Обзор операционных систем

Введение 3

Глава 1. Основные функции ОС 5

1.1. Процесс. Управление Процессами 5

1.2. Типы операционных  систем 6

1.3. Конструкция ОС 8

Глава 2. Обзор  операционных систем 9

2.1. Microsoft Windows 9

2.1.1. DOS 9

2.1.2. Windows 3.1/3.11 9

2.1.3. Windows 95 10

2.1.4. Windows 98/98 SE и Windows ME 11

2.1.5. Windows NT и Windows 2000 12

2.1.6. Windows XP 13

2.1.7. Windows Vista и Windows 7 14

2.2. MacOS 15

2.3. Linux 16

2.4. BeOS 18

Глава 3. Тенденции  на рынке операционных систем в мире и в России 20

3.1.Распределение ОС на рынке 21

3.2.Рынок десктоп  систем 22

3.3. Серверный  рынок в России 22

Заключение 24

Список литературы 25

 

 

 

 

 

Введение

Операционная  система – это комплекс взаимосвязанных  системных программ, функциями которого является контроль использования и  распределения ресурсов вычислительной системы и организация взаимодействия пользователя с компьютером.

Операционная  система (ОС) играет роль связующего звена  между аппаратурой компьютера и  выполняемыми программами, а также  пользователем.

Операционные  системы, развиваясь вместе с ЭВМ, прошли длинный путь от простейших программ в машинных кодах размером всего в несколько мегабайт до современных, написанных на языках высокого уровня, размер которых исчисляется гигабайтами. Такой значительный рост размера операционных систем обусловлен, главным образом, стремлением разработчиков «украсить» операционную систему, расширить ее возможности, добавить возможности, изначально несвойственные операционным системам, а также сделать интерфейс пользователя интуитивным. Все эти попытки дали свои результаты, и положительные, и отрицательные. Главным результатом стало усложнение настройки и программного интерфейса при упрощении пользовательского.

Трудно назвать  другую сферу человеческой, которая  развивалась бы столь стремительно и порождала бы такое разнообразие проблем, как информатизация и компьютеризация общества. История развития информационных технологий характеризуется быстрым изменением концептуальных представлений, технических средств, методов и сфер их применения.

В современных реалиях весьма актуальным для большинства людей стало умение пользоваться промышленными информационными технологиями. Проникновение компьютеров во все сферы жизни общества

убеждает в  том, что культура общения с компьютером становится общей культурой человека.

При включении  компьютера операционная система загружается  в память раньше остальных программ и затем служит платформой и средой для их работы. Без операционной системы невозможно представить  работу с компьютером. Знание операционной системы необходимо для успешного пользования современными компьютерами.

Предшественником  ОС следует считать служебные  программы (такие, как загрузчики), а  также библиотеки часто используемых подпрограмм, начавшие разрабатываться  с появлением универсальных компьютеров 1-го поколения (конец 1940-х годов). Служебные программы минимизировали физические манипуляции оператора с оборудованием, а библиотеки позволяли избежать многократного программирования одних и тех же действий (осуществления операций ввода-вывода, вычисления математических функций и т. п.).

На сегодняшний  момент операционная система Windows фирмы Microsoft во всех ее проявлениях, бесспорно, считается самой распространенной операционной системой на ПК. Очевидно, что ознакомление с ПК необходимо начинать с ознакомления с Windows, ведь без нее работа на ПК немыслима для большинства пользователей. 

Целью данной работы является анализ общих основ операционных систем и характеристика популярных на сегодня ОС.

 

 

 

 

 

Глава 1. Назначение и основные функции ОС

1.1. Процесс. Управление Процессами

Процесс — это  некоторая сущность, которая присутствует практически во всех ОС, это программа, использующая множество ресурсов. Рассмотрим две программы (то есть код и данные, которые используются) и рассмотрим все те ресурсы, которые принадлежат программе (это могут быть: пространство оперативной памяти, данные на внешнем запоминающем устройстве, права владения линиями связи и тд). Если множества ресурсов, принадлежащих двум программам, совпадают, то в этом случае мы не можем говорить об этих программах, как о двух процессах, - это один процесс. Если у каждой программы есть свое множество ресурсов, причем, эти множества могут пересекаться, но не совпадать, то мы говорим о двух процессах.

В том случае, когда множества ресурсов нескольких процессов имеют непустое пересечение, то у нас возникает вопрос об использовании, так называемых, разделяемых ресурсов.  Может быть несколько процессов, каждый из которых имеет в качестве своего ресурса устройство и в каждый момент времени может обратиться к этому ресурсу с заказом на какое-то действие. Синхронизация работы процессов иллюстрирует одну из функций ОС, заключающуюся в управлении функционированием процессов. Под управлением процессами понимается:

1)    Управление  использованием  времени центрального процессора. Это ещё иногда называют планированием ЦП, то есть управление тем, в какой момент времени какая из задач или какой из процессов будет владеть активностью ЦП: на какой из процессов будет работать ЦП.

2) Управление  «подкачкой» и буфером ввода. Процессором обрабатывается  несколько процессов, и перед нами стоит задача освободить реальную оперативную память для других задач. В этом случае возникает необходимость какие-то из обрабатываемых задач откачать на внешнее запоминающее устройство. Как более или менее выгодно организовать процесс откачки является одной из задач ОС. Если в системе образовывается масса задач, то вся вычислительная система не может принять для работы в мультипрограммном режиме все задачи. В этом случае образуется, так называемый, буфер ввода задач, или буфер ввода процессов, то есть буфер, в котором аккумулируются те процессы, которые ожидают начала своей обработки процессором. Возникает проблема очередности выбора процессов из этого буфера для начала обработки. Это задача планирования буфера.

3) Управление  разделяемыми ресурсами. Имеется  набор ресурсов, доступ к которым  в определенные моменты времени  организуется от имени различных  процессов. Одна из функций,  которая во многом определяет  свойства ОС, это функция, обеспечивающая организацию взаимодействия процессов и использования общих ресурсов. Проблема с простым устройством легко решается, а вот если две программы имеют общий фрагмент оперативной памяти, то управление таким разделяемым ресурсом - сложная задача.

1.2. Типы  операционных систем

Если ЦП выделен  одному из процессов, то этот процесс  будет занимать ЦП до наступления  одной из следующих ситуаций:

1. Обращение к внешнему устройству.
2. Завершение процесса.
3. Зафиксированный факт зацикливания процесса.
4. Исчерпание выделенного данному процессу времени Dt.

Как только наступила  одна из этих ситуаций, управление передается другому процессу. Количество передач  управления от одного процесса к другому  минимизировано. Так как при передаче управления с одного процесса на другой ОС должна выполнить набор некоторых действий, а это потеря времени, то здесь эти потери минимизированы. Такой режим работы ОС называется пакетным режимом. ОС, которая работает в таком режиме, называется пакетной ОС.

При наступлении  одного из упомянутых событий планировщик ОС выбирает из процессов, готовых к выполнению, некоторый процесс и передает ему ресурсы ЦП. А выбирает он этот процесс в зависимости от того алгоритма планирования, который был использован в данной конкретной ОС. Например, процесс может выбираться случайно. Второй способ заключается в том, что происходит как бы последовательный обход процессов, то есть мы взяли в работу сначала один из процессов, затем он освободился, и время ЦП будет предоставлено следующему по порядку процессу из готовых к выполнению. Третьим критерием, по которому отбирается очередная задача, может быть время, которое данный процесс не обслуживался ЦП. В этом случае система может выбирать процесс, у которого такое время самое большое. Эти алгоритмы должны быть реализованы в ОС, а значит, они  должны быть простыми, иначе система будет работать неэффективно, сама на себя (хотя такие системы есть: в частности, этим страдает семейство Windows). Такой тип ОС называется ОС разделения времени. Она работает в режиме, при котором минимизируется время реакции системы на запрос пользователя. В идеале, за счет того, что время  ответа на запрос  минимально, у пользователя должна создаваться иллюзия, что все ресурсы системы предоставлены только ему.

Предположим, у  нас система разделения времени. Одним из качеств системы разделения времени является неэффективность за счет того, что в системе предусмотрено большое количество переключений с процесса на процесс, а эта функция достаточно трудоемка. Для решения такого рода задач нужны свои средства планирования. В этом случае используются, так называемые, ОС реального времени, основным критерием которых является время гарантированной реакции системы на возникновение того или иного события из набора заранее предопределенных событий. То есть в системе есть набор событий, на которые система в любой ситуации прореагирует и обработает их за некоторое наперед заданное время. Для ОС этого класса используются достаточно простые алгоритмы.

1.3. Конструкция  ОС

Практически любая  ОС имеет понятие ядра. Ядром ОС обычно  является  ее резидентная часть, то есть та часть ОС, которая не участвует в процессах подкачки (она всегда присутствует в оперативной памяти) и работает в режиме ОС. В ядро входят базовые средства управления основными сущностями, характерными для данной ОС, а также может входить набор программ, обеспечивающих управление некоторыми физическими устройствами. В функции ядра, в частности, входит обработка прерываний.

Программы, управляющие  ресурсами, иногда называют драйверами устройств (физических или логических). К примеру, в ядро ОС должен входить драйвер оперативного запоминающего устройства.

Далее, вокруг ядра наращиваются программы управления ресурсами вычислительной системы. Первый уровень в основном состоит из драйверов физических устройств. Следующий уровень - управление логическими устройствами и так далее. Таких уровней может быть достаточно много. Вовсе не обязательно, что все компоненты работают в режиме ОС. Многие из компонентов, которые логически достаточно удалены от ядра, могут работать в обыкновенном пользовательском режиме. Так же не обязательно, чтобы все эти компоненты ОС работали в резидентном режиме.

Одной из главных  частей ОС является интерфейс — универсальный механизм управления любым приложением ОС, независимо от его назначения и предметной области. Интерфейс является удобной оболочкой, с которой общается пользователь. Именно на неё обращают внимание при выборе ОС, - о ядре же, главной части ОС, вспоминают во вторую очередь.

Глава 2. Обзор операционных систем

2.1. Microsoft Windows

2.1.1. DOS

DOS (аббревиатура  словосочетания Disk Operating System) была выпущена корпорацией Microsoft в 1981 г. и предназначена для поставки с компьютерами IВМ РС.

16-разрядная  однозадачная операционная система  DOS обладала «интерфейсом командной строки», т. е. все команды пользователю приходилось набирать на клавиатуре вручную, в командной строке ОС. DOS использовалась на протяжении 10 лет. Со временем DOS совершенствовалась и пополнялась новыми программами, с каждой новой версией она поддерживала все больше типов устройств. Однако главные ее недостатки не были, да и не могли быть устранены:

• работа с оперативной памятью (стандартный сервис DOS не позволял работать с памятью более 640 килобайт).
• невозможность работы в полноценном графическом режиме.
• однозадачность.
• отсутствие механизмов защиты информации.

DOS до сих пор установлена на наших компьютерах в качестве составляющей ядра Windows.

2.1.2. Windows 3.1/3.11

Первая  версия этой ОС вышла в свет в  конце 80-х годов. Но только в 1994 году появились действительно рабочие версии 3.1 и 3.11.

Windows устанавливалась поверх уже имеющейся на компьютере ОС - DOS - и лишь расширяла ее возможности.

Достоинства Windows:

• полноценный графический интерфейс.
• многозадачность.
• исчез пресловутый барьер 640 КБайт, и компьютер смог использовать всю установленную на нем оперативную память.

Недостатки:

• Windows отличалась неустойчивостью и большим количеством ошибок.
• отсутствие механизмов защиты информации.

2.1.3. Windows 95

Windows 95 появилась в августе 1995 года под названием Chicago. Впервые Windows превратилась из графической надстройки для DOS в полноценную операционную систему, хотя в качестве основы в Windows 95 по-прежнему использовалась DOS, модернизированная, и не заявленная в качестве отдельного продукта.

Достоинства:

• развитый графический интерфейс.
• оставалась возможность работать в привычном DOS-режиме.
• операционная система стала, подобно Windows NТ, 32-разрядной.

Недостатки:

• ядро ОС по-прежнему содержало старые, 16-разрядные модули.
• ОС также отличалась неустойчивостью и множеством ошибок.

Если Windows 3.11 обладала лишь относительной поддержкой мультимедиа, то Windows 95 сделала существенный шаг вперед: в эту операционную систему впервые был интегрирован программно-драйверный комплекс DirectX, предоставляющий приложениям Windows прямой доступ к аппаратным устройствам ПК - звуковой карте, видеоплате и т. д. Именно благодаря этому стало возможным создание игр для Windows 95. А другая система - ActiveMovie - обеспечивала поддержку воспроизведения большого количества мультимедийных файлов - от музыки в формате MIDI до видеодисков.

Наконец, Windows 95 могла автоматически распознать большое число комплектующих и обладала значительно более совершенным механизмом настройки и конфигурации. Все это существенно снижало риск критических ошибок.