Контрольная работа по "Коммуникации и связь"

Кунцевич Татьяна Александровна

Задание 1. Понятие операционной системы, ее функциональное назначение. Виды операционных систем (однопользовательские и многопользовательские, однозадачные и многозадачные). Семейства операционных систем (MS DOS, Windows, UNIX, Windows и др.).

1.1 Понятие операционной  системы, ее функциональное назначение.

        Операционная система (ОС) - operating system — совокупность программных средств, осуществляющих управление ресурсами ЭВМ,  запуск прикладных программ и их взаимодействие с внешними устройствами и другими программами, а также обеспечивающих диалог пользователя с компьютером.

       ОС загружается  автоматически после включения  компьютера. Она предоставляет определенный  способ общения (интерфейс) пользователю  с вычислительной системой и  возможность взаимодействия программ. Интерфейс при этом может быть  программным и пользовательским. Программный интерфейс —  совокупность  средств,  обеспечивающих

взаимодействие устройств  и программ в рамках вычислительной системы.

Пользовательский интерфейс  — программные и аппаратные средства взаимодействия пользователя с программой или ЭВМ. Пользовательский интерфейс  может быть командным или объектно-ориентированным. Командный интерфейс основан  на формировании пользователем команд (вводе их с клавиатуры)  для  выполнения действий по управлению ресурсами  компьютера. Объектно-ориентированный  интерфейс —  это управление ресурсами  вычислительной системы путем операций над ее объектами: создать,  активизировать, переместить, скопировать, удалить  и т.д.

Большинство существующих операционных систем развивается и модифицируются. При этом модификации приобретают  статус версий. Обычно, чем выше номер  версии, тем более продвинута (развита) ОС.

       Главным требованием, предъявляемым к операционной системе, является выполнение ею основных функций эффективного управления ресурсами и обеспечение удобного интерфейса для пользователя и прикладных программ. Современная ОС, как правило, должна поддерживать мультипрограммную обработку, виртуальную память, свопинг, многооконный графический интерфейс пользователя, а также выполнять многие другие необходимые функции и услуги. А кроме этих, следующие требования: 
      Расширяемость. Изменения ОС обычно заключаются в приобретении ею новых 
свойств, например поддержке новых типов внешних устройств или новых сетевых технологий. Если код ОС написан таким образом, что дополнения и изменения могут вноситься без нарушения целостности системы, то такую ОС называют расширяемой. Расширяемость достигается за счет модульной структуры ОС, при которой программы строятся из набора отдельных модулей, взаимодействующих только через функциональный интерфейс. 
      Переносимость. В идеале код ОС должен легко переноситься с процессора одного типа на процессор другого типа и с аппаратной платформы (которые различаются не только типом процессора, но и способом организации всей аппаратуры компьютера) одного типа на аппаратную платформу другого типа. Переносимые ОС имеют несколько вариантов реализации для разных платформ, такое свойство ОС называют также многоплатформенностью. 
       Совместимость. Если ОС имеет средства для выполнения прикладных программ, 
написанных для других операционных систем, то про нее говорят, что она обладает 
совместимостью с этими ОС. Понятие совместимости включает также поддержку 
пользовательских интерфейсов других ОС. 
       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 иметь возможности наносить вред ОС. Надежность и отказоустойчивость ОС прежде всего определяются архитектурными решениями, положенными в ее основу, а также качеством ее реализации (отлаженностью кода).  
       Безопасность. Современная ОС должна защищать данные и другие ресурсы 
вычислительной системы от несанкционированного доступа. Чтобы ОС обладала свойством безопасности, она должна как минимум иметь в своем составе средства аутентификации определения легальности пользователей, авторизации — предоставления легальным пользователям дифференцированных прав доступа к ресурсам, аудита — фиксации всех «подозрительных» для безопасности системы событий. 
       Производительность. Операционная система должна обладать настолько хорошим быстродействием и временем реакции, насколько это позволяет аппаратная платформа.

       На производительность ОС влияет много факторов, среди которых основными являются архитектура ОС, многообразие функций, качество программирования кода, возможность исполнения ОС на высокопроизводительной (многопроцессорной) платформе. Критерий эффективности, в соответствии с которым ОС организует управление ресурсами компьютера, может быть различным. Например, в одних системах важен такой критерий, как пропускная способность вычислительной системы, в других время ее реакции. Очевидно, что ОС, построенные в соответствии с разными критериями эффективности, будут по-разному организовывать вычислительный процесс.

        Основная цель ОС, обеспечивающей работу ЭВМ в любом из описанных режимов, - динамическое распределение ресурсов и управление ими в соответствии с требованиями вычислительных процессов (задач).

        Ресурсом является всякий объект, который может распределяться операционной системой между вычислительными процессами в ЭВМ. Различают аппаратные и программные ресурсы ЭВМ. К аппаратным ресурсам относятся микропроцессор (процессорное время), оперативная память и периферийные устройства; к программным ресурсам – доступные пользователю программные средства для управления вычислительными процессами и данными. Важнейшими программными ресурсами являются программы, входящие в систему программирования; средства программного управления периферийными устройствами и файлами; библиотеки системных и прикладных программ; средства, обеспечивающие контроль и взаимодействие вычислительных процессов (задач).

        Операционная система распределяет ресурсы в соответствии с запросами пользователей и возможностями ЭВМ и с учетом взаимодействия вычислительных процессов. Функции ОС также реализуются рядом вычислительных процессов, которые сами потребляют ресурсы (память, процессорное время и др.) Вычислительные процессы, относящиеся к ОС, управляют вычислительными процессами, созданными по запросу пользователей.

        Считается, что ресурс работает в режиме разделения, если каждый из вычислительных процессов занимает его в течение некоторого интервала времени. Например, два процесса могут разделять процессорное время поровну, если каждому процессу дается возможность использовать процессор в течение одной секунды из каждых двух секунд. Аналогично происходит разделение всех аппаратурных ресурсов, но интервалы использования ресурсов процессами могут быть неодинаковыми. Например, процесс может получить в своё распоряжение часть оперативной памяти на весь период своего существования, но микропроцессор может быть доступен процессу только в течение одной секунды из каждых четырёх.

         Операционная система является посредником между ЭВМ и её пользователем. Она делает работу с ЭВМ более простой, освобождая пользователя от обязанностей распределять ресурсы и управлять ими. Операционная система осуществляет анализ запросов пользователя и обеспечивает их выполнение. Запрос отражает необходимые ресурсы и требуемые действия ЭВМ и представляется последовательностью команд на особом языке директив операционной системы. Такая последовательность команд называется заданием.

        Операционная  система выполняет следующие  функции:

• 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.

      Каждая ОС имеет свои достоинства и недостатки.  Выбирая операционную систему, пользователь должен представлять, в какой степени она обеспечит решение его текущих и перспективных задач. При этом необходимо учитывать: 

1. на каких аппаратных платформах, и с какой скоростью работает ОС;
2. какое периферийное аппаратное обеспечение ОС поддерживает;
3. как полно удовлетворяет ОС потребности пользователя,  то есть,  каковы функции системы;
4. каков способ взаимодействия ОС с пользователем (насколько нагляден, удобен, понятен и привычен пользователю интерфейс);
5. существуют ли информативные подсказки,  встроенные справочники и т.д.;
6. какова надежность системы,  то есть ее устойчивость к ошибкам пользователя, отказам оборудования и т. д.;
7. какие возможности предоставляет ОС для организации сетей;

обеспечивает ли ОС совместимость  с другими операционными система-

ми;

8. какие инструментальные средства имеет ОС для разработки прикладных

программ;

9. осуществляется ли в ОС поддержка различных национальных языков;

какие известные пакеты прикладных программ можно использовать при

работе с данной системой; 

10. как осуществляется в ОС защита информации и самой системы.

1.2 Виды операционных систем (однопользовательские и многопользовательские, однозадачные и многозадачные)

      В зависимости от типа интерфейса, виды операционных систем в первую очередь делятся на текстовые и графические (GUI), где взаимодействие с пользователем происходит с помощью использования графических образов. Примерами последних служат большинство современных операционных систем. 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.

       Операционные системы можно классифицировать по:

• количеству одновременно работающих пользователей:

1. Однопользовательские. К ним относятся MS-DOS и первые версии Windows.

2. Многопользовательские с поддержкой на одном терминале (Windows 95, 98, 2000 и т. д.).
3. Многопользовательские с поддержкой на нескольких терминалах, но с одним ПК (Linux, Mac OS Х, Windows).

• числу заданий, одновременно выполняемых под управлением ОС:

1. Однозадачные. Примером является MS-DOS.
2. Псевдомногозадачные, то есть в одно время работает лишь одна программа, но при этом операционная система производит переключение между несколькими такими программами. Примерами служат самые первые версии Windows.
3. Многозадачные (Windows 95, Windows 98).
4. Реально многозадачные (Windows NT, Linux, Mac OS X).

      Последние два пункта имеют лишь условное различие: реальная многозадачность подразумевает то, что операционная система не позволяет какой-то определенной программе монополизировать ресурсы компьютера, а также то, что ОС способна поддерживать работу нескольких процессоров.

• количеству поддерживаемых процессоров:  однопроцессорные и многопроцессорные;
• разрядности кода ОС: 8-, 16-, 32- и 64-разрядные;
• типу пользовательского интерфейса: командные (текстовые) и объектноориентированные (графические);
• типу доступа пользователя к ресурсам ЭВМ:  с пакетной обработкой,  сразделением времени и реального времени;
• типу использования ресурсов: локальные и сетевые.

    Наиболее известные ОС — это DOS; OS/2; UNIX; Windows; Linux. На сегодняшний день наиболее распространены ОС семейства Windows. Однако в последние годы все большую популярность приобретает Linux.

     Коротко рассмотрим особенности самых популярных на сегодняшний день операционных систем. Начать стоит с Windows 7, которая установлена на большинстве домашних компьютеров. Ее положительными качествами являются хорошая визуализация и способность самостоятельно установить драйвер для нового подключенного устройства. Однако требование больших ресурсов и факт того, что для нее выпускаются в основном только платные программы, создают огромный минус этой операционной системе. Linux в большинстве случаев используется только программистами или для установки на сервера. Выпущено большое количество версий данной ОС, самой распространенной из которых является Ubuntu. Она имеет высокую скорость работы, огромное количество настроек, позволяющих настроить систему под себя, практически полное отсутствие вирусов, а также огромное количество программ и приложений, которые можно скачивать из интернета по мере их надобности. В тоже время Ubuntu достаточно сложно настроить.

1.3  Семейства операционных систем (MS DOS, Windows, UNIX, Windows и др.).

      ОС семейство Windows – это разработанная фирмой Microsoft надстройка над ОС DOS, обеспечивающая большое количество возможностей и удобств для пользователей и программистов. В отличие от оболочек типа Norton Сommander, Windows не только обеспечивает удобный и наглядный интерфейс для операции с файлами, дисками, но предоставляет новые возможности для запускаемых в среде Windows программ. Разумеется, для использования этих возможностей программы должны быть спроектированы по требованиям Windows. MS Windows – интегрированная среда, обеспечивающая эффективный обмен текстовой, графической, звуковой и видеоинформацией между отдельными программами. Базовые функциональные возможности MS Windows перекрывают все, что заложено в MS DOS, Windows 3.11. 
Интегрированная операционная система – операционная система, ядро которой, загружаемое в момент включения компьютера, активизирует графический интерфейс пользователя и обеспечивает полную совместимость с операционной системой MS DOS. 
 
      Преимущества Windows: 
 
1. Удобство поддержки устройств. Основное отличие программ для DOS и Windows состоит в том, что DOS-программа может работать с аппаратными средствами компьютера (монитором, клавиатурой, принтером) непосредственно, минуя DOS, в то время как Windows-программа должна обращаться к внешним устройствам только через посредство Windows. Поэтому после установки в Windows драйвера, обеспечивающего поддержку данного устройства, все Windows-программы могут работать с этим устройством. Это ликвидирует болезненную для DOS проблему обеспечения совместимости программ с конкретными внешними устройствами. Программы (драйверы) для поддержки наиболее распространенных устройств входят в Windows, а для остальных устройств – поставляются вместе с этими устройствами или контроллерами. 
 
2. Единый пользовательский интерфейс.Windows представляет программистам все необходимые средства для создания пользовательского интерфейса, поэтому программисты пользуются ими, а не изобретают аналогичные собственные средства. Вследствие этого пользовательский интерфейс Windows-программы в значительной степени унифицирован, а пользователям не требуется изучать для каждой программы новые принципы организации взаимодействия с этой программой. 
 
3.  Поддержка масштабируемых шрифтов. В таких приложениях, как редактирование документов, издательское и рекламное дело, создание таблиц или презентаций необходимо использование большого количества разнообразных шрифтов – текстовых, заголовочных, декоративных, причем символы этих шрифтов могут потребоваться в самых различных размерах. Поэтому в Windows 3.1 была встроена поддержка масштабируемых шрифтов формата True Type. Масштабируемые шрифты содержат описания контуров символов, позволяющие строить символы любого нужного размера. 
 
4.  Поддержка мультимедиа. При подключении соответствующих устройств Windows может воспринимать звуки от микрофона, компакт-диска или MIDI-синтезатора, изображения от цифровой видеокамеры или с компакт-диска, выводить звуки и движущиеся изображения. Windows – высокоэффективная платформа для мультимедиа. Эта операционная среда позволяет мультимедиаприложениям проявить себя наилучшим образом. Персональные компьютеры с мультимедиа на платформе Windows обеспечивают прекрасное качество изображения и звука. Windows обеспечивает поддержку таких мультимедийных устройств, как видеодиски и видеомагнитофоны. Эта поддержка упрощает процесс подготовки системы к покадровой съемке – основе высококачественного видео. 
 
5. Многозадачность. Windows обеспечивает возможность одновременного выполнения нескольких программ и переключения с одной программы на другую. 
 
6. Средства обмена данными. Для организации обмена данными между различными программами Windows предлагает следующие способы: