Операційна система. Сучасні ОС і середовища

 

План:

1. Операційна система
2. Сучасні ОС і середовища
1. Операційна система MS DOS.
2. Операційна система OS/2.
3. Операційна система і середовища. Операційна система WINDOWS.
4. Операційна система Windows NT.
5. Операційна система UNIX.
6. Операційна система Linux.
3. Структурне представлення ОС.
4. Вимоги до обладнання
5. Використана література

 

 

1. Операційна  система

 

     Операці́йна систе́ма — це базовий комплекс програмного забезпечення, що виконує управління апаратним забезпеченням комп'ютера або віртуальної машини; забезпечує керування обчислювальним процесом і організує взаємодію з користувачем.

     Операційна  система звичайно складається з  ядра операційної системи та базового набору прикладного програмного  забезпечення.  

     Поняття операційної системи 

     Існують дві групи визначень ОС: «набір програм, що управляють устаткуванням» і «набір програм, що управляють іншими програмами». Обидві вони мають свій точний технічний сенс, який, проте, стає ясний тільки при детальнішому розгляді питання про те, навіщо взагалі потрібні ОС. 

     Є додатки обчислювальної техніки, для яких ОС зайві. Наприклад, вбудовані мікрокомп'ютери містяться сьогодні в багатьох побутових приладах, автомобілях (іноді по десятку в кожному), стільникових телефонах і т.п. Часто такий комп'ютер постійно виконує лише одну програму, що запускається після включення. І прості ігрові приставки — що також є спеціалізованими мікрокомп'ютерами — можуть обходитися без ОС, запускаючи при включенні програму, записану на вставленому в пристрій «картріджі» або компакт-диску. Проте, деякі мікрокомп'ютери і ігрові приставки все ж таки працюють під управлінням особливих власних ОС. В більшості випадків це UNIX-подібні системи (останнє особливо вірно відносно програмованого комутаційного устаткування: міжмережевих екранів, маршрутизаторів). 

     До  складу операційної системи входять:

• Ядро операційної системи, що забезпечує розподіл та управління ресурсами обчислювальної системи;
• базовий набір прикладного програмного забезпечення, системні бібліотеки та програми обслуговування.

 

     Ядро  системи — це набір функцій, структур даних та окремих програмних модулів, які завантажуються в пам'ять комп'ютера при завантаженні операційної системи та забезпечують три типи системних сервісів:

• управління введенням-виведенням інформації (підсистема вводу-виводу ядра ОС);
• управління оперативною пам'яттю (підсистема управління оперативною пам'яттю ядра ОС)
• управління процесами (підсистема управління процесами ядра ОС).

 

     Кожна з цих підсистем представлена відповідними функціями ядра системи.

     Багатозадачні операційні системи також включають ще одну обов'язкову складову - механізм підтримки багатозадачності. Ця складова не надається в якості системного сервісу і тому не може бути віднесена до жодної з підсистем. 

     Існує три основних механізми забезпечення багатозадачності (планування задач):

• шляхом надання процесора окремій задачі на квант часу, який визначається самою задачею (кооперативна Багатозадачність; останнім часом практично не використовується або область використання значно обмежена всередині процесів);
• шляхом надання процесора окремій задачі на квант часу, який визначається обладнанням обчислювальної системи - інтервальним таймером; виділення під окрему задачу окремого процесора в багатопроцесорних системах.

 

     В перших двох випадках на кожному з  процесорів в окремо взятий момент часу обраховується лише одна задача, але за рахунок достатньо малого кванту часу (в межах мілісекунд), що почергово надається кожній з задач, виникає ілюзія одночасного виконання в системі багатьох задач. 

2. Сучасні ОС і середовища

На сьогодні найпоширенішими ОС для ПК, робочих станцій і серверів є наступні: UNIX, MS DOS, OS/2, WINDOWS, LINUX, MAC, VAX/VMS.  

1.   Операційна система MS DOS.

     На  переважній більшості IBM-сумісних ПК в  нашій країні до 1995 року використовувалася  ОС MS DOS, яка створена фірмою Microsoft. Ця ОС стала в 1981 р. базовою системою для комп’ютерів, виробництво яких почала тоді фірма IBM. На думку спеціалістів по системному математичному забезпеченню, MS DOS виглядала достатньо примітивно у порівнянні з ОС великих і міні-ЕОМ, які об’єднують ФС і систему управління в/в. Популярність і довге життя MS DOS можна пояснити тільки її простотою і дешевизною. Розроблено понад 7 версій цієї ОС.  
 

2.   Операційна система OS/2.

     Задавши тон іншим виробникам, фірма IBM створила нову серію ПК - сімейство PS/2, які виготовляються нею до теперішнього часу. Для цієї серії IBM постачає ОС OS/2, розроблену Microsoft, яка разом з відповідною апаратурою зайняла своє місце серед ряду технологічних платформ. В OS/2 були зразу вирішені питання багатозадачного режиму роботи, а MS DOS може запускатися в ній як одна з задач. Одночасно в OS/2 можуть виконуватися 12 програм, але тільки одна DOS-програма.  

3. Операційна  система і середовища. Операційна система WINDOWS.

     Найпоширенішою  ОС для ПК є WINDOWS, створена фірмою Microsoft. На сьогодні WINDOWS поряд з IBM-сумісними ПК є одною з найпоширеніших технологічних платформ. WINDOWS у версіях WINDOWS-95, WINDOWS-98, WINDOWS-2000 - це 32 розрядна багатозадачна ОС.  

     В цій ОС використовуються:

1) робочі вікна,  призначені для різних ПП,

2) випливаючі  вікна повідомлень програми і  отримання реакції користувача, 

3) діалогові  вікна, через які здійснюється  основний ввід інформації в  програму.  

     Яскравою  зовнішньою ознакою WINDOWS є багатовіконний графічний інтерфейс. Вікно - це частина екрану монітора, яка є полем дії програми. Відображення вводу управляючих команд і інформації в програму, а також вивід зображень і даних з неї відбувається через вікно. Для позначення об’єктів, програм, операцій, опцій вибору використовуються піктограми. Піктограми - це графічні символи, які асоціативно нагадують те, що вони позначають.  

     Поряд з графічним інтерфейсом важливою рисою WINDOWS є багатозадачність. Одночасно можуть виконуватися декілька різних програм або копій однієї і тої ж програми. Наприклад, користувач може одночасно використовувати текстовий процесор, базу даних, програму для графічного представлення даних і електронні таблиці.  

4.   Операційна система  Windows NT.

     З появою 32-розрядних ПК перед Microsoft встала проблема створення ОС, яка б використовувала  усі можливості апаратури, і фірма  зробила рішучий крок, поклавши початок  новому сімейству ОС, який можна  співставити з рішенням IBM по випуску сімейства PS/2. В 1993 р. була випущена перша версія системи Windows NT з графічним інтерфейсом оболонки Windows 3.1.  

5. Операційна  система UNIX.

     ОС UNIX, була створена спеціалістами Bell Laboratories компанії AT&T. Її прототип появився в  1969 р. для комп’ютерів PDP-7 фірми Digital, потім вона була перенесена на комп’ютери інших типів, а з 1980 р. і на ПК. В 1979 р. на обчислювальній машині VAX була реалізована версія UNIX з можливостями ВП. Сьогодні існує велика кількість реалізацій цієї ОС практично для кожної апаратної платформи, і UNIX стала своєрідним стандартом відкритих систем, забезпечуючи сумісність програмних продуктів, написаних в її середовищі. ОС UNIX домінує на ринку робочих станцій.  

6. Операційна  система Linux.

     Linux - порівняно молода ОС, що з'явилася на світ в 1991 році. Ядро системи створив Лінус Торвальдс. Популярність Linux почала швидко зростати, тому що на відміну від коду інших ОС вона була цілком відкритою і могла модифікуватися. Більше того, Linux, що задовольняла стандарт ОС UNIX, мала серйозні переваги перед домінуючою на ринку IBM-сумісних комп'ютерів ОС MS-DOS, яка не дозволяла працювати в багатозадачному режимі і не розповсюджувалась на машини з процесором, відмінним від Intel. Нарешті, Linux поширювалася безплатно, тоді як більшість версій того ж UNIX, по своїх можливостях не настільки вже переважали ОС Торвальдса, коштували дорого.  

3.   Структурне представлення  ОС.

     Основу  будь-якої обчислювальної мережі складає  мережева ОС. Так, як кожен комп’ютер  мережі в значній мірі автономний, то під мережевою ОС вширокому змісті розуміють сукупність взаємодіючих локальних ОС (ОС окремих комп’ютерів). В вузькому розумінні мережева ОС – це ОС окремого комп’ютера, яка забезпечує його роботу в локальній мережі.  

     Локальна  ОС забезпечує функції розподілу ОП між процесами планування і деспетчеризації процесів, управління процесорами в мультипроцесорних системах та переферійними пристроями. Серверна частина ОС надає власні ресурси і служби в загальне користування, засоби запиту доступу до віддалених ресурсів і служб і їх виконання забезпечує клієнтська частина ОС.  

     Сучасні мережеві ОС - це багатофункціональні системи, що здатні одночасно підтримувати роботу сервера і широкого набору мережних служб. Для локальних мереж, що базуються на платформі Intel найчастіше використовуються такі ОС: як Novell NetWare і Microsoft Windows NT. Якщо в мережі встановлений хоча б один виділений сервер, тоді рекомендується використання ОС Microsoft Windows NT. Вона вважається універсальнішою, тобто добре масштабується і не складна в адмініструванні для невеликих мереж. Її недоліком можна вважати високі вимоги до обчислювальних ресурсів (серверу та робочих станцій). ОС Novell NetWare традиційно сильні в галузях підтримки мережевих служб, хоча різностороння підтримка прикладних програмних засобів була їх слабкою стороною.  

     В нашій країні отримали розповсюдження ОС NetWare Lite фірми Novell для мережі, призначені для підтримки систем малого бізнесу (невеликі офіси, лікарні, брокерські контори, ощадні банки і т.п.). Це децентралізовані мережеві системи з рівними правами всіх мережевих станцій. В мережу з’єднуються від 2 до 25 користувачів не на серверній основі. Кожна робоча станція може бути одночасно сервером для одної або декількох робочих станцій. Перевагою реалізації такої системи є те, що мережа може мати стільки серверів, скільки потрібно, при чому кількість користувачів (клієнтів) і серверів може змінюватися з дня в день у відповідності з потребами робочої групи.  

     В локальній обчислювальній мережі з  розвиненою архітектурою функції управління виконує мережева ОС, встановлена на потужнішому, ніж робочі станції, комп’ютері - файловому сервері. Серверні мережі можна розділити на мережі середнього класу (до 100 робочих станцій) і потужні (корпоративні) локальні мережі, які об’єднують до 250 робочих станцій і більше. Основним розробником мережевих програмних продуктів для серверних локальних обчислювальних мереж є фірма Novell. Сімейство основних мережевих ОС цієї фірми містить продукти NetWare декількох версій.  

4. Вимоги  до обладнання

 

Окрема  операційна система зазвичай може виконуватись на обмеженому переліку обладнання, яке  забезпечує потрібні їй механізми. Сучасні  універсальні (і не тільки) операційні системи зазвичай вимагають апаратної  підтримки наступних механізмів:

Є підтримка сторінкового поділу оперативної пам'яті з можливістю апаратного захисту сторінок від модифікації даних окремими задачами (процесами). Є підтримка захищеного режиму виконання процесора (режиму ядра ОС), який передбачає можливість виконання операцій процесора по управлінню обладнанням системи, при цьому спроба виконати подібну операцію в прикладній програмі блокується апаратно. 
 

     Основні функції

     Виконання по запиту програм тих достатньо  елементарних (низькорівневих) дій, які  є загальними для більшості програм і часто зустрічаються майже у всіх програмах.  

• Стандартізованний доступ до периферійних пристроїв (пристрої введення-висновку).
• Завантаження програм в оперативну пам'ять і їх виконання.
• Управління оперативною пам'яттю (розподіл між процесами, організація віртуальної пам'яті).
• Управління доступом до даних на незалежних носіях (таких як жорсткий диск, оптичні диски і ін.), організованих в тій або іншій файловій системі.
• Забезпечення призначеного для користувача інтерфейсу.
• Мережеві операції, підтримка стека мережевих протоколів.