Назначение, эволюция и классификация операционных систем

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение…………………………………………………………………….3

1. Назначение, эволюция и классификация операционных систем…….4

     Введение…………………………………………………………………5

1.1. Основные понятия………………………………………………….7

1.2. Классификация операционных систем…………………………....8

1.3. Характеристика  операционных систем…………………………..9

1.3.1.Функции операционных систем…………………………...9

          1.3.2. Эволюция операционных систем………………………..10

          1.3.3. ОС CP/M…………………………………………………..11

          1.3.4. ОС MS DOS……………………………………………….12

          1.3.5. ОС UNIX…………………………………………………..12

          1.3.6. ОС BeOS…………………………………………………..13

Заключение…………………………………………………………….14

2. Практическая часть………………………………………………….…15

      2.1   Общая характеристика, задачи…………………………………15

      2.2   Описание алгоритма решения задачи…………………………15

Список используемой литературы………………………………………20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Список вопросов, раскрытых  в теоретической части:

1. Основные понятия операционных систем.

2. Классификация операционных систем.

3.Характеристика  операционных систем.

4.Функции операционных систем.

5. Эволюция операционных систем.      

6. ОС CP/M.

7. ОС MS DOS.

8. ОС UNIX.

 9. ОС BeOS.

Работа выполнялась  на ПК:

Intel (R) Pentium (R) –  4 CPU / 3.40 GHz / 3.40 ГГц / 512Mb ОЗУ/ DVD-RW 16*24*52 /3,5 ״FDD / Windows XP / Version 2002 /

С использованием программ:

MS Word – 2003

MS Excel – 2003

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. НАЗНАЧЕНИЕ, ЭВОЛЮЦИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ.

Введение

1.1. Основные понятия  Операционная система

1.2. Классификация

1.3. Характеристика

 Заключение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Операционные системы  появились в своем нынешнем виде для ЭВМ третьего поколения. Однако отдельные элементы, ставшие впоследствии неотъемлемой частью операционных систем, были разработаны еще для ЭВМ  второго поколения. Тогда разработки отдельных программ, ставших прообразом модулей, входящих в состав современных операционных систем, была инициативой некоторых талантливых программистов-одиночек. С одной стороны все более увеличивался объем информации, которую необходимо обработать за короткий промежуток времени, причем использование ЭВМ только для научных расчетов постепенно дополнялось широким внедрением ЭВМ для массовых расчетов экономического характера и производственных процессов. С другой стороны, в связи с достижениями электроники быстро возрастала скорость работы ЭВМ. В этой цепочке отстающим звеном всегда являлась производительность программистов, операторов, т.е. персонала, доводящего до уровня восприятия ЭВМ задачи обработки информации.  В такой ситуации ценны любые средства, позволяющие автоматизировать те или иные стороны деятельности, связанной с загрузкой ЭВМ работой.

Параллельно с повышением быстродействия ЭВМ и их подорожанием все более насущной была проблема не только полной, но и эффективной эксплуатации ЭВМ; стала очевидной необходимость переложить на ЭВМ некоторые наиболее стандартные действия человека по обеспечению ее эксплуатации. Таким образом, уже при использовании ЭВМ второго поколения зародились некоторые направления программного, аппаратного и организационного решения задачи повышения производительности вычислительных систем, концепции которых были широко использованы впоследствии. Следует помнить, что основным критерием эффективности ЭВМ была ее пропускная способность, т.е. объем работ, выполненный за единицу времени.

Существует вечное противоречие между скоростью работы процессора ЭВМ и скоростью работы внешних устройств. Особенно ярко это противоречие проявляется, если брать самые медленные из внешних устройств – ввод с перфокарт и вывод на печать. Очень заметны простои в работе высокоскоростного процессора, когда он вынужден ждать окончания выполнения ввода с перфокарт или вывода на печать. В этом плане более быстрые устройства ввода-вывода, такие, как магнитная лента или диск, более предпочтительны, хотя и не идеальны.

