Министерство  образования и науки Республики Казахстан

     Карагандинский  Государственный Технический Университет 
 
 
 

     Кафедра информационных систем 
 
 
 
 
 
 

     Реферат

     на  тему:

     "История  развития операционных систем" 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Выполнил(а):

     Петриченко  Д.С.

     Принял:

     Кудряшов  Н.Н. 
 
 
 
 
 
 
 

      Караганда 2012 

Оглавление 

1 Общая история развития операционных систем 3

1.1 Появление первых операционных систем 3

1.2 Система пакетной обработки - прообраз современной операционной системы 3

1.3 Возникновение многозадачных операционных систем 5

1.4 Операционные системы с поддержкой виртуальной памяти 6

1.5 Графические интерфейсы пользователя 8

1.6 Встроенная поддержка сети 9

2 История развития наиболее распространенных операционных систем 10

2.1 Операционная система UNIX 10

2.2 Операционная система Linux 12

2.3 Операционная система Windows 13 
 
 

 

1 Общая история  развития операционных  систем

1.1 Появление первых  операционных систем

 

     Первые  ЭВМ были построены и нашли  практическое применение в 40-е годы XX века. Первоначально они использовались для решения единственной частной  задачи – расчет траектории артиллерийских снарядов в системах ПВО. В силу специфики  применения (решение единственной задачи), первые ЭВМ не использовали никакой операционной системы. В тот период времени, решением задач на ЭВМ занимались в основном сами же разработчики ЭВМ, а процесс использования ЭВМ представлял собой не столько решение прикладной задачи, сколько исследовательскую работу в области вычислительной техники.

     Вскоре  ЭВМ начали успешно применять  для решения других задач: анализ текстов и решение сложных  прикладных задач из области физики. Круг потребителей услуг ЭВМ несколько  расширился. Однако, для решения  каждой конкретной задачи в то время  необходимо было написать заново не только код, реализующий алгоритм решения, но и процедуры ввода-вывода и  другие процедуры управления процессом  вычисления.

     Поэтому для разрешения указанных проблем  были созданы специальные библиотеки процедур ввода-вывода (BIOS – Base Input-Output System). Тщательно отлаженные и эффективные  процедуры из BIOS можно было легко  использовать с любыми новыми программами, не затрачивая время и силы на разработку и отладку стандартных процедур для ввода и вывода данных.

     Таким образом, с появлением BIOS программное  обеспечение разделилось на системное  и прикладное программное обеспечение. Причем прикладное программное обеспечение  непосредственно ориентировано  на решение полезных задач, в то время  как системное программное обеспечение  ориентировано исключительно на поддержку работы и упрощение  разработки прикладного программного обеспечения.

     Однако, BIOS еще не является операционной системой, т.к. не выполняет важнейшую для  любой операционной системы функцию  – управление процессом вычислений прикладной программы. Кроме того, BIOS не обеспечивает и другие важные функции  операционной системы – хранение и запуск прикладных программ. BIOS и  библиотеки математических процедур, которые появились примерно в  то же время, просто облегчали процесс  разработки и отладки прикладных программ, делали их более простыми и надежными. Тем не менее, создание BIOS стало первым шагом на пути к  созданию полноценной операционной системы.

1.2 Система пакетной обработки - прообраз современной операционной системы

 

     По  мере дальнейшего развития электронно-вычислительных машин, с расширением сферы их применения, на первый план быстро вышла  проблема недостаточной эффективности  использования дорогостоящей ЭВМ.

     В 50-е годы персональных компьютеров  еще не было, и любая ЭВМ была очень дорогой, громоздкой и относительно редкой машиной. Для доступа к  ней со стороны различных научных  учреждений составлялось специальное  расписание. К указанному времени  программист должен был прийти в  машинный зал, загрузить свою задачу с колоды перфокарт, дождаться завершения вычислений и распечатать результаты.

     При использовании жесткого расписания, если программист не успевал закончить  расчеты за отведенное время, он все  равно должен был освободить машину, так как для нее была запланирована  новая задача. Но это означает, что  машинное время было затрачено впустую  – результатов то не получено! Если же по какой либо причине расчеты  завершались раньше ожидаемого срока, то машина просто простаивала.

     Для того, чтобы избежать потерь процессорного  времени, неизбежных при работе по расписанию, была разработана концепция пакетной обработки заданий, сущность которой  поясняет следующий рисунок (Рисунок 1). 

     

 

     Рисунок 1 - Структура вычислительной системы  с пакетной обработкой 

     Впервые, пакетная система была разработана  в середине 50-х компанией General Motors для машин IBM 701. По-видимому, это была первая операционная система. Основная идея пакетной обработки состоит  в том, чтобы управление загрузкой  программ и распечатку результатов  поручить маломощным и относительно дешевым машинам-сателлитам, которые  подключаются к большой (основной) машине через высокоскоростные электронные  каналы. При этом большая ЭВМ будет  только решать задачу, полученную от машины-сателлита, и после завершения задачи передавать результаты по высокоскоростному каналу другой машине-сателлиту для распечатки.

     Системы пакетной обработки заданий, реализованные  в 50-е годы, стали прообразом современных  операционных систем. В них впервые  было реализовано программное обеспечение, используемое для управления исполнением  прикладных программ.

1.3 Возникновение многозадачных  операционных систем

 

     Первые  многозадачные операционные системы  появились в 60-е годы в результате дальнейшего развития систем пакетной обработки заданий. Основным стимулом к их появления стали новые  аппаратные возможности ЭВМ.

     Во-первых, появились новые эффективные  носители информации, на которых можно  было легко автоматизировать поиск  требуемых данных: магнитные ленты, магнитные цилиндры и магнитные  диски. Это, в свою очередь, изменило структуру прикладных программ –  теперь они могли в процессе работы загрузить дополнительные данные для  вычислений или процедуры из стандартных  библиотек.

     Заметим теперь, что простая пакетная система, приняв задачу, обслуживает ее вплоть до полного завершения, а это значит, что во время загрузки дополнительных данных или кода процессор простаивает, при этом стоимость простоя процессора возрастает с ростом его производительности, так как более производительный процессор мог бы сделать за время  простоя большее количество полезной работы.

     Во-вторых, производительность процессоров существенно  возросла, и потери процессорного  времени в простых пакетных системах стали недопустимо велики.

     В этой связи логичным шагом стало  появление многозадачных пакетных систем. Необходимым условием для  создания многозадачных систем является достаточный объем памяти компьютера. Для многозадачности объем памяти должен быть достаточен для размещения, по крайней мере, двух программ одновременно.

     Основная  идея многозадачности вполне очевидна – если текущая программа приостанавливается в ожидании завершения ввода-вывода, то процессор переходит к работе с другой программой, которая в  данный момент готова к выполнению.

     Однако, переход к другой задаче должен быть сделан так, чтобы сохранить возможность  вернуться к брошенной задаче спустя некоторое время и продолжить ее работу с точки останова. Для  реализации такой возможности в  операционную систему потребовалось  ввести специальную структуру данных, определяющую текущее состояние  каждой задачи – контекст процесса. Контекст процесса определен в любой  современной операционной системе  таким образом, чтобы данных из него было бы достаточно для полного восстановления работы прерванной задачи.

     Появление многозадачности потребовало реализации в составе операционной системы  сразу нескольких фундаментальных  подсистем, которые также представлены в любой современной операционной системе. Перечислим их:

     1) подсистема управления процессорами  – определяет какую задачу  и в какое время следует  передать процессору для обслуживания;

     2) подсистема управления памятью  – обеспечивает бесконфликтное  использование памяти сразу несколькими  программами;

     3) подсистема управления процессами  – обеспечивает бесконфликтное  разделение ресурсов компьютера (например, магнитных дисков или  общих подпрограмм) сразу несколькими  программами.

     Почти сразу после появления многозадачных  операционных систем, было замечено, что  многозадачность полезна не только для повышения коэффициента использования  процессора. Например, на основе многозадачности  можно реализовать многопользовательский  режим работы компьютера, т.е. подключить к нему несколько терминалов одновременно, причем для пользователя за каждым терминалом будет создана полная иллюзия, что он работает с машиной  один. До эпохи массового использования  персональных компьютеров, многопользовательский  режим был основным режимом работы практически для всех ЭВМ. Повсеместная поддержка многопользовательского режима резко расширила круг пользователей  компьютеров, сделала его доступным  для людей различных профессий, что в конечном итоге и привело  к современной компьютерной революции  и появлению ПК.

     В качестве вывода отмечу, что появление многозадачности было вызвано желанием максимально использовать процессор, исключив по возможности его простои, и в настоящее время многозадачность является неотъемлемым качеством практически любой современной операционной системы.

1.4 Операционные системы  с поддержкой виртуальной  памяти

 

     Появление системы виртуальной памяти в  конце 60-х, стало последним шагом  на пути к современным операционным системам. Появление в дальнейшем графических пользовательских интерфейсов  и даже поддержка сетевого взаимодействия уже не были столь революционными решениями, хотя и существенно повлияли и на развитие аппаратуры компьютеров, и на развитие самих операционных систем.

     Толчком к появлению виртуальной памяти стали сложности управления памятью  в многозадачных операционных системах. Основные проблемы здесь следующие:

     - Программы, как правило, требуют  для своего размещения непрерывную  область памяти. В ходе работы, когда программа завершается,  она освобождает память, но этот  регион памяти далеко не всегда  пригоден для размещения новой  программы. Он или слишком мал,  и тогда для размещения программы  приходится искать участок в  другой области памяти, или слишком  велик, и тогда после размещения  новой программы останется неиспользуемый  фрагмент. При работе операционной  системы, вскоре образуется очень  много таких фрагментов – суммарный  объем свободной памяти велик,  но разместить новую программу  не удается так как нет ни  одной достаточно длинной непрерывной свободной области. Такое явление называется фрагментацией памяти.

     - В случае, когда несколько программ  одновременно находятся в общей  памяти, ошибочные или преднамеренные  действия со стороны какой-либо  программы могут нарушить выполнение  других программ, кроме того, данные  или результаты работы одних  программ могут быть несанкционированно  прочитаны другими программами.

     Решающей  предпосылкой для появления системы  виртуальной памяти стал механизм свопинга (от англ. to swap – менять, обменивать).

     Идея  свопинга состоит в том, чтобы  выгружать из ОЗУ во вторичную  память (на магнитный диск) программы, временно снятые с выполнения, и  загружать их обратно в ОЗУ, когда  они становятся готовыми к дальнейшему  выполнению. Таким образом, происходит постоянный обмен программами между  ОЗУ и вторичной памятью.