислительную систему, работающую под управлением ОС на основе ядра, можно рассматривать как систему, состоящую из трех иерархически расположенных слоев: нижний слой образует аппаратура, промежуточный -- ядро, а утилиты, обрабатывающие программы и приложения, составляют верхний слой системы. Слоистую структуру вычислительной системы принято изображать в виде системы концентрических окружностей, иллюстрируя тот факт, что каждый слой может взаимодействовать только со смежными слоями. Действительно, при такой организации ОС приложения не могут непосредственно взаимодействовать с аппаратурой, а только через слой ядра.
Многослойный подход является универсальным и эффективным способом декомпозиции сложных систем любого типа, в том числе и программных. В соответствии с этим подходом система состоит из иерархии слоев. Каждый слой обслуживает вышележащий слой, выполняя для него некоторый набор функций, которые образуют межслойный интерфейс. На основе функций нижележащего слоя следующий (вверх по иерархии) слой строит свои функции – более сложные и более мощные, которые, в свою очередь, оказываются примитивами для создания еще более мощных функций вышележащего слоя. Строгие правила касаются только взаимодействия между слоями системы, а между модулями внутри слоя связи могут быть произвольными. Отдельный модуль может выполнить свою работу либо самостоятельно, либо обратиться к другому модулю своего слоя, либо обратиться за помощью к нижележащему слою через межслойный интерфейс .
Микроядерная архитектура является альтернативой классическому способу построения операционной системы. Под классической архитектурой в данном случае понимается рассмотренная выше структурная организация ОС, в соответствии с которой все основные функции операционной системы, составляющие многослойное ядро, выполняются в привилегированном режиме. При этом некоторые вспомогательные функции ОС оформляются в виде приложений и выполняются в пользовательском режиме наряду с обычными пользовательскими программами (становясь системными утилитами или обрабатывающими программами).
Суть микроядерной архитектуры состоит в следующем. В привилегированном режиме остается работать только очень небольшая часть ОС, называемая микроядром. Микроядро защищено от остальных частей ОС и приложений. В состав микроядра обычно входят машинно-зависимые модули, а также модули, выполняющие базовые функции ядра по управлению процессами, обработке прерываний, управлению виртуальной памятью, пересылке сообщений и управлению устройствами ввода-вывода, связанные с загрузкой или чтением регистров устройств. Набор функций микроядра обычно соответствует функциям слоя базовых механизмов обычного ядра. Такие функции операционной системы трудно, если не невозможно, выполнить в пространстве пользователя.
Все остальные более высокоуровневые функции ядра оформляются в виде приложений, работающих в пользовательском режиме. Однозначного решения о том, какие из системных функций нужно оставить в привилегированном режиме, а какие перенести в пользовательский, не существует. В общем случае многие менеджеры ресурсов, являющиеся неотъемлемыми частями обычного ядра – файловая система, подсистемы управления виртуальной памятью и процессами, менеджер безопасности и т.п., - становятся «периферийными» модулями, работающими в пользовательском режиме.
Работающие в пользовательском режиме менеджеры ресурсов имеют принципиальные отличия от традиционных утилит и обрабатывающих программ операционной системы, хотя при микроядерной архитектуре все эти программные компоненты также оформлены в виде приложений. Утилиты и обрабатывающие программы вызываются в основном пользователями. Ситуации, когда одному приложению требуется выполнение функции (процедуры) другого приложения, возникают крайне редко. Поэтому в операционных системах с классической архитектурой отсутствует механизм, с помощью которого одно приложение могло бы вызвать функции другого.
Операционные системы, основанные на концепции микроядра, в высокой степени удовлетворяют большинству требований, предъявляемых к современным ОС, обладая переносимостью, расширяемостью, надежностью и создавая хорошие предпосылки для поддержки распределенных приложений. За эти достоинства приходится платить снижением производительности, и это является основным недостатком микроядерной архитектуры.
Система управления файлами является основной в абсолютном большинстве современных операционных систем. Например, операционные системы Unix никак не могут функционировать без файловой системы, ибо понятие файла для них является одним из самых фундаментальных. Все современные операционные системы используют файлы и соответствующее программное обеспечение для работы с ними. Дело в том что, во-первых, через файловую систему связываются по данным многие системные обрабатывающие программы. Во-вторых, с помощью этой системы решаются проблемы централизованного распределения дискового пространства и управления данными. Наконец, пользователи получают более простые способы доступа к своим данным, которые они размещают на устройствах внешней памяти.
Файловая система (ФС) является важной частью любой операционной системы, которая отвечает за организацию хранения и доступа к информации на каких-либо носителях. Рассмотрим в качестве примера файловые системы для наиболее распространенных в наше время носителей информации - магнитных дисков. Как известно, информация на жестком диске хранится в секторах (обычно 512 байт) и само устройство может выполнять лишь команды считать/записать информацию в определенный сектор на диске. В отличие от этого файловая система позволяет пользователю оперировать с более удобным для него понятием - файл. Файловая система берет на себя организацию взаимодействия программ с файлами, расположенными на дисках. Для идентификации файлов используются имена. Современные файловые системы предоставляют пользователям возможность давать файлам достаточно длинные мнемонические названия .
глава 2. ХАРАКТЕРИСТИКА СОВРЕМЕННЫХ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ
Windows 7 под кодовыми наименованиями Blackcomb и Vienna - операционная система семейства Windows NT, следующая за Windows Vista. В линейке Windows NT система носит номер версии 6.1 (Windows 2000 - 5.0, Windows XP - 5.1, Windows Server 2003 - 5.2, Windows Vista и Windows Server 2008 - 6.0). Серверной версией является Windows Server 2008 R2, версией для интегрированных систем - Windows Embedded Standard 2011 (Quebec), мобильной - Windows Embedded Compact 2011 (Chelan, Windows CE 7.0),Операционная система поступила в продажу 25 октября 2009 года, меньше чем через три года после выпуска предыдущей операционной системы, Windows Vista. Хотя изначально операционная система должна была поступить в продажу уже 31 августа 2009 года. Партнёрам и клиентам, обладающим лицензией Volume Licensing, доступ к RTM был предоставлен 24 июля 2009 года. Финальная нелицензионная версия (копия с дисков, которые потом пошли в продажу) была доступна всем с первых чисел августа 2009 года .
В состав Windows 7 вошли как некоторые разработки, исключённые из Windows Vista, так и новшества в интерфейсе и встроенных программах. Из состава Windows 7 были исключены игры Inkball, Ultimate Extras; приложения, имеющие аналоги в Windows Live (Почта Windows, Календарь Windows и пр.), технология Microsoft Agent, Windows Meeting Space; из меню "Пуск" исчезла возможность вернуться к классическому меню и Версии Windows 7.
В Америке Windows 7 доступен в шести различных вариантах, в России - только в пяти (исключен Enterprise). Также в России недоступен Family Pack (обновление до Windows 7 Home Premium на три компьютера) .
Windows 7 был создан в нескольких нижеперечисленных версиях с возросшими аппаратными требованиями (Таблица 1).
Таблица 1 – Минимальные аппаратные требования для Windows 7
| Архитектура | 32-bit | 64-bit |
| Процессор | 1 ГГц IA-32 processor | 1 ГГц x86-64 processor |
| Оперативная память(RAM) | 1 Гб | 2 Гб |
| Видеокарта | Видео
адаптер с поддержкой
DirectX
9
и
WDDM
версии
1.0 и старше. (Не является абсолютной необходимостью; Требуется только для Aero ) |
|
| Свободное место на ж ёстком диске | 16 Гб свободного места | 20 Гб свободного места |
| Оптический привод | DVD-ROM привод (Только для установки с DVD) | |
1) Windows 7 Начальная. Windows 7 Начальная позволит вам работать с любым количеством программ и приложений. В то же время она экономит ресурсы вашего компьютера, будь это нетбук или настольный компьютер. Простота, удобство и экономичность - вот главные преимущества именно этой версии Windows 7. Еще одна версия, которую нельзя купить в коробке, но которая все же есть на российском рынке - это Windows 7 Начальная (Starter). Она распространяется только вместе с компьютерами и ноутбуками (OEM).
Это самая урезанная версия Windows 7. В ней нет ни интерфейса Aero, ни возможности удаленной работы, ни виртуальных десктопов и XP Mode, ни Windows Media Center.
2) Windows 7 Домашняя базовая. Позволяет быстрее и легче выполнять повседневные задачи Windows 7. обеспечивает более быстрый и легкий доступ к программам и документам, которые используются наиболее часто. Отличается лишь частичной поддержкой Aero - (полупрозрачные окна). Но большинство "взрослых" функций в базовой версии отсутствуют .
Базовая версия существует в двух вариантах: 32-битном и 64-битном. Все более старшие версии включают оба диска (и с 32-битной, и с 64-битной ОС).
3) Windows 7 Домашняя расширенная. Операционная система Windows 7 Домашняя расширенная позволяет с легкостью создать домашнюю сеть и обмениваться любимыми фотографиями, музыкой и видеозаписями. Можно также просматривать, приостанавливать, перематывать назад ТВ-передачи и записывать их.
Windows 7 Домашняя расширенная (Home Premium), содержат два диска: первый - с 32-битной версией, а второй - с 64-битной (ключ активации, естественно, только один, поэтому не получится поставить на один компьютер 64-битную версию, а на другой - 32-битную).
Кроме того, Windows 7 Home Premium имеет два важных отличия от Home Basic: это наличие Windows Media Center и технологии Multi-Touch. На ней мы остановимся поподробнее. Не секрет, что всевозможные устройства с сенсорным экраном сегодня распространяются все больше. Причем, это уже не только мобильные телефоны с крошечными экранами, но и полноценные мониторы, а также компьютеры-моноблоки (например, HP TouchSmart). Видя тенденцию, в Microsoft решили выпустить операционную систему, оптимизированную для работы с пальцевыми технологиями.
Причем, что важно, Windows 7 понимает многопальцевые команды. Это позволяет удобно работать с фотографиями, спутниковыми картами, рисунками и прочими графическими объектами. То, что несколько лет назад казалось фантастикой, а после выпуска нашумевшего столика Microsoft Surface - экспериментальной и далекой от обычных пользователей разработкой, сегодня стало доступно практически каждому. И не в последнюю очередь благодаря Windows 7.
Наконец, еще одна маленькая деталь, отличающая Home Edition от Home Basic: это поддержка 16 ГБ оперативной памяти вместо 8 ГБ. Разумеется, относится это только к 64-битным версиям (в 32-битных максимум - это 4 ГБ). А если вам и этого мало, то обратите внимание на Windows 7 Профессиональная (Professional). Там поддерживаются все 192 ГБ.
4) Windows 7 Профессиональная. Выпуск Windows 7 Профессиональная позволяет устранить преграды на пути к успеху. Он обеспечивает запуск многих программ для Windows XP в режиме Windows XP и быстро восстанавливает данные с помощью автоматических архиваций в домашней или корпоративной сети. Кроме этого, можно более легко и безопасно подключаться к корпоративным сетям благодаря функции присоединения к домену. Однако Windows 7 Профессиональная предназначена не только для бизнеса. Она также содержит и превосходные возможности выпуска Windows Домашняя расширенная для развлечений .
5) Windows 7 Максимальная. Самая старшая версия Windows 7, предоставляющая пользователю максимум возможностей, - Windows 7 Максимальная (Ultimate). В максимальную версию включен Multilingual User Interface Pack, позволяющий менять язык интерфейса системы. Таким образом, вы можете купить российскую версию, после чего поменять весь интерфейс системы на английский. Кроме того, в Ultimate есть возможность загрузки с виртуального жесткого диска и несколько технологий, которые ориентированы на корпоративных пользователей. Прежде всего, это Федеративный поиск (Federated Search), BitLocker и BitLocker To Go. Федеративный поиск в Windows 7 обеспечивает встроенную поддержку поиска корпоративных данных, хранящихся за пределами ПК пользователя. То есть вы можете искать данные в корпоративной сети или на сайтах SharePoint так же, как и на локальном компьютере. BitLocker - это шифрование дисков на компьютере, а BitLocker To Go - шифрование данных на съемных носителях (например, флешках).
Кроме вышеперечисленного, Windows 7 Ultimate может предложить пользователям и IT-специалистам и некоторые другие возможности но для их использования понадобится развернуть Windows Server 2008 R2. Иные же даст Microsoft Desktop Optimization Pack .
2.2. ОС Unix
Операционная система UNIX – это многопользовательская система с разделением времени. Один из создателей операционной системы, первоначально названной UNIX, Кен Томпсон. UNIX – одна из самых популярных в мире операционных систем благодаря тому, что ее сопровождает и распространяет большое число компаний. Первоначально она была создана как многозадачная система для миникомпьютеров и мэйнфреймов в середине 70-х годов, но с тех пор она выросла в одну из наиболее распространенных операционных систем, несмотря на свой временами обескураживающий интерфейс и отсутствие централизованной стандартизации. Существуют версии UNIX для многих систем, начиная от персонального компьютера, до суперкомпьютеров. Все пользователи ОС UNIX явно или неявно работают с файлами. Файловая система ОС UNIX имеет древовидную структуру. Промежуточными узлами дерева являются каталоги со ссылками на другие каталоги или файлы, а листья дерева соответствуют файлам или пустым каталогам. Каждому зарегистрированному пользователю соответствует некоторый каталог файловой системы, который называется «домашним» (home) каталогом пользователя. При входе в систему пользователь получает неограниченный доступ к своему домашнему каталогу и всем каталогам и файлам, содержащимся в нем. Пользователь может создавать, удалять и модифицировать каталоги и файлы, содержащиеся в домашнем каталоге. Потенциально возможен доступ и ко всем другим файлам, однако он может быть ограничен, если пользователь не имеет достаточных привилегий.Командные языки, используемые в ОС UNIX, достаточно просты, чтобы новые пользователи могли быстро начать работать, и достаточно мощны, чтобы можно было использовать их для написания сложных программ.
Операционная система UNIX – это набор программ, который управляет компьютером, осуществляет связь между вами и компьютером и обеспечивает вас инструментальными средствами, чтобы помочь вам выполнить вашу работу. Разработанная, чтобы обеспечить легкость, эффективность и гибкость программного обеспечения, система UNIX имеет несколько полезных функций:
основная цель системы – это выполнять широкий спектр заданий и программ;
интерактивное окружение, которое позволяет вам связываться напрямую с компьютером и получать немедленно ответы на ваши запросы и сообщения;
многопользовательское окружение, которое позволяет вам разделять ресурсы компьютера с другими пользователями без уменьшения производительности. Этот метод называется разделением времени. Система UNIX взаимодействует с пользователями поочередно, но так быстро, что кажется, что взаимодействует со всеми пользователями одновременно;
многозадачное окружение, которое позволяет вам выполнять более одного задания в одно и тоже время.
Система UNIX имеет 4 основных компонента:
- ядро – это
программа, которая образует ядро операционной
системы; она координирует внутренние
функции компьютера (такие как размещение
системных ресурсов). Ядро работает невидимо
для вас;
shell – это программа, которая осуществляет связь между вами и ядром, интерпретируя и выполняя ваши команды. Так как она читает ваш ввод и посылает вам сообщения, то описывается как интерактивная;
commands – это имена программ, которые компьютер должен выполнить. Пакеты программ называются инструментальными средствами. Система UNIX обеспечивает инструментальными средствами для таких заданий как создание и изменение текста, написание программ, развитие инструментария программного обеспечения, обмен информацией с другими посредством компьютера;
filesystem – файловая система – это набор всех файлов, возможных для вашего компьютера. Она помогает вам легко сохранять и отыскивать информацию.
– Поддержка всех основных сетевых протоколов.
– Поддержка всех основных файловых систем.
– Квотирование дискового пространства.
– Удобный пользовательский и программный интерфейсы.
– Возможность эффективного управления ресурсами компьютера.
– Многозадачный режим.
– Многооконный графический интерфейс.
– Многоязыковая поддержка для шрифтов и клавиатур.
– Многопроцессорность.
– Наличие механизмов работы с виртуальной памятью.
– Эмуляция математического сопроцессора.
– Обеспечение защиты информации от несанкционированного доступа, а также защита от неправильных действий пользователя.
– Разделяемые библиотеки.
– Виртуальные консоли.
– Переносимость ОС благодаря тому, что программы ОС написаны на языке высокого уровня Си.
– Многоплатформенность, т. к. ОС Unix практически не привязаны к архитектуре систем. Среди всех требований, которым удовлетворяют ОС семейства Unix, нас будут интересовать их возможности при реализации компьютерных сетей. Сегодня все ОС работают в Интернете и достаточно хорошо. Однако ОС Unix позволяет получить скорость работы в Интернете в несколько раз больше, чем другие ОС .
Еще одним достоинством Unix является значительно более высокая надежность связи, что позволяет копировать из Интернета большие объемы информации.
Unix позволяет организовать полноценный доступ к Интернету с каждого компьютера локальной сети через один зарегистрированный компьютер. Регистрация остальных компьютеров не требуется.
Unix обладает более высокой, чем другие ОС, степенью защиты информации от проникновения в компьютер через Интернет и при работе в локальной сети.
Степень защиты от вирусных атак в Unix оказывается также выше.
Работа программных средств в Unix отличается надежностью и стабильностью.
Unix позволяет создавать надежные архивы информации, Web-Серверы, серверы баз данных с удаленным доступом, серверы локальных компьютерных сетей, мощные Интернет-станции с полным набором возможностей Интернет – провайдера.
Инсталляционные пакеты многих версий Unix разрешены для бесплатного копирования через Интернет.
ОС Unix имеют стандартный набор средств, корректное использование которых позволяет строить защищенные компьютерные сети. Механизмы обеспечения безопасности соответствуют классу С2 «Оранжевой книги» и присутствуют в Unix с 1992 г. (Unix SVR4). Стандартные средства защиты в Unix имеют следующие возможности:
Защита через пароли. Любой пользователь в Unix имеет свое имя и свой пароль, без которых он не может логически включиться в систему.
Защита файлов. Даже если пользователь вошел в систему, не обладая сответствующими правами доступа к файлам, он не может работать с чужими файлами. В Unix существует один, так называемый, суперпользователь (superuser), который входит в систему с именем root и имеет свой пароль, этот пользователь имеет неограниченные права доступа к файлам и является администратором системы.
Возможность изменения статуса пользователя с использованием команды su (superuser), если только ему известен пароль суперпользователя, или команды newgrp, позволяющей изменить группу, к которой принадлежит пользователь.
Шифрование файлов с помощью программы crypt, которая предусматривает использование системы ключей.
На основе использования стандартных средств защиты система является безопасной в такой степени, в какой она настроена суперпользователем. Вместе с тем защита на сетевом уровне требует использования дополнительных средств, прежде всего системы сетевой аутентификации и межсетевых экранов.
2.3. Windows XP
Windows XP была выпущена 25 октября 2001 года и является развитием Windows 2000 Professional .В отличие от предыдущей системы Windows 2000 , которая поставлялась как в серверном , так и в клиентском вариантах, Windows XP является исключительно клиентской систе мой. Её серверным аналогом является Windows Server 2003 . Хотя Windows Server 2003 и построен на базе того же кода, что и Windows XP, почти всецело наследуя интерфейс её пользовательской части, Windows Server 2003 всё же использует более новую и переработанную версию ядра NT 5.2; появившаяся позже Windows XP Professional x64 Edition имела то же ядро, что и Windows Server 2003 , и получала те же обновления безопасности, вследствие чего можно было говорить о том, что их развитие шло «параллельно».
Windows XP выпускалась во многих вариантах:
Windows XP Professional Edition была разработана для предприятий и предпринимателей и содержит такие функции, как удалённый доступ к рабочему столу компьютера, шифрование файлов (при помощи Encrypting File System ), центральное управление правами доступа и поддержка многопроцессорных си стем.
Windows XP Home Edition - система для домашнего применения. Выпускается как недорогая «урезанная» версия Professional Edition, но базируется на том же ядре .
Windows XP Tablet PC Edition базируется на Professional Edition и содержит специальные приложения, оптимизированные для ввода данных
и т.д.................
Кукушкин Дмитрий, ТМ-247
Исследование эволюции ОС
Скачать:
Предварительный просмотр:
Государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования «Арзамасский приборостроительный колледж имени П.И.Пландина»
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА
Выполнил:
Кукушкин Д, студент
Группы ТМ-247
Исследование эволюции операционных систем
Научный руководитель:
Преподаватель Ракова Л.В.
Арзамас,
2014
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………......3
ГЛАВА I. Понятие операционной системы……………………………………….. 4
ГЛАВА II. Эволюция операционной системы……………………………………..5
§2.1.Первый период………………………………………………………………….5
§2.2.Второй период…………………………………………………………………..5
§2.3.Третий период…………………………………………………………………..6
§2.4.Четвертый период………………………………………………………………7
ГЛАВА III. Системные требования распространенных операционных систем…8
ГЛАВА IV. Анализ современных ОС…………………………………………….10
Выводы по главе IV………………………………………………………………...12
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………..14
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ……………………………….15
ВВЕДЕНИЕ
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.
Актуальность исследования обусловлена потребностью улучшения операционных систем для повышения качества работы пользователя с ЭВМ, делая её, более простой, и освобождая его от обязанностей распределять ресурсы и управлять ими.
Объект исследования - операционные системы.
Предмет исследования – эффективные технологии, научные труды ученых и программистов, применяемые пользователем в работе над операционной системой.
Целью данной исследовательской работы является – описание и анализ эволюции операционных систем.
Поставленная цель решается посредством следующих задач:
Рассмотреть исторический аспект появления операционных систем;
Выделить и рассмотреть этапы эволюции операционных систем.
В первой главе рассматриваются общие сведения об операционных системах.
Во второй главе рассматриваются периоды развития операционных систем.
В третьей главе рассматриваются системные требования распространенных операционных систем.
В четвертой главе дается анализ распространенных ОС.
Работа состоит из четырех глав, введения, заключения и списка использованных источников.
ГЛАВА 1. Понятие операционной системы
Операционная система, ОС (англ. operating system) - базовый комплекс компьютерных программ своего рода, передатчик между компьютерным железом и остальными программами. ОС принимает на себя сигналы-команды, которые посылают другие программы, и «переводит» их на понятный машине язык. ОС управляет всеми подключенными к компьютеру устройствами, обеспечивая доступ к ним другим программам.
ОС позволяет абстрагироваться от деталей реализации аппаратного обеспечения, предоставляя разработчикам программного обеспечения минимально необходимый набор функций. С точки зрения обывателей, обычных пользователей компьютерной техники, ОС включает в себя и программы пользовательского интерфейса. Основные функции (простейшие ОС):
- Загрузка приложений в оперативную память и их выполнение;
- Стандартизованный доступ к периферийным устройствам (устройства ввода-вывода);
- Управление оперативной памятью (распределение между процессами, виртуальная память);
- Управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как Жёсткий диск, Компакт-диск и т. д.), как правило, с помощью файловой системы;
- Пользовательский интерфейс;
- Сетевые операции, поддержка стека протоколов
Каждая ОС состоит как минимум из 3-х обязательных частей.
Первая – ядро, командный интерпретатор, «переводчик» с программного языка на «железный», язык машинных кодов.
Вторая – специализированные программы для управления различными устройствами, входящими в состав компьютера. Такие программы называются драйверами. Сюда же относятся так называемые «системные библиотеки», используемые как самой операционной системой, так и входящими в ее состав программами.
Третья часть – удобная оболочка, с которой общается пользователь – интерфейс. Это своего рода красивая обертка, в которую упаковано скучное и не интересное для пользователя ядро. Сравнение с упаковкой удачно еще и потому, что именно на нее обращают внимание при выборе ОС, - о ядре же, главной части ОС, вспоминают уже потом.
Самые распространенные на сегодняшний день операционные системы – это все операционные системы компании Microsoft, Linux и Mac OS.
ГЛАВА II. Эволюция операционной системы
§2 .1 Первый период (1945 -1955)
Известно, что компьютер был изобретен английским математиком Чарльзом Бэбиджем в конце восемнадцатого века. Его "аналитическая машина" так и не смогла но настоящему заработать, потому что технологии того времени не удовлетворяли требованиям по изготовлению деталей точной механики, которые были необходимы для вычислительной техники. Известно также, что этот компьютер не имел операционной системы.
Некоторый прогресс в создании цифровых вычислительных машин произошел после второй мировой войны. В середине 40-х были созданы первые ламповые вычислительные устройства. В то время одна и та же группа людей участвовала и в проектировании, и в эксплуатации, и в программировании вычислительной машины. Это была скорее научно-исследовательская работа в области вычислительной техники, а не использование компьютеров в качестве инструмента решения каких-либо практических задач из других прикладных областей. Программирование осуществлялось исключительно на машинном языке. Об операционных системах не было и речи, все задачи организации вычислительного процесса решались вручную каждым программистом с пульта управления. Не было никакого другого системного программного обеспечения, кроме библиотек математических и служебных подпрограмм.
§ 2.4 Четвертый период (1980 - настоящее время)
Следующий период в эволюции операционных систем связан с появлением больших интегральных схем (БИС). В эти годы произошло резкое возрастание степени интеграции и удешевление микросхем. Компьютер стал доступен отдельному человеку, и наступила эра персональных компьютеров. С точки зрения архитектуры персональные компьютеры ничем не отличались от класса миникомпьютеров типа PDP-11, но вот цена у них существенно отличалась. Если миникомпьютер дал возможность иметь собственную вычислительную машину отделу предприятия или университету, то персональный компьютер сделал это возможным для отдельного человека.
Компьютеры стали широко использоваться неспециалистами, что потребовало разработки "дружественного" программного обеспечения, это положило конец кастовости программистов.
На рынке операционных систем доминировали две системы: MS-DOS и UNIX. Однопрограммная однопользовательская ОС MS-DOS широко использовалась для компьютеров, построенных на базе микропроцессоров Intel 8088, а затем 80286, 80386 и 80486. Мультипрограммная многопользовательская ОС UNIX доминировала в среде "не-интеловских" компьютеров, особенно построенных на базе высокопроизводительных RISC-процессоров.
В середине 80-х стали бурно развиваться сети персональных компьютеров, работающие под управлением сетевых или распределенных ОС.
В сетевых ОС пользователи должны быть осведомлены о наличии других компьютеров и должны делать логический вход в другой компьютер, чтобы воспользоваться его ресурсами, преимущественно файлами. Каждая машина в сети выполняет свою собственную локальную операционную систему, отличающуюся от ОС автономного компьютера наличием дополнительных средств, позволяющих компьютеру работать в сети. Сетевая ОС не имеет фундаментальных отличий от ОС однопроцессорного компьютера. Она обязательно содержит программную поддержку для сетевых интерфейсных устройств (драйвер сетевого адаптера), а также средства для удаленного входа в другие компьютеры сети и средства доступа к удаленным файлам, однако эти дополнения существенно не меняют структуру самой операционной системы.
ГЛАВА III. Системные требования распространенных операционных систем
Особое внимание на ОС Windows я заострять не буду, так как практически любой, кто пользуется компьютером, наверняка использует в качестве своей настольной операционной системы Windows. Поэтому сразу перейдем к системным требованиям данного продукта.
- Microsoft Windows XP
Для быстрой и стабильной работы ваш компьютер должен обладать процессором Pentium-II, частота процессора от 500 МГц, свободным дисковым пространством не менее 2 Гбайт и, соответственно, устройством для чтения дисков.
- Microsoft Windows Vista
Если вы остановили свой выбор на Vista, то система вашего компьютера должна быть не слабее данных системных требований: процессор с тактовой частотой не менее 800 МГц, 512 Мб оперативной памяти, 32 Мб видео памяти, графическая плата с поддержкой DirectX 9, устройство для чтения DVD и не менее 15 Гб свободного места на жестком диске.
- Microsoft Windows Seven
Для работы этой системы вам необходим процессор с частотой не менее 1 ГГц, 1 Гб оперативной памяти или выше, более 16 Гб свободного места на жестком диске, устройство для чтения DVD и графическая карта совместимая с DirectX 9.
7 сентября 1991 года финский студент Линус Торвальдс выложил в сети исходный код того, что впоследствии развилось в операционную систему Linux («Линукс»). Самое принципиальное отличие Linux от Mac OS X и Windows заключается в том, что Linux – это свободное ПО, которое распространяется под лицензией GPL. В отличие от коммерческих систем, таких как Microsoft Windows или Mac OS , Linux не имеет географического центра разработки. Нет и организации, которая владела бы этой системой; нет даже единого координационного центра. Программы для Linux - результат работы тысяч проектов. Некоторые из этих проектов централизованы, некоторые сосредоточены в фирмах. Многие проекты объединяют хакеров со всего света, которые знакомы только по переписке. Создать свой проект или присоединиться к уже существующему может любой и, в случае успеха, результаты работы станут известны миллионам пользователей. Пользователи принимают участие в тестировании свободных программ , общаются с разработчиками напрямую, что позволяет быстро находить и исправлять ошибки и реализовывать новые возможности.
Если вы решили установить Linux на ваш компьютер, то вам понадобится процессор с частотой 33МГц, 8 Мб оперативной памяти и 120 Мб дискового пространства.
Последней в списке самых распространенных операционных систем является ОС Mac OS. Самое важное - Mac OS X устанавливается только на компьютеры Мacintosh производства фирмы Apple. Кроме того, в отличие от открытой Linux, Mac OS X является проприетарным обеспечением, т.е. имеется запрет на свободное распространение, внесение изменений и т. д. Первая Mac OS появилась в 1984 году, что значительно раньше появления Windows. Компания Apple хотела, чтобы Макинтош представлялся как компьютер «для всех остальных». Сам термин «Mac OS» в действительности не существовал до тех пор, пока не был официально использован в середине 1990-х годов. С тех пор термин применяется ко всем версиям операционных систем Макинтоша как удобный способ выделения их в контексте других операционных систем. Mac OS устанавливается только на компьютеры Мacintosh производства фирмы Apple. Эти компьютеры имеют в отличие от привычных нам ПК закрытую архитектуру, то есть сами компьютеры собирает только Apple.
ГЛАВА 4. Анализ современных ОС
Практические данные.
Сравнение операционных систем это трудоемкий процесс. Результат работы отражен в таблице (таблица №1).
Все операционные системы (Windows XP, Windows Vista, Windows Seven, Linux, Mac OS) были оценены по нескольким параметрам:
- безопасность,
- интерфейс,
- цена.
Таблица 1
Windows XP | Windows Vista | Windows Seven | Linux | Mac OS |
|
Безопасность | Без установки обновлений и патчей - самая беззащитная система для доступа в интернет. Самая лакомая цель для множества вирусов и других вредоносных программ. | Улучшает безопасность с помощью дополнительных программ, но остается главной целью для вредоносных программ. | Как и предыдущие версии Windows нуждается в постоянном обновлении. | Linux более безопасная система, чем Windows. Например, Ubuntu , по - умолчанию, даже не создает администраторский аккаунт, который является непременной целью для вредоносных программ. Маленькая распространенность Linux приводит к тому, что хакеры меньше обращают на нее внимание, чем на Windows. | Четкое разделение системных и пользовательских файлов для максимальной безопасности. данном случае игнорируются права доступа к файлам пользователей . |
Интерфейс | Отсутствие единства интерфейса. Нет четких правил, как должны выглядеть элементы управления в разных приложениях - все отдано в руки разработчиков приложений. Отсутствие нормальных эффектов при переключении между окнами и их сворачивании. Те, что есть - хочется отключить уже через 5 минут. Устаревший механизм поиска файлов. Улучшить можно только сторонними приложениями, например - Google Desktop Search. | Перегруженный интерфейс. Измененные положения не которых элементов в Панели управления. Эффекты полупрозрачности, анимации позволяют легче ориентироваться в работе и переключении между программами. Быстрый поиск файлов по всей системе. Возможность использования Gadgets в боковой панели на рабочем столе. | Довольно приятный интерфейс, не вызывающий раздражения. Возможность просмотра окон в 3D, красивые и удобные панели упрощают пользование компьютером. Очень быстрый поиск помогает лучше ориентироваться в огромной библиотеке файлов. Возможность использования Gadgets в боковой панели на рабочем столе. | Интерфейсы Gnome и KDE похожи на интерфейсы Mac OS и Windows соответственно. Встроенная возможность использования нескольких виртуальных рабочих столов. Возможность включения графического ускорения присутствует, но требует отдельного настраивания. | Интерфейс четкий, неперегруженный и логичный. Настолько хорош, что его пытаются воссоздать на других операционных системах с помощью тем оформления и специальных программ. Полупрозрачность и эффекты анимации очень органичны и помогают ориентироваться в системе. Наличие виртуальных рабочих столов с возможностью перетаскивания окон между столами. Возможность использования виджетов. Мгновенный поиск уже при наборе ищет файлы и их содержимое по всей системе и в локальной сети, поддерживает логические операции и арифметические вычисления. |
Прекрасно работает на не слишком быстрых процессорах и при небольшом объеме оперативной памяти. | Требует больше оперативной памяти и места на диске. Высокие системные требования. | Достаточно большие системные требования осложняю работу данной ОС на старых процессорах. Отличная скорость работы. | Отлично работает даже на очень старых компьютерах из-за незначительных системных требований. средств в первую очередь ориентируются на Windows и Mac OS. | Производительность на высоте, потому что программное обеспечение очень хорошо оптимизировано под конкретную платформу. |
|
Цена | 2000-5000 руб. | 2000-6000 руб. | 3000-7000 руб. | 3000-6000 руб. | Входит в стоимость ноутбука. |
Выводы по главе IV
- Microsoft Windows XP
Скорее всего, вы хорошо знакомы с этой системой. Если вас все устраивает, то нет необходимости менять свои привычки. Пять лет обновлений сделали Windows XP настолько безопасной, насколько она вообще может быть, но все же уступающей по этому параметру и Vista, и Seven и Linux, и Mac OS X. Небольшие требования к ресурсам делают эту систему самой подходящей для компьютерных игр, пока DirectX 10 не захватит мир. Она не требовательна и удовлетворяет всем основным потребностям пользователя, но Microsoft постепенно вытесняет ее с рынка, освобождая место для более поздних своих продуктов.
- Microsoft Windows Vista
Вам придется получить Windows Vista, если вы покупаете новый компьютер. Интерфейс Windows Vista более живой по сравнению с таковым у XP, что позволит вам более удобно общаться системой в течение ежедневных рутин. В Windows Vista присутствуют некоторые новые полезные инструменты и она безопаснее для работы в сети. Однако это не стоит цены обновления ПО и потери в производительности.
Windows Vista скажу откровенно - не удалась, сейчас она считается даже «неполноценной» операционной системой, а своеобразным побочным продуктом, переходом от XP к Seven.
- Windows Seven
На момент выхода Windows 7 самой популярной операционной системой являлась Windows ХР. Однако со времени ее выпуска прошло более восьми лет, и за это время появилось множество новых устройств и технологий, для работы которых необходима поддержка операционной системы. После появления Windows Seven и обновления у пользователей оборудования, данная система стала неплохой заменой Windows XP, перепрыгнув Windows Vista. Windows Seven очень успешный продукт, который понравится многим пользователям, но она требовательна к системным ресурсам вашего компьютера.
- Linux
Если вам надоело беспокоиться о сохранности своих данных на компьютере и бороться с бесчисленным множеством вредоносных программ, вы можете легко попробовать Linux. Вдруг он удовлетворит ваши запросы. Просто найдите загрузочный диск. Богатейшие возможности настройки делают Linux дистрибутивы идеальным вариантом для пользователей… со знанием Linux (программистов). Для обычных же пользователей, кто хочет просто работать за компьютером - система все еще остается недостаточно дружелюбной.
- Apple Mac OS X
Mac OS можно назвать лучшей операционной системой, но у нее есть один огромный минус – чтобы стать счастливым ее обладателем, вам придется купить ноутбук фирмы Apple, а это не дешевое удовольствие. Если компьютеры Apple укладываются в ваш бюджет, то Macintosh - замечательный выбор. Вы получите мощный инструмент с самой функциональной и дружелюбной ОС на сегодняшний день.
Таким образом, на сегодняшний день, самым оптимальным вариантом остается операционная система Windows XP.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Итак, операционная система выполняет функции управления вычислениями в компьютере, распределяет ресурсы вычислительной системы между различными вычислительными процессами и образует ту программную среду, в которой выполняются прикладные программы пользователей. Такая среда называется операционной. Последнее следует понимать в том плане, что при запуске программы она будет обращаться к операционной системе с соответствующими запросами на выполнение определенных действий, или функций. Эти функции операционная система выполняет, запуская специальные системные программные модули, входящие в ее состав.
В настоящий момент около 90% персональных компьютеров используют ОС Windows, которая имеет ряд достоинств и вытеснила конкурентов из этого сегмента рынка. Более широкий класс ОС ориентирован для использования на серверах. К этому классу ОС относят: семейство Unix, разработки фирмы Microsoft, сетевые продукты Novell и корпорации IBM.
К ресурсами компьютера относятся: процессоры, память, дисковые накопители, сетевые коммуникационные средства, принтеры и другие устройства. Функцией ОС является рациональное распределение этих ресурсов между процессами с целью обеспечения максимальной эффективности функционирования компьютера.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Гордеев А.В. Операционные системы: Учебник для вузов.2-е изд. – СПб.: Питер, 2005.
2. Основы информатики: Учеб. пособие / А.Н. Морозевич, Н.Н. Говядинова, В.Г. Левашенко и др.; Под ред.А.Н. Морозевича. – 2-е изд., испр. – Мн.: Новое знание, 2003.
3. Евсюков В.В. Экономическая информатика: Учеб. пособие – Тула: Издательство «Граф и К», 2003.
Информатика в экономике: Учеб. пособие /Под ред. проф. Б.Е.
Одинцова, проф.А.Н. Романова. – М.: Вузовский учебник, 2008.
Введение
Компьютер представляет собой вычислительную систему, состоящую из аппаратной части и программного обеспечения. Для его работы требуется основное программное обеспечение – операционная система. Без операционной системы компьютер работать не сможет.
Операционная система – это комплект программ, организующих работу компьютера и управляющих им.
Цель работы: провести сравнительный анализ операционных систем семейства Windows и Mac OS.
Задачи:
- Дать определение операционной системы;
- Рассмотреть функции операционных систем;
- Провести сравнительный анализ операционных систем.
1. Основные определения и понятия
1.1. Операционная система
Операционная система – это комплекс взаимосвязанных системных программ, которые загружаются при включении компьютера и постоянно находятся в памяти компьютера. Они производят диалог с пользователем, осуществляют управление компьютером, его ресурсами (оперативной памятью, местом на дисках и т.д.), запускают другие (прикладные) программы на выполнение. Операционная система обеспечивает пользователю и прикладным программам удобный способ общения (интерфейс) с устройствами компьютера.
Основная причина необходимости операционной системы состоит в том, что элементарные операции для работы с устройствами компьютера и управления ресурсами компьютера – это операции очень низкого уровня, поэтому действия, которые необходимы пользователю и прикладным программам, состоят из нескольких сотен или тысяч таких элементарных операций.
Например, накопитель на магнитных дисках “понимает” только такие элементарные операции, как включить/выключить двигатель дисковода, установить читающие головки на определенный цилиндр, выбрать определенную читающую головку, прочесть информацию с дорожки диска в компьютер и т.д. И даже для выполнения такого несложного действия, как копирование файла с одной дискеты на другую (файл – это поименованный набор информации на диске или другом машинном носителе), необходимо выполнить тысячи операций по запуску команд дисководов, проверке их выполнения, поиску и обработке информации в таблицах размещения файлов на дисках и т.д.
Операционная система скрывает от пользователя все эти сложные и ненужные подробности и предоставляет ему удобный интерфейс для работы. Она выполняет также различные вспомогательные действия, например копирование или печать файлов. Операционная система осуществляет загрузку в оперативную память всех программ, передает им управление в начале их работы, выполняет различные действия по запросу выполняемых программ и освобождает занимаемую программами оперативную память при их завершении.
Операционные системы можно разделить на группы
(классифицировать) по следующим признакам:
1. По количеству пользователей:
однопользовательская операционная система
(обслуживает только одного пользователя);
многопользовательская (работает со многими
пользователями)
2. По числу процессов: однозадачные (обрабатывают
только одну задачу – уже не используются);
многозадачные (располагает в оперативной памяти
одновременно несколько задач, которые
попеременно обрабатывает процессор)
По типу средств вычислительной техники: однопроцессорные, многопроцессорные (задачи могут выполняться на разных процессорах; серверы, как правило, многопроцессорные), сетевые (обеспечивают совместное использование ресурсов всеми выполняемыми в сети задачами).
По типу интерфейса (способа взаимодействия с пользователем) операционные системы делятся на 2 класса: ОС с интерфейсом командной строки и ОС с графическим интерфейсом.
Существует несколько видов операционных систем: Windows, Mac OS.
1.2. Функции операционной системы
В функции операционной системы входит:
- осуществление диалога с пользователем;
- ввод-вывод и управление данными;
- планирование и организация процесса обработки программ;
- распределение ресурсов (оперативной памяти и кэша, процессора, внешних устройств);
- запуск программ на выполнение;
- всевозможные вспомогательные операции обслуживания;
- передача информации между различными внутренними устройствами;
- программная поддержка работы периферийных устройств (дисплея, клавиатуры, дисковых накопителей, принтера и др.).
2. Сравнительный анализ операционных систем
2.1. Windows XP
История Windows (разработка фирмы Microsoft) берет свое начало в 1986 году. Популярность она завоевала в 1990 году, когда вышла версия Windows 3.0. Популярность новой версии Windows объяснялась несколькими причинами. Графический интерфейс позволяет работать с объектами вашего компьютера не с помощью команд, а с помощью наглядных и понятных действий над значками, обозначающими эти объекты. Возможность одновременной работы с несколькими программами значительно повысила удобство и эффективность работы. Кроме того, удобство и легкость написания программ для Windows привели к появлению все больше разнообразных программ, работающих под управлением Windows. Наконец, лучше была организована работа с разнообразным компьютерным оборудованием, что также определило популярность системы. Последующие версии Windows были направлены на повышение надежности, а также поддержку средств мультимедиа (версия 3.1) и работу в компьютерных сетях (версия 3.11).
В 1995 появилась система Windows 95, ставшая новым этапом в истории Windows: значительно изменился интерфейс, выросла скорость работы программ, в состав системы был включен браузер Internet Explorer.
Продолжением развития Windows 95 стала операционная система, появившаяся в 1998 году (Windows 98). При сохранившемся интерфейсе внутренняя структура была значительно переработана. Много внимания было уделено работе с Интернетом, а также поддержке современных протоколов передачи информации – стандартов, обеспечивающих обмен информацией между различными устройствами. Кроме того, особенностью Windows 98 является возможность работы с несколькими мониторами.
Следующим этапом в развитии Windows стало появление Windows 2000 и Windows ME (Millennium Edition – редакция тысячелетия). Система Windows 2000 разработана на основе Windows NT и унаследовала от нее высокую надежность и защищенность информации от постороннего вмешательства. Операционная система Windows ME стала наследницей Windows 98, но приобрела многие новые возможности. Прежде всего, это улучшенная работа со средствами мультимедиа, возможность записывать не только аудио, но и видеоинформацию, мощные средства восстановления информации после сбоев и многое другое.
Операционная система Microsoft Windows XP (от англ. eXPerience – опыт), или Microsoft Codename Whistler, является ОС семейства Windows, созданной на базе технологии NT.
В настоящее время Windows XP для настольных ПК и рабочих станций выпускается в трех модификациях: Home Edition для домашних персональных компьютеров, Professional Edition – для офисных ПК и, наконец, Microsoft Windows XP 64bit Edition – это версия Windows XP Professional для персональных компьютеров, собранных на базе 64-битного процессора Intel Itanium с тактовой частотой более 1 ГГц.
Если сравнить Windows XP с более ранними версиями Microsoft Windows, в новой операционной системе легко обнаружить множество значительных отличий. Несмотря на то, что эта ОС была разработана на основе платформы NT и, на первый взгляд, по своим характеристикам во многом схожа с Microsoft Windows 2000, фактически Windows XP относится к принципиально иному поколению операционных систем семейства Windows. Теперь пользователь Windows не привязан к какому-либо стандартному интерфейсу, устанавливаемому в системе по умолчанию: без труда можно изменить вид окон, загрузив из Интернета любой из сотен специально разработанных "Тем". Традиционное Главное меню, открывающее доступ к установленным на компьютере программам, хранящимся на дисках документам и настройкам операционной системы, также претерпело ряд значительных изменений. Теперь при нажатии кнопки Пуск появляется динамическое меню, содержащее значки лишь пяти программ, которыми пользуется наиболее часто. Благодаря этому можно начать работу с нужными приложениями значительно быстрее. Здесь же расположены кнопки Выход из системы (Log Off) и Выключение компьютера (Turn Off Computer), позволяющие завершить текущий сеанс работы с Windows и выключить компьютер.
В среде Microsoft Windows пользователю часто приходится одновременно работать с несколькими документами или набором различных программ. При этом неактивные приложения сворачиваются в Панель задач, вследствие чего она рано или поздно переполняется значками, и переключение между задачами становится затруднительным. Для того чтобы разгрузить Панель задач и освободить больше рабочего пространства для отображения значков запущенных приложений, в Windows XP используется так называемый алгоритм группировки задач, согласно которому однотипные программы, работающие на компьютере одновременно, объединяются в логическую визуальную группу.
Windows имеет существенные проблемы с безопасностью в плане удаленного взлома системы. Справиться с этой проблемой частично помогает установка патчей, регулярно выпускаемых разработчиками. Тогда продукты от Microsoft становятся в основном защищенными, однако, без обновления, операционные системы могут вновь оказаться открытыми для хакеров.
2.2. Mac OS
Переход на новую архитектуру, сильно трансформировал Mac-сообщество и, фактически, разделил представление об их компьютерах на две эры – “до перехода на Intel” и “после перехода на Intel”.
Первая Mac OS появилась в 1984 году, значительно раньше Windows. Она была разработана специально для компьютеров Мacintosh (Mac). Эти компьютеры имеют закрытую архитектуру, то есть сами компьютеры собирает только Apple.
Сильной стороной Мас OS является практическое отсутствие вирусов для Мacintosh. И дело не только в не очень большой распространенности Mac OS по сравнению с Windows, но и в том, что традиционные вирусы просто не работают в UNIX среде. Теоретически конечно существуют образцы вирусов, которые могут работать с некоторыми приложениями к Mac OS, но их количество по сравнению с вредоносным программным обеспечением, написанным для Windows, просто ничтожно. Даже удаленный взлом компьютера, работающего под управлением Mac OS, значительно сложнее, чем взлом машины, работающей под управлением Windows, а антивирусные программы могут понадобиться только для того, чтобы не переслать зараженный файл на машину под управлением Windows, вам же он никакого вреда не принесёт.
Интерфейс системы тоже имеет существенные отличия от Windows. Например, если в Windows каждой программе обычно соответствует одно окно с открывающимися в нем вкладками и панелями инструментов, то в Мас OS используются "плавающие" окна и панели, не привязанные к общему окну, а располагающиеся на рабочем столе.
Главной особенностью интерфейса Mac OS является минималистичность. Это значит, что при запуске приложения пользователю предоставляется ключевые, основные элементы интерфейса и управления и, только по мере надобности, пользователь может настраивать рабочую среду по своему вкусу. В таком случае пользователь не будет испытывать трудности в освоении интерфейса ОС.
Ещё одной отличительной особенностью интерфейса является панель dock. Это панель в нижней части рабочего стола, где находятся значки файлов и приложений, к которым требуется быстрый доступ, а также запущенные приложения. Панель можно редактировать, менять размеры, убирать и добавлять значки приложений. Можно также отметить такие элементы интерфейса, как Dashboard и Expose. Dashboard – панель для работы с "виджетами", простейшими графическими приложениями, которые, как правило, выполняют информационные функции. Expose – функция отображения на экране в виде миниатюр всех открытых окон или только окон активной программы.
Mac OS, в отличии от Windows, с самого начала поставляется с необходимым набором средств для полноценной работы. И хотя список программ для Mac OS не столь внушителен, как для Windows, но, тем не менее, все основные необходимые приложения для работы и развлечений там имеются.
2.3. Достоинства и недостатки операционных
систем
Достоинства и недостатки операционных систем
Windows и Mac OS
Достоинства |
Недостатки |
|
| Windows | 1. Широкий выбор ПО 2. Полная совместимость со всем оборудованием 3. Техническая поддержка 4. Широкая распространенность 5. Легкость настройки |
1. Плохая безопасность 2. Несколько завышенные системные требования 3. Множество ограничений (система контроля цифрового контента, впервые появилась в Windows Vista, Microsoft всегда пытается навязать свое мнение, что лучше для пользователя) |
| Mac OS | 1.Легкая настройка 2. Не требует знания технических деталей от пользователя 3. Интуитивность использования 4. Удобная организация окон – все окна видимы и нет необходимости переключаться между ними. 5. Установлен базовый набор ПО 6.Хорошая безопасность |
1. Высокая стоимость компьютеров с Mac OS X 2. Закрытая архитектура компьютеров –нет возможности провести модернизацию оборудования |
Заключение
За последние 10 лет компьютеры буквально наводнили квартиры, офисы, предприятия. «Умный ящик» уверенной походкой входит в нашу жизнь.Многие люди уже не представляют, как могли раньше без него обходиться.
Большое число пользователей предпочитает использовать компьютер для развлечения. В этом случае Windows – подойдет людям, которым нужен мультимедийный центр (музыка, кино, интернет, игры). И для тех, кому нужен не дорогой и не слишком сложный в использовании компьютер для работы, а Mac OS X – лучший вариант для людей, которые хотят работать на компьютере, не вникая в особенности системы
Информатика и вычислительная техника - это быстро прогрессирующая область, направления развития которой довольно трудно предсказать. Исследователи в университетах и промышленных научно-исследовательских лабораториях постоянно выдают новые идеи, часть из которых не получают дальнейшего развития, а другие становятся основой будущих продуктов и оказывают существенное влияние на промышленность и пользователей. Сказать, какие именно проявят себя в этой роли, можно только по прошествии времени. Отделить зерна от плевел особенно трудно, поскольку порой проходит 20-30 лет между зарождением идеи и ее расцветом.
Например, когда президент Эйзенхауэр учредил в 1958 году в Министерстве обороны США управление перспективных исследований и разработок - Advanced Research Projects Agency (ARPA), он пытался воспрепятствовать уничтожению флота и ВВС и предоставил Пентагону средства на исследования. Он вовсе не планировал изобрести Интернет. Но одной из сторон деятельности ARPA было выделение ряду университетов средств на исследования в неизученной области пакетной коммутации, которые привели к созданию первой экспериментальной сети с пакетной коммутацией - ARPANET. Она появилась в 1969 году. Вскоре к ARPANET подключились другие исследовательские сети, финансируемые ARPA, в результате чего родился Интернет. Затем Интернет в течение 20 лет успешно использовался для обмена сообщениями по электронной почте в академической исследовательской среде. В начале 1990-х годов Тим Бернерс-Ли (Tim Berners-Lee) из исследовательской лаборатории CERN в Женеве изобрел Всемирную паутину -World Wide Web, а Марк Андресен (Marc Andreesen) из университета Иллинойса создал для нее графический браузер. Неожиданно для всех Интернет заполонили общающиеся подростки, чего явно не планировал Эйзенхауэр (он бы в гробу перевернулся, узнав об этом).
Исследования в области операционных систем также привели к существенным изменениям в используемых системах. Ранее упоминалось, что все первые коммерческие компьютерные системы были системами пакетной обработки до тех пор, пока в начале 1960-х в Массачусетском технологическом институте не изобрели интерактивную систему с разделением времени. Все компьютеры работали только в текстовом режиме, пока в конце 1960-х Даг Энгельбарт (Doug Engelbart) из Стэнфордского исследовательского института не изобрел мышь и графический пользовательский интерфейс. Кто знает, что появится вслед за всем этим?
В этом разделе, а также в соответствующих разделах книги мы кратко опишем некоторые из исследований в области операционных систем, которые проводились в течение последних 5-10 лет, чтобы дать представление о том, что может появиться в будущем. Это введение не претендует на полноту и основано главным образом на материалах, опубликованных в рамках конференций по передовым исследованиям, поскольку представленные идеи успешно преодолели перед публикацией по крайней мере жесткий процесс рецензирования со стороны специалистов.
Следует заметить, что в компьютерной науке, в отличие от других научных сфер, основная часть исследований публикуется на конференциях, а не в журналах. Большинство статей, цитируемых в разделах, посвященных исследованиям, были опубликованы ACM, IEEE Computer Society или USENIX и доступны в Интернете для членов этих организаций. Более подробная информация об этих организациях и их электронных библиотеках находится на следующих сайтах:
♦ ACM - http://www.acm.org
♦ IEEE Computer Society - http://www.computer.org
♦ USENIX - http://www.usenix.org
Практически все исследователи понимают, что существующие операционные системы излишне громоздки, недостаточно гибки, ненадежны, небезопасны и в той или иной степени содержат ошибки (но не будем переходить на личности). Поэтому естественно, что огромное количество исследований посвящено тому, как создать более совершенные операционные системы. Недавно опубликованные работы касались, кроме всего прочего, ошибок и отладки (Renzelmann et al., 2012; Zhou et al., 2012), восстановления после аварии (Correia et al., 2012; Ma et al., 2013; Ongaro et al., 2011; Yeh and Cheng, 2012), управления электропитанием (Pathak et al., 2012; Petrucci and Loques, 2012; Shen et al., 2013), файлов и систем хранения (Elnably and Wang, 2012; Nightingale et al., 2012; Zhang et al., 2013), высокопроизводительного ввода-вывода (De Bruijn et al., 2011; Li et al., 2013; Rizzo, 2012), гипер- и многопоточности (Liu et al., 2011), оперативного обновления (Giuffrida et al., 2013), управления графическими процессорами (Rossbach et al., 2011), управления памятью (Jantz et al., 2013; Jeong et al., 2013), многоядерных операционных систем (Baumann et al., 2009; Kapritsos, 2012; Lachaize et al., 2012; Wentzlaff et al., 2012), корректности операционных систем (Elphinstone et al., 2007; Yang et al., 2006; Klein et al., 2009), надежности операционных систем (Hruby et al., 2012; Ryzhyk et al., 2009, 2011; Zheng et al., 2012), конфиденциальности и безопасности (Dunn et al., 2012; Giuffrida et al., 2012; Li et al., 2013; Lorch et al., 2013; Ortolani and Crispo, 2012; Slowinska et al., 2012; Ur et al., 2012), мониторинга использования и производительности (Harter et al., 2012; Ravindranath et al., 2012), а также виртуализации (Agesen et al., 2012; Ben-Yehuda et al., 2010; Colp et al., 2011; Dai et al., 2013; Tarasov et al., 2013; Williams et al., 2012).
Еще по теме Исследования в области операционных систем:
- Э. ТАНЕНБАУМ Х. БОС. СОВРЕМЕННЫЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМ Ы 4-е ИЗДАНИЕ, 2015
- Э. ТАНЕНБАУМ, А. ВУДХАЛЛ. ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ Разработка и реализация 3-е издание, 2007
- 2.2.4. Область создания и применения информационных систем, информационных технологий и средств их обеспечения
- 9.5. Правовое регулирование отношений в области создания, эксплуатации и использования Государственной автоматизированной системы Российской Федерации «Выборы»
