Современные операционные системы. 4

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского 
 

9 Факультет дистанционного образования 
 
 
 
 
 
 

         ^{Курсовая работа} 
 
 
 

                  Дисциплина: «Информатика» 
 
 

^{Тема: «Современные операционные системы»} 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнила: студентка

гр. 9- 12ФК/6 Балакина О.С

Проверил: Усков А.В  
 
 
 
 
 

Кстово 2010 г. 
 

Содержание

Введение

I.  Теоретические основы операционной системы

1. Понятие операционной системы……………………………………….…..4
2. Требования, предъявляемые к операционным системам………………....6
3. Виды современных операционных систем………………………………...7

II. Историческое развитие операционных систем

2.1 UNIX……………………………………………………………………….…11

2.2 . 0S/2…………………………………………………………………………..12

2.3 MS-DOS……………………………………………………………………....13

2.4 Семейство Windows………………………………………………………….16

III. Новейшие операционные системы

3.1 Microsoft Windows Server 2008………………………………………………23

3.2 Windows 7…………………………………………………..…………………25

Заключение………………………………………………………………………..29

Список литературы……………………………………………………………….30 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

      Операцио́нная систе́ма, ОС (англ. Operating system) - базовый  комплекс управляющих и обрабатывающих программ, обеспечивающий эффективное управление аппаратными средствами компьютера, работу с файлами, ввод-вывод данных и управление ими, выполнение прикладных программ и утилит, а также взаимодействие с пользователем.

     ОС  позволяет абстрагироваться от деталей  реализации аппаратного обеспечения, предоставляя разработчикам программного обеспечения минимально необходимый набор функций. Операционные системы являются основой программного обеспечения вычислительных машин (ВМ)и их систем - вычислительных систем (ВС). Идея о том, что ОС прежде всего система, обеспечивающая удобный интерфейс пользователям, соответствует рассмотрению ее сверху вниз. Другой взгляд, снизу вверх, дает представление об ОС как о некотором механизме, распределяющим и управляющим всеми компонентами и ресурсами ВМ и ВС с целью обеспечения максимальной эффективности их функционирования. 

     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 культуры человека.

    В своей работе я хотела бы рассмотреть  историю развития операционных систем и новейшие операционные системы, которые создаются в наше время. 
 
 
 
 
 
 
 
 

I. Теоретические основы операционной системы

1. Понятие операционной системы

    Операцио́нная систе́ма, ОС (англ. operating system) — базовый  комплекс компьютерных программ, обеспечивающий интерфейс с пользователем, управление аппаратными средствами компьютера, работу с файлами, ввод и вывод данных, а также выполнение прикладных программ и утилит.

    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.

    Существуют  две группы определений ОС: «совокупность  программ, управляющих оборудованием» и «совокупность программ, управляющих другими программами». Обе они имеют свой точный технический смысл, который, однако, становится ясен только при более детальном рассмотрении вопроса о том, зачем вообще нужны операционные системы.

    Операционные  системы, в свою очередь, нужны, если:

    вычислительная  система используется для различных  задач, причём программы, исполняющие  эти задачи, нуждаются в сохранении данных и обмене ими. Из этого следует  необходимость универсального механизма  сохранения данных; в подавляющем большинстве случаев ОС отвечает на неё реализацией файловой системы. Современные ОС, кроме того, предоставляют возможность непосредственно «связать» вывод одной программы с вводом другой, минуя относительно медленные дисковые операции;

    различные программы нуждаются в выполнении одних и тех же рутинных действий. Напр., простой ввод символа с  клавиатуры и отображение его  на экране может потребовать исполнения сотен машинных команд, а дисковая операция — тысяч. Чтобы не программировать их каждый раз заново, ОС предоставляют системные библиотеки часто используемых подпрограмм (функций);

    между программами и пользователями системы  необходимо распределять полномочия, чтобы пользователи могли защищать свои данные от чужого взора, а возможная ошибка в программе не вызывала тотальных неприятностей;

    необходима  возможность имитации «одновременного» исполнения нескольких программ на одном  компьютере (даже содержащем лишь один процессор), осуществляемой с помощью  приёма, известного как «разделение времени». При этом специальный компонент, называемый планировщиком, «нарезает» процессорное время на короткие отрезки и предоставляет их поочередно различным исполняющимся программам (процессам);

    наконец, оператор должен иметь возможность, так или иначе, управлять процессами выполнения отдельных программ. Для этого служат операционные среды, одна из которых — оболочка и набор стандартных утилит — является частью ОС (прочие, такие, как графическая операционная среда, образуют независимые от ОС прикладные платформы). Таким образом, современные универсальные ОС можно охарактеризовать прежде всего как

    использующие  файловые системы (с универсальным  механизмом доступа к данным),

    многопользовательские (с разделением полномочий),

    многозадачные (с разделением времени).

    Многозадачность и распределение полномочий требуют  определённой иерархии привилегий компонентов  самой ОС. В составе ОС различают  три группы компонентов: ядро, содержащее планировщик; драйверы устройств, непосредственно управляющие оборудованием; сетевую подсистему, файловую систему; системные библиотеки и оболочку с утилитами.

    Большинство программ, как системных (входящих в  ОС), так и прикладных, исполняются  в непривилегированном («пользовательском») режиме работы процессора и получают доступ к оборудованию (и, при необходимости, к другим ядерным ресурсам, а также ресурсам иных программ) только посредством системных вызовов. Ядро исполняется в привилегированном режиме: именно в этом смысле говорят, что ОС (точнее, её ядро) управляет оборудованием.

    В определении состава ОС значение имеет критерий операциональной  целостности (замкнутости): система  должна позволять полноценно использовать (включая модификацию) свои компоненты. Поэтому в полный состав ОС включают и набор инструментальных средств (от текстовых редакторов до компиляторов, отладчиков и компоновщиков). 
 
 
 
 
 
 
 

2. Требования, предъявляемые к  Операционным системам.

    Операционная система является сердцевиной 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:

    · Расширяемость. Код должен быть написан таким образом, чтобы можно было легко внести дополнения и изменения, если это потребуется, и не нарушить целостность системы.

    · 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.

    · 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.

    · 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.

    · Безопасность. ОС должна обладать средствами защиты ресурсов одних пользователей  от других.

    · Производительность. Система должна обладать настолько хорошим быстродействием и временем реакции, насколько это позволяет аппаратная платформа. [1],[2] 
 
 
 

3. Виды  современных операционных систем

   В настоящее время существует большое  разнообразие ОС. Они классифицируются по следующим признакам:

- по  количеству пользователей, одновременно обслуживаемых системой;

- по  числу процессов, которые могут  одновременно выполняться под  управлением ОС;

- по  типу доступа пользователя к  компьютеру;

- по  типу средств вычислительной  техники, для управления ресурсами  которых система предназначена.

     В соответствии с первым признаком  различают однопользовательские и  многопользовательские ОС. Многопользовательские  системы поддерживают одновременную  работу на компьютере нескольких пользователей (конечно, за различными терминалами).

Второй признак делит ОС на однозадачные и многозадачные. Заметим, что если система многопользовательская, то обычно она и многозадачная, но не наоборот.

     В соответствии с третьим признаком  ОС делятся на:

- системы  с пакетной обработкой, когда  из программ, подлежащих выполнению, формируется пакет, который предъявляется компьютеру. В этом случае пользователи непосредственно с ОС не взаимодействуют. Данный тип ОС предназначен для наиболее эффективного использования ресурсов компьютера;

- системы  разделения времени, обеспечивающие одновременный диалоговый (интерактивный) доступ к компьютеру нескольких пользователей через терминалы. Ресурсы компьютера выделяются при этом каждому пользователю “по очереди” в соответствии с той или иной дисциплиной обслуживания. Этот тип ОС предназначен для обеспечения удобства работы группы пользователей;

- системы  реального времени, которые должны  обеспечивать гарантированное время  ответа на внешние события.  Такие ОС служат для управления  внешними по отношению к компьютеру  процессами и объектами.

     По  четвертому признаку ОС делятся на однопроцессорные, многопроцессорные, сетевые и распределенные.

     ОС  не могут, как правило, предоставить пользователям возможности, которыми не обладает компьютер. Они в состоянии  только эффективно использовать аппаратные средства компьютера. Поэтому мы сначала перечислим возможные режимы работы ПЭВМ., чтобы понять, какими типами ОС они могут комплектоваться.

     В настоящее время ПЭВМ поддерживают спектр режимов работы, среди которых:

- однопрограммный  режим;

- однопользовательский  многопрограммный, или просто многопрограммный  режим;

- многопользовательский  многопрограммный, или просто многопрограммный  режим;

- система  виртуальных машин (дальнейшее  развитие мультипрограммирования, основным признаком которого является возможность одновременной нескольких ОС, что уже отмечалось).

     С точки зрения работы микропроцессора  режимы 2 и 3 близки друг другу, но для  обеспечения последнего необходимо наличие нескольких терминалов (дисплеев и клавиатур). Многопрограммные режимы могут реализовываться как на одно-, так и на многопроцессорных ПЭВМ.

     Для поддержки перечисленных режимов  работы ПЭВМ существуют следующие типы ОС:

- однопользовательские  однозадачные, или просто однозадачные;

- однопользовательские  многозадачные, или просто многозадачные;

- многопользовательские  многозадачные, или просто многопользовательские.

     Для обеспечения работы ПЭВМ в режиме системы виртуальных машин необходим  монитор виртуальных машин.

При рассмотрении режимов работы ПЭВМ и ОС не случайно использовались различные термины - соответственно “программа” и “задача”. Без дополнительных пояснений здесь не обойтись, что мы сейчас и сделаем.

На аппаратном уровне случаи одновременного выполнения последовательностей команд нескольких программ или одной программы неразличимы. Понятие же “задача” вообще не вводится, а посему можно использовать лишь термин “программа”, понимая под многопрограммностью способность одновременного (при наличии одного процессора - только попеременного) выполнения нескольких последовательностей команд.

     На  уровне же ОС дело обстоит несколько  иначе: считается, что система организует выполнение задачи, формируемой из самой программы или из логически  законченного фрагмента программы. Поэтому в данном случае правомерно говорить об одно- или многозадачности. Однако следует иметь в виду, что многозадачность бывает разная. Простейшим случаем многозадачности является поддержка одновременного нескольких программ без возможности разбиения программы на несколько задач. “Чистая” же многозадачность предполагает обеспечение такой возможности. Это дополнительно требует наличия в составе ОС средств для взаимодействия и синхронизации процессов. В связи с различными видами многозадачности применительно к ОС иногда употребляют термины многопрограммность для обозначения простейшего случая многозадачности и собственно “многопрограммность” для обозначения полностью реализованного многозадачного режима. Мы же будем употреблять только термин “многозадачность”, понимая его в широком смысле. В целях конкретизации при этом будет использоваться понятие “ гранула параллелизма”, которой может являться программа целиком, процесс (задача) как часть программы или даже цепочка команд в рамках процесса.

Дополнительно заметим, что многопользовательская  ОС должна быть многозадачной (иначе нельзя будет обслуживать нескольких пользователей одновременно), хотя последняя возможность в отдельности каждому пользователю может и не предоставляться.

     Для многопользовательских и многозадачных  ОС важным показателем является дисциплина обслуживания. В соответствие с этим различают вытесняющий и согласующий режимы многозадачной работы.

При вытесняющей  организации выделением задачам  процессорного времени занимается исключительно ОС. Примерами такого режима являются квантование, когда  каждой задаче процессор выделяется по очереди, причем на фиксированный промежуток времени, и приоритетное обслуживание. Вытеснение поддерживают ОС OS/2 и UNIX, а также интерфейсная система DESQview.

     В случае согласующейся организации  каждая задача, получившая управление, сама определяет, когда ей отдать процессор другой системе. Иначе говоря, здесь инициатива исходит не от ОС, а главным образом от самой задачи. Согласование применяется в сетевой ОС фирмы Novell, а также в интерфейсной системе MS Windows.

В общем случае согласование эффективнее и надежнее вытеснения, так как позволяет самой программе выбирать удобный и безопасный метод своего прерывания. Однако при этом ни одна из программ не должна узурпировать процессор, добровольно отказываясь от монопольного его использования.

     Очевидно, однозадачная ОС может быть поставлена на поддерживающую любой режим работы ПЭВМ, что и делается многими пользователями. Однако, на что уже обращалось внимание читателя, современные мощные ПЭВМ имеют такие ресурсы, которые  не могут быть эффективно использованы одним пользователем даже в многопрограммном режиме. На таких машинах целесообразнее применять многопользовательские ОС.

Для IBM - совместимых ПЭВМ разработаны и  используются следующие классы ОС:

- ОС  семейства DOS;

- ОС семейства MS WINDOWS (WINDOWS 95 и WINDOWS 98);

- ОС  семейства NT;

- ОС  семейства OS/2;

- ОС  семейства UNIX.

     Наибольшее  распространение в настоящее  время имеют представители семейства  интерфейсных многооконных операционных систем MS WINDOWS (WINDOWS 95 и WINDOWS 98). Применяются операционные системы семейства DOS. Многие пользователи применяют операционные системы семейства UNIX и сетевые операционные системы Windows NT. Операционная система OS/2 не получила широкого распространения. Данное соотношение в ближайшие годы сохранится. Сделаем относительно нее следующие замечания:

некоторые UNIX - подобные системы являются менее  требовательными к ресурсам ПЭВМ и способны функционировать на ПЭВМ менее мощных классов;

можно использовать и меньший, чем указано, объем ОЗУ, однако при этом некоторые программы могут оказаться неработоспособными, а эффективность ОС снизится.[9] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

II. Историческое развитие операционных систем

2.1 UNIX

     `Первая система UNIX была разработана в 1969 г. в подразделении Bell Labs компании AT&T. С тех пор было создано большое количество различных UNIX-систем. Юридически лишь некоторые из них имеют полное право называться «UNIX»; остальные же, хотя и используют сходные концепции и технологии, объединяются термином «UNIX-подобные» (англ. Unix-like). Для краткости в данной статье под UNIX-системами подразумеваются как истинные UNIX, так и UNIX-подобные ОС.

     Некоторые отличительные признаки UNIX-систем включают в себя:

использование простых текстовых файлов для  настройки и управления системой;

широкое применение утилит, запускаемых в командной  строке;

взаимодействие  с пользователем посредством  виртуального устройства — терминала;

представление физических и виртуальных устройств  и некоторых средств межпроцессового  взаимодействия как файлов;

использование конвейеров из нескольких программ, каждая из которых выполняет одну задачу.

     Первоначально UNIX была разработана в конце 1960-х  годов сотрудниками Bell Labs, в первую очередь Кеном Томпсоном, Денисом  Ритчи и Дугласом МакИлроем.

В 1969 году Кен  Томпсон, стремясь реализовать идеи, которые были положены в основу MULTICS, но на более скромном аппаратном обеспечении (DEC PDP-7), написал первую версию новой  операционной системы, а Брайан Керниган придумал для неё название — UNICS (UNIplexed Information and Computing System) — в противовес MULTICS (MULTIplexed Information and Computing Service). Позже это название сократилось до UNIX.

     В ноябре 1971 года вышла версия для PDP-11, наиболее успешного семейства миникомпьютеров 1970-х (в СССР его аналоги, выпускавшиеся Министерством Электронной Промышленности были известно как СМ ЭВМ и «Электроника», позже ДВК, производились в Киеве, Воронеже, Зеленограде). Эта версия получила название «первая редакция» (Edition 1) и была первой официальной версией. Системное время все реализации UNIX отсчитывают с 1 января 1970.

     Первые  версии UNIX были написаны на ассемблере и не имели встроенного компилятора  с языком высокого уровня. Примерно в 1969 году Кен Томпсон при содействии Дениса Ритчи разработал и реализовал язык Би (B), представлявший собой упрощённый (для реализации на миникомпьютерах) вариант разработанного в 1966 языка BCPL. Би, как и BCPL, был интерпретируемым языком. В 1972 году была выпущена вторая редакция UNIX, переписанная на языке Би. В 1969—1973 годах на основе Би был разработан компилируемый язык, получивший название Си (C).

     В 1973 году вышла третья редакция UNIX, со встроенным компилятором языка Си. 15 октября того же года появилась  четвёртая редакция, с переписанным на Си системным ядром (в духе системы Multics, также написанной на языке высокого уровня (ПЛ/1)), а в 1975 — пятая редакция, полностью переписанная на Си.

     С 1974 года UNIX стал бесплатно распространяться среди университетов и академических  учреждений. С 1975 года началось появление новых версий, разработанных за пределами Bell Labs, и рост популярности системы. В том же 1975 году Bell Labs выпустила шестую редакцию, известную по широко разошедшимся комментариям Джона Лайонса.

     К 1978 г. система была установлена более  чем на 600 машинах, прежде всего, в университетах. Седьмая редакция была последней единой версией UNIX. Именно в ней появился близкий к современному интерпретатор командной строки Bourne shell.

     В настоящее время UNIX используются в  основном на серверах, а также как  встроенные системы для различного оборудования. На рынке ОС для рабочих станций и домашнего применения лидером является Microsoft Windows, UNIX занимает только второе (Mac OS X) и третье (GNU/Linux) места.

     UNIX-системы  имеют большую историческую важность, поскольку благодаря им распространились некоторые популярные сегодня концепции и подходы в области ОС и программного обеспечения. Также, в ходе разработки Unix-систем был создан язык Си. 

2.2 0S/2

     Все началось с OC VM (Virtual Machine), что вышла в 1972 году. Выпущенный тогда продукт назывался VM/370 и был предназначен для поддержания сервера для определенного количества пользователей. Эта ОС, давно отметившая свой 25-летний юбилей, по истории которой можно изучать развитие технологий IBM в области серверных операционных систем и сетевых решений, является надежной и мощной базой для организации корпоративной информационно-вычислительной системы, ориентированной на многопользовательскую среду крупной современной фирмы. Система VM/ESA очень эффективно использует возможности аппаратного обеспечения и несколько менее требовательна к вычислительным ресурсам компьютера по сравнению с OS/390, что делает ее хорошим вариантом для использования в качестве платформы для корпоративной системы, информационного сервера крупной организации или сервера в Интернете. Позже IBM организовала совместный проект компаний Microsoft и IBM, нацеленный на создание операционной системы, лишенной недостатков. Первая версия 0S/2 вышла в конце 1987 года. Она была в состоянии использовать развитые вычислительные возможности процессора  и обладала средствами обеспечения связи с большими машинами фирмы IBM. В 1993 году фирма IBM выпустила 0S/2 2.1, полностью 32-разрядную систему, обладавшую способностью выполнять приложения, созданные для Windows, имевшую высокую производительность и поддерживающую большое количество периферийных устройств. В 1994 году вышла 0S/2 WARP 3. В этой реализации, помимо дальнейшего повышения производительности и снижения требований к аппаратным ресурсам, появилась поддержка работы в Интернете. Сейчас же из последних версий следует отметить лишь 0S/2 Warp4, способная работать с 64-разрядными процессорами. Кроме того, в ней довольно полно представлены средства взаимодействия с Интернетом, позволяющие 0S/2 выполнять не только клиентские программы, но и выступать в качестве веб-сервера. Начиная с третьей версии, фирмой IBM поставляются локализованные версии 0S/2 для России. Пройдя довольно большой и сложный путь, эта ОС для персональных компьютеров обладает сегодня такими особенностями, как реальная многозадачность, продуманные и надежные подсистемы управления памятью и администрирования процессов, встроенная поддержка работы в сети и дополнительные функции сетевого сервера, мощный язык программирования REXX, предназначенный для решения задач системного администрирования. Перечисленные возможности позволяют использовать 0S/2 в качестве операционной системы для мощных рабочих станций или сетевых серверов.