Операційна система Unix

 

Міністерство освіти і  науки України

Київський національний університет  імені Тараса Шевченка

Економічний факультет

 

 

 

 

 

 

Звіт із самостійної роботи

З дисципліни «Сучасні інформаційні технології»

На тему:

«ОПЕРАЦІЙНА СИСТЕМА  UNIX»

 

 

 

 

 

 

 

 

Виконала:

Студентка першого курсу  першої групи

Спеціальності «Економіка підприємства»

Кузнєцова Дар’я Сергіївна

Науковий керівник:

К. т. н., доцент Косинський Валентин Іванович

 

 

Київ-2013

ЗМІСТ

ВСТУП 3

РОДІЛ 1. ІСТОРІЯ  СТВОРЕННЯ ОПЕРАЦІЙНОЇ СИСТЕМИ UNIX, ЇЇ ПРИЗНАЧЕННЯ 5

РОЗДІЛ 2. ОСНОВНІ  ХАРАКТЕРИСТИКИ ОС UNIX 8

Функції операційної  системи UNIX 8

Функціональні характеристики 8

Керування пам'яттю в UNIX 11

Пріоритет процесів в UNIX 13

Безпека в UNIX 14

Файлова система UNIX 14

РОЗДІЛ 3. СТАТУС UNIX НА РИНКУ 16

Основні переваги та недоліки 16

UNIX на сучасному етапі розвитку 18

Статистика  використання UNIX 20

ВИСНОВКИ 21

ДОДАТКИ 23

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 25

 

 

ВСТУП

UNIX - одна з найпопулярніших в світі операційних систем завдяки тому, що її супроводжує і розповсюджує велике число компаній. Операційна система UNIX — це набір програм, що керує комп’ютером, здійснює зв’язок між користувачем і комп’ютером та забезпечує користувача інструментальними засобами, щоб допомогти йому виконати певну роботу.

Спочатку створена для  обслуговування мейнфреймів, сьогодні UNIX-подібні ОС, такі як System V, BSD та Linux, в основному використовуються для обслуговування серверів, але існують версії цілком придатні для домашнього або офісного використання. Також UNIX, завдяки потужним можливостям комбінування стандартних команд, ідеальна для створення додатків. Системи UNIX запускаються на великій кількості процесорних архітектур. Вони широко використовуються як серверні системи у бізнесі, як стільникові системи в академічному та інженерному середовищах.

UNIX хороша для кваліфікованого користувача, тому що вимагає знання принципів функціонування які в ній відбуваються. Тому вона навряд чи підійде «новачкам». Однак реальна багатозадачність і жорстке розділення пам'яті забезпечують високу надійність функціонування системи і, якщо вам потрібна надійна, гнучка ОС, UNIX підійде вам на всі сто відсотків. Саме тому в наш час лінійка UNIX така популярна. У плані надійності з нею навряд чи зможе зрівнятися більшість сучасних ОС. Не випадково збройні сили і урядові організації найчастіше віддають свою перевагу саме UNIX-подібним операційним системам.

Зародившись практично як іграшковий проект, сьогодні сімейство операційних систем UNIX успішно реалізується в різноманітних сферах діяльності: від банків та урядових структур до офісів і супермаркетів. Така популярність зумовлює чималу увагу науковців та підприємців до операційної системи сьогодні, а, отже, дослідження останньої залишається актуальним.

Метою дослідження є опис операційної системи UNIX, визначення її основних функцій і розгляд складових операційної системи. Також, спираючись на порівняння її з іншими операційними системами, дійти до висновку, чи є вона ефективною.

В ході досягнення поставленої  мети необхідно вирішити наступні завдання:

• Охарактеризувати суспільно-історичні передумови, що спричинили виникнення операційної системи UNIX та розкрити основні аспекти щодо процесу її створення і становлення;
• Дослідити основні функції операційної системи UNIX, описати способи функціонування системи;
• Розкрити сутність основних функціональних характеристик UNIX, які забезпечують виконання основних функцій систем;
• Порівняти UNIX з представленими на ринку компаніями та їх продуктами, виявити основні переваги та недоліки операційної системи в порівнянні з конкурентами.
• Визначити, яка частка ринку належить UNIX, її значимість в порівнянні з лідерами галузі.

Об’єктом дослідження є операційна система UNIX, її функціональні характеристики та практичне значення.

Предметом дослідження виступають шляхи застосування операційної системи UNIX у реальному житті задля полегшення виконання різного роду економічних, політичних, інформаційних, структуризаційних, редакційних та інших завдань користувача.

 

 

РОДІЛ 1. ІСТОРІЯ СТВОРЕННЯ  ОПЕРАЦІЙНОЇ СИСТЕМИ UNIX, ЇЇ ПРИЗНАЧЕННЯ

UNIX зародився в лабораторії Bell Labs фірми AT & T більш ніж 30 років тому. У той час Bell Labs займалася розробкою багатокористувацької системи поділу часу MULTICS (Multiplexed Information and Computing Service) разом з MIT і General Electric, але ця система зазнала невдачі. Bell Labs відмовилася від участі в проекті MULTICS, що дало можливість одному з її дослідників, Кену Томпсону, зайнятися пошуковою роботою в напрямку поліпшення операційного середовища Bell Labs. [3, c. 216]

Томпсон, а також співробітник Bell Labs Денис Рітчі і деякі інші розробляли нову файлову систему, багато рис якої вели своє походження від MULTICS. Для перевірки нової файлової системи Томпсон написав ядро ​​ОС і деякі програми для комп'ютера GE-645, який працював під управлінням мультипрограмній системи поділу часу GECOS. У Кена Томпсона була написана ним ще за часів роботи над MULTICS гра "Space Travel" – "Космічна подорож". Він запускав її на комп'ютері GE-645, але вона працювала на ньому не дуже добре через невисоку ефективність розділення часу. Крім цього, машинний час GE-645 коштував дуже дорого. У результаті Томпсон та Рітчі вирішили перенести гру на машину PDP-7 фірми DEC, що має 4096 18-бітних слів, телетайп і хороший графічний дисплей. Але у PDP-7 було слабке програмне забезпечення, і, закінчивши перенесення гри, Томпсон вирішив реалізувати на PDP-7 ту файлову систему, над який він працював на GE-645. З цієї роботи і виникла перша версія UNIX. Вже тоді вона включала характерну для сучасної UNIX файлову систему, засновану на індексних дескрипторах inode, мала підсистему керування процесами і пам'яттю, а також дозволяла двом користувачам працювати в режимі поділу часу. Система була написана на асемблері. Ім'я UNIX (Uniplex Information and Computing Services) було дано їй одним співробітником Bell Labs, Брайаном Керніганом. [15]

Першими користувачами UNIX стали співробітники відділу патентів Bell Labs, що знайшли її зручним середовищем для створення текстів. Великий вплив на долю UNIX зробив перепис її мовою високого рівня З, розробленого Денисом Рітчі спеціально для цих цілей. Це відбулося в 1973 році, UNIX нараховував до цього часу вже 25 інсталяцій, і в Bell Labs була створена спеціальна група підтримки UNIX. [4, c. 308]

Нова ОС увібрала в себе багато рис попередниць, але на противагу  їм мала цілий ряд переваг:

• проста метафорика (два ключових поняття — процес та файл);

• компонентна архітектура (принцип «одна програма — одна функція», або інакше «кожна програма має робити лише одну роботу, але робити її добре» плюс потужні засоби об'єднання цих програм для розв'язання конкретних задач);

• мінімізація ядра та кількості системних викликів;
• незалежність від апаратної архітектури і реалізація на машинно незалежній мові програмування (для цього була розроблена мова програмування «C»;
• уніфікація файлів (будь-що у системі є файлом, до якого можна доступитись за спільними для всіх правилами).

Після опису системи Томпсоном і Рітчі в комп'ютерному журналі CACM в 1974 р. UNIX одержав широке поширення. ОС стала популярною в університетах, тому що для них вона поставлялася безкоштовно разом з вихідними кодами на С. Широке поширення ефективних C-компіляторів зробило UNIX унікальною для того часу ОС через можливість переносу на різні комп'ютери. Університети внесли значний вклад у поліпшення UNIX і подальшу його популяризацію. Ще одним кроком на шляху до визнання UNIX, як стандартизованого середовища стала розробка Денисом Рітчі бібліотеки введення-виведення stdio. Завдяки використанню цієї бібліотеки для компілятора З, програми для UNIX стали легко стерпними. [5, c.109]

ОС UNIX є інтерактивною операційною системою, це традиційно мережева операційна система. [6, c. 505]

 

РОЗДІЛ 2. ОСНОВНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОС UNIX

Функції операційної  системи UNIX

Створена, щоб забезпечити  легкість, ефективність і гнучкість  програмного забезпечення, система UNIX має кілька корисних функцій:

- основна мета системи  — це можливість виконувати  широкий спектр завдань і програм; 

- інтерактивне оточення, що дозволяє користувачу зв’язуватися  прямо з комп’ютером і одержувати  негайно відповіді на його  запити і повідомлення; [17]

- багатокористувацьке оточення, що дозволяє розділяти ресурси комп’ютера з іншими користувачами без зменшення продуктивності. Цей метод називається поділом часу. Система UNIX взаємодіє з користувачами по черзі, але так швидко, що здається, що взаємодіє з усіма користувачами одночасно. (Ця істотна відмінність від MS-DOS, де тільки одна людина може використовувати в даний момент операційну систему). У UNIX користувачі повинні себе ідентифікувати при вході, що складається з двох кроків: введення імені (ім’я, за яким система ідентифікує користувача) і вхідний пароль, що є вашим секретним словом для відкриття вашого рахунку (реєстрації в системі). Оскільки тільки ви знаєте пароль, ніхто не може ввійти в систему під вашим іменем;

- багатозадачне оточення, що дозволяє виконувати більше, ніж одне завдання в одну і ту ж мить. [7, c. 111]

Функціональні характеристики

-  Транслятор UNIX написано мовою високого рівня С, що зробило її простою

для розуміння, змін і переносу на інші платформи. У зв’язку з  цим UNIX є

однією з найвідкритіших систем.

- UNIX це багатозадачна, багатокористувацька операційна система з широким спектром послуг. Система може виконувати різноманітні функції, тобто працювати: як обчислювальний сервер, що обслуговує сотні користувачів, як сервер бази даних, як мережний сервер, що підтримує найважливіші сервіси мережі (тенет, електронну пошту та ін.), а також багато користувачів може одночасно використовувати один комп'ютер, виконуючи багато різних задач.

- Основою всього сімейства UNIX є принципово однакова архітектура і набір

стандартних інтерфейсів.

- ОС наділена простим, але досить потужним користувацьким інтерфейсом.

Маючи у своєму розпорядженні  набір утиліт, кожна з яких вирішує вузькоспеціалізовану задачу, користувач може з них складати комплекси.

• В ОС UNIX використовується єдина ієрархічна система.

На структурному рівні ОС може подаватися у вигляді схеми (рис. 2.1).

Рис. 2.1

Джерело: [8, c. 300 ]

У центрі ОС знаходиться  ядро, що безпосередньо взаємодіє  з апаратною частиною комп’ютера. Функціонально розташовуючись між  апаратною частиною і прикладними програмами, ядро забезпечує необхідну незалежність ОС від апаратури. Ядро надає прикладним програмам набір послуг. До послуг ядра відносяться: вводу-виводу, відкриття, читання, запису і керування файлами, створення і керування процесами, їх синхронізація і міжпроцесорна взаємодії. Всі додатки запитують послуги ядра стандартним чином, використовуючи для цього механізм системних викликів. [8, c. 301]

Другий рівень складають  системні і прикладні додатки  або задачі. Незважаючи на зовнішню різнорідність додатків, схеми їх взаємодії з ядром однакові. Ядро виконує базові функції операційної системи: створює процеси і управляє ними, розділяє пам’ять і забезпечує доступ до файлів і периферійних пристроїв. Взаємодія прикладних задач з ядром відбувається за допомогою стандартного інтерфейсу системних викликів. Інтерфейс системних викликів являє собою набір послуг ядра і визначає формат запитів на послуги. Процес запитує послугу за допомогою системного виклику певної процедури ядра, схожого на звичайний виклик бібліотечної функції. Ядро від імені процесу виконує запит та повертає процесу необхідні дані. [9, c. 215]

Ядро складається з  трьох основних підсистем:

- файлової;

- керування процесами  і пам’яттю;

- вводу-виводу.

Процеси в UNIX відіграють визначну роль. Через те, що UNIX є багатозадачною системою, в ній одночасно може виконуватися декілька процесів.

Розрізняють три типи процесів у ОС UNIX: системні, демони і прикладні.

Системні є частиною ядра і завжди виконуються в операційній пам’яті. Демон – це не інтерактивний процес, він запускається шляхом завантаження в пам’ять відповідних програм (виконуваних файлів), і виконується у фоновому режимі. [10, c. 75]

Прикладні (користувацькі) процеси  – усі інші процеси, що виконуються  в системі, зазвичай породжені в  рамках користувацького сеансу роботи.

У системі існує один користувач, який має необмежені права. Це – 

адміністратор системи. Кожний користувач системи має унікальне  ім’я (або 

реєстраційне ім’я –  login name). У UNIX користувачі повинні себе ідентифікувати при вході, що складається з двох кроків: введення імені (ім'я (логін), по якому його ідентифікує система) і вхідний пароль, що є секретним словом для відкриття рахунка (реєстрації в системі). [11, c. 320]

Керування пам'яттю в UNIX

Перші реалізації системи  UNIX (до сьомої версії) виконувалися на машині PDP-11 з 16 розрядного архітектурою і адресним простором, рівним 64 Кбайт. Деякі моделі підтримували окремий адресний простір для розміщення інструкцій і даних, проте в сукупності адресний простір довільного процесу не міг перевищувати 128 Кб. Це обмеження призвело до розвитку різних технологій програмних оверлеїв. Механізми управління пам'яттю в ранніх версіях UNIX обмежувалися можливостями підкачки (swapping). Процеси завантажувалися в оперативну пам'ять виконуються один за іншим. У певний момент часу у фізичній пам'яті машини могло поміститися невелике число процесів, а система була для них спільно використовуваних ресурсом. Якщо необхідно було виконати інший процес, то один з існуючих процесів повинний був бути вивантаженим з пам'яті. Такий процес копіювався в заздалегідь виділену область підкачки (swapping partition), яка містилася на диску. Деякий простір підкачки (swap space) виділявся для кожного процесу на стадії його створення, що гарантувало доступність області підкачки при необхідності її використання. [12, c. 106]