Современные операционные системы. 2
Содержание
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 (
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
Заключение
Библиографический
список
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
4.
Проанализировать современные
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 ЭВМ;
- 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
- 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
- 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
Системное
программное обеспечение ЭВМ
предназначено для
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 ориентированы
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 (OS SVM)
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
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
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
- программный код;
- данные;
- 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
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
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 PC DO; URBIOS.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 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
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