Эта проблема решалась за счет аппаратного или программного переноса информации с внешних носителей одного типа на внешние носители другого типа. Так, вместо ввода с перфокарт в процессе выполнения программы может происходить ввод той же информации с ленты или диска, куда она была занесена предварительно, вне рамок выполнения этой программы. Аналогично вместо вывода на печать в программе производится вывод на ленту или диск, а разгрузка полученных результатов на печать произойдет позже. Выигрыш во времени для ЭВМ средней производительности при использовании этого приема был достаточно очевиден. Этот прием иногда носит название спулинга.

Он может выполняться  как с участием ЭВМ, пользующейся услугами спулинга, так и без нее, с помощью специальной аппаратуры. Создается специальный комплекс программ, чтобы программист был полностью освобожден от заботы о фактическом местонахождении своих исходных и результативных данных в процессе выполнения программы.

 

 

 

 

 

 

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Операционная  система, ОС (англ. operating system) — базовый набор функций, обеспечивающий управление аппаратными средствами компьютера. [5, c.25]

Центральный процессор (ЦП или центральное процессорное устройство - ЦПУ; англ. central processing unit, CPU, дословно — центральное вычислительное устройство) — исполнитель машинных инструкций, часть аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера, отвечающий за выполнение операций, заданных программами.[4, c.46]

Операционная среда — совокупность компьютерных программ, обеспечивающая оператору возможность управлять вычислительными процессами и файлами.

Устройство ввода-вывода — компонент типовой архитектуры ЭВМ, предоставляющее компьютеру возможность взаимодействия с внешним миром и, в частности, с пользователями и другими компьютерами.[2, c.57]

Виртуальная память — технология, которая была разработана с целью увеличения общего объема памяти, организации множества адресных пространств памяти, их защиты и автоматизации процесса перемещения машинного кода и данных между основной памятью компьютера и вторичным хранилищем.[2, с.54]

Файловая система (англ. file system) — регламент, определяющий способ организации, хранения и именования данных на носителях информации. Она определяет формат физического хранения информации, которую принято группировать в виде файлов. Конкретная файловая система определяет размер имени файла (папки), максимальный возможный размер файла и раздела, набор атрибутов файла.[6]

 

1.2.КЛАССИФИКАЦИЯ ОПРЕАЦИОННЫХ СИСТЕМ

 

 

Рисунок 1. – «Положение ОС в логической структуре компьютера» [6].

 

Рисунок 2.- «Объекты ядра ОС»[4, с.80].

 

 

3. ХАРАКТЕРИСТИКА ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ

1.3.1. Функции  ОС.

Основные функции (простейшие ОС):

  1. Загрузка приложений в оперативную память и их выполнение.

  2. Стандартизованный доступ к периферийным устройствам (устройства ввода-вывода).

   3.Управление оперативной памятью (распределение между процессами, виртуальная память).

   4. Управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как жёсткий диск, компакт-диск и т. д.), организованным в той или иной файловой системе.

    5.Пользовательский интерфейс.

    6.Сетевые операции, поддержка стека протоколов.

Дополнительные  функции:

    1. Параллельное или псевдопараллельное выполнение задач (многозадачность).

    2. Взаимодействие между процессами: обмен данными, взаимная синхронизация.

    3. Защита самой системы, а также пользовательских данных и программ от действий пользователей (злонамеренных или по незнанию) или приложений.

    4.Разграничение прав доступа и многопользовательский режим работы (аутентификация, авторизация).

 

 

 

 

 

 

1.3.2. Эволюция операционных  систем.

Предшественником ОС следует считать служебные программы (загрузчики и мониторы), 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.).

В 1950-60-х годах сформировались и были реализованы основные идеи, определяющие функциональность ОС: пакетный режим, разделение времени и многозадачность, разделение полномочий, реальный масштаб времени, файловые структуры и файловые системы. [4, с.98]

1. Пакетный  режим

Пакетный режим предполагает наличие очереди программ на исполнение, причём ОС может обеспечивать загрузку программы с внешних носителей данных в оперативную память, не дожидаясь завершения исполнения предыдущей программы, что позволяет избежать простоя процессора.

2. Разделение  времени и многозадачность

Разделение времени  позволило создать «многопользовательские» системы, в которых один (как правило) центральный процессор и блок оперативной памяти соединялся с многочисленными терминалами. При этом часть задач (таких, как ввод или редактирование данных оператором) могла исполняться в режиме диалога, а другие задачи (такие, как массивные вычисления) — в пакетном режиме.

3. Разделение полномочий

Распространение многопользовательских  систем потребовало решения задачи разделения полномочий, позволяющей избежать возможности модификации исполняемой программы или данных одной программы в памяти компьютера другой (содержащей ошибку или злонамеренно подготовленной) программы, а также модификации самой ОС прикладной программой.

4. Реальный  масштаб времени

Включение функции реального  масштаба времени в ОС позволило создавать системы, одновременно обслуживающие производственные процессы и решающие другие задачи (в пакетном режиме и (или) в режиме разделения времени).

 

 

 

1.3.3. ОС СР/М.

Наиболее простой операционной системой, предоставляющей пользователям лишь самый необходимый набор средств для управления ресурсами ПЭВМ, доступна к файловой системе и организации диалога, является ОС СР/М, разработанная фирмой Digital Research в 1974 г. СР/М фактически стала стандартом для 8-разрядных микропроцессоров. Обеспечение удобного взаимодействия ПЭВМ с пользователем – «дружественного интерфейса», поддержка разнообразных внешних устройств, реализация общих сервисных функций возлагается в данной ОС не столько на системные средства, сколько на прикладные программы, работающие под их управлением.

СР/М, как и другие ОС данного  класса, не предоставляет особых возможностей системным программистам, так как ориентирована на дешевые ПК с невысокими эксплуатационными характеристиками. Основными функциями, которые обеспечивает СР/М, являются: редактирование, управление файлами, простое управление прикладными программами, а также легкость перенесения программ с одной ПЭВМ  на другую, если они используют одну и ту же версию ОС.

 

1.3.4. ОС MS DOS.

ОС MS DOS (сокращенно  от англ. Microsoft Disk Operating System — дисковая ОС от Microsoft) — коммерческая операционная система для персональных компьютеров фирмы Microsoft. MS-DOS — самая известная ОС из семейства DOS. Это ОС с более развитыми средствами доступа ко всем аппаратным компонентам, гибкой файловой системой, удобным для пользователей командным языком. Средства, предоставляемые ОС этого класса, позволяют, с одной стороны, формировать удобную операционную среду для разработки ПО, с другой стороны, на их основе довольно легко можно создавать автоматизированные рабочие места с простыми средствами доступа пользователей к прикладным программам и ППП. К этому классу относится ОС MS DOS фирмы Microsoft и DR DOS фирмы Digital Research.

К основным достоинствам MS DOS относятся:

• развитый командный язык;
• возможность организации многоуровневых каталогов;
• возможность работы со всеми пользовательскими устройствами как с файлами;
• возможность подключения пользователем дополнительных драйверов внешних устройств и т.д.[3, с. 178].

 

 

1.3.5. ОС UNIX.

Третий класс ОС ориентирован в основном на эффективную поддержку процесса разработки ПО. Наиболее ярким представителем этого класса является ОС UNIX, разработанная фирмой Bell Laboratories в 1969 г. ОС UNIX завоевала широкую популярность среди программистов и пользователей ПЭВМ: во-первых, своей простой организацией; во-вторых, благодаря языку Си, на котором она написана, ее удается с относительными небольшими затратами переносит с одной машины на другие; в-третьих, в своей основе она ориентирована на пользователя-программиста, а не на решение абстрактных задач управления машинными ресурсами. ОС UNIX обеспечивает поддержку: