Операционные системы, разновидности ос, краткие характеристики. Понятие операционной системы, ее функции и виды Файловые системы и структуры

Основные объекты и приемы управления WINDOWS

Современный Windows - это операционная система, управляющая работой персонального компьютера. Windows имеет удобный графический пользовательский интерфейс. В отличие от старой операционной системы DOS с текстовым интерфейсом, Windows не требует знания команд операционной системы и их точного ввода с клавиатуры. Подавляющее большинство операций по управлению работой персонального компьютера выполняются манипулятором мышь над графическими объектами Windows, либо короткими комбинациями клавиш (горячими клавишами) на клавиатуре.

Пользовательский интерфейс – это методы и средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами компьютера.
Стартовый экран Windows представляет собой системный объект, называемый рабочим столом.

Рабочий стол - это графическая среда, на которой отображаются объекты и элементы управления Windows. На рабочем столе можно видеть значки (пиктограммы), ярлыки и панель задач (основной элемент управления). При запуске Windows на рабочем столе присутствуют, как минимум, три значка: Мой компьютер, Сетевое окружение, Корзина . На рабочем столе могут быть расположены и другие значки. Его можно использовать и как временное хранилище своих файлов, но по окончании работы в учебном классе они должны быть либо удалены, либо перемещены в собственные папки.

Значки являются графическим изображением объектов и позволяют управлять ими. Значок - это графическое представление объекта в свернутом виде, соответствующее папке, программе, документу, сетевому устройству или компьютеру. Значки, как правило имеют метки - надписи, которые располагаются под ними. Щелчок левой кнопкой мыши по значку позволяет выделить его, а двойной щелчок – открыть (запустить) соответствующее этому значку приложение.

Ярлык является указателем на объект. Ярлык – это специальный файл, в котором содержится ссылка на представленный им объект (информация о месте расположения объекта на жестком диске). Двойной щелчок мыши по ярлыку позволяет запустить (открыть) представляемый им объект. При его удалении сам объект не стирается, в отличие от удаления значка. Достоинство ярлыков в том, что они обеспечивают быстрый доступ к объекту из любой папки, не расходуя на это памяти. Отличить ярлык от значка можно по маленькой стрелке в левом нижнем углу пиктограммы.

Панель задач является инструментом для переключения между открытыми папками или приложениями. В левой части панели задач расположена кнопка "Пуск"; в правой - панель индикации. На самой панели изображаются все открытые в данный момент объекты.

Кнопка "Пуск" открывает Главное меню . С его помощью можно запустить все программы, зарегистрированные в операционной системе, получить доступ ко всем средствам настройки операционной системы, к поисковой и справочной системам и другим функциям.

Центральным понятием Windows является окно. Окно – структурный и управляющий элемент пользовательского интерфейса, представляющий собой ограниченную рамкой прямоугольную область экрана, в которой может отображаться приложение, документ или сообщение.

Выше на рисунке показан рабочий стол Windows с открытым Главным меню, окном текстового процессора Word, значками и ярлыками и некоторыми свернутыми на панели задач документами.

Из других понятий Windows следует отметить понятия каталога и папки.

Каталог – поименованная группа файлов, объединенных по какому-либо признаку.

Папка – понятие, которое используется в Windows вместо понятия каталог в более ранних операционных системах. Понятие папка имеет расширенное толкование, так как наряду с обычными каталогами папки представляют и такие объекты, как Мой компьютер, Проводник, Принтер, Модем и др.

Структура окна папки

Типовое окно папки показано на рисунке.

Окно содержит следующие обязательные элементы.

  • Строка заголовка - в ней написано название папки. Служит для перетаскивания окна.
  • Системный значок . Открывает служебное меню, с помощью которого можно управлять размером и расположением окна.
  • Кнопки управления размером : разворачивающая (восстанавливающая), сворачивающая, закрывающая.
  • Строка меню (ниспадающее меню). Гарантированно предоставляет доступ ко всем командам данного окна.
  • Панель инструментов . Содержит командные кнопки для выполнения наиболее часто встречающихся операций. Часто пользователь может сам настраивать эту панель размещая на ней необходимые кнопки.
  • Адресная строка . В ней указан путь доступа к текущей папке. Позволяет быстро перейти к другим разделам файловой структуры.
  • Рабочая область . Отображает значки объектов, хранящихся в папке, причем способом отображения можно управлять.
  • Полосы прокрутки – позволяют прокручивать содержимое окна в горизонтальном или вертикальном направлении если информация не умещается в окне.
  • Строка состояния . Выводит дополнительную информацию об объектах в окне.

Файловая система персонального компьютера

Файловая система обеспечивает хранение и доступ к файлам на диске. Принцип организации файловой системы - табличный. Поверхность диска рассматривается как трехмерная матрица, измерениями которой являются номера поверхности, цилиндра и сектора. Под цилиндром подразумевается совокупность всех дорожек, принадлежащих разным поверхностям и равноудаленных от оси вращения. Данные о том, в каком месте записан тот или иной файл, хранятся в системной области диска в специальной таблице размещения файлов (FAT-таблица ). FAT-таблица хранится в двух экземплярах, идентичность которых контролируется операционной системой.

ОС MS-DOS, OS/2, Windows-95/NT реализуют 16-разрядные поля в FAT-таблицах. Такая система называлась FAT-16. Такая система позволяет разместить не более 65536 записей о местоположении единиц хранения данных. Наименьшей единицей хранения данных является сектор . Размер сектора равен 512 байтам. Группы секторов условно объединяют в кластеры , которые являются наименьшей единицей адресации к данным. Размер кластера зависит от емкости диска: в Fat-16 для дисков от 1 до 2 Гбайт 1 кластер занимает 64 сектора или 32 Кбайта. Это нерационально, поскольку даже маленький файл занимает 1 кластер. У больших файлов, занимающих несколько кластеров, в конце образуется незаполненный кластер. Поэтому потери емкости для дисков в системе FAT-16 могут быть очень велики. С дисками свыше 2,1 Гбайт FAT-16 вообще не работает.

В Windows 98 и старших версиях реализована более совершенная файловая система - FAT-32 с 32-разрядными полями в таблице размещения файлов. Она обеспечивает маленький размер кластера для дисков большой емкости. Например, для диска до 8 Гбайт 1 кластер занимает 8 секторов (4 Кбайта).

Файл - это именованная последовательность байтов произвольной длины. До появления Windows-95 общепринятой схемой именования файлов была схема 8.3 (короткое имя) – 8 символов собственно имя файла, 3 символа – расширение его имени. Недостаток коротких имен - их низкая содержательность. Начиная с Windows-95 введено понятие длинного имени (до 256 символов). Оно может содержать любые символы, кроме девяти специальных: \ / : * ? " < > |.

Расширением имени считаются все символы после последней точки. В современных операционных ситемах расширение имени несет для системы важную информацию о типе файла. Типы файлов регистрируются и связывают файл с открывающей его программой. Например файл MyText.doc будет открыт текстовым процессором Word, поскольку расширение.doc обычно связывается именно с этим приложением. Обычно, если файл не связан ни с какой открывающей программой, то на его значке обозначен флаг - логотип Microsoft Windows, а открывающую программу пользователь может указать сам, выбрав ее из предоставленного ОС списка.

Логически структура файлов организована по иерархическому принципу: папки более низких уровней вкладываются в папки более высоких уровней. Верхним уровнем вложенности является корневой каталог диска. Термины "папка" и "каталог" равнозначны. Каждому каталогу файлов на диске соответствует одноименная папка операционной системы. Однако, понятие папки несколько шире. Так в Windows-95 существуют специальные папки, осуществляющие удобный доступ к программам, но которым не соответствует ни один каталог диска.

Атрибуты файлов - это параметры, определяющие некоторые свойства файлов. Для получения доступа к атрибутам файла, следует щелкнуть правой кнопкой мыши по его значку и выбрать меню Свойства. Основных атрибутов 4: "Только для чтения", "Скрытый", "Системный", Архивный". Атрибут "Только для чтения" предполагает, что файл не предназначен для внесения изменений. Атрибут "Скрытый" говорит о том, что данный файл не следует отображать на экране при проведении файловых операций. Атрибутом "Системный" помечаются наиболее важные файлы ОС (как правило они имеют и атрибут "Скрытый"). Атрибут "Архивный" связан с резервным копированием файлов и особого значения не имеет.

Операции с файлами и папками

Копирование и перемещение

1 способ. Разместить на рабочем столе два окна: источник и приемник копирования. Выделить в окне-источнике необходимые значки. Несколько значков выделяются при нажатой клавише Ctrl. Перетащить мышью выделенные значки в окно-приемник, указав на любой из выделенных значков. При одновременно нажатой клавише Ctrl происходит копирование, без нее - перемещение элементов (при условии, что папки находятся на одном диске).

2 способ . Выделить копируемые элементы. Выбрать меню Правка/Копировать (Вырезать). При выборе "Вырезать" произойдет перемещение. Открыть папку-приемник. Выбрать меню Правка/Вставить.

Удаление файлов и папок

Удаление файлов выполняется выбором элементов и нажатием клавиши Delete. При этом отмеченные элементы перемещаются в специальную папку - Корзину. При очистке корзины происходит уничтожение файлов. Существует еще операция стирания файлов, когда специальными служебными программами кластеры, в которых содержались стираемые файлы, заполняются случайными данными.

Групповые операции с файлами

Если требуется выполнить операцию копирования или удаления с большим количеством файлов одновременно, то выделять их удерживая Ctrl не очень удобно. Можно выделить целую группу подряд идущих значков, щелкнув по первому их них и при нажатой клавише Shift - по последнему. Однако, в этом случае требуется определенным образом упорядочить значки. Для этого следует открыть папку с файлами и обратиться к меню Вид/Упорядочить значки. Существует 4 способа упорядочивания значков в папке: по имени, по типу, по размеру, по дате. Например, необходимо скопировать все файлы с расширением.txt. В этом случае следует упорядочить значки по типу, после чего все файлы типа.txt будут сгруппированы вместе и использовать клавишу Shift для их выделения. Аналогичный прием применяется для выделения "старых" файлов (упорядочение по дате), "маленьких" (упорядочение по размеру) и в других стандартных ситуациях.

Если в окне не показана полная информация о файлах (расширение, объем и дата создания), следует обратиться к меню окна папки Вид/Таблица и в окне будут выведены все характеристики файлов.

Переименование файлов и папок.

Переименование файла или папки выполняется либо через меню Переименовать, вызываемого щелчком правой кнопки мыши на соответствующем значке, либо щелчком по имени выделенного значка.

Замечание . Удаление или переименование невозможно, если указанный файл уже открыт каким-либо приложением.

Работа с буфером обмена

ОС Windows создает и обслуживает специальную область памяти, называемую буфером обмена. Буфер обмена служит для обмена данными между приложениями Windows. Описанный выше второй способ копирования предполагает использование буфера обмена.

В меню Правка для операций с буфером обмена используются пункты Копировать, Вырезать и Вставить. Первые два помещают в буфер обмена объект, последний - копирует из буфера обмена. Если объект (часть текста, рисунок и т.д.) не выделен, то первые два пункта будут не активны. Если буфер обмена пуст, то не будет активен и третий пункт.

Операции с буфером обмена выполняются очень часто, поэтому на панель инструментов окна помещаются кнопки быстрого доступа.

Самый быстрый способ работы с буфером обмена - использование комбинаций клавиш: Ctrl+C - копировать; Ctrl+X - вырезать; Ctrl + V - вставить.

Контрольные вопросы

  1. Что такое пользовательский интерфейс Windows?
  2. Перечислите основные элементы пользовательского интерфейса. Каково их назначение?
  3. Что представляет собой объект Windows Рабочий стол?
  4. Что такое панель задач? Для чего она предназначена?
  5. Что такое значок и каково его назначение?
  6. Что такое ярлык? Каково его назначение? В чем его отличие от значка?
  7. Какие операции с соответствующим объектом позволяют выполнять значок и ярлык? Как они выполняются?
  8. Что собой представляет объект Мой компьютер? Каковы его возможности?
  9. Каково назначение кнопки Пуск?
  10. Как получить доступ к Главному меню Windows? Какие возможности предоставляет Главное меню?
  11. Какова структура окна папки? Каково назначение элементов этого окна?
  12. Каково назначение файловой системы?
  13. Каков принцип организации файловой системы?
  14. Что такое таблица размещения файлов (FAT)? Для чего она предназначена? Охарактеризуйте способы реализации FAT.
  15. Что такое сектор?
  16. Что представляет собой кластер? От чего зависит его размер? Сравните 16-разрядную и 32-разрядную FAT.
  17. Что называется файлом?
  18. Как записывается короткое имя файла? Каков недостаток такой записи?
  19. По каким правилам записывается длинное имя файла?
  20. Что такое расширение имени файла? Как оно используется ОС?
  21. Опишите логическую структуру файла.
  22. Какие свойства задают атрибуты файлов? Как получить к ним доступ?
  23. Перечислите основные операции с файлами и папками и опишите способы их реализации.
  24. Что называется буфером обмена? Для чего он используется?
  25. Как получить доступ к буферу обмена? Какие команды меню предназначены для работы с буфером? Опишите их.
  26. Каков самый быстрый способ работы с буфером обмена?

Информатика, кибернетика и программирование

Операционные системы основные понятия. Операционная система сокр. ОС англ. operating system комплекс управляющих и обрабатывающих программ которые с одной стороны выступают как интерфейс между устройствами вычислительной системы и прикладными программами а с друг

Операционные системы - основные понятия.

Операционная система, сокр. ОС (англ. operating system ) — комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между устройствами вычислительной системы и прикладными программами, а с другой — предназначены для управления устройствами, управления вычислительными процессами, эффективного распределения вычислительных ресурсов между вычислительными процессами и организации надёжных вычислений. Это определение применимо к большинству современных ОС общего назначения.

Существуют две группы определений ОС: «набор программ, управляющих оборудованием» и «набор программ, управляющих другими программами». Обе они имеют свой точный технический смысл, который, однако, становится ясен только при более детальном рассмотрении вопроса о том, зачем вообще нужны ОС.

Есть приложения вычислительной техники, для которых ОС излишни. Например, встроенные микрокомпьютеры содержатся сегодня во многих бытовых приборах, автомобилях (иногда по десятку в каждом), сотовых телефонах и т. п. Зачастую такой компьютер постоянно исполняет лишь одну программу, запускающуюся по включении. И простые игровые приставки — также представляющие собой специализированные микрокомпьютеры — могут обходиться без ОС, запуская при включении программу, записанную на вставленном в устройство «картридже» или компакт-диске. Тем не менее, некоторые микрокомпьютеры и игровые приставки всё же работают под управлением особых собственных ОС. В большинстве случаев это UNIX-подобные системы (последнее особенно верно в отношении программируемого коммутационного оборудования: межсетевых экранов, маршрутизаторов).

ОС нужны, если:

  1. вычислительная система используется для различных задач, причём программы, исполняющие эти задачи, нуждаются в сохранении данных и обмене ими. Из этого следует необходимость универсального механизма сохранения данных; в подавляющем большинстве случаев ОС отвечает на неё реализацией файловой системы. Современные ОС, кроме того, предоставляют возможность непосредственно «связать» вывод одной программы со вводом другой, минуя относительно медленные дисковые операции;
  2. различные программы нуждаются в выполнении одних и тех же рутинных действий. Например, простой ввод символа с клавиатуры и отображение его на экране может потребовать исполнения сотен машинных команд, а дисковая операция — тысяч. Чтобы не программировать их каждый раз заново, ОС предоставляют системные библиотеки часто используемых подпрограмм (функций);
  3. между программами и пользователями системы необходимо распределять полномочия, чтобы пользователи могли защищать свои данные от несанкционированного доступа, а возможная ошибка в программе не вызывала тотальных неприятностей;
  4. необходима возможность имитации «одновременного» исполнения нескольких программ на одном компьютере (даже содержащем лишь один процессор), осуществляемой с помощью приёма, известного как «разделение времени». При этом специальный компонент, называемый планировщиком, делит процессорное время на короткие отрезки и предоставляет их поочерёдно различным исполняющимся программам (процессам);
  5. наконец, оператор должен иметь возможность так или иначе управлять процессами выполнения отдельных программ. Для этого служат операционные среды, одна из которых — оболочка и набор стандартных утилит — является частью ОС (прочие, такие, как графическая операционная среда, образуют независимые от ОС прикладные платформы).

Таким образом, современные универсальные ОС можно охарактеризовать, прежде всего, как:

  1. использующие файловые системы (с универсальным механизмом доступа к данным),
  2. многопользовательские (с разделением полномочий),
  3. многозадачные (с разделением времени).

Многозадачность и распределение полномочий требуют определённой иерархии привилегий компонентов самой ОС. В составе ОС различают три группы компонентов:

  1. ядро , содержащее планировщик; драйверы устройств, непосредственно управляющие оборудованием; сетевая подсистема, файловая система;
  2. системные библиотеки ;
  3. оболочка с утилитами .

Основные функции операционных систем:

  1. Выполнение по запросу программ (ввод и вывод данных, запуск и остановка других программ, выделение и освобождение дополнительной памяти и др.).
  2. Загрузка программ в оперативную память и их выполнение.
  3. Стандартизованный доступ к периферийным устройствам (устройства ввода-вывода).
  4. Управление оперативной памятью (распределение между процессами, организация виртуальной памяти).
  5. Управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как жёсткий диск, оптические диски и др.), организованным в той или иной файловой системе.
  6. Обеспечение пользовательского интерфейса.
  7. Сохранение информации об ошибках системы.

Дополнительные функции:

  1. Параллельное или псевдопараллельное выполнение задач (многозадачность).
  2. Эффективное распределение ресурсов вычислительной системы между процессами.
  3. Разграничение доступа различных процессов к ресурсам.
  4. Организация надёжных вычислений (невозможности одного вычислительного процесса намеренно или по ошибке повлиять на вычисления в другом процессе), основана на разграничении доступа к ресурсам.
  5. Взаимодействие между процессами: обмен данными, взаимная синхронизация.
  6. Защита самой системы, а также пользовательских данных и программ от действий пользователей (злонамеренных или по незнанию) или приложений.
  7. Многопользовательский режим работы и разграничение прав доступа.

Большинство программ, как системных (входящих в ОС), так и прикладных, исполняются в непривилегированном («пользовательском») режиме работы процессора и получают доступ к оборудованию (и, при необходимости, к другим ресурсам ядра, а также ресурсам иных программ) только посредством системных вызовов. Ядро исполняется в привилегированном режиме: именно в этом смысле говорят, что ОС (точнее, её ядро) управляет оборудованием.

В определении состава ОС значение имеет критерий операциональной целостности (замкнутости): система должна позволять полноценно использовать (включая модификацию) свои компоненты. Поэтому в полный состав ОС включают и набор инструментальных средств (от текстовых редакторов до компиляторов, отладчиков и компоновщиков).

Компоненты операционной системы:

  1. Загрузчик
  2. Командный процессор (интерпретатор)
  3. Драйверы устройств
  4. Интерфейс.

1. Классификация ОС

Операционные системы могут различаться особенностями реализации внутренних алгоритмов управления основными ресурсами компьютера (процессорами, памятью, устройствами), особенностями использованных методов проектирования, типами аппаратных платформ, областями использования и многими другими свойствами.

Ниже приведена классификация ОС по нескольким наиболее основным признакам.

1.1 Особенности алгоритмов управления ресурсами

От эффективности алгоритмов управления локальными ресурсами компьютера во многом зависит эффективность всей сетевой ОС в целом. Поэтому, характеризуя сетевую ОС, часто приводят важнейшие особенности реализации функций ОС по управлению процессорами, памятью, внешними устройствами автономного компьютера. Так, например, в зависимости от особенностей использованного алгоритма управления процессором, операционные системы делят на многозадачные и однозадачные, многопользовательские и однопользовательские, на системы, поддерживающие многонитевую обработку и не поддерживающие ее, на многопроцессорные и однопроцессорные системы.

Поддержка многозадачности. По числу одновременно выполняемых задач операционные системы могут быть разделены на два класса:

  1. однозадачные (например, MS-DOS, MSX) и
  2. многозадачные (OC EC, OS/2, UNIX, Windows 95 и т.д.).

Однозадачные ОС в основном выполняют функцию предоставления пользователю виртуальной машины, делая более простым и удобным процесс взаимодействия пользователя с компьютером. Однозадачные ОС включают средства управления периферийными устройствами, средства управления файлами, средства общения с пользователем.

Многозадачные ОС, кроме вышеперечисленных функций, управляют разделением совместно используемых ресурсов, таких как процессор, оперативная память, файлы и внешние устройства.

Поддержка многопользовательского режима. По числу одновременно работающих пользователей ОС делятся на:

  1. однопользовательские (MS-DOS, Windows 3.x, ранние версии OS/2);
  2. многопользовательские (UNIX, Windows NTи т.д.).

Главным отличием многопользовательских систем от однопользовательских является наличие средств защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей. Следует заметить, что не всякая многозадачная система является многопользовательской, и не всякая однопользовательская ОС является однозадачной.

Вытесняющая и невытесняющая многозадачность. Важнейшим разделяемым ресурсом является процессорное время. Способ распределения процессорного времени между несколькими одновременно существующими в системе процессами (или нитями) во многом определяет специфику ОС. Среди множества существующих вариантов реализации многозадачности можно выделить две группы алгоритмов:

  1. невытесняющая многозадачность (NetWare, Windows 3.x);
  2. вытесняющая многозадачность (Windows NT, OS/2, UNIX и т.д.).

Основным различием между вытесняющим и невытесняющим вариантами многозадачности является степень централизации механизма планирования процессов. В первом случае механизм планирования процессов целиком сосредоточен в операционной системе, а во втором - распределен между системой и прикладными программами. При невытесняющей многозадачности активный процесс выполняется до тех пор, пока он сам, по собственной инициативе, не отдаст управление операционной системе для того, чтобы та выбрала из очереди другой готовый к выполнению процесс. При вытесняющей многозадачности решение о переключении процессора с одного процесса на другой принимается операционной системой, а не самим активным процессом.

Поддержка многонитевости. Важным свойством операционных систем является возможность распараллеливания вычислений в рамках одной задачи. Многонитевая ОС разделяет процессорное время не между задачами, а между их отдельными ветвями (нитями).

Многопроцессорная обработка. Другим важным свойством ОС является отсутствие или наличие в ней средств поддержки многопроцессорной обработки - мультипроцессирование . Мультипроцессирование приводит к усложнению всех алгоритмов управления ресурсами.

В наши дни становится общепринятым введение в ОС функций поддержки многопроцессорной обработки данных. Такие функции имеются в операционных системах Solaris 2.x фирмы Sun, Open Server 3.x компании Santa Crus Operations, OS/2 фирмы IBM, Windows NT фирмы Microsoft (и далее) и NetWare 4.1 фирмы Novell.

Многопроцессорные ОС могут классифицироваться по способу организации вычислительного процесса в системе с многопроцессорной архитектурой: асимметричные ОС и симметричные ОС. Асимметричная ОС целиком выполняется только на одном из процессоров системы, распределяя прикладные задачи по остальным процессорам. Симметричная ОС полностью децентрализована и использует весь пул процессоров, разделяя их между системными и прикладными задачами.

Выше были рассмотрены характеристики ОС, связанные с управлением только одним типом ресурсов - процессором. Важное влияние на облик операционной системы в целом, на возможности ее использования в той или иной области оказывают особенности и других подсистем управления локальными ресурсами - подсистем управления памятью, файлами, устройствами ввода-вывода.

Специфика ОС проявляется и в том, каким образом она реализует сетевые функции: распознавание и перенаправление в сеть запросов к удаленным ресурсам, передача сообщений по сети, выполнение удаленных запросов. При реализации сетевых функций возникает комплекс задач, связанных с распределенным характером хранения и обработки данных в сети: ведение справочной информации о всех доступных в сети ресурсах и серверах, адресация взаимодействующих процессов, обеспечение прозрачности доступа, тиражирование данных, согласование копий, поддержка безопасности данных.

1.2 Особенности аппаратных платформ

На свойства операционной системы непосредственное влияние оказывают аппаратные средства, на которые она ориентирована. По типу аппаратуры различают операционные системы персональных компьютеров, мини-компьютеров, мейнфреймов, кластеров и сетей ЭВМ. Среди перечисленных типов компьютеров могут встречаться как однопроцессорные варианты, так и многопроцессорные. В любом случае специфика аппаратных средств, как правило, отражается на специфике операционных систем.

Очевидно, что ОС большой машины является более сложной и функциональной, чем ОС персонального компьютера. Так в ОС больших машин функции по планированию потока выполняемых задач, очевидно, реализуются путем использования сложных приоритетных дисциплин и требуют большей вычислительной мощности, чем в ОС персональных компьютеров. Аналогично обстоит дело и с другими функциями.

Сетевая ОС имеет в своем составе средства передачи сообщений между компьютерами по линиям связи, которые совершенно не нужны в автономной ОС. На основе этих сообщений сетевая ОС поддерживает разделение ресурсов компьютера между удаленными пользователями, подключенными к сети. Для поддержания функций передачи сообщений сетевые ОС содержат специальные программные компоненты, реализующие популярные коммуникационные протоколы, такие как IP, IPX, Ethernet и другие.

Многопроцессорные системы требуют от операционной системы особой организации, с помощью которой сама операционная система, а также поддерживаемые ею приложения могли бы выполняться параллельно отдельными процессорами системы. Параллельная работа отдельных частей ОС создает дополнительные проблемы для разработчиков ОС, так как в этом случае гораздо сложнее обеспечить согласованный доступ отдельных процессов к общим системным таблицам, исключить эффект гонок и прочие нежелательные последствия асинхронного выполнения работ.

Другие требования предъявляются к операционным системам кластеров. Кластер - слабо связанная совокупность нескольких вычислительных систем, работающих совместно для выполнения общих приложений, и представляющихся пользователю единой системой. Наряду со специальной аппаратурой для функционирования кластерных систем необходима и программная поддержка со стороны операционной системы, которая сводится в основном к синхронизации доступа к разделяемым ресурсам, обнаружению отказов и динамической реконфигурации системы. Одной из первых разработок в области кластерных технологий были решения компании Digital Equipment на базе компьютеров VAX. Данной компанией заключено соглашение с корпорацией Microsoft о разработке кластерной технологии, использующей Windows NT. Несколько компаний предлагают кластеры на основе UNIX-машин.

Наряду с ОС, ориентированными на совершенно определенный тип аппаратной платформы, существуют операционные системы, специально разработанные таким образом, чтобы они могли быть легко перенесены с компьютера одного типа на компьютер другого типа, так называемые мобильные ОС. Наиболее ярким примером такой ОС является популярная система UNIX. В этих системах аппаратно-зависимые места тщательно локализованы, так что при переносе системы на новую платформу переписываются только они. Средством, облегчающем перенос остальной части ОС, является написание ее на машинно-независимом языке, например, на С, который и был разработан для программирования операционных систем.

1.3 Особенности областей использования

Многозадачные ОС подразделяются на три типа в соответствии с использованными при их разработке критериями эффективности:

  1. системы пакетной обработки (например, OC EC),
  2. системы разделения времени (UNIX, VMS),
  3. системы реального времени (QNX, RT/11).

Системы пакетной обработки предназначались для решения задач в основном вычислительного характера, не требующих быстрого получения результатов. Главной целью и критерием эффективности систем пакетной обработки является максимальная пропускная способность, то есть решение максимального числа задач в единицу времени. Для достижения этой цели в системах пакетной обработки используются следующая схема функционирования: в начале работы формируется пакет заданий, каждое задание содержит требование к системным ресурсам; из этого пакета заданий формируется мультипрограммная смесь, то есть множество одновременно выполняемых задач. Для одновременного выполнения выбираются задачи, предъявляющие отличающиеся требования к ресурсам, так, чтобы обеспечивалась сбалансированная загрузка всех устройств вычислительной машины; так, например, в мультипрограммной смеси желательно одновременное присутствие вычислительных задач и задач с интенсивным вводом-выводом. Таким образом, выбор нового задания из пакета заданий зависит от внутренней ситуации, складывающейся в системе, то есть выбирается "выгодное" задание. Следовательно, в таких ОС невозможно гарантировать выполнение того или иного задания в течение определенного периода времени. В системах пакетной обработки переключение процессора с выполнения одной задачи на выполнение другой происходит только в случае, если активная задача сама отказывается от процессора, например, из-за необходимости выполнить операцию ввода-вывода. Поэтому одна задача может надолго занять процессор, что делает невозможным выполнение интерактивных задач. Таким образом, взаимодействие пользователя с вычислительной машиной, на которой установлена система пакетной обработки, сводится к тому, что он приносит задание, отдает его диспетчеру-оператору, а в конце дня после выполнения всего пакета заданий получает результат. Очевидно, что такой порядок снижает эффективность работы пользователя.

Системы разделения времени призваны исправить основной недостаток систем пакетной обработки - изоляцию пользователя-программиста от процесса выполнения его задач. Каждому пользователю системы разделения времени предоставляется терминал, с которого он может вести диалог со своей программой. Так как в системах разделения времени каждой задаче выделяется только квант процессорного времени, ни одна задача не занимает процессор надолго, и время ответа оказывается приемлемым. Если квант выбран достаточно небольшим, то у всех пользователей, одновременно работающих на одной и той же машине, складывается впечатление, что каждый из них единолично использует машину. Ясно, что системы разделения времени обладают меньшей пропускной способностью, чем системы пакетной обработки, так как на выполнение принимается каждая запущенная пользователем задача, а не та, которая "выгодна" системе, и, кроме того, имеются накладные расходы вычислительной мощности на более частое переключение процессора с задачи на задачу. Критерием эффективности систем разделения времени является не максимальная пропускная способность, а удобство и эффективность работы пользователя.

Системы реального времени применяются для управления различными техническими объектами, такими, например, как станок, спутник, научная экспериментальная установка или технологическими процессами, такими, как гальваническая линия, доменный процесс и т.п. Во всех этих случаях существует предельно допустимое время, в течение которого должна быть выполнена та или иная программа, управляющая объектом, в противном случае может произойти авария: спутник выйдет из зоны видимости, экспериментальные данные, поступающие с датчиков, будут потеряны, толщина гальванического покрытия не будет соответствовать норме. Таким образом, критерием эффективности для систем реального времени является их способность выдерживать заранее заданные интервалы времени между запуском программы и получением результата (управляющего воздействия). Это время называется временем реакции системы, а соответствующее свойство системы - реактивностью. Для этих систем мультипрограммная смесь представляет собой фиксированный набор заранее разработанных программ, а выбор программы на выполнение осуществляется исходя из текущего состояния объекта или в соответствии с расписанием плановых работ.

Некоторые операционные системы могут совмещать в себе свойства систем разных типов, например, часть задач может выполняться в режиме пакетной обработки, а часть - в режиме реального времени или в режиме разделения времени. В таких случаях режим пакетной обработки часто называют фоновым режимом.

1. 4 Особенности методов построения

При описании операционной системы часто указываются особенности ее структурной организации и основные концепции, положенные в ее основу.

К таким базовым концепциям относятся:

  1. Способы построения ядра системы - монолитное ядро или микроядерный подход. Большинство ОС использует монолитное ядро, которое компонуется как одна программа, работающая в привилегированном режиме и использующая быстрые переходы с одной процедуры на другую, не требующие переключения из привилегированного режима в пользовательский и наоборот. Альтернативой является построение ОС на базе микроядра, работающего также в привилегированном режиме и выполняющего только минимум функций по управлению аппаратурой, в то время как функции ОС более высокого уровня выполняют специализированные компоненты ОС - серверы, работающие в пользовательском режиме. При таком построении ОС работает более медленно, так как часто выполняются переходы между привилегированным режимом и пользовательским, зато система получается более гибкой - ее функции можно наращивать, модифицировать или сужать, добавляя, модифицируя или исключая серверы пользовательского режима. Кроме того, серверы хорошо защищены друг от друга, как и любые пользовательские процессы.
  2. Построение ОС на базе объектно-ориентированного подхода дает возможность использовать все его достоинства, хорошо зарекомендовавшие себя на уровне приложений, внутри операционной системы, а именно: аккумуляцию удачных решений в форме стандартных объектов, возможность создания новых объектов на базе имеющихся с помощью механизма наследования, хорошую защиту данных за счет их инкапсуляции во внутренние структуры объекта, что делает данные недоступными для несанкционированного использования извне, структуризованность системы, состоящей из набора хорошо определенных объектов.
  3. Наличие нескольких прикладных сред дает возможность в рамках одной ОС одновременно выполнять приложения, разработанные для нескольких ОС. Многие современные операционные системы поддерживают одновременно прикладные среды MS-DOS, Windows, UNIX (POSIX), OS/2 или хотя бы некоторого подмножества из этого популярного набора. Концепция множественных прикладных сред наиболее просто реализуется в ОС на базе микроядра, над которым работают различные серверы, часть которых реализуют прикладную среду той или иной операционной системы.
  4. Распределенная организация операционной системы позволяет упростить работу пользователей и программистов в сетевых средах. В распределенной ОС реализованы механизмы, которые дают возможность пользователю представлять и воспринимать сеть в виде традиционного однопроцессорного компьютера. Характерными признаками распределенной организации ОС являются: наличие единой справочной службы разделяемых ресурсов, единой службы времени, использование механизма вызова удаленных процедур (RPC) для прозрачного распределения программных процедур по машинам, многонитевой обработки, позволяющей распараллеливать вычисления в рамках одной задачи и выполнять эту задачу сразу на нескольких компьютерах сети, а также наличие других распределенных служб.

2. Ядро операционной системы

Ядро — центральная часть операционной системы, управляющая выполнением процессов, ресурсами вычислительной системы и предоставляющая процессам координированный доступ к этим ресурсам. Основными ресурсами являются процессорное время, память и устройства ввода-вывода. Доступ к файловой системе и сетевое взаимодействие также могут быть реализованы на уровне ядра.

Как основополагающий элемент ОС, ядро представляет собой наиболее низкий уровень абстракции для доступа приложений к ресурсам вычислительной системы, необходимым для их работы. Как правило, ядро предоставляет такой доступ исполняемым процессам соответствующих приложений за счёт использования механизмов межпроцессного взаимодействия и обращения приложений к системным вызовам ОС.

Описанная задача может различаться в зависимости от типа архитектуры ядра и способа её реализации.

Объекты ядра ОС:

  1. Процессы
  2. Файлы
  3. События
  4. Потоки
  5. Семафоры
  6. Мьютексы
  7. Каналы
  8. Файлы, проецируемые в память.

3. Эволюция операционных систем и основные идеи

Предшественником ОС следует считать служебные программы (загрузчики и мониторы), а также библиотеки часто используемых подпрограмм, начавшие разрабатываться с появлением универсальных компьютеров 1-го поколения (конец 1940-х годов). Служебные программы минимизировали физические манипуляции оператора с оборудованием, а библиотеки позволяли избежать многократного программирования одних и тех же действий (осуществления операций ввода-вывода, вычисления математических функций и т. п.).

В 1950—1960-х годах сформировались и были реализованы основные идеи, определяющие функциональность ОС: пакетный режим, разделение времени и многозадачность, разделение полномочий, реальный масштаб времени, файловые структуры и файловые системы.

3.1 Пакетный режим

Необходимость оптимального использования дорогостоящих вычислительных ресурсов привела к появлению концепции «пакетного режима» исполнения программ. Пакетный режим предполагает наличие очереди программ на исполнение, причём ОС может обеспечивать загрузку программы с внешних носителей данных в оперативную память, не дожидаясь завершения исполнения предыдущей программы, что позволяет избежать простоя процессора.

3.2 Разделение времени и многозадачность

Уже пакетный режим в своём развитом варианте требует разделения процессорного времени между выполнением нескольких программ.

Необходимость в разделении времени (многозадачности, мультипрограммировании) проявилась ещё сильнее при распространении в качестве устройств ввода-вывода телетайпов (а позднее, терминалов с электронно-лучевыми дисплеями) (1960-е годы). Поскольку скорость клавиатурного ввода (и даже чтения с экрана) данных оператором много ниже, чем скорость обработки этих данных компьютером, использование компьютера в «монопольном» режиме (с одним оператором) могло привести к простою дорогостоящих вычислительных ресурсов.

Разделение времени позволило создать «многопользовательские» системы, в которых один (как правило) центральный процессор и блок оперативной памяти соединялся с многочисленными терминалами. При этом часть задач (таких как ввод или редактирование данных оператором) могла исполняться в режиме диалога, а другие задачи (такие как массивные вычисления) — в пакетном режиме.

3.3 Разделение полномочий

Распространение многопользовательских систем потребовало решения задачи разделения полномочий, позволяющей избежать возможности изменения исполняемой программы или данных одной программы в памяти компьютера другой программой (намеренно или по ошибке), а также изменения самой ОС прикладной программой.

Реализация разделения полномочий в ОС была поддержана разработчиками процессоров, предложивших архитектуры с двумя режимами работы процессора — «реальным» (в котором исполняемой программе доступно всё адресное пространство компьютера) и «защищённым» (в котором доступность адресного пространства ограничена диапазоном, выделенном при запуске программы на исполнение).

3.4 Реальный масштаб времени

Применение универсальных компьютеров для управления производственными процессами потребовало реализации «реального масштаба времени» («реального времени») — синхронизации исполнения программ с внешними физическими процессами.

Включение функции реального масштаба времени в ОС позволило создавать системы, одновременно обслуживающие производственные процессы и решающие другие задачи (в пакетном режиме и/или в режиме разделения времени).

3.5 Файловые системы и структуры

Постепенная замена носителей с последовательным доступом (перфолент, перфокарт и магнитных лент) накопителями произвольного доступа (на магнитных дисках).

Файловая система — способ хранения данных на внешних запоминающих устройствах.

4. UNIX, стандартизация операционных систем и POSIX

К концу 1960-х годов отраслью и научно-образовательным сообществом был создан целый ряд ОС, реализующих все или часть очерченных выше функций. К ним относятся Atlas (Манчестерский университет), CTTS и ITSS (Массачусетский технологический институт, MIT), THE (Эйндховенский технологический университет), RS4000 (Университет Орхуса) и др. (всего эксплуатировалось более сотни различных ОС).

Наиболее развитые ОС, такие как OS/360 (IBM), SCOPE (CDC (англ.)) и завершённый уже в 1970-х годах MULTICS (MIT и Bell Labs), предусматривали возможность исполнения на многопроцессорных компьютерах.

Эклектичный характер разработки ОС привёл к нарастанию кризисных явлений, прежде всего, связанных с чрезмерными сложностью и размерами создаваемых систем. ОС были плохо масштабируемыми (более простые не могли использовать все возможности крупных вычислительных систем; более развитые неоптимально исполнялись на малых или не могли исполняться на них вовсе) и полностью несовместимыми между собой, их разработка и совершенствование затягивались.

Задуманная и реализованная в 1969 году Кеном Томпсоном при участии нескольких коллег (включая Денниса Ритчи и Брайана Кернигана), ОС UNIX (первоначально UNICS, что обыгрывало название MULTICS) вобрала в себя многие черты более ранних ОС, но обладала целым рядом свойств, отличающих её от большинства предшественниц:

  1. простая метафорика (два ключевых понятия: вычислительный процесс и файл);
  2. компонентная архитектура: принцип «одна программа — одна функция» плюс мощные средства связывания различных программ для решения возникающих задач («оболочка»);
  3. минимизация ядра (кода, выполняющегося в «реальном» (привилегированном) режиме процессора) и количества системных вызовов;
  4. независимость от аппаратной архитектуры и реализация на машиннонезависимом языке программирования (язык программирования Си стал побочным продуктом разработки UNIX);
  5. унификация файлов.

UNIX, благодаря своему удобству прежде всего в качестве инструментальной среды (среды разработки), была тепло принята сначала в университетах, а затем и в отрасли, получившей прототип единой ОС, которая могла использоваться на самых разных вычислительных системах и, более того, могла быть быстро и с минимальными усилиями перенесена на любую вновь разработанную аппаратную архитектуру.

В конце 1970-х годов сотрудники Калифорнийского университета в Беркли внесли ряд усовершенствований в исходные коды UNIX, включая работу с протоколами TCP/IP. Их разработка стала известна под именем BSD (Berkeley Software Distribution).

Благодаря конкурентности реализаций архитектура ОС UNIX стала вначале фактическим отраслевым стандартом, а затем обрела статус и стандарта юридического — ISO/IEC 9945.

Только ОС, отвечающие спецификации Single UNIX Specification, имеют право носить имя UNIX. К таким системам относятся AIX, HP-UX, IRIX, Mac OS X, SCO OpenServer, Solaris, Tru64 и z/OS.

ОС, следующие стандарту POSIX или опирающиеся на него, называют «POSIX-совместимыми» (чаще встречается словоупотребление «UNIX-подобные» или «семейство UNIX», но оно противоречит статусу торгового знака «UNIX», принадлежащего консорциуму The Open Group и зарезервированному для обозначения ОС, строго следующих стандарту). Сертификация на совместимость со стандартом стоит некоторых денег, из-за чего некоторые системы не проходили этот процесс, однако считаются POSIX-совместимыми просто потому, что это так.

К UNIX-подобным ОС относятся системы, основанные на последней версии UNIX, выпущенной Bell Labs (System V), на разработках университета Беркли (FreeBSD, OpenBSD, NetBSD), на основе Solaris (OpenSolaris, BeleniX, Nexenta), а также ОС GNU/Linux, разработанная в части утилит и библиотек проектом GNU и в части ядра — сообществом, возглавляемым Линусом Торвальдсом.

Стандартизация ОС гарантирует возможность безболезненной замены самой ОС и/или оборудования при развитии вычислительной системы или сети и дешёвого переноса прикладного программного обеспечения (строгое следование стандарту предполагает полную совместимость программ на уровне исходного текста; из-за профилирования стандарта и его развития некоторые изменения бывают всё же необходимы, но перенос программы между POSIX-совместимыми системами обходится на порядки дешевле, чем между альтернативными), а также преемственность опыта пользователей.

Самым заметным эффектом существования этого стандарта стало эффективное разворачивание Интернета в 1990-х годах.

5. Пост-UNIX-архитектуры операционных систем

Коллектив, создавший ОС UNIX, развил концепцию унификации объектов ОС, включив в исходную концепцию UNIX «устройство — это тоже файл» также и процессы, и любые другие системные, сетевые и прикладные сервисы, создав новую концепцию: «что угодно — это файл». Эта концепция стала одним из основных принципов ОС Plan9 (название было позаимствовано из фантастического триллера «План 9 из открытого космоса» Эдварда Вуда-младшего), призванной преодолеть принципиальные недостатки дизайна UNIX и сменившей «рабочую лошадку» UNIX System V на компьютерах сети Bell Labs в 1992 году.

Кроме реализации всех объектов ОС в виде файлов и размещения их на едином и персональном для каждого терминала вычислительной сети пространстве (namespace), были пересмотрены другие архитектурные решения UNIX. Например, в Plan9 отсутствует понятие «суперпользователь», и, соответственно, исключаются любые нарушения режима безопасности, связанные с нелегальным получением прав суперпользователя в системе. Для представления (хранения, обмена) информации Роб Пайк и Кен Томпсон разработали универсальную кодировку UTF-8, на сегодняшний день ставшую стандартом де-факто. Для доступа к файлам используется единый универсальный протокол 9P, по сети работающий поверх сетевого протокола (TCP или UDP). Таким образом, для прикладного ПО сети не существует — доступ к локальным и к удалённым файлам единообразен. 9P — байт-ориентированный протокол, в отличие от других подобных протоколов, являющихся блок-ориентированными. Это также результат работы концепции: доступ побайтно — к унифицированным файлам, а не поблочно — к разнообразным и сильно изменяющимися с развитием технологий устройствам. Для контроля доступа к объектам не требуется иных решений, кроме уже существующего в ОС контроля доступа к файлам. Новая концепция системы хранения избавила администратора системы от изнурительного труда по сопровождению архивов и предвосхитила современные системы управления версиями файлов.

ОС, созданные на базе или идеях UNIX, такие как всё семейство BSD и системы GNU/Linux, постепенно перенимают новые идеи из Bell Labs. Возможно, эти новые идеи ждёт большое будущее и признание ИТ-разработчиков.

Новые концепции были использованы Робом Пайком в «Inferno».

На основе «Plan9» в Испании разрабатываются ОС Off++ и Plan B, носящие экспериментальный характер.

К попыткам создать пост-UNIX-архитектуру можно также отнести разработку системы программирования и операционной среды Оберон в Швейцарском федеральном технологическом институте (ETH Zurich) под руководством профессора Никлауса Вирта.

6. Существующие операционные системы

Операционные системы могут быть классифицированы по базовой технологии (UNIX-подобные, пост-UNIX/потомки UΝΙΧ), типу лицензии (проприетарная или открытая), развивается ли в настоящее время (устаревшие или современные), по назначению (универсальные, ОС встроенных систем, ОС PDA, ОС реального времени, для рабочих станций или для серверов), а также по множеству других признаков.

Проприетарные(запатентованные, частные)

Ранние

  1. CTSS (The Compatible TimeShare System, разработанная в MIT — Массачусетском технологическом институте).
  2. Incompatible Timesharing System (The Incompatible Timeshare System, разработаннаяв MIT длясерверов DEC 10 / 20).
  3. THE (разработана Эдсгером Дейкстрой и другими).
  4. MULTICS (проект Bell Labs, GE, и MIT).
  5. Master programme разработанная LEO computer, Leo III в 1962 году.
  6. Business Operating System (BOS) — кросс-платформенная, основанная на командной строке.
  7. Commodore PET, Commodore 64, и Commodore VIC-20.
  8. Sinclair Micro и QX, и подобные.
  9. TRS-DOS, ROM OS (улучшенный интерпретатор Microsoft BASIC с поддержкой файловой системы).
  10. TI99-4.
  11. FLEX от Technical Systems Consultants для микрокомпьютеров, построенных на Motorola 6800 и 6809: SWTPC, Tano, Smoke Signal Broadcasting, Gimix и других.
  12. HDOS — Heath DOS, для микрокомпьютеров.
  13. Cray Operating System длясуперкомпьютеров Cray Research.

Acorn

  1. Arthur
  2. MOS (на BBC Micro и BBC Master)
  3. RISC OS
  4. RISCiX

Atari ST

  1. MultiTOS

Apple

  1. Apple Darwin
  2. Apple DOS
  3. GS/OS
  4. Mac OS
  5. Mac OS 8
  6. Mac OS 9
  7. Mac OS X
  8. 10.0 Cheetah
  9. 10.1 Puma
  10. 10.2 Jaguar
  11. 10.3 Panther
  12. 10.4 Tiger
  13. 10.5 Leopard
  14. 10.6 Snow Leopard
  15. ProDOS

Корпорация Be

Control Data Corporation

  1. CDC KRONOS
  2. CDC NOS
  3. CDC SCOPE

DEC / Compaq / HP

  1. ITS (для PDP-6 и PDP-10)
  2. TOPS-10 (для PDP-10)
  3. TOPS-20 (для PDP-10)
  4. WAITS
  5. TENEX (от BBN)
  6. RSTS/E (работала на нескольких типах машин, в основном PDP-11)
  7. RSX-11 (многопользовательская многозадачная ОС для PDP-11)
  8. RT-11 (однопользовательская для PDP-11)
  9. RTE-II (система реального времени для HP-2000/2100 и ДОС РВ для М-6000/7000, СМ-1)
  10. VMS (от DEC для серии компьютеров VAX, позднее переименована в OpenVMS)
  11. HP-UX от HP
  12. NonStop OS — разработана компанией Tandem Computers, впоследствии приобретённой фирмой Compaq
  13. OSF/1 (от DEC; дважды переименована, сначала в Digital UNIX, затем в Tru64 UNIX)

IBM

  1. IBSYS
  2. OS/2 v1.0 — Выпущена в декабре 1987 года. Одна из первых операционных систем с поддержкой многозадачного режима процессора 80286.
  3. OS/2 v1.10SE — Выпущена в октябре 1988 года. SE = Standard Edition.
  4. OS/2 v1.10EE — 1989 год.
  5. OS/2 v1.20 — 1989 год. Редакции SE и EE. Улучшенный Presentation Manager.
  6. OS/2 v1.30 — 1991 год. Также редакции SE и EE.
  7. OS/2 v2.00 — Весна 1992 года. Первая версия OS/2, которой для работы необходим процессор 80386 с его защищённым режимом.
  8. OS/2 v2.10 — Май 1993 года.
  9. OS/2 v2.11 — Конец 1993 года. Не содержит подсистемы Win-OS/2 и устанавливается поверх Windows 3.1. Стоит дешевле других версий OS/2.
  10. OS/2 v3.0 «Warp» и «Warp Connect» — Октябрь 1994 года.
  11. OS/2 v4.0 «Merlin» — Сентябрь 1996 года.
  12. OS/2 Warp 4.5 Server for E-business «Aurora» — Апрель 1999 года. Дальнейшие обновления получили имена CP1 и CP2 (Convenience Package) и базировались на Aurora.
  13. eComStation
  14. AIX — Unix-подобная ОС
  15. AIX/RT
  16. AIX/6000
  17. AIX PC
  18. AIX/ESA
  19. AIX/370
  20. AIX 5L
  21. OS/400
  22. DOS/360
  23. DOS/VSE
  24. OS/360 — первая ОС для архитектуры System 360
  25. MFT — позднее переименована в OS/VS1
  26. MVT — позднее переименована в OS/VS2
  27. MVS — разновидность MVT
  28. OS/390
  29. z/OS — следующая версия после IBM OS/390
  30. z/VM — разновидность VM
  31. z/VSE — разновидность VSE
  32. Basic Operating System — перваяОСдляархитектуры System 360
  33. PC DOS — OEM-версия MS-DOS, впоследствии дорабатывалась самостоятельно.
  34. ОС ЕС, СВМ, МВС, ДОС ЕС, МОС ЕС — IBM-совместимые операционые системы (клоны) советского производства

ICT/ICL

  1. GEORGE

Microsoft

  1. MSX-DOS
  2. MS-DOS
  3. Xenix — лицензированная версия Unix; продана SCO в 1990-х
  4. Microsoft Windows
  5. Windows 1.0
  6. Windows 2.0 (для 80286)
  7. Windows 3.0 — первая версия, имевшая коммерческий успех
  8. Windows 3.1
  9. Windows for Workgroups 3.11
  10. Windows 9x — версии Windows 4.x, новое семейство, сохранявшее преемственность с Windows 3.x
  11. Windows 95 (версия Windows 4.00.950)
  12. Windows 98 (версия Windows 4.10.1998)
  13. Windows Me (версия Windows 4.90.3000)
  14. Windows NT — ОС, разрабатываемая в Майкрософт с 1988 года командой во главе с Дэвидом Катлером под рабочим названием OS/2 Version 3.
  15. Windows NT 3.1 — первая версия Windows NT, выпущена 27 июля 1993
  16. Windows NT 3.5 (варианты поставки: Workstation — для рабочих станций и Server — для серверов)
    1. Windows NT 3.51 — отлаженная версия Windows NT 3.5
  17. Windows NT 4.0 (варианты поставки: Workstation — для рабочих станций и Server — для серверов)
  18. Windows 2000 (версия Windows NT 5.0)
  19. Windows XP (версия Windows NT 5.1 — внутреннеосновананаядре Windows 2000); вариантыпоставки: Home, Professional, Tablet PC Edition, Media Center Edition, Embedded
    1. Windows Server 2003 (версия Windows NT 5.2) — вариант Windows XP для работы на серверах
    2. Windows Compute Cluster Server 2003 — вариант Windows XP для работы в кластерных системах
    3. Windows XP Embedded — вариант Windows XP для встраиваемых систем
  20. Windows Vista (версия Windows NT 6.0)
    1. Windows Server 2008 (версия Windows NT 6.0) — вариант Windows Vista дляработынасерверах
    2. Windows HPC Server 2008 — замена Windows Compute Cluster Server 2003 длякластерныхсистем
    3. Windows Home Server
    4. Windows Vista for Embedded Systems — вариант Windows Vista длявстраиваемыхсистем
  21. Windows 7 (версия Windows NT 6.1)
    1. Windows Server 2008 R2 (версия Windows NT 6.1) — вариант Windows 7 для работы на серверах
  22. Windows CE (compact edition — компактная редакция) — Операционная система реального времени для встраиваемых систем, мобильных телефонов, наладонных компьютеров и даже роботов.
  23. Windows Mobile, Pocket PC — версии Windows CE для мобильных телефонов и наладонных компьютеров.
  24. Windows Embedded — версии Windows CE для встраиваемых систем, включая роботов.

Mediatek

  1. MtkOS — Операционная система для мобильных телефонов на MTK(ARM) процессорах

Novell

  1. NetWare — сетевая ОС
  2. NetWare 3.x, в том числе Netware v3.12
  3. NetWare 4.x
  4. NetWare 5.x
  5. NetWare 6.x
  6. Novell DOS (см.: Клоны MS-DOS)
  7. UnixWare — разработана на основе UNIX System V, в 1995 году Novell продала права на дальнейшую разработку компании Santa Cruz Operation.
  8. openSUSE — дистрибутив свободной операционной системы GNU/Linux, разработчиком которого является корпорация Novell, Inc.
  9. Open Enterprise Server — сетевая ОС, включает в себя Novell NetWare, openSUSE и набор сетевых служб.

Strawberry Development Group

  1. CapROS

Sun Microsystems

  1. SunOS — Unix-подобная ОС, основана на реализации BSD Unix
  2. SunOS 4.x — (Solaris 1.x)
  3. Solaris — Unix-подобная ОС, основана на реализации UNIX System V Release 4 + наработки из SunOS
  4. SunOS 5.x — (Solaris 2.x, 7.x и более поздние)
  5. OpenSolaris — SunOS 5.11
  6. Java Desktop System

Другие Unix-подобные и POSIX -совместимые

  1. Aegis/OS (Apollo Computer)
  2. CLIX от Intergraph
  3. Cromix (Unix-emulating OS from Cromemco)
  4. Coherent (Эмулирующая Unix ОС от Mark Williams Co. для персональных компьютеров)
  5. DYNIX — Unix-подобная ОС, разработана компанией Sequent Computer Systems, которая позже была поглощена IBM
  6. Idris
  7. IRIX от SGI
  8. NeXTStep — свое развитие получила в ОС Mac OS X после объединения компаний NeXT и Apple
  9. OPENSTEP
  10. OS-9 — Unix-подобная RTOS, эмулирующая Unix от Microware для процессора Motorola 6809
  11. OS-9/68k (Эмулирующая Unix от Microware для процессора Motorola 680x0; создана из OS-9)
  12. OS-9000 (портативная эмуляция Unix от Microware; одна из реализаций предназначена для Intel x86)
  13. QNX (POSIX, микроядерная операционная система; используется, в основном, во встроенных системах реального времени)
  14. Rhapsody
  15. RiscOS
  16. SCO UNIX (от Santa Cruz Operation, куплена компанией Caldera, позже переименованной в SCO)
  17. System V (реализация AT&T Unix, "SVr4" 4й релиз). Фактически последний «чистый» UNIX. Всё остальное обычно называют UNIX подобным…
  18. UNIflex (Эмулирующая Unix ОС от TSC для DMA-совместимых, Motorola 6809 с расширенной адресацией; например, SWTPC, GIMIX, …)
  19. Ultrix (первая версия Unix для VAX и PDP-11 от DEC, основана на BSD)
  20. Unicos (Unix длясуперкомпьютеров Cray Research Inc.)
  21. Venix

Свободные

Unix-подобные

  1. BSD (Berkeley Software Distribution, реализация Unix для DEC VAX) и её вариации:
  2. 386BSD
  3. DesktopBSD
  4. DragonFly BSD
  5. FreeBSD
  6. MidnightBSD
  7. NetBSD
  8. OpenBSD — основной акцент на безопасности
  9. PC-BSD
  10. TrianceOS
  11. TrueBSD
  12. GNU/Hurd (ОС, реализованная как набор серверов работающих на микроядре Mach)
  13. Hurd/L4 (ОС, реализованная как набор серверов работающих на микроядре L4)
  14. GNU/Linux
  15. Linux (наиболее популярное свободное Unix-подобное ядро)
  16. Cosmoe (основана на ядре «Linux» и использует много кода AtheOS, подобна BeOS)
  17. OpenSolaris (проект по открытию кодов Solaris)
  18. AuroraUX
  19. BeleniX
  20. Jaris
  21. MilaX
  22. marTux
  23. Nexenta OS
  24. NexentaStor
  25. OpenSolaris for System z
  26. OSUNIX
  27. Polaris
  28. SchilliX
  29. StormOS
  30. Plan 9 (распределённая ОС, разработана Bell Labs)
  31. Plan B (распределённая ОС, произошедшая от Plan 9)
  32. Off++ (распределённая ОС, произошедшая от Plan 9)
  33. Inferno (ОС на основе виртуальной машины, произошла от Plan 9)
  34. SSS-PC (разработана в Токийском Университете)

Windows-совместимые

  1. ReactOS

Исследовательские Unix-подобные

  1. UNIX (разработана Bell Labs в 1970 году, идея Кена Томпсона)
  2. Mach (от разработчиков ядер ОС в CMU; см.: NeXTSTEP)
  3. Minix (учебная ОС от Эндрю Таненбаума)
  4. K42 (разрабатывается в IBM)
  5. MISS (первая отечественная UNIX-подобная операционная система)
  6. ДЕМОС (советский клон UNIX)
  7. ИНМОС (Инструментальная мобильная операционная система — разработана в СССР в 1985 году в ИНЭУМ Институт электронных управляющих машин, Головное КБ Минприбора).

Исследовательские не-UNIX

  1. 3OS — Object Oriented Operation System
  2. Nemesis — исследовательская ОС от Кембриджского университета
  3. TUNES — 1994 год
  4. V (operating system) — Stanford, ранние 1980- е
  5. Microsoft Singularity
  6. Amoeba — разработка Амстердамского свободного университета.
  7. Фантом (ОС).

Клоны MS-DOS

  1. QDOS (Quick and Dirty Operating System) — клон CP/M, созданный в 1980 году Тимом Патерсоном (Tim Paterson) из Seattle Computer Products (SCP) для новых процессоров Intel 808x, был куплен Microsoft за 50 тыс. долл. и стал MS-DOS/PC-DOS.
  2. MS-DOS — разработана Microsoft для IBM PC-совместимых машин.
  3. PC-DOS — версия DOS от IBM.
  4. DR-DOS — ОС от Digital Research, потом Novell, Caldera, Siemens AG …; в настоящее время используется в специфических задачах.
  5. FreeDOS — свободная DOS, цель — 100 % совместимость с MS-DOS.
  6. PTS-DOS — ОС от PhysTechSoft (Россия).
  7. ROM-DOS — ОС от Datalight для встроенных систем.
  8. АДОС — советский клон для ПК Искра-1030.
  9. Альфа-ДОС — советский клон для ПК ЕС-1840.
  10. ЯНУС — советский клон для ПК ЕС-1840.
  11. OpenDOS - открытая

Авторские/внутренние, не-UNIX и другие

  1. A2 — новое название для Bluebottle (см. также: AOS)
  2. AOS — ОС созданная в рамках проекта «Oberon — операционная система и компилятор» (Оберон (операционная система))
  3. AROS (AROS Research Operating System), свободная портируемая (в том числе, для процессорной линейки x86) операционная система, идейный потомок AmigaOS
  4. AtheOS
  5. Bluebottle — развитие идей AOS, современное название A2.
  6. CP/M (Control Program/Monitor)
  7. CP/M-80 (CP/M для Intel 8080/8085 и Zilog Z80 от Digital Research))
  8. CP/M-86 (CP/M для Intel 8088/86 от Digital Research)
  9. MP/M-80 (многопрограммная версия CP/M-80 от Digital Research)
  10. MP/M-86 (многопрограммная версия CP/M-86 от Digital Research)
  11. МикроДОС (создана в СССР на основе CP/M 2.2)
  12. UCSD P-System (портативная среда программирования/операционная система/виртуальная машина, разработана студентами университетов Калифорнии в Сан-Диего; управляется профессором Ken Bowles, написана на языке Паскаль)
  13. FLEX9 — от TSC для Motorola 6809, наследница FLEX, работавшей на Motorola 6800.
  14. JavaOS — основным компонентом является Java VM.
  15. SSB-DOS — от TSC для Smoke Signal Broadcasting, разновидность FLEX.
  16. DESQView многозадачная надстройка над MS-DOS для запуска MS-DOS приложений в режиме вытесняющей многозадачности с API кооперативной многозадачности, 1985 год. Текстовый интерфейс. Последняя версия 2.70.
  17. DV/X — развитие DESQView, заимствовавшее интерфейс и протокол X Window System.
  18. NewOS open source
  19. Оберон (операционная система), разработана ETH-Zurich (Никлаусом Виртом и другими) для рабочих станций Ceres и Chameleon. См. также Оберон (язык программирования).
  20. osFree — open source вариант OS/2.
  21. TripOS, 1978
  22. VisiOn (первый графический пользовательский интерфейс для PC, коммерческого успеха не имел.)
  23. VME от International Computers Limited (ICL)
  24. MorphOS (на микроядре Quark, с поддержкой API AmigaOS 3.1)
  25. NetWare (от Novell)
  26. Pick (лицензирована и переименована)
  27. Primos от Prime Computer (иногдапишется PR1MOS или PR1ME)
  28. OSD/XC от Fujitsu-Siemens (BS2000 портированадляэмуляциина Sun платформы SPARC)
  29. OS-IV от Fujitsu (базируется на ранней MVS от IBM)
  30. MSP от Fujitsu (наследник OS-IV)
  31. Haiku — свободный клон BeOS
  32. SkyOS — коммерческая ОС для PC.
  33. Syllable (развивается на базе AtheOS)
  34. TinyOS
  35. TSX-32 многозадачная 32-битная операционная система для DOS-приложений, частично заимствовавшая идеи OS/2, DESQView и операционных систем фирмы DEC. ~1993 год. Отличалась самой быстрой реализацией файловой системы FAT16 из известных.

Siemens AG

  1. BS1000
  2. BS2000
  3. BS3000 (функционально похожа на OS-IV и MSP от Fujitsu)
  4. VM2000
  5. SINIX — Unix-подобная ОС, ранее называлась Reliant UNIX, разработана на основе DC/OSx
  6. DC/OSx — DataCenter/OSx, доставшаяся Siemens AG после поглощения компании Pyramid Technology

«Домашние» OS

  1. KolibriOS (проект основан на MenuetOS и помещается на одну дискету)
  2. LainOS — проект основан на FreeBSD. Навеян GUI Navi из Serial Experiments Lain
  3. MenuetOS (помещается на одну дискету)
  4. Miraculix
  5. Panalix
  6. Syllable (почти полностью совместима с POSIX)
  7. Trion Operating System
  8. Висопсис (VISOPSYS — Визуальная операционная система)
  9. UzhOS
  10. XSKernel — проект ядра операционной системы под кодовым названием XSystem.
  11. FOS — микроядерная операционная система.
  12. ExeOS (проект операционной системы, основанной на микроядерной архетикутре)
  13. SymbOS — многозадачная графическая ОС для Amstrad CPC, Amstrad PCW и MSX.
  14. FlopOS - open-source OS, написаная на чистом ассемблере (помещается на одну дискету).

Для БК

Операционные системы, работавшие на БК-0010, БК-0010-01, БК-0011 и БК-0011М

  1. ANDOS
  2. MK-DOS
  3. CSI-DOS
  4. ОС БК-11 (вариант RT-11)
  5. AO-DOS
  6. BASIS
  7. DOSB10
  8. PascalDOS
  9. MicroDOS
  10. DX-DOS
  11. HC-DOS
  12. RT-11 (во внешнем ПЗУ)
  13. NORTON-БК
  14. РАМОН
  15. Turbo-DOS
  16. BKUNIX

Для Spectrum

  1. +3DOS
  2. C-DOS
  3. Doors
  4. IS-DOS
  5. PinkFloyd
  6. TASiS
  7. TR-DOS

Прикладные системы

Наладонный компьютер (PDA)

  1. Palm OS от Palm Inc; теперь подразделения PalmSource
  2. Pocket PC, Windows Mobile от Microsoft
  3. EPOC — изначально от Psion (Великобритания), в настоящее время разрабатывается Symbian, под маркой Symbian OS.
  4. Windows CE от Microsoft
  5. GNU/Linux в Sharp Zaurus

Смартфоны

  1. Windows Mobile набазе Windows CE
  2. GNU/Linux
  3. Google Android в HTC T-Mobile G1;
  4. Palm webOS в Palm Pre;
  5. Maemo в Nokia 770 Internet Tablet, Nokia N800, N810 и Nokia N900;
  6. OpenMoko в устройствах Neo 1973 и Neo FreeRunner;
  7. MontaVista Mobilinux в Motorola A760, E680;
  8. EZX Linux в Motorola A1200, A1600, E6;
  9. MOTOMAGX в Motorola ZINE ZN5;
  10. LiMo Platform;
  11. Access Linux Platform в Edelweiss;
  12. Bada — ошибочно считается OS Linux от Samsung
  13. Symbian OS
  14. Apple iOS — ОСдля Apple iPhone, iPod touch, iPad
  15. BlackBerry OS
  16. JavaFX Mobile

 Windows Mobile набазе Windows CE

  1. Windows Phone 7

Нетбуки , смартбуки , MID

  1. EPOC32 Release 5 в Psion netBook 1999 года;
  2. Microsoft Windows CE в
  3. GNU/Linux
  4. Slackware;
  5. Xandros Linux;
  6. Xubuntu;
  7. Eeebuntu;
  8. Linpus Linux Lite в Acer Aspire One;
  9. Google Android в Acer Aspire One;
  10. Ubuntu Netbook Remix;
  11. Moblin for Netbooks;
  12. Google Chrome OS;
  13. Jolicloud.

 EPOC32 Release 5 в Psion netBook 1999 года;

 Microsoft Windows CE в Psion Teklogix netBook Pro 2003 года, в Elonex Smartbook идр.

  1. Microsoft Windows CE MID в Toshiba JournE;

Маршрутизаторы

  1. CatOS от Cisco
  2. IOS от Cisco
  3. IOS XR от Cisco на основе QNX
  4. JUNOS от Juniper Networks
  5. LinkBuilder от 3Com
  6. MikroTik RouterOS от MikroTik
  7. PIX OS от Cisco
  8. RapidOS от Riverstone Networks
  9. FreeSCO бесплатная замена Cisco на основе Linux
  10. ZyNOS от ZyXEL

МиниАТС

  1. Orix от Avaya

Для микроконтроллеров , встраиваемые и ОС реального времени

  1. Contiki
  2. FreeRTOS
  3. INTEGRITY
  4. ITRON
  5. LynxOS
  6. Montavista Linux
  7. Nucleus
  8. OS-9 — от Microware
  9. OS-9000 — от Microware
  10. OSA — для микроконтроллеров PIC (Microchip) и AVR (Atmel)
  11. OSE от ENEA
  12. RTEMS первоначальная разработка велась по заказу МО США, сейчас opensource (GPL-like лицензия)
  13. ThreadX
  14. TRON OS разработчик — Ken Sakamura
  15. uC/OS-II для микроконтроллеров
  16. scmRTOS — для микроконтроллеров
  17. μClinux
  18. VxWorks
  19. Salvo — для микроконтроллеров.

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать
6679. Диалекта материалистического понимания жизни. Уровни организации живой природы 19.73 KB
Диалекта материалистического понимания жизни. Уровни организации живой природы. Все живые организмы избирательно относятся к окружающей среде. Состав химических элементов живых систем отличаются от химических элементов земной коры. В земной коре O,S...
6680. Клеточная теория. Биология клетки 23.44 KB
Клеточная теория. Биология клетки. Конец XIX века - возникновение цитологии 1665 - англ. Роберт Гук, рассматривая срез пробки, увидел целлюлозные оболочки и ввел термин клетка. 1838 - 1839 - М. Шлейден и Т. Шванн предложили клет...
6681. Существование клеток во времени и пространстве. Клеточный цикл и его регуляция 21.53 KB
Существование клеток во времени и пространстве. Клеточный цикл и его регуляция. Универсальные химические соединения - нуклеиновые кислоты. Они состоят из 3 компонентов, связанных между собой: азоистого основания (А,Г,Ц,Т,У), 2-дезокси - Д...
6682. Размножение организмов. Гаметогенез. Закономерности ово - и сперматогенеза 22.43 KB
Размножение организмов. Формы размножения и их биологическое значение. Строение половых клеток. Гаметогенез. Закономерности ово - и сперматогенеза. Оплодотворение. Фазы и биологическая сущность. Размножение - приспособление организм...
6683. Генетика человека. Наследственно обусловленные различия людей 27.98 KB
Генетика человека. Наследственно обусловленные различия людей. Генетическая терминология. Основные нарушения кариотипа и их фенотипические проявления. Генетический мозаицизм. Структурные аномалии хромосом. Евгеник...
6684. Наследственность. Структурные уровни организации наследственного материала 22.72 KB
Наследственность. Структурные уровни организации наследственного материала. Наследственность. Структурные уровни организации наследственного материала. Регуляция экспрессии генов. Ген - единица наследственности. Наследст...
6685. Геном. Генотип. Фенотип 24.18 KB
Геном. Генотип. Фенотип. Фенотип как результат реализации генотипа в определенной среде. Количественная и качественная специфика проявления генов в признаках. Взаимодействие неаллельных генов. Геном - совокупность генов, харак...
6686. Изменчивость. Мутационная изменчивость и система браков 25.23 KB
Изменчивость. Модификационная изменчивость. Комбинативная изменчивость. Система браков. Мутационная изменчивость. Одним из признаков жизни является изменчивость. Любой живой организм отличается от других представителей вида...
6687. Элементы антропогенеза 27.81 KB
Элементы антропогенеза. Человек как объект генетики. Частные разделы генетики человека. Методы генетики человека. Существует специальность - клиническая генетика (МГМА, ТМУ, КГМА). Клиническая генетика - дисциплина, которая пр...

Введение

windows internet операционный

XXI век характеризуется ярко выраженным явлением глобализации и переходом от индустриального общества и обществу информационному. Под воздействием научно-технического прогресса повсеместно внедряются новые информационные технологии (далее ИТ), которые предоставляют уникальные возможности для быстрого и эффективного развития человечества в целом. На данный момент весьма важным аспектом для большинства людей стало умение пользоваться промышленными информационными технологиями. Компьютеры проникли во все сферы человеческой жизни. Культура общения с компьютером стала общей культурой человека. Ознакомление с персональным компьютером (далее ПК) необходимо начинать с ознакомления операционной системы, т.к. без нее работа на ПК немыслима для большинства пользователей. Актуальностью данной темы является то, что операционная система (далее ОС) Windows фирмы Microsoft на сегодняшний момент считается самой распространенной системой на ПК. При включении компьютера ОС загружается в память раньше остальных программ и затем служит платформой и средой для их работы. Без ОС невозможно представить работу с компьютером. Знание ОС необходимо для успешного пользования современными компьютерами.

Объектом исследования является рассмотрение операционных систем.

Предмет исследования - изучение основных особенностей ОС Windows.

Цель работы - исследовать понятие операционной системы Windows.

Данная цель обуславливает следующие задачи:

Рассмотрение основного понятия операционной системы.

Рассмотрение основных видов операционных систем и их характеристик.

Рассмотрение истории создания операционной системы Windows/

Изучение особенностей Windows XP, ее достоинств, недостатков и сетевых возможностей.


1. Понятие операционная система


Операционная система - это комплекс взаимосвязанных системных программ, функциями которого является контроль использования и распределения ресурсов вычислительной системы и организация взаимодействия пользователя с компьютером.

Система загружается при включении компьютера. Она производит диалог с пользователем, осуществляет управление компьютером, его ресурсами (оперативной памятью, местом на дисках и т.д.), запускает другие (прикладные) программы на выполнение. Операционная система обеспечивает пользователю и прикладным программам удобный способ общения (интерфейс) с устройствами компьютера.

Основная причина необходимости операционной системы состоит в том, что элементарные операции для работы с устройствами компьютера и управления ресурсами компьютера - это операции очень низкого уровня, поэтому действия, которые необходимы пользователю и прикладным программам, состоят из нескольких сотен или тысяч таких элементарных операций.

Например, накопитель на магнитных дисках «понимает» только такие элементарные операции, как включить / выключить двигатель дисковода, установить читающие головки на определенный цилиндр, выбрать определенную читающую головку, прочесть информацию с дорожки диска в компьютер и т.д. И даже для выполнения такого несложного действия, как копирование файла с одной дискеты на другую (файл - это поименованный набор информации на диске или другом машинном носителе), необходимо выполнить тысячи операций по запуску команд дисководов, проверке их выполнения, поиску и обработке информации в таблицах размещения файлов на дисках и т.д. Задача еще усложняется следующим: имеется около десятка форматов дискет, и операционная система должна уметь работать со всеми этими форматами. Для пользователя работа с дискетами различного формата должна осуществляться абсолютно одинаково.

Файл на дискетах занимает определенные участки, причем пользователь не должен ничего знать о том, какие именно.Всефункции по обслуживанию таблиц размещения файлов, поиску информации в них, выделению места для файлов на дискетах выполняются операционной системой, и пользователь может ничего не знать о них.

Во время работы программы копирования может возникать несколько десятков различных особых ситуаций, например сбой при чтении или записи информации, неготовность дисководов к чтению или записи, отсутствие места на дискете для копируемого файла и т.д. Для всех этих ситуаций необходимо предусмотреть соответствующие сообщения и корректирующие действия.

Операционная система скрывает от пользователя эти сложные и ненужные подробности и предоставляет ему удобный интерфейс для работы. Она выполняет также различные вспомогательные действия, например копирование или печать файлов. Операционная система осуществляет загрузку в оперативную память всех программ, передает им управление в начале их работы, выполняет различные действия по запросу выполняемых программ и освобождает занимаемую программами оперативную память при их завершении.


2. Виды операционных систем и их краткая характеристика


Существует несколько видов операционных систем: DOS, Windows, UNIX, Macintosh OS, Linux. У других современных ОС, например Linux, UNIX, OS/2, имеют свои преимущества и недостатки. Linux предоставляет наиболее совершенную защиту, чем Windows, и имеет более продуманный интерфейс; UNIX применяется там, где требуется высокая надежность систем. Большим недостатком OS/2 и UNIX является довольно скудный выбор программных средств, и здесь Windows выигрывает у остальных операционных систем.

Наиболее распространенной является операционная система Windows. Существует несколько версий Windows: Windows-3.1, Windows-95, Windows-98, Windows-2000, Windows NT. Все они близки между собой по содержанию. По-этому рассмотрим такие ОС как DOS и Windows-95.DOS - одна из первых операционных систем и одна из самых известных. Пик популярности этой операционной системы приходится на 90-е годы, сейчас эта операционная система используется редко. Наибольшей популярностью в мире на данный момент пользуются операционные системы фирмы Microsoft. Их доля составляет около 90% среди всех операционных систем. Наиболее устойчивые системы этой фирмы основаны на технологии NT.

Операционная система DOS

Операционная система DOS состоит из следующих частей:

) Базовая система ввода-вывода (ВIOS), находящаяся в постоянной памяти (постоянном запоминающем устройстве, ПЗУ) компьютера. Эта часть операционной системы является «встроенной» в компьютер. Ее назначение состоит в выполнении наиболее простых и универсальных услуг операционной системы, связанных с осуществлением ввода-вывода. Базовая система ввода-вывода содержит также тест функционирования компьютера, проверяющий работу памяти и устройств компьютера при включении его электропитания. Кроме того, базовая система ввода-вывода содержит программу вызова загрузчика операционной системы.

) Загрузчик операционной системы - это очень короткая программа, находящаяся в первом секторе каждой дискеты с операционной системой DOS. Функция этой программы заключается в считывании в память еще двух модулей операционной системы, которые и завершают процесс загрузки DOS.

) Командный процессор DOS обрабатывает команды, вводимые пользователем. Командный процессор находится в дисковом файле! COMMAND.COM на диске, с которого загружается операционная система. Некоторые команды пользователя, например Туре, Dir или Сор) командный процессор выполняет сам. Такие команды называются внутренними. Для выполнения остальных (внешних) команд пользователя командный процессор ищет на дисках программу с соответствующим именем и если находит ее, то загружает в память и передает ей управление. По окончании работы программы командный процессор удаляет программу из памяти и выводит сообщение о готовности к выполнению команд (приглашение DOS).

Внешние команды DOS - это программы, поставляемые вместе с операционной системой в виде отдельных файлов. Эти программы выполняют действия обслуживающего характера, например форматирование дискет, проверку дисков и т.д.

Драйверы устройств - это специальные программы, которые дополняют систему ввода-вывода DOS и обеспечивают обслуживание новых или нестандартное использование имеющихся устройств. Например, с помощью драйверов возможна работа с «электронным диском» т.е. частью памяти компьютера, с которой можно работать так же, как с диском. Драйверы загружаются в память компьютера при загрузке операционной системы, их имена указываются в специальном файл CONFIG.SYS. Такая схема облегчает добавление новых устройств позволяет делать это, не затрагивая системные файлы DOS.

Window-95

Window-95 превратились из графической надстройки для DOS в полноценную операционную систему. По крайней мере, так заявляли ее разработчики. На самом же деле все было сложнее: в качестве основы в Windows-95 по-прежнему использовалась добрая старая DOS. Чуть модернизированная, конечно, и не заявленная в качестве отдельного продукта. Впрочем, большинство потребителей такой вариант устраивал. Ведь у них оставалась возможность работать в привычном DOS-режиме, не загружая графическую оболочку Windows, и, следовательно, не расставаться с привычными DOS-программами.

Так же операционная система Window-95 сталf 32-разрядной. Все предыдущие версии DOS и Windows были 16-разрядными и, стало быть, не могли в полной мере использовать возможности даже процессоров семейства 386 и уж тем более новых процессоров Pentium. Конечно, в этом достоинстве крылись и некоторые неудобства. Специально под Windows пользователям пришлось заменять все свои Windows-программы на новые 32-разрядные версии. Однако на практике переход оказался сравнительно легким. Уже в течение года были выпущены новые версии всех популярных программных продуктов. Но и старые 16-разрядные версии могли работать с новой ОС без всяких проблем.


3. История Windows


История Windows берет свое начало в 1986 году, когда появилась первая версия системы. Она представляла собой набор программ, расширяющих возможности существующих операционных систем для большего удобства в работе. Через несколько лет вышла вторая версия, но особой популярности система Windows не завоевала. Однако в 1990 году вышла новая версия - Windows 3.0, которая стала использоваться на многих персональных компьютерах. Популярность новой версии Windows объяснялась несколькими причинами. Графический интерфейс позволяет работать с объектами вашего компьютера не с помощью команд, а с помощью наглядных и понятных действий над значками, обозначающими эти объекты. Возможность одновременной работы с несколькими программами значительно повысила удобство и эффективность работы. Кроме того, удобство и легкость написания программ для Windows привели к появлению все больше разнообразных программ, работающих под управлением Windows. Наконец, лучше была организована работа с разнообразным компьютерным оборудованием, что также определило популярность системы. Последующие версии Windows были направлены на повышение надежности, а также поддержку средств мультимедиа (версия 3.1) и работу в компьютерных сетях (версия 3.11).

Параллельно с разработкой Windows компания Microsoft в 1988 году начала работу над новой операционной системой, названной Windows NT. Перед новой системой были поставлены задачи существенного повышения надежности и эффективной поддержки сетевой работы. При этом интерфейс системы не должен был отличаться от интерфейса Windows 3.0. Интересно, что самой распространенной версией Windows NT также стала третья версия. В 1992 году появилась версия Windows NT 3.0, а в 1994 году - Windows NT 3.5.

Процесс развития операционных систем не стоит на месте, и в 1995 появилась система Windows 95, ставшая новым этапом в истории Windows. По сравнению с Windows 3.1 значительно изменился интерфейс, выросла скорость работы программ. Одной из новых возможностей Windows 95 была возможность автоматической настройки дополнительного оборудования компьютера для работы без конфликтов друг с другом. Другой важной особенностью системы стала возможность работы с Интернетом без использования дополнительных программ.

Интерфейс Windows 95 стал основным для всего семейства Windows, и в 1996 появляется переработанная версия Windows NT 4.0, имеющая такой же интерфейс, как и Windows 95. Продолжением развития Windows 95 стала операционная система, появившаяся в 1998 году. При сохранившемся интерфейсе внутренняя структура была значительно переработана. Много внимания было уделено работе с Интернетом, а также поддержке современных протоколов передачи информации - стандартов, обеспечивающих обмен информацией между различными устройствами. Кроме того, особенностью Windows 98 является возможность работы с несколькими мониторами.

Следующим этапом в развитии Windows стало появление Windows 2000 и Windows Me (Millennium Edition - редакция тысячелетия). Система Windows 2000 разработана на основе Windows NT и унаследовала от нее высокую надежность и защищенность информации от постороннего вмешательства. Операционная система Windows Me стала наследницей Windows 98, но приобрела многие новые возможности. Прежде всего, это улучшенная работа со средствами мультимедиа, возможность записывать не только аудио, но и видеоинформацию, мощные средства восстановления информации после сбоев и многое другое. Постепенно разница между разными системами Windows стирается, и операционная система Windows XP предназначена для замены как Windows 2000, так и Windows Me.

В 2007, после Windows ХР появляется новая операционная система. На этот раз операционной системой от Microsoft становится Windows Vista. Эта система была создана на основе Windows ХР. Исправлены недостатки, улучшен дизайн, появился новый трехмерный интерфейс Aero Glass, который требует видео карту с поддержкой DirectX 9.0. Windows. Vista стала более требовательной в отличии от Windows ХР.

Через некоторое время появляется Windows Seven. Всем известная, как Windows 7. Эта операционная система была создана на основе Windows Vista. Имелись переработки в структуре. Исправлены недостатки, расширили сетевые возможности. В новой системе, разработчики явно уделили много внимания для работы с Интернетом. Так же Windows7 менее уязвима, чем ранние выпуски.

октября 2012 года корпорацией Microsoft была пущена в продажу операционная система Windows 8. Windows 8 в отличие от своих предшественников - Windows 7 и Windows XP - использует новый интерфейс под названием Modern (ранее - Metro). Этот интерфейс появляется первым после запуска системы; он схож по функциональности с рабочим столом - стартовый экран имеет плитки приложений (сродни ярлыкам), по нажатию на которые запускается приложение, открывается сайт или папка (в зависимости от того, к какому элементу или приложению привязана плитка). На сегодняшний день Windows 8 является самой новой операционной системой.8 имеет значительные недостатки и получает негативные отзывы со стороны пользователей, обладающих компьютером без поддержки сенсорного дисплея, из-за превалирования гаджетов интерфейса Metro. Пользователи критикуют изменённый интерфейс, заставляющий тратить дополнительное время на обучение работе с новой операционной системой. Хотя большинство новшеств описано в справочной системе, которая вызывается нажатием клавиши F1 при открытом рабочем столе.


4. Windows XP


Рассмотрев историю развития Windows, проанализировав основные моменты ее совершенствования, а также учитывая отзывы пользователей данным продуктом, можно прийти к выводу, что Windows XP была и остается самой востребованной версией. Поэтому рассмотрим особенности именно этой операционной системы.

Особенности Microsoft Windows XP

Операционная система Microsoft Windows XP, создана на основе технологии NT и является прямой наследницей системы Windows 2000. Вместе с тем, все лучшие нововведения, включенные в Windows Me, можно обнаружить и в Windows XP. При сохранении высоких показателей надежности, безопасности и быстродействия, система стала более простой в освоении, в ней появилось множество средств, предназначенных для индивидуальных домашних пользователей.

Система поставляется в нескольких вариантах, ориентированных на разные особенности применения. Версия Microsoft Windows XP Home Edition предназначена для индивидуальных пользователей, чаще всего работающих на домашнем компьютере. В этой версии особый упор сделан на работу с рисунками, аудио и видео. Версия Microsoft Windows XP Professional предназначена, как ясно из названия, для профессионалов. Эта версия наиболее часто используется в организациях. Если же вы дома выполняете сложные работы по созданию и редактированию изображений, моделированию и конструированию, или любые другие сложные работы, то эта версия подойдет и для вашего домашнего компьютера. Версия Microsoft Windows XP Server предназначена для установки на сервере - мощном компьютере, обеспечивающем работу множества пользователей в компьютерной сети. Работа в локальных сетях выходит за рамки данной книги, так что версия для сервера рассматриваться нами не будет. В книге описана основная версия операционной системы - Windows XP Professional. Практически не отличается от нее версия Windows XP Home Edition. Об имеющихся незначительных отличиях будет особо указано.

Следует отметить, что для эффективной работы с операционной системой Windows XP требуется достаточно мощный современный компьютер. Прежде всего, в компьютере должно быть установлено не менее 128 мегабайт памяти. Лучше установить 256 мегабайт, чтобы система работала быстрее. Процессор может использоваться любой, но не слишком старый. Если тактовая частота процессора не менее 300 мегагерц, то он подойдет. Хотя лучше, конечно, использовать процессор с частотой более одного гигагерца. Жесткий диск должен вмещать не только файлы операционной системы и временные файлы, но и иметь достаточно свободного места, например, для создания образа компакт-диска перед его записью. Реально требуется диск размером не менее двух-трех гигабайт. А если учесть, что на диске надо установить другие программы и оставить место для разных документов, то диск объемом 10 гигабайт нельзя назвать слишком большим.

В версии Windows XP сильно изменился внешний вид системы. Кнопки, значки, панели теперь выглядят немного иначе. Даже главное меню Windows изменилось. Изменения интерфейса самые значительные после перехода с Windows 3.1 на Windows 95. Вместе с тем имеется возможность использовать и старый интерфейс, если вы к нему привыкли. Особо следует отметить работу программ в режиме совместимости с предыдущими версиями Windows. Вы можете работать с программой, которая написана для Windows 95, и не работает в Windows 2000. Все версии Windows XP имеют множество нововведений. Поддерживается значительно больше разнообразных устройств. Система позволяет легко и удобно обрабатывать видеофильмы, фотографии, рисунки, музыку и песни. Теперь с помощью Windows XP любой сможет построить домашнюю сеть на основе двух-трех компьютеров, обеспечив совместное использование файлов, папок, принтера, факса и доступа в Интернет.

При работе с Windows XP для записи информации на записываемые и перезаписываемые компакт-диски вам не потребуется устанавливать дополнительные программы. Записать компакт-диск можно прямо из проводника Windows. Кстати, проводник сильно изменился. Кроме поддержки сжатых папок, особых папок для хранения рисунков, музыки и видео, добавлена панель с командами, состав которых меняется в зависимости от выполняемых вами действий.

Полезным компонентом системы является редактор видеофильмов. Теперь вы сможете выполнить профессиональный нелинейный монтаж своих любительских фильмов. Существенно легче стало работать с цифровыми фотокамерами и сканерами. Вам не потребуется никакой дополнительной программы, чтобы ввести фотографию в компьютер, незначительно преобразовать ее и распечатать на принтере. Универсальный проигрыватель аудио и видео теперь поддерживает больше форматов и позволяет сменить свой внешний вид. Вы можете сами создавать звуковые файлы в популярном формате МРЗ. Универсальный проигрыватель поддерживает также воспроизведение цифровых видеодисков (DVD-дисков), что позволит вам насладиться высочайшим качеством изображения и звука при просмотре современных фильмов. Для развлечений в Windows XP включено несколько новых игр, часть из которых позволяют вам играть в Интернете.

Существенно улучшена и защита системы. Теперь при случайном удалении важных системных файлов, они будут автоматически восстановлены. Имеется возможность восстановления системы к более раннему состоянию, после установки новых программ и оборудования. Улучшенная поддержка технологии Plug & Play позволяет подключить к компьютеру многие современные бытовые приборы.

Дальнейшее развитие получили и средства для работы с Интернетом. Существенно переработана справочная система, улучшена система безопасности. Многочисленные изменения коснулись средств администрирования и управления работой множества пользователей в локальной вычислительной сети.

В системе имеется и множество других нововведений, о которых вы узнаете по мере прочтения книги и знакомства с Windows XP. Однако перед началом работы с системой мы рекомендуем вам познакомиться с основными понятиями, используемыми в Windows XP. Если вы знакомы с предыдущими версиями Windows, большинство понятий для вас окажутся знакомыми.

Достоинства и недостатки Microsoft Windows XP

Система стала сложнее - но зато она гораздо реже дает сбои, практически не «зависает» и почти не выводит загадочных сообщений об ошибках. Все это обеспечивается следующими нововведениями:

а) новое ядро Windows. Разработчики Windows XP убрали последние остатки совместимого с MS-DOS кода, использовавшегося в Windows 95/98 (и несмотря на попытки скрыть это, в Windows Me). Внутри обеих версий Windows XP - устойчивое и надежное ядро, впервые появившееся в Windows 2000. С полностью защищенной моделью памяти, интегрированной системой защиты и уровнем абстрагирования от оборудования (Hardware Abstraction Layer - HAL), защищающего ключевые компоненты системы от плохих программ, Windows XP имеет гораздо меньше шансов на сбой в процессе повседневной работы. А если сбой все-таки случится, вы сможете воспользоваться набором утилит восстановления, значительно превосходящим по своим возможностям имевшиеся в предыдущих версиях Windows приложения.

б) устойчивые средства защиты системы. Типичным источником проблем в предыдущих версиях Windows было замещение жизненно важных системных файлов их устаревшими или некорректными версиями. Windows XP контролирует эти подмены, сохраняя правильную с точки зрения системы версию файла и одновременно позволяя приложению использовать нужные ему версии библиотек динамической компоновки. Дополнительная защита обеспечивается за счет средств восстановления, которые следят за системой и благодаря сохраненному «моментальному снимку» системных файлов и настроек позволяют выполнить «откат» к предшествующей конфигурации, если новое приложение или драйвер устройства вызывает проблемы.

в) откат драйверов устройств. Опытные пользователи Windows знают, что драйверы устройств, содержащие ошибки, могут полностью разрушить даже тщательно настроенную систему. Windows XP защищает от неприятностей, связанных с драйверами, предупреждая при попытке установления драйвера без цифровой подписи, которая удостоверяет его совместимость с Windows XP. Система также позволяет удалить драйвер и восстановить предыдущую версию, и даже в безопасном режиме, если это необходимо.

г) совместимость оборудования. Любой пользователь отчетливо понимает, как важно иметь хорошую поддержку операционной системой того или иного оборудования. В этом взаимопонимании ОС с оборудованием далеко не последнюю роль играют драйверы устройств. Они и предназначены для совместимости конкретного оборудования с конкретной ОС. Без преувеличения отмечу, что Windows - единственная в своем роде операционная система, которая способна «правильно» работать с подавляющим большинством современного оборудования, предназначенного для работы с компьютером. Видели ли вы сегодня, скажем, принтер или сканер, сопроводительные драйверы которого написаны только под Linux или Мас ОS? Конечно же, нет! В силу своей массовой распространенности современная Windows сегодня просто обязана поддерживать любое компьютерное оборудование и периферию. Поэтому на сегодняшний день в мире самое большое количество драйверов и их версий написано именно для Windows. Установочные драйверы сегодня обычно поставляются вместе с самим оборудованием на сопроводительном диске или дискете. Больше того: для большого количества оборудования в базе самой Windows сегодня присутствуют штатные драйверы, установленные в операционную систему ее разработчиками. Так, к примеру, для видеокарты SIS 6326 или принтера Epson LX сегодня совсем не обязательно искать установочный диск с драйверами. Windows сама обнаружит новое установленное оборудование и корректно установит для него драйвер из своей базы. Однако здесь следует сделать оговорку: драйверы в базе Windows присутствуют далеко не для всего оборудования, особенно нового. Чаще всего там можно найти драйвер к оборудованию, морально устаревшему на сегодняшний день. В целом же современная ОС поддерживает все современные типы устройств, предназначенные для работы с компьютером: сканеры, принтеры, устройства оцифровки информации, модемы, тюнеры, инфракрасные датчики, сетевые карты, диски и т.д.

д) стабильность ОС. В общем и целом стабильность работы современной Windows можно назвать приемлемой. Однако слово «приемлемой» здесь должно сопровождаться массой оговорок:

приемлемой стабильность работы ОС становится только после ее качественной и грамотной настройки;

стабильность современной Windows также в большой степени зависит от версии продукта и наличия установленных дополнений. Без их присутствия, к сожалению, в работе ОС происходят частые сбои;

стабильность Windows ХР также зависит и от самих приложений, установленных на ОС пользователем: чем они стабильнее в работе и чем более совместимы с самой программной оболочкой Windows, тем меньше сбоев мы сможем наблюдать в работе основной ОС;

на стабильность работы современной Windows большое влияние оказывает и само оборудование, которое используется совместно с работающей ОС. Зачастую несовместимость или некорректную работу того или иного оборудования некоторые пользователи запросто списывают на нестабильность Windows;

также на стабильную работу современной Windows XP далеко не последнее влияние оказывают драйверы устройств. Сегодняшние проблемы возникают у массы пользователей. Многое в работе того или иного устройства решает именно версия того или иного драйвера. Если же рассматривать драйверы, написанные к видеоадаптерам, то дело в том, что сегодня выход очередных видеодрайверов чаще всего бывает приурочен к выходу какой-либо видеоигры. Многие видеодрайверы пишутся именно под конкретный экземпляр игры и под конкретный экземпляр видеокарты. Цель такого «фокуса» только одна - максимально увеличить быстродействие работы видеоадаптера. Такие драйверы обычно идут в качестве сопровождения к самим играм на тех же установочных дисках игр. По большому счету, выход новых драйверов - это всегда устранение ошибок в старых плюс «заточка» под самые современные компьютерные игры для тестирования производительности видеоадаптеров. Поэтому «кривизна» установленных на ОС драйверов играет далеко не самую последнюю роль в нормальном функционировании современной Windows ХР;

пользование Интернетом и количество распространенных вирусов, проживающих на просторах Всемирной сети, также напрямую влияет на стабильность работы ОС. Эти виртуальные вирусы способны затруднить работу на любом компьютере. Внезапные и частые перезагрузки, самопроизвольное выключение компьютера, самовольный выход компьютера в сеть Интернет и прочие случаи виртуальной жизни являются верным признаком заражения ПК вирусами. В целом Windows ХР способна проработать достаточно продолжительное время (больше года) без возникновения особых проблем и необходимости переустановки ОС (разумеется, при соблюдении всех описанных выше предосторожностей).

е) новый дизайн интерфейса. Впервые со времен появления Windows 95 пользовательский интерфейс был настолько капитально пересмотрен лишь в Windows XP. Если вы выберете новый интерфейс Windows XP, некоторые отличия вы заметите сразу же:

яркие цвета. Цветовая схема устанавливается по умолчанию в Windows XP. Новая операционная система использует все возможности графического оборудования, допускающего использование 24- и 32-разрядного цвета;

объемные окна и кнопки. При выборе стиля Windows XP окна и кнопки становятся объемными со скругленными углами и сглаженными тенями. Также можно заметить, что все объекты слегка меняют свои цвета, когда проводится над ними курсором мыши - кнопки, вкладки и другие элементы интерфейса подсвечиваются, как ссылки на веб-страницах;

отчетливые значки. Дизайн всех системных значков был продуман заново. Новые значки ярче, набор цветов богаче, потому что они рассчитаны на разрешение до 24 бит (true color);

встроенные темы. Впервые темы для Рабочего стола появились в пакете Microsoft Plus к Windows 95. В Windows XP поддержка тем интегрирована в утилиту «Экран», причем поддерживается также изменение свойств элементов управления, границ окон и меню;

проблемы с совместимостью. Многие программы, изначально написанные для Windows 95, Windows 98 и Windows Me, не смогут работать правильно под Windows XP. Более того, некоторые устройства требуют использования драйверов, несовместимых с Windows XP.

Сетевые возможности

В версии ОС Windows XP используются возможности увеличения производительности сети, обеспечения повышенной надежности и эффективности.

В операционной системе Windows XP предусматривается использование возможности быстрого переключения пользователей.

Это позволяет организовать работу нескольких пользователей на одном компьютере. Каждый пользователь компьютера может создать отдельную защищенную паролем учетную запись с личной настройкой и частными файлами. На одном компьютере могут быть активны сразу несколько учетных записей, переключение между ними осуществляется просто и быстро.

Соединение компьютеров в сеть значительно увеличивает их возможности. Мощные и простые в эксплуатации сети Windows XP позволяют сэкономить время и деньги.На подключенных к сети компьютерах можно совместно использовать общее подключение Интернета, общий принтер и другое оборудование, а также общие файлы. Можно даже играть по сети с другими участниками в сетевые компьютерные игры.

Кроме того, установка сети с помощью MS Windows XP осуществляется проще, чем с помощью любой предыдущей операционной системы. Чтобы настроить сеть дома или в небольшом офисе, не обязательно быть экспертом в области организации сетей, мастер сделает все необходимые для этого шаги. Остается только ответить на несколько вопросов о компьютерах, которые требуется соединить, а мастер выполнит остальную работу.

После ввода сети в эксплуатацию операционная система Windows XP помогает обслуживать ее, автоматически отслеживая изменения и корректируя параметры, чтобы обеспечить максимальную производительность при минимуме усилий со стороны пользователя.

В Windows XP появились новые мощные средства, разработанные для поддержки работоспособности сети при любых обстоятельствах. Сложное программное обеспечение защищает операционную систему каждого компьютера, а также создает защитный барьер, или брандмауэр, предотвращающий проникновение в сеть неавторизованных лиц и вирусов из Интернета.

Таким образом, операционная система Windows - является самой распространенной системой. Сети Windows ХР имеют множество преимуществ, среди которых можно отметить мощность и простоту использования. Среди достоинств системы выделяется и надежность. Программное обеспечение ОС защищает компьютер от вирусов и несанкционированного использования информации другими лицами.

Создание локальных сетей в ОС MS Windows

Локальная сеть обычно предназначается для сбора, передачи, рассредоточенной и распределенной обработки информации в пределах одной лаборатории, отдела, офиса или фирмы, часто специализируются на выполнении определенных функций в соответствии с профилем деятельности фирмы и отдельных ее подразделений. Во многих случаях ЛВС, обслуживающая свою локальную информационную систему, связана с другими вычислительными сетями, внутренними или внешними, вплоть до региональных или глобальных сетей.

При создании домашней или малой офисной сети компьютеры под управлением Windows XP Professional или Windows XP Home Edition подключены к локальной сети (LAN). При установке Windows XP обнаруживается сетевой адаптер и создается подключение по локальной сети. По умолчанию подключение по локальной сети всегда активно. Только подключения этого типа создаются и активизируются автоматически. Если разорвать подключение по локальной сети, оно больше не будет автоматически активизироваться. Сведения об этом сохраняются в профиле оборудования, поэтому профиль позволяет учитывать потребности мобильных пользователей, меняющих свое местоположение.

Создав домашнюю сеть или сеть небольшой организации, можно эффективно задействовать все ресурсы своего компьютера, используя его и для работы, и для развлечений.

При наличии нескольких компьютеров или другого оборудования, например принтеров, сканеров или камер, можно использовать сеть для общего доступа к файлам, папкам и подключениям Интернета. Например, когда компьютер подключен к сети, пользователь другого компьютера также может получить доступ к Интернету в это время. При наличии нескольких компьютеров и одного или нескольких периферийных устройств (принтеров, сканеров или камер) доступ к этим устройствам может осуществляться со всех компьютеров.

Существует несколько способов объединения компьютеров в сеть. Для домашней и малой офисной сети наиболее простой моделью является одноранговая сеть.

Одноранговая сеть, также называемая рабочей группой, позволяет компьютерам взаимодействовать друг с другом напрямую и не требует наличия сервера для управления сетевыми ресурсами. Она наиболее подходит при размещении на общей площади менее десяти компьютеров. Компьютеры в рабочей группе рассматриваются как узлы, поскольку они равны и пользуются общими ресурсами. Каждый пользователь решает сам, какие данные локального компьютера можно предоставить для общего доступа в сети. Общий доступ к ресурсам позволит пользователям печатать на одном принтере, получить доступ к данным в общих папках и работать с одним файлом, не передавая его на гибком диске.

Домашняя или малая офисная сеть похожа на телефонную систему. Находясь в сети, каждый компьютер обеспечен сетевым адаптером, который выполняет функцию, схожую с функцией телефонной трубки: как телефонная трубка, используемая для приема и передачи разговора, сетевое устройство компьютера посылает и принимает сведения других компьютеров сети.

Таким образом, локальная сеть Windows XP используются в пределах одной фирмы или предприятия. Самой распространенной локальной сетью является одноранговая сеть, которая позволяет компьютерам взаимодействовать друг с другом напрямую и не требует наличия сервера для управления сетевыми ресурсами. Локальная сеть предоставляет следующие возможности: использовать общий доступ к подключению Интернета, к файлам и папкам, к оргтехнике, а также совместные игры и развлечения.

Глобальная сеть Internet

Глобальными называются компьютерные сети, охватывающие большие географические пространства. Самой распространенной глобальной сетью является Internet. Интернет - глобальная международная компьютерная сеть цифровой связи, объединяющая между собой в единую логическую архитектуру множество серверов, на которых находится огромный объем информации по разнообразным темам. Глобальная сеть всегда состоит из многих соединенных вместе локальных сетей.

При использования Windows XP для настройки нового подключения к Интернету служит мастер сетевого подключения. Мастер подключения создаст соединение с Интернетом и отобразит на экране список поставщиков услуг Интернета вместе со сведениями о предлагаемых ими услугах. Остается выбрать подходящего поставщика в списке, затем предоставляется новая учетная запись.XP содержит самую последнюю версию обозревателя MSN Explorer с полным пакетом служб Microsoft и последнее обновление обозревателя Internet Explorer.

Информационные ресурсы Интернет, сосредоточенные на серверах World Wide Web позволяют пользователям не только просматривать имеющие страницы, переходя от ссылки к ссылке, но и запрашивать необходимую информацию.

Пользователи Интернет могут использовать сеть не только как источник информации, но и как средства общения.XP предлагает следующие пути для обеспечения безопасности и конфиденциальности при работе в Интернете:

использование параметров безопасности и конфиденциальности обозревателя Internet Explorer, чтобы обеспечить конфиденциальность и повысить безопасность компьютера и своих личных данных;

использование зон безопасности, чтобы повысить степень защиты компьютера, задав разные уровни безопасности для различных областей Интернета;

использование средств ограничения доступа (Content Advisor), чтобы избежать отображения на экране предосудительных страниц, используя стандартные рейтинги, которые были определенны независимо комитетом PICS (Platform for Internet Content Selection).

Таким образом, Интернет - это самая распространенная глобальная сеть. MSN Explorer - это новая универсальная программа, позволяющая более полно использовать Интернет. Он позволяет получать доступ к различным ресурсам Интернет (текст, изображения, файлы) по заданному адресу. Для общения в операционной системе Windows XP используются такие программы как E-mail, Outlook Express, Windows Messenger. Windows XP использует мощные средства для обеспечения безопасности и защиты сети.


Заключение


В данной работе «Особенности операционной системы Windows» было изучено само понятие операционной системы Windows, история ее развития и совершенствования, а также особенности этого информационного продукта. На основе вышесказанного, можно сделать вывод: операционная система Windows - наиболее популярная и распространенная операционная система во всем мире, и для большинства пользователей она наиболее подходящая ввиду своей простоты, неплохого интерфейса, приемлемой производительности и огромного количества прикладных программ для нее


Список используемой литературы


1. Гордеев А.В. Операционные системы: учеб. для вузов по напр. «Информатика и вычислительная техника» / А.В. Гордеев, 2-е изд., СПб.: Питер, 2009. - 415 с.

Леонтьев В.П. Осваиваем Windows XP быстро и увлекательно: справочное издание / В.П. Леонтьев, М.: ОЛМА-ПРЕСС, 2010. - 219 с.

Острейковский В.А. Информатика: учебник для вузов / В.А. Острейковский, М.: Высшая школа, 2011. - 511 с.

Свиридова М.Ю. Операционная система Windows XP: учеб. пособие для нач. проф. образования / М.Ю. Свиридова, М.: Академия, 2009. - 189 с.

Степанов А.Н. Информатика: учебное пособие для вузов / А.Н. Степанов, 4-е изд., СПб.: Питер, 2012. - 684 с.

Таненбаум Э. Современные операционные системы / Эндрю Таненбаум, 2-е изд., СПб.: Питер, 2009, 2010. - 1038 с.

. #"justify">. #"justify">. http://www.litenet.ru/content-280.html


Репетиторство

Нужна помощь по изучению какой-либы темы?

Наши специалисты проконсультируют или окажут репетиторские услуги по интересующей вас тематике.
Отправь заявку с указанием темы прямо сейчас, чтобы узнать о возможности получения консультации.

Операцио́нная систе́ма , ОС (англ. operating system ) - базовый комплекс компьютерных программ , обеспечивающий управление аппаратными средствами компьютера , работу с файлами , ввод и вывод данных, а также выполнение прикладных программ и утилит .

При включении компьютера операционная система загружается в память раньше остальных программ и затем служит платформой и средой для их работы. Помимо вышеуказанных функций ОС может осуществлять и другие, напр., предоставление пользовательского интерфейса , сетевое взаимодействие и т. п.

С 1990-х наиболее распространёнными операционными системами являются ОС семейства Microsoft Windows и системы класса UNIX (особенно Linux ).

Функции

Интерфейсные функции:

    Управление аппаратными средствами, устройствами ввода/вывода

    Файловая система

    Поддержка многозадачности (разделение использования памяти, времени выполнения)

    Ограничение доступа, многопользовательский режим работы

    Компьютерная сеть

Внутренние функции:

    Обработка прерываний

    Виртуальная память

    Планировщик задач

    Буферы ввода-вывода

    Обслуживание драйверов устройств

Понятие операционной системы

Существуют две группы определений ОС: «совокупность программ, управляющих оборудованием» и «совокупность программ, управляющих другими программами». Обе они имеют свой точный технический смысл, который, однако, становится ясен только при более детальном рассмотрении вопроса о том, зачем вообще нужны операционные системы.

Есть приложения вычислительной техники, для которых ОС излишни. Напр., встроенные микрокомпьютеры содержатся сегодня во многих бытовых приборах, автомобилях (иногда по десятку в каждом), сотовых телефонах и т. п. Зачастую такой компьютер постоянно исполняет лишь одну программу, запускающуюся по включении. И простые игровые приставки - также представляющие собой специализированные микрокомпьютеры - могут обходиться без ОС, запуская по включении программу, записанную на вставленном в устройство «катридже» или компакт-диске . (Многие встроенные компьютеры и даже некоторые игровые приставки на самом деле работают под управлением своих ОС).

Операционные системы, в свою очередь, нужны, если:

    вычислительная система используется для различных задач, причём программы, исполняющие эти задачи, нуждаются в сохранении данных и обмене ими. Из этого следует необходимость универсального механизма сохранения данных; в подавляющем большинстве случаев ОС отвечает на неё реализацией файловой системы . Современные ОС, кроме того, предоставляют возможность непосредственно «связать» вывод одной программы со вводом другой, минуя относительно медленные дисковые операции;

    различные программы нуждаются в выполнении одних и тех же рутинных действий. Напр., простой ввод символа с клавиатуры и отображение его на экране может потребовать исполнения сотен машинных команд, а дисковая операция - тысяч. Чтобы не программировать их каждый раз заново, ОС предоставляют системные библиотеки часто используемых подпрограмм (функций);

    между программами и пользователями системы необходимо распределять полномочия, чтобы пользователи могли защищать свои данные от чужого взора, а возможная ошибка в программе не вызывала тотальных неприятностей;

    необходима возможность имитации «одновременного» исполнения нескольких программ на одном компьютере (даже содержащем лишь один процессор), осуществляемой с помощью приёма, известного как «разделение времени» . При этом специальный компонент, называемый планировщиком, «нарезает» процессорное время на короткие отрезки и предоставляет их поочередно различным исполняющимся программам (процессам);

    наконец, оператор должен иметь возможность так или иначе управлять процессами выполнения отдельных программ. Для этого служат операционные среды , одна из которых - оболочка и набор стандартных утилит - является частью ОС (прочие, такие, как графическая операционная среда, образуют независимые от ОС прикладные платформы). Таким образом, современные универсальные ОС можно охарактеризовать прежде всего как

    использующие файловые системы (с универсальным механизмом доступа к данным),

    многопользовательские (с разделением полномочий),

    многозадачные (с разделением времени).

Многозадачность и распределение полномочий требуют определённой иерархии привилегий компонентов самой ОС. В составе ОС различают три группы компонентов:

    ядро , содержащее планировщик; драйверы устройств, непосредственно управляющие оборудованием; сетевую подсистему, файловую систему;

    системные библиотеки

    оболочку с утилитами .

Большинство программ, как системных (входящих в ОС), так и прикладных, исполняются в непривилегированном («пользовательском») режиме работы процессора и получают доступ к оборудованию (и, при необходимости, к другим ядерным ресурсам, а также ресурсам иных программ) только посредством системных вызовов . Ядро исполняется в привилегированном режиме: именно в этом смысле говорят, что ОС (точнее, её ядро) управляет оборудованием.

Текущая редакция стандарта на ОС содержит определения около тысячи системных вызовов и других библиотечных подпрограмм (часть из которых должна реализоваться только в определённых классах систем; напр., в системах «реального времени») и около 200 команд оболочки и утилит ОС. Стандарт определяет лишь функции вызовов и команд, и не содержит указаний относительно способов их реализации.

Стандарт, кроме этого, определяет способ адресации файлов в системе, локализацию (установки, касающиеся национально-специфических моментов, таких, как язык сообщений или формат даты и времени), совместимый набор символов, синтаксис регулярных выражений, структуру каталогов в файловой системе, формат командной строки и некоторые другие аспекты поведения ОС.

В определении состава ОС значение имеет критерий операциональной целостности (замкнутости): система должна позволять полноценно использовать (включая модификацию) свои компоненты. Поэтому в полный состав ОС включается и набор инструментальных средств (от текстовых редакторов до компиляторов, отладчиков и компоновщиков). Операциональной замкнутостью обладают системы, удовлетворяющие «разработческому» профилю в терминах стандарта.

Для каждой операционной системы существует набор базовых понятий, например процессы, память и файлы, которые являются самыми важными для понимания общей идеи. Рассмотрим некоторые основные понятия, иллюстрируя их в основном на примере ОС UNIX.

      1. Процессы и потоки

Ключевое понятие операционной системы - процесс . Содержательно процесс - это программа в момент её выполнения. Отличие процесса от программы, записанной, но не исполняющейся в данный момент, заключается в следующем. С каждым процессом связывается некий набор регистров, в том числе счетчик команд, указатель стека и другие аппаратные регистры, а также вся остальная информация, необходимая для запуска процесса.

Большинство современных систем может выполнять несколько процессов одновременно. Например, пользователь может запустить программу проигрыватель музыки и включить свою рабочую программу, чтобы выполнять необходимые ему работы под музыку. Кроме того, во время работы пользователя происходит работа множества сервисных программ: антивирусы, программы резервного копирования, планировщики и т.п.

Следует понимать, что один исполнитель (процессор) одновременно может выполнять лишь одно действие. То есть, одновременно исполнение программ - это иллюзия. Выполнение программ на одном процессоре с иллюзией одновременного выполнения также называют псевдопараллельным . Эффект одновременности возможен благодаря тому, что процессор может выполнять большое количество операций в единицу времени 9 . Таким образом, если каждому процессу предоставлять какой-то небольшой интервал времени (часть секунды, к примеру), то за это время процесс успеет выполнить достаточную свою часть. Поскольку такие интервалы времени, на которые делится процессорное время (их ещё называютквантами ) очень малы - пользователь не успевает заметить поочерёдность выполнения, у него складывается впечатление одновременного выполнения нескольких программ.

Процесс - в общем случае, это программа, находящаяся в памяти и получившая управление, выполняющаяся программа. Более точное определениепроцесса можно дать лишь для конкретной операционной системы.

    Адресное пространство процесса - это список адресов памяти от некоторого минимума (обычно нуля) до некоторого максимума, которые процесс может прочесть и в которые он может записать информацию. Область памяти, определяемая адресным пространством процесса, содержит код, данные и стек программы.

    Контекст процесса (летучая среда процесса) - это связанный с процессом набор значений регистров, счетчика команд, набор указателей на дескрипторы открытых файлов, информация о незавершенных операциях ввода-вывода, коды ошибок выполняемых данным процессом системных вызовов и прочие технические сведения о состоянии процесса в момент времени. Контекст процесса есть вектор-функция времени.

В процессе работы ОС осуществляет запуск, диспетчеризацию и завершение процессов. К диспетчеризации относится, в том числе, переключение процессов. Переключение процессов подразумевает приостановку одного процесса и передачу управления другому. Если процесс был приостановлен подобным образом, позже он должен быть запущен заново из того же состояния, в каком его остановили. Подобного рода возобновление возможно засчет сохранения в некоторой области памяти летучей среды процесса (контекста процесса), при его остановке.

Пример 3.2. Юлий Цезарь

Пусть Цезарь выполняет одновременно два процесса. Чтобы процессы выполнялись параллельно, Цезарь делает по небольшой части каждого из них, попеременно переключаясь. Т.е. сделав небольшую часть первого, переходит ко второму, сделав небольшую часть второго - вновь к первому и т.д. Процесс A- игра в шахматы. ПроцессB- чтение трактата Платона.

Чтобы вернуться к выполнению процесса Aс того же места, на котором он был прерван, Цезарю необходимо знать шахматную позицию на доске и очерёдность хода.

Чтобы вернуться к выполнению процесса B, необходимо помечать место, на котором Цезарь остановился при чтении, и возвращаясь, продолжать чтение с помеченного места.

В данном примере контекст процесса A- позиции фигур на шахматной доске и очерёдность хода, контекст процессаB- пометка места на котором остановлено чтение (абзац, строка, предложение). Аккуратно сохраняя контекст каждого из процессов, Цезарь сможет выполнять оба процесса параллельно

Во многих операционных системах вся информация о каждом процессе (естественно кроме содержимого адресного пространