Понятие, функции и виды операционных систем

 

Так как первые ПК были очень слабы, то и первые ОС были, что вполне естественно однозадачными и однопользовательскими, а также работали исключительно в текстовом режиме. Дальнейшее развитие графической подсистемы позволило более интенсивно использовать графику и цвет, таким образом выделим первый признак: внешний тип интерфейса: GUI или текстовый.

После появления микропроцессора i80286 и его расширенного режима стало  возможным аппаратно изолировать  области кода и данных разных программ друг от друга. Выделяем второй признак: многозадачность (или многопрограмность) ОС. В данном признаке можно выделить четыре типа:

1. однозадачные (MS-DOS);
2. псевдомногозадачные, то есть одновременно работает только одна программа, а мы переключаясь между ними как бы пробуждаем другую и усыпляем первую (Windows 1 и 2);
3. многозадачные (Windows 95,98);
4. реально многозадачные (Windows NT, OS/2 3 и 4, Unix, Be, Linux).

Последние две группы различаются несколько условно: под реальной многозадачностью подразумевается, что система не позволяет никакой  программе монополизировать ресурсы компьютера и, что самое важное, рабочее время микропроцессора, а также что ОС поддерживает возможность использования более одного микропроцессора.

С развитием сетей  и внедрением ПК в офисы и дома частных пользователей потребовалась  поддержка работы нескольких пользователей на одном компьютере. Выделим третий признак: является ли ОС многопользовательской. Тут также возможны варианты:

1. нет поддержки (MS-DOS, Windows 1-2-3);
2. поддерживается на одном терминале, хранятся различные профили для настройки системы под пользователя (Windows 95-98-Me-NT-2000);
3. реальная многопользовательность, то есть могут одновременно работать несколько человек на разных терминалах, но с одним ПК (Windows NT Terminal Server, Unix, Linux).

Выделим еще одну группу ОС, для которых не очень важен интерфейс, а важны скоростные и надежностные характеристики работы - серверные ОС. Например, Windows NT Server, OS/2 Advanced Server, Novel Netware/IntranetWare, Banyan Wines.

Последняя группа ОС - встраиваемые ОС. Сюда относятся ОС, которые встраиваются в различные устройства, например, сотовые телефоны, органайзеры и прочие микроэлектронные игрушки. Примером таких ОС можно назвать: Palm OS, Windows CE.

 

 

Рисунок 2. Виды операционных систем

3.1 MS-DOS

 

MS-DOS это самая первая операционная система для персональных компьютеров типа IBM PC. Она была настолько простой, насколько этого требовали первые ПК, которые давали очень мало возможностей развернуться. Она работала исключительно в диалоговом режиме: вы вводите с консоли команду, она ее выполняет (или нет, если вы ошиблись). Набор команд также был невелик (около сотни в лучшие времена), причем основных и действительно используемых команд было не более 2-3 десятков. Век этой системы оказался достаточно длинным: 19 лет - первая версия появилась в 1981г., а последняя в 1993г; после появлением Windows 95 MS-DOS стала медленно сдавать свои позиции и сейчас она практически нигде не используется, тем более что с 31 декабря 1999г. фирма Microsoft ее больше не поддерживает. MS-DOS рассмотрена в ретроспективе:

Любая последующая версия ОС полностью поддерживает все возможности  предыдущих, если не сказано обратное.

Первая версия ОС, выпущена для ПК IBM PC. Создана для ПК с  микропроцессором i8086. Позволяет адресовать только 1 МБ ОЗУ.

Добавлена поддержка  двусторонних гибких магнитных дисков объемом 360 КБ

Поставлялась для ПК IBM PC/XT. Добавлены поддержка жестких  дисков емкостью 10 МБ; загрузка системы  с жесткого диска; организация иерархической файловой структуры.

Поставлялась для ПК PCjr.

Поставлялась для ПК IBM PC/AT. Обеспечены поддержка жестких  дисков емкостью 20 МБ; клавиатуры нового типа; микропроцессора i20286 в реальном режиме.

Обеспечена поддержка  работы в сети.

Добавлена поддержка 3,5" гибких дисков емкостью 720 КБ

Поставлялась для ПК IBM PS/2. Добавлены поддержка работы микроканала; 3,5" гибких дисков емкостью 1.44 МБ; реальный режим работы микропроцессора i80386; поддержка больших жестких дисков разбитых на разделы емкостью до 32 МБ.

Первая версия была разработана  совместно фирмами IBM и Microsoft. Она  ориентирована на микропроцессор i80286 и работает исключительно в его защищенном режиме. OS/2 адресует до 16 МБ ОЗУ; при этом поддерживает режимы виртуальной адресации и изолирует программы (и конечно же их области данных) друг от друга. Система многозадачная и поддерживает до 12 терминалов.

3.2 Microsoft Windows

 

Довольно долго развивавшийся  в недрах Microsoft проект оказался на редкость коммерчески удачным (да и не только коммерчески). Первые релизы проекта Interface Manager фирма Microsoft демонстрировала еще  в 1983г. (как раз когда прямые конкуренты - Apple - уже представили свою мощную графическую ОС, правда для других компьютеров). Реальное же признание Windows обрела только в 1990г, когда вышла третья ее версия. В этом релизе Windows представила красивый и достаточно передовой интерфейс. И, наконец-то, в 1995г. вышла Windows 95, которая получила такую рекламную компанию, какой не имел более ни один программный продукт - предположительно первый год продаж Microsoft только компенсировала свою маркетинговую кампанию.

В данной версии Windows наконец-то обрела все свои лучшие черты: многозадачность, возможность выполнения 32-разрядных  программ и, что не маловажно, отличный интерфейс пользователя. Но из-за того, что Microsoft хотела сохранить совместимость  со всеми предыдущими своими ОС она сохранила и недостатки MS-DOS и Windows первых версий для приложений написанных под эти системы. Появившиеся позже Windows 98 и Me (Millenium) много нового не внесли, а только слегка развили то, что было не закончено в Windows 95, исправили некоторые обнаруженные ошибки и добавили новых, так что сложно сказать насколько оправдан переход с Windows 95 на Windows 98 или Windows Me.

Опишем кратко интерфейс Windows 95: экран представляет из себя парадигму  рабочего стола, на котором размещены пиктограммы, с помощью которых можно добраться до всех папок компьютера, корзины (виртуальной папки для удаленных файлов), сетевого окружения, сети интернет; также на рабочем столе можно создавать свои ярлыки для быстрого доступа до своих любимых программ и документов; к краю (обычно нижнему) прижата панель задач с кнопкой Пуск (Start), с помощью которой можно вызвать главное меню ОС; сама панель задач служит для отображения работающих программ в виде кнопок для удобного и быстрого переключения между ними; кроме этого создан новый для Windows элемент - SysTray - специальная область, размещенная возле системных часов, где различные постоянно-работающие программки могут помещать свои пиктограммы и "уходить" с дефицитной площади панели задач. Windows 98 не добавила к интерфейсу Windows 95 ничего, чего бы не давал пакет Internet Explorer 4.0, который интегрировал рабочий стол с Интернетом настолько, что сама Windows превращалась в браузер Интернета. Windows Me добавила много ненужных мультимедиа элементов - как раз те, которые другие программы, например, WinAmp, выполняли намного лучше, конечно же кроме сильнейшего торможения вашей системы, которое является одним из важнейших отличий Windows Me.

Действительно серьезный  шаг вперед сделала Microsoft, выпустив Windows NT. Это действительно передовая ОС: многозадачная, многопоточная, многопроцессорная и т.д. Но внешне она почти ничем не отличается от Windows 95-98, кроме двух элементов: многие DOS-программы и программы, написанные для Windows 1-2-3 отказываются работать под Windows NT, а также она работает существенно быстрее чем Windows 95-98-Me.

3.3 OS/2 Warp

 

Эта система, вышедшая в 1994г, была призвана заменить на компьютерах  систему MS-DOS с надстройкой Windows 1-2-3.xx. И эта система не просто заменяла их, а включала в себя полный IBM-овский вариант этих систем, причем в большинстве случаев под OS/2 Warp многие программы работают лучше, чем под MS-DOS или Windows 3.xx. Таким образом, IBM выпустила три ОС в одной коробке, которые "безшовно" комбинируются и работают на одном экране.

IBM построила полностью объектно-ориентированную систему с парадигмой экрана как рабочего стола. Действительно, экран в OS/2 Warp очень похож на рабочий стол - те же объекты: документы, шредер, пишущая машинка, графический планшет. Внешне интерфейсы OS/2 Warp и Windows 95 очень похожи, но только до того момента, пока вы не начали с ней работать. Немного другое назначение кнопок на окнах, несколько иначе распределяются функции кнопок мыши (в результате вы не можете, подобно тому как это происходит в Windows 95, случайно перетащить куда-нибудь ценную папку с документами). Можно свободно перетаскивать в другую папку (или даже на другой диск) папку с программой, с которой интегрированы почти все документы, Warp отследит ваши действия (даже если вы их делаете в сеансе MS-DOS) и программа не потеряется, связи будут по-прежнему работать. Каждый документ можно связывать с несколькими приложениями и, если вы не указали приложения по умолчанию, то вам всегда будет предлагаться выбор того, как вы хотите обработать документ.

Все программы абслютно независимы и изолированы. Всегда можно  закрыть повисшее приложение, и вас  не будут мучить последствия как  в Windows - Warp корректно почистит память компьютера.

3.4 Другие системы

 

Кроме вышеперечисленных для ПК существует еще целый ряд ОС: огромное семейство ОС UNIX, Be, Linux.

Все Unix'ы в основе своей  командные системы, предназначенные  для серверов, а не домашне-офисного использования. Но, как того требует  время, все они имеют большой  набор объектных графических оболочек. Но так как это оболочки, то они и требуют от ПК больших ресурсов, поэтому все Unix'ы очень ресурсоемки. Графические оболочки достаточно близки, по крайней мере визуально, к интерфейсу OS/2 Warp.

Be - объектно-ориентированная  ОС с оригинальным интерфейсом, предназначенная для работы с мультимедиа-данными.

 

Заключение

 

Операционная система (ОС) - программа или совокупность программ, управляющая основными  действиями ЭВМ, ее периферийными устройствами и обеспечивающая запуск всех остальных  программ, а также взаимодействие с оператором.

Функции ОС:

• Управление памятью;
• Управление доступом к устройствам ввода-вывода;
• Управление файловой системой;
• Управление взаимодействием процессов, диспетчеризация процессов;
• Управление использованием ресурсов;
• Загрузка программ в оперативную память и их выполнение;
• Интерфейс с пользователем;
• Межмашинное взаимодействие (сеть);
• Защита самой системы и пользовательских данных и программ;
• Разграничение прав доступа и многопользовательский режим работы.

 Многозадачность (multitasking, multiprogramming) - свойство операционной системы и ЭВМ, при которой один процессор может обрабатывать несколько разных программ или разных частей одной программы одновременно. При этом все программы вместе удерживаются в оперативной памяти и каждая выполняется за какой-то период времени. Например, одна программа может работать, пока другие ожидают включения периферийного устройства или сигнала (команды) оператора. Способность к многозадачности зависит в большей степени от операционной системы, чем от типа ЭВМ. Наиболее распространенной многозадачной системой является Unix фирмы AT&T’s Bell Laboratories (США).

Виды ОС:

1. Многопользовательская система, система с коллективным доступом, система коллективного доступа (multiuser system, multiaccess system) - вычислительная система или ее часть (например операционная система), позволяющая нескольким пользователям одновременно иметь доступ к одной ЭВМ со своего терминала (локального или удаленного). Многопользовательский характер работы достигается благодаря режиму разделения времени, который заключается в очень быстром переключении ЭВМ между разными терминалами и программами и соответственно быстрой отработке команд каждого пользователя. При этом последний не замечает задержек времени, связанных с обслуживанием других пользователей. Примерами разработок указанного вида могут служить помимо Windows операционные системы: NetWare, созданная и развиваемая фирмой Novell (США) для локальных информационных вычислительных систем; Unix фирмы AT&T’s Bell Laboratories (США); REAL/32 и др.
2. Однопользовательская система (one user system) -  операционная система, не обладающая свойствами многопользовательской. Примерами однопользовательских ОС являются MS DOS фирмы Microsoft (США) и ОС/2, созданная совместно Microsoft и IBM.
3. Сетевая операционная система, СОС (NOS, Network Operating System) - операционная система, предназначенная для обеспечения работы вычислительной сети. Примерами сетевых операционных систем являются Windows NT, Windows 2000, Novel Netware, Unix, Linux и др.

Типы ОС:

• графические (с наличием графического пользовательского интерфейса - GUI) - текстовые (только командная строка);
• бесплатные - платные;
• открытые (с возможностью редактировать исходный код) - закрытые (без возможности редактировать исходный код);
• клиентские - серверные;
• высокая стабильность (устойчивость к сбоям аппаратной части)- низкая стабильность;
• простая в администрировании (для рядового пользователя) - сложная, для системных администраторов;
• 16-разрядная - 32-разрядная - 64-разрядная (в далеком прошлом были еще и 8-разрядные);
• с высоким уровнем безопасности данных - с низким уровнем безопасности;