Операционные системы (архив ИПМ специалисты, бакалавры 2001г — 2021г, Богомолов)

Операционные системы (архив ИПМ специалисты, бакалавры 2001г — 2021г, Богомолов)

Первые (1945-1955г.г.) компьютеры работали без операционных систем, как правило, на них работала одна программа.

Когда скорость выполнения программ и их количество стало увеличиваться, простои компьютера между запусками программ стали составлять значительное время. Появились первые системы пакетной обработки (1955-1965г.г.), которые просто автоматизировали запуск одной программ за другой и тем самым увеличивали коэффициент загрузки процессора. Системы пакетной обработки явились прообразом современных операционных систем. Совокупность нескольких заданий, как правило, в виде колоды перфокарт, получила название пакета заданий.

Многозадачность (1965-1980) — это способ организации вычислительного процесса, при котором на одном процессоре попеременно выполняются несколько задач. Пока одна задача выполняет операцию ввода-вывода, процессор не простаивает, как это происходило при последовательном выполнении задач , а выполняет другую задачу. Для этого создали систему распределения памяти, когда каждая задача загружается в свой участок оперативной памяти, называемый разделом.

Спулинг (spooling-подкачка) в то время задания считывались с перфокарт на диск в том темпе, в котором они появлялись в помещении вычислительного центра, а затем, когда очередное задание завершалось, новое задание с диска загружалось в освободившийся раздел.

Системы разделения времени — вариант многозадачности, при котором у каждого пользователя есть свой диалоговый терминал. Это было сделано, чтобы каждый программист мог отлаживать свою программу в реальном времени. Фактически это была многопользовательская система. Естественно стали возникать проблемы защиты задач друг от друга.

В это время была разработана многопользовательская система MULTICS, которая должна была обеспечивать одновременную работу сотни пользователей.

В это время также стали бурно развиваться мини-компьютеры (первый был выпущен в 1961г.), на которые была перенесена система MULTICS. Эта работа в дальнейшем развилась в систему UNIX.

Появилось много разновидностей несовместимых UNIX, основные из них были System V и BSD. Чтобы было возможно писать программы, работающие в любой системе UNIX, был разработан стандарт POSIX. Стандарт POSIX определяет минимальный интерфейс системного вызова, который должны поддерживать системы UNUX.

В 1974г. был выпущен центральный процессор Intel 8080, для него была создана операционная система CP/M. В 1977г. она была переработана для других процессоров, например Z80.

В начале 80-х была разработана система MS-DOS, и стала основной системой для микрокомпьютеров.

В 80-х годах стало возможным реализовать графический интерфейс пользователя (GUI — Graphical User Interface), теория которого была разработана еще в 60-е годы. Первой реализовала GUI корпорация Macintosh.

С 1985 года выпустили Windows, в то время она была графической оболочкой к MS-DOS вплоть до 1995г., когда вышла Windows 95.

Уже тогда было ясно, что DOS с ее ограничениями по памяти и по возможностям файловой системы не может воспользоваться вычислительной мощностью появляющихся компьютеров. Поэтому IBM и Microsoft начинали совместно разрабатывать операционную систему OS/2. Она должна была поддерживать вытесняющую многозадачность, виртуальную память, графический пользовательский интерфейс, виртуальную машину для выполнения DOS-приложений. Первая версия вышла 1987г.

В дальнейшем Microsoft отошла от разработки OS/2, и стала разрабатывать Windows NT. Первая версия вышла в 1993г.

В середине 80-х стали бурно развиваться сети персональных компьютеров, работающие под управлением сетевых или распределенных операционных систем.

Сетевая операционная система не имеет отличий от операционной системы однопроцессорного компьютера. Она обязательно содержит программную поддержку для сетевых интерфейсных устройств (драйвер сетевого адаптера), а также средства для удаленного входа в другие компьютеры сети и средства доступа к удаленным файлам.

Распределенная операционная система, напротив, представляется пользователям простой системой, в которой пользователь не должен беспокоиться о том, где работают его программы или где расположены файлы, все это должно автоматически обрабатываться самой операционной системой.

В 1987г. была выпущена операционная система MINIX, она была построена на схеме микро ядра.

В 1991г. была выпущена LINUX, в отличии от микроядерной MINIX она стала монолитной.

Чуть позже вышла FreeBSD (основой для нее послужила BSD UNIX).

1.2 Назначение ОС

1.2.1 ОС как виртуальная машина

ОС предоставляет пользователю виртуальную машину, которую легче программировать и с которой легче работать, чем непосредственно с аппаратурой, составляющей реальную машину.

Например, чтобы считать или записать информацию на дискету, надо:

Запустить двигатель вращения дискеты

Управлять шаговым двигателем перемещения головки

Следить за индикатором присутствия дискеты

Выбрать номер блока на диске

Выбрать номер сектора на дорожке

Все эти функции берет на себя операционная система.

1.2.2 ОС как система управления ресурсами

Чтобы несколько программ могло работать с одним ресурсом (процессор, память), необходима система управления ресурсами.

Способы распределения ресурса:

Временной — когда программы используют его по очереди, например, так система управляет процессором.

Пространственный — программа получает часть ресурса, например, так система управляет оперативной памятью и жестким диском.

1.3 Интерфейс прикладного программирования

API (Application Programming Interface) — интерфейс прикладного программирования, .

Интерфейс между операционной системой и программами определяется набором системных вызовов.

Например, если пользовательскому процессу необходимо считать данные из файла, он должен выполнить команду системного вызова, т.е. выполнить прерывание с переключением в режим ядра и активизировать функцию операционной системы для считывания данных из файла.

Рассмотрим наиболее часто применяемых системных вызовов стандарта POSIX. В POSIX существует более 100 системных вызовов.

fork — создание нового процесса

exit — завершение процесса

open — открывает файл

close — закрывает файл

read — читает данные из файла в буфер

write — пишет данные из буфера в файл

stat — получает информацию о состоянии файла

mkdir — создает новый каталог

rmdir — удаляет каталог

link — создает ссылку

unlink — удаляет ссылку

mount — монтирует файловую систему

umount — демонтирует файловую систему

chdir — изменяет рабочий каталог

В UNIX вызовы почти один к одному идентичны библиотечным процедурам, которые используются для обращения к системным вызовам.

Рассмотрим интерфейс прикладного программирования для Windows — Win32 API. Win32 API отделен от системных вызовов. Это позволяет в разных версиях менять системные вызовы, не переписывая программы.

Поэтому непонятно является ли вызов системным (выполняется ядром), или он обрабатывается в пространстве пользователя.

В Win32 API существует более 1000 вызовов. Такое количество связано и с тем, что графический интерфейс пользователя UNIX запускается в пользовательском режиме, а в Windows встроен в ядро. Поэтому Win32 API имеет много вызовов для управления окнами, текстом, шрифтами т.д.

Рассмотрим вызовы Win32 API, которые подобны вызовам стандарта POSIX.

CreatProcess (fork) — создание нового процесса

ExitProcess (exit) — завершение процесса

CreatFile (open) — открывает файл

CloseHandle (close) — закрывает файл

ReadFile (read) — читает данные из файла в буфер

WriteFile (write) — пишет данные из буфера в файл

CreatDirectory (mkdir) — создает новый каталог

RemoveDirectory (rmdir) — удаляет каталог

SetCurrentDirectory (chdir) — изменяет рабочий каталог

Интерфейс Win32 API позволяет программам работать почти на всех версиях Windows

1.4 Структура операционных систем

1.4.1 Монолитная система

Главная программа, которая вызывает требуемые сервисные процедуры.

Набор сервисных процедур, реализующих системные вызовы.

Набор утилит, обслуживающих сервисные процедуры.

Простая модель монолитной системы

В этой модели для каждого системного вызова имеется одна сервисная процедура (например, читать из файла). Утилиты выполняют функции, которые нужны нескольким сервисным процедурам (например, для чтения и записи файла необходима утилита работы с диском).

Этапы обработки вызова:

Выполняется переход из режима пользователя в режим ядра

ОС проверяет параметры вызова для того, чтобы определить, какой системный вызов должен быть выполнен

После этого ОС обращается к таблице, содержащей ссылки на процедуры, и вызывает соответствующую процедуру.

1.4.2 Многоуровневая структура ОС

Обобщением предыдущего подхода является организация ОС как иерархии уровней. Уровни образуются группами функций операционной системы — файловая система, управление процессами и устройствами и т.п. Каждый уровень может взаимодействовать только со своим непосредственным соседом — выше- или нижележащим уровнем. Прикладные программы или модули самой операционной системы передают запросы вверх и вниз по этим уровням.

Пример структуры многоуровневой системы

Большой код ядра, и как следствие большое содержание ошибок

Ядро плохо защищено от вспомогательных процессов

Пример реализации многоуровневой модели UNIX.

Структура ОС UNIX

Пример реализации многоуровневой модели Windows

Структура Windows 2000

1.4.3 Модель экзоядра

Если предыдущие модели брали на себя максимум функций, принцип экзоядра, все отдать пользовательским программам. Например, зачем нужна файловая система? Почему не позволить пользователю просто читать и писать участки диска защищенным образом? Т.е. каждая пользовательская программа сможет иметь свою файловую систему. Такая операционная система должна обеспечить безопасное распределение ресурсов среди соревнующихся за них пользователей.

1.4.4 Микроядерная архитектура (модель клиент-сервер)

Эта модель является средним между двумя предыдущими моделями.

В развитии современных операционных систем наблюдается тенденция в сторону дальнейшего переноса задач из ядра в уровень пользовательских процессов, оставляя минимальное микроядро.

В этой модели вводятся два понятия:

Серверный процесс (который обрабатывает запросы)

Клиентский процесс (который посылает запросы)

В задачу ядра входит только управление связью между клиентами и серверами.

Малый код ядра и отдельных подсистем, и как следствие меньшее содержание ошибок.

История развития Windows

Операционная система Windows компании Microsoft, вне сомнения, стала вехой в развитии не только информационной индустрии, но и всего человечества. Во многом именно благодаря Windows на столах сотен миллионов людей по всему миру установлены персональные компьютеры и ноутбуки. Параллельно с операционной системой для домашних компьютеров в Microsoft разрабатывали серверную версию Windows, предназначенную для компаний и корпораций. Эта версия получила название Windows NT, а затем и Windows Server. Данное семейство операционных систем обрело значительную популярность и серьезно потеснило бывшего короля серверов — операционную систему UNIX.

История Windows напоминает победоносное шествие, начавшееся в далеком 1985 году, когда вышла первая Windows с номером 1.01. Однако история компании Microsoft начинается еще раньше, аж в 1975 году, когда молодой студент Билл Гейтс создал версию программного языка BASIC для одного из первых персональных компьютеров, модели Altair 8800.

Вопреки расхожему мнению, первая версия Windows вовсе не была самостоятельной операционной системой. В действительности Windows представляла собой графическую «надстройку» над операционной системой DOS и была призвана упростить работу с темной и мрачной командной строкой. Многие пользователи DOS не поняли этого нововведения.

История Windows начинается в ноябре 1985 года, когда появилась первая версия системы Windows 1.0. Она представляла собой набор программ, расширяющих возможности существующих операционных систем для большего удобства в работе. Через несколько лет вышла вторая версия (Windows 2.0), но особой популярности не завоевала.

Время шло, и в 1990 году вышла очередная версия — Windows 3.0, которая стала использоваться на многих персональных компьютерах.

Популярность новой версии Windows объяснялась несколькими причинами. Графический интерфейс позволял работать с данными не с помощью команд, вводимых в командной строке, а с помощью наглядных и понятных действий над графическими объектами, обозначающими эти данные. Также значительно повысила удобство и эффективность работы возможность одновременно работать с несколькими программами. В 1995 году появилась знаменитая Windows 95, ставшая новым этапом в истории Windows и вообще персональных компьютеров. По сравнению с Windows 3.1 значительно изменился интерфейс, возросла скорость работы программ. Новая операционная система позволяла автоматически настраивать дополнительные устройства компьютера для устранения конфликтов при взаимодействии между ними. Кроме того, в Windows 95 были сделаны первые шаги для реализации поддержки тогда еще только зарождавшейся сети Интернет.

Интерфейс Windows 95 стал основным для всего семейства Windows, и в 1996 году появляется переработанная версия серверной операционной системы Windows NT 4.0, имеющая такой же интерфейс, как и Windows 95.

В 1998 году появилась Windows 98 со значительно переработанной по сравнению с Windows 95 структурой. В новой версии много внимания было уделено работе с Интернетом и современным протоколам.

Следующим этапом в развитии Windows стало появление Windows 2000 и Windows Me (Millenium Edition). Система Windows 2000 была разработана на основе Windows NT и унаследовала от нее высокую надежность и защищенность информации от постороннего вмешательства. Было выпущено две версии: Windows 2000 Server для серверов и Windows 2000 Professional для рабочих станций, которую многие установили на домашних компьютерах.

Операционная система Windows Me стала, по сути, расширенной версией Windows 98 с улучшенной поддержкой мультимедиа. Считается, что Windows Me стала одной из самых неудачных версий Windows, отличалась нестабильной работой, часто «зависала» и аварийно завершала свою работу.

В результате всего через год после ее выпуска, появилась новая операционная система Windows XP. Случилось это в 2001 году.

Операционная система Windows XP была основана на ядре Windows NT и поэтому отличалась высочайшей стабильностью и эффективностью работы по сравнению с предыдущими версиями Windows. В ней также был серьезно переработан графический интерфейс, введена поддержка новых функций и программ.

В 2003 году вышла новая версия Windows Server 2003, пришедшая на замену Windows 2000. Через некоторое время вышло и обновление, получившее название Windows Server 2003 R2. Операционная система Windows Server 2003 установила новый стандарт в вопросах надежности и производительности, став одной из самых успешных серверных систем Microsoft.

Еще до выхода Windows XP компания Microsoft активно разрабатывала новую версию операционной системы, получившей кодовое наименование Windows Longhorn. Потом название изменили на Windows Vista.

Новая операционная система Windows Vista появилась в 2007 году. Она была основана на ядре Windows Server 2003.

В 2009 году вышла очередная версия — примечательная Windows 7. Чем же она отличилась? Начнем с того, что в этой операционной системе были исправлены ключевые ошибки Windows Vista. В результате, “семерка” получилась очень быстрой, надежной и производительной. Фактически, она и стала тем, что ожидали от Висты с самого начала.

С выходом первого сервисного пакета её позиции на рынке только усилились. И уже через некоторое время семёрка потеснила задержавшуюся на компьютерах Windows XP. Seven стала по сути заменителем XP, той системой которая поддерживает всё и работает относительно быстро.

Но, Microsoft было мало. Проигрывая гонку на рынках планшетов и смартфонов, компании отчаянно требовался новый продукт, который бы объединил в рамках единого интерфейса Metro сразу все устройства – смартфоны, ноутбуки, настольные компьютеры и планшеты. Требовалось создать некий гибрид операционной системы.

И результат – операционная система Windows 8, что вышла в октябре 2012 года. Впервые Microsoft решилась на кардинальное изменение интерфейса, которое шокировало куда больше, чем изменения в Vista. Вместо обычного рабочего стола пользователя встречали странные плитки, а кнопка “Пуск” и вовсе отсутствовала. Интерфейс одних заинтриговал, других отпугнул.

По техническим возможностям Windows 8 представляет собой оптимизированную версию Windows 7. Новая система стала значительно быстрее загружаться, однако, опять есть некоторые проблемы с драйверами и запуском игр – но это явно временная ситуация.

В 2013 году процесс принятия рынком новой системы идет полным ходом. Пока что рано говорить о том, насколько она стала успешной – время покажет. Можно лишь однозначно сказать, что судьба у Windows 8 будет непростой. Некоторые эсперты пророчат ей судьбу Windows Vista – системы, что так и не оправилась от негативного имиджа.

За «восьмёркой» пришла версия 8.1, а не ожидаемая «девятка». При этом 8.1 не принесла с собой никаких ко ординальных изменений, корпорация Microsoft просто постаралась внести коррективы в Windows 8, так как множественные негативные отзывы и баги требовали немедленных решений. Разработчики учли недочёты и пожелания пользовательской аудитории, но нововведения 8.1 оказались слабым доводом к покупке лицензии обновлённого продукта.

Между тем, уже осенью 2014 года выходит бета-версия Windows 9. Как обещают в Microsoft эта версия станет доступна для скачивания всем пользователям, а вот официальный выход новой операционной системы запланирован весной 2015 года, что считают разработчики, достаточным для завершения работы над релизом.

Нам же, как обычным пользователям, остаётся следить за новшествами от гиганта программной индустрии Microsoft, и с нетерпением ждать очередной версии, полюбившегося продукта в лице Windows.

Основы операционной системы, которые должны знать все пользователи

Основы операционной системы должен знать каждый пользователь ПК. Как вы уже знаете, операционная система — это самая важная программа на компьютере, без неё работа аппаратного и программного обеспечения невозможна. Несмотря на важность этого программного продукта, многие пользователи ничего не знают об операционной системе, которая установлена у них на компьютере. Разработчики постарались сделать так, чтобы рядовой пользователь мог комфортно работать с необходимыми программами и при этом не обращать внимания на ОС. А тем, кому интересно разобраться в настройках, предоставлен богатый спектр инструментов.

Итак, делу. Экран, который вы видите, когда компьютер завершил процесс загрузки, — называется рабочий стол. В зависимости от того, какую операционную систему вы используете, рабочий стол будет выглядеть по-разному. Чаще всего рабочий стол представлен: меню, информационной панелью, значками и ярлыками, а украшает его – фон рабочего стола (также называют обои рабочего стола).

Рабочий стол – это виртуальное пространство, где могут располагаться любые файлы, приложения, или ярлыки, чтобы вы имели быстрый доступ к нужным ресурсам.

Совет! Не стоит забрасывать рабочий стол, всевозможными файлами, папками, документами, ярлыками. Это сказывается на быстродействии компьютера. Держите рабочий стол в чистоте.

Рабочий стол Windows 7

Рабочий стол macOS

Представление о файлах и папках в операционной системе

В операционной системе используются понятия файл и папка.

Файл – это поименованная область дискового пространства. Файл состоит из имени и типа (расширения). Имя файла присваивает пользователь, а тип файла присваивает программа, в которой файл создан. Каждый файл имеет значок (зависит от типа файла), по которому можно определить визуально, какой программой был создан файл.

Папка (каталог) – объект файловой системы, упрощающий организацию файлов в операционной системе. Папка имеет имя и содержит информацию о подкаталогах и файлах. Папка имеет жёлтенький значок в виде бумажной папки.

Для работы с файлами и папками в ОС есть встроенные инструменты, менеджеры файлов. Windows Explorer (Проводник) – в Windows и Finder (Искатель) – macOS.

Как открыть Windows Explorer (проводник) на PC:

Щёлкните значок Windows Explorer (проводник) на панели задач либо дважды нажмите любую папку на вашем рабочем столе. Перед вами будет открыто окно проводника.

Как открыть Finder (Mac):

Щёлкните значок Finder (искатель) в Док панели или дважды щёлкните левой кнопкой мышки по любой папке на рабочем столе. Откроется окно Finder.

Базовая навигация

Используете вы Windows Explorer (на PC) или Finder (на Mac), базовая навигация у них похожа. Если вы видите, файл, который хотите открыть или запустить, подведите на него курсор и дважды кликните по нему левой кнопкой мышки (быстрые и короткие нажатия на кнопку). В противном случае можете использовать Панель навигации на левой стороне окна, чтобы выбрать другую папку и найти нужный файл.

Удаление файлов

Удаление в Windows и macOS проходит через Корзину (или Мусорный бак), чтобы предотвратить случайное удаление файлов, сначала они попадают в корзину, а уже потом могут быть удалены навсегда. Файлы, находящиеся в корзине можно восстановить. Также нужно помнить, что в корзину не попадают удаляемые файлы больших размеров (например, фильмы) и файлы, удаляемые с внешних носителей (флешки, USB накопители).

Если вы уверены, что хотите, навсегда удалить файл, вам нужно будет очистить корзину.

Удаление файла на PC:

Способ № 1: Нажмите и удерживайте левую кнопку мышки на удаляемом файле, перетащите файл на значок Корзины, который находится на рабочем столе.

Способ № 2: Нажмите правую кнопку на выбранном файле и выберите пункт «Удалить».

Способ № 3: Выберите файл (навести на него курсор и кликнут левой кнопкой мышки) и нажать клавишу DEL.

Чтобы очистить корзину, щёлкните правой кнопкой мышки на значок Корзина и выберите пункт меню «Очистить корзину». Все файлы в корзине будут безвозвратно удалены.

Удаления файла на компьютере Mac:

Нажмите и перетащите файл на значок Мусорного бака или корзины, который расположен в Док панели. Вы также можете использовать второй и третий способы, описанные выше.

Очистка мусорного бака проходит точно так же, как в Windows.

На некоторых компьютерах Mac, щелчок правой кнопкой мышки может быть отключён по умолчанию. Если вы не можете вызвать контекстно-зависимое меню правой кнопкой мышки, вы можете просто нажать и удерживать значок «Корзина», пока не появится параметр «Очистить корзину».

Открытие файла и запуск программы

Двойной клик (щелчок) левой кнопкой мышки на файл, автоматически открывает его в приложении (программе), в которой он был создан, или она определена для просмотра этого типа файлов.

То есть если вы открываете документ, набранный в текстовом редакторе MS Word, по умолчанию откроется именно эта программа. Если у вас несколько похожих программ, и не определена приоритетная, операционная система предложит сделать выбор.

Как открыть приложение (программу) на PC:

Щёлкните кнопку «Пуск» и выберите требуемое приложение. Если вы не видите его, можете нажать «Все программы» чтобы увидеть полный список. Для удобства и быстрого доступа, часто используемых приложений можно добавить ярлык на панель задач или на рабочий стол.

В Windows 8, нет меню «Пуск», так что вы обычно будете открывать приложения через «Начальный экран». Если вы уже обновили свою операционную систему до Windows 10, тогда сможете получить доступ к программам традиционным способом.

Как открыть приложение на Mac:

Щёлкните по значку приложения на Док панели. Если вы не видите его, нажмите значок Лупа в верхнем правом углу экрана и введите имя приложения.

Если вы используете OS X Лев или Горный Лев, можете нажать на значок Launchpad (Ракета, стартовая платформа) в Док панели и выбрать приложение.

Настройки компьютера

Время от времени появляется необходимость изменить настройки параметров вашего компьютера. Это могут быть простые задачи, такие как изменение фона рабочего стола или более сложные задачи, такие как «настройка безопасности» или «сетевые настройки». На РС, для этих целей используют «Панель управления». На Mac, вы будете использовать «Системные настройки».

Как открыть Панель управления (РС):

Щёлкните кнопку Пуск и выберите Панель управления.

Откроется окно с категориями настраиваемых параметров, где вы и будете проводить настройку вашей операционной системы.

В Windows 8, вы можете открыть Панель управления непосредственно с начального экрана. Для этого потребуется просто выбрать «Панель Управления».

Как открыть Системные настройки (Mac):

Щёлкните значок Apple и выберите Системные настройки.

Откроется окно «Системные настройки», где вы выбираете необходимый вам пункт параметров.

Выключение компьютера

Ваш компьютер, это не утюг, его нельзя выключать, вытащив вилку из розетки. Необходимо делать всё правильно. Когда вы закончите работу, закройте все программы и выполните процедуру завершения работы. В зависимости от операционной системы, точный порядок действий будет немного различаться.

Завершение работы Windows 8:

Наведите указатель мыши в нижний или верхний правом углу, чтобы получить доступ к системной панели, затем выберите «Параметры».

Далее, выберите команду «Выключение» и «Завершение работы». Кстати, можно воспользоваться старым добрым способом, нажав комбинацию клавиш Alt+F4. Во всплывающем окне выбрать пункт завершение работы. Эта комбинация клавиш актуальна и для предыдущих версий Windows.

Завершение работы Windows 7, 10 или Vista:

Щёлкните кнопку Пуск (в левом нижнем углу), а затем выберите Завершение работы (или значок кнопки питания в Vista). Вы также можете нажать на стрелку справа от кнопки «Завершить работу», для просмотра дополнительных параметров.

По умолчанию, если вы щёлкните значок кнопки питания в Vista, ваш компьютер перейдёт в спящий режим, вместо того, чтобы выключиться. В режиме Сна отключается большинство процессов компьютера, но операционная система запоминает, какие приложения и файлы открыты. Это позволяет компьютеру загружаться быстрее, и вам не придётся ждать, пока операционная система и приложения загрузятся. Этот режим хорошо подходит, когда вы хотите передохнуть и вернуться к работе через некоторое время.

Завершение работы Windows XP:

Щёлкните кнопку Пуск, а затем выберите Выключить Компьютер. И подтвердите своё решение во всплывающем окне.

Завершение работы macOS:

Щёлкните Значок Apple, а затем выберите Завершение Работы. Или можете использовать комбинацию клавиш Ctrl-Eject.

XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2020

Операционные системы занимают особое место среди всех системных программ, с которыми приходится иметь дело пользователям компьютеров. Операционная система управляет компьютером, запускает программы, обеспечивает защиту данных, выполняет различные сервисные функции по запросам пользователя и программ. Каждая программа пользуется услугами ОС, а потому может работать только под управлением той ОС, которая обеспечивает для неё эти услуги.

Исторический процесс развития операционных систем можно разделить на четыре основных этапа.

Первый этап (50 — 60-е гг. ХХ в.)

Создатель первой операционной системы – исследовательская лаборатория фирмы General Motors. Операционные системы 50-х годов были разработаны с целью ускорения и упрощения перехода с задачи на задачу. Ведущие фирмы-изготовители компьютеров поставляли операционные системы со следующими характеристиками: пакетная обработка одного потока задач; наличие стандартных подпрограмм ввода-вывода, позволяющих пользователю не касаться деталей программирования процессов ввода и вывода на машинном языке; возможность автоматического перехода от программы к программе, позволяющая сократить накладные расходы на запуск новой задачи в решение; наличие средств восстановления после ошибок, обеспечивающих автоматическое восстановление машины в случае аварийного завершения очередной задачи и позволяющих запускать следующую задачу при минимальном вмешательстве оператора ЭВМ; наличие языков управления заданиями, предоставляющих пользователям возможность достаточно подробно описывать свои задания и ресурсы, требуемые для их выполнения.

Второй этап (60 -70 гг. ХХ в.)

В технической базе вычислительных машин произошел переход от отдельных полупроводниковых элементов типа транзисторов к интегральным микросхемам. Были реализованы практически все основные механизмы, присущие современным операционным системам: мультипрограммирование; поддержка многотерминального многопользовательского режима; виртуальная память; файловые системы, разграничение доступа; работа в сети.

Революционным событием данного этапа явилась промышленная реализация мультипрограммирования.

Мультипрограммирование было реализовано в двух вариантах: в системах пакетной обработки и в системах разделения времени.

В компьютерах 60-х годов ХХ века большую часть действий по организации вычислительного процесса взяла на себя операционная система. Реализация мультипрограммирования потребовала внесения очень важных изменений в аппаратную часть компьютера, непосредственно направленных на поддержку нового способа организации вычислительного процесса. При разделении ресурсов компьютера между программами необходимо обеспечить быстрое переключение процессора с одной программы на другую, а также надежно защитить коды и данные одной программы от непреднамеренного или преднамеренного вмешательства другой программы. В процессорах появился привилегированный и пользовательский режим работы, специальные регистры для быстрого переключения с одной программы на другую, средства защиты областей памяти, а также развитая система прерываний.

Появились первые системы реального времени, в которых компьютеры применялись для управления технологическими процессами производства.

Третий этап (70-80-е гг. ХХ в.)

Данный этап отмечен появлением первых сетевых операционных систем, которые в отличие от многотерминальных ОС позволяли рассредоточить пользователей и организовать распределенное хранение и обработку данных между несколькими компьютерами, объединенными каналами связи.

Мини-компьютеры первыми использовали преимущества больших интегральных схем, позволившие реализовать достаточно мощные функции при сравнительно невысокой стоимости компьютера. Многие функции мультипрограммных многопользовательских ОС были усечены, учитывая ограниченность ресурсов мини-компьютеров.

Важной вехой в истории операционных систем явилось создание операционной системы UNIX. Первоначально эта операционная система предназначалась для поддержания режима разделения времени в мини- компьютере. Широкое распространение эффективных Си-компиляторов сделало UNIX уникальной для того времени операционной системой, обладающей возможностью сравнительно легкого переноса на различные типы компьютеров.

Четвертый этап (с начала 90-х гг. ХХ в. – по настоящее время)

Практически все операционные системы стали сетевыми. В настоящее время сетевые функции встраиваются в ядро операционной системы, являясь ее неотъемлемой частью.

Во второй половине 90-х гг. все производители операционных систем резко усилили поддержку работы с Internet: в комплект поставки начали включать утилиты, реализующие такие популярные сервисы Internet, как telnet, ftp, WWW и др. Особое внимание в течение всех последних десятилетий уделяется корпоративным сетевым операционным системам. Корпоративная операционная система отличается способностью хорошо и устойчиво работать в крупных сетях, которые характерны для большинства предприятий, имеющих отделения в разных городах и странах. Таким сетям присуща высокая степень неоднородности программных и аппаратных средств, поэтому корпоративная ОС должна взаимодействовать с операционными системами разных типов и работать на различных аппаратных платформах. На современном этапе развития операционных систем на передний план вышли средства обеспечения безопасности. Это связано с возросшей ценностью информации, обрабатываемой на персональном компьютере, а также с повышенным уровнем угроз, существующих при передаче данных по сетям, особенно по сети Internet. Современным операционным системам присуща многоплатформенность, т. е. способность работать на различных типах компьютеров. Повышается удобство интерактивной работы с компьютером путем включения в операционные системы развитых графических интерфейсов, использующих наряду с графикой звук и видеоизображение. Пользовательский интерфейс ОС становится все более интеллектуальным.

История операционных систем во многом определялась и определяется развитием элементной базы и вычислительной аппаратуры. На данный момент мировая компьютерная индустрия развивается очень стремительно. Производительность систем возрастает, возрастают возможности обработки больших объёмов данных. Операционные системы класса MS-DOS уже не справляются с таким потоком данных и не могут целиком использовать ресурсы современных компьютеров. В последнее время происходит переход на более мощные и наиболее совершенные операционные системы.

Список используемых источников

Олифер В.Г. Сетевые операционные системы. СПб.:Питер, 2002.-538с.

Фигурнов В.Э IВМ РС для пользователей. Изд. 7-е, перераб. и доп. – М.: ИНФРА-М, 2000. – 640 с.:ил.