logo

40. Операционная система. Понятие и основные задачи. Классификация операционных систем.

Операционная система (ОС) - это 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.

Ресурсом является любой компонент ЭВМ и предоставляемые им возможности: центральный процессор, оперативная или внешняя память, внешнее устройство, программа и т.д.

ОС загружается при включении компьютера. Она предоставляет пользователю удобный способ общения (интерфейс) с вычислительной системой. Интерфейс при этом может быть программным и пользовательским.

Программный интерфейс - это совокупность средств, обеспечивающих взаимодействие устройств и программ в рамках вычислительной системы.

Пользовательский интерфейс - это программные и аппаратные средства взаимодействия пользователя с программой или ЭВМ.

В свою очередь, пользовательский интерфейс может быть командным или объектно-ориентированным. Командный интерфейс предполагает ввод пользователем команд с клавиатуры при выполнении действий по управлению ресурсами компьютера.

Объектно-ориентированный интерфейс - это управление ресурсами вычислительной системы посредством осуществления операций над объектами, представляющими файлы, каталоги (папки), дисководы, программы, документы и т.д.

Каждый компьютер обязательно комплектуется операционной системой, для каждой из которых создаётся набор прикладных программ (приложений).

Большинство операционных систем модифицируются и совершенствуются в направлении исправления ошибок и включения новых возможностей. В целях сохранения преемственности новая модификация операционной системы не переименовывается, а приобретает название версии. Версии ОС обозначаются, как правило, «десятичной дробью» вида 6.00, 2.1, 3.5 и т.д. При этом увеличение цифры до точки отражает существенные изменения, вносимые в операционную систему, а увеличение цифр, стоящих после точки, - незначительные изменения (например, исправление ошибок). Чем больше номер версии, тем большими возможностями обладает система.

Классификация операционных систем.

Операционные системы классифицируются по:

В соответствии с первым признаком классификации многопользовательские операционные системы, в отличие от однопользовательских, поддерживают одновременную работу на ЭВМ нескольких пользователей за различными терминалами.

Второй признак предполагает деление ОС на многозадачные и однозадачные. Понятие многозадачности означает поддержку параллельного выполнения нескольких программ, существующих в рамках одной вычислительной системы, в один момент времени. Однозадачные ОС поддерживают режим выполнения только одной программы в отдельный момент времени.

В соответствии с третьим признаком многопроцессорные ОС, в отличие от однопроцессорных, поддерживают режим распределения ресурсов нескольких процессоров для решения той или иной задачи.

Четвёртый признак подразделяет операционные системы на 8-, 16-, 32- и 64- разрядные. При этом подразумевается, что разрядность операционной системы не может превышать разрядности процессора.

В соответствии с пятым признаком ОС по типу пользовательского интерфейса делятся на объектно-ориентированные (как правило, с графическим интерфейсом) и командные (с текстовым интерфейсом).

Согласно шестому признаку ОС подразделяются на системы:

В соответствии с седьмым признаком классификации ОС делятся на сетевые и локальные. Сетевые ОС предназначены для управления ресурсами компьютеров, объединённых в сеть с целью совместного использования данных, и предоставляют мощные средства разграничения доступа к данным в рамках обеспечения их целостности и сохранности, а также множество сервисных возможностей по использованию сетевых ресурсов.

В большинстве случаев сетевые операционные системы устанавливаются на один или более достаточно мощных компьютеров-серверов, выделяемых исключительно для обслуживания сети и совместно используемых ресурсов.

1. ОС семейство DOS

Первый представитель этого семейства - система MS-DOS (Microsoft Disk Operatinq System - дисковая операционная система фирмы Microsoft) была выпущена в 1981 году в связи с появлением IBM РС.

Операционные системы семейства DOS являются однозадачными и обладают следующими характерными чертами и особенностями:

Существенным недостатком операционных систем семейства DOS является отсутствие средств защиты от несанкционированного доступа к ресурсам ПК и ОС.

2. ОС семейства ОS/2

ОС ОS/2 была разработана фирмой IВМ в 1987 году в связи с созданием нового семейства ПК РS/2. ОS/2 (Operatinq System 2) является многозадачной операционной системой второго поколения. Она является 32-разрядной графической многозадачной операционной системой для IВМ РС- совместимых компьютеров, позволяет организовать параллельную работу нескольких прикладных программ, обеспечивая при этом защиту одной программы от другой и операционной системы от работающих в ней программ. Для написания программ ОS/2 можно использовать уже готовые программные модули, которые содержатся в так называемом интерфейсе прикладного программирования - АРI (Application Proqramminq Interface).

ОС ОS/2 обладает удобным графическим пользовательским интерфейсом и совместима с файловой системой DOS, что даёт возможность использовать данные как в DOS, так и в ОС ОS/2 без каких-либо преобразований.

Имеется несколько модификаций ОС ОS/2:

Главный недостаток ОС ОS/2 - малое число приложений для неё, что делает эту систему менее популярной, чем ОС MS-DOS и Windows.

3. Операционные системы семейства UNIX

Операционные системы семейства UNIX - это 32-разрядные многозадачные многопользовательские операционные системы. Сильная сторона UNIX состоит в том, что одна и та же система используется на различных компьютерах - от суперкомпьютера до ПК, что даёт возможность переноса системы с одной машины на другую с минимальными затратами.

UNIX объединяет в себе: доступ к распределенным базам данных, локальные сети, удалённую дистанционную связь и возможность выхода в глобальные сети, используя обычный модем. Почтовая служба в UNIX - одна из важнейших её компонент. В настоящее время существует большое количество приложений для UNIX. Большинство популярных приложений для DOS и Windows могут эксплуатироваться в UNIX.

Имеется несколько ОС семейства UNIX. Различные версии этого семейства имеют свои названия, но в общих чертах повторяют особенности базовой ОС UNIX. Файловая система ОС UNIX обеспечивает защиту файлов от несанкционированного доступа на уровнях пользователя и группы пользователей. В настоящее время из сетевых ОС семейства UNIX широкое распространение получила ОС для сетей предприятий Unix Ware 2.0 - 32-разрядная многопользовательская многозадачная ОС, поддерживающая приложения реального времени.

4. ОС семейства Windows

ОС семейства Windows разработаны фирмой Microsoft. Они являются многозадачными операционными системами, предоставляющими удобный графический интерфейс. Основными представителями данного семейства являются ОС Windows 95 и ОС Windows NT. Windows 95 разработана на базе ОС MS-DOS и операционных оболочек Windows 3.х.

Windows 95 является частично 32-разрядной, частично 16-разрядно операционной системой.

Операционная система Windows NT- одна из наиболее распространённых 32-разрядных сетевых ОС. Windows NT выпускается в двух модификациях: Windows NT Server и Windows NT WorkStation. Windows NT Server в первую очередь предназначен для управления сетевыми ресурсами. Система обеспечивает высокую мобильность и безопасность без потери производительности. Windows NT Server содержит средства для организации быстрого поиска информации и просмотра ресурсов глобальных сетей, обеспечивает возможность использования любых каналов связи (включая обычные телефонные линии), поддерживает до 256 одновременных подключений к одному серверу, а несколько серверов могут быть использованы для организации общедоступной сетевой службы.

Windows NT WorkStation- это версия ОС Windows NT, предназначенная для работы на локальных компьютерах и рабочих станциях. Она является полностью 32-разрядной операционной системой, наиболее защищённой и надёжной.

Все приложения в Windows NT работают в режиме многозадачности. Вместе с тем под Windows NT работают не все MS-DOS и 16-разрядные Windows- программы.

Windows NT WorkStation целесообразно использовать, когда необходима надёжная защита конфиденциальных данных или программ, а также при выполнении инженерных, научных, статистических и других работ, когда важна высокая производительность при анализе больших объёмов данных.

5. Семейство ОС реального времени

Термин реальное время в самом широком смысле можно применять к деятельности или системе по обработке информации в тех случаях, когда требуется, чтобы система имела гарантированное время реакции, то есть задержка ответа не превышала определённого времени.

Операционная система реального времени (ОС РВ) - операционная система, которая гарантирует определённое время реакции системы. Как правило, это время колеблется от нескольких микросекунд до нескольких десятых долей секунды.

ОС РВ в основном применяется в автоматизации таких областей, как добыча и транспортировка нефти и газа, управление технологическими процессами в металлургии и машиностроении, управление химическими процессами, водоснабжение, энергетика, управление роботами. Применяют ОС РВ и в банковском деле. Среди наиболее известных ОС РВ для IВМ РС используются: RTMX, АМХ, OS-9000, FLEX OS, QNX и др. Из них выгодно выделяется ОС РВ QNX своим полным набором инструментальных средств, к которым пользователь привык, работая с ОС семейства DOS или ОС семейства UNIX. ОС QNX - это полностью 32-разрядная ОС, которая эффективно выполняет 32-разрядные приложения.

Основные задачи ОС

1. поддержка работы программ; обеспечение их взаимодействия с аппаратной частью и друг с другом;

2. распределение ресурсов (процессорного времени, оперативной памяти, дискового пространства и т.п.); организация файловой системы (системы хранения данных на внешних носителях информации); учет использования ресурсов, управление видеосистемой;

3. обработка ошибочных ситуаций; защита информации;

4. поддержка возможности для пользователя управлять машиной с помощью специальных команд (обработка командного языка в процедурной среде) или воздействием на определённые объекты (кнопки и др. в объектно-ориентированной среде);

5. поддержка сети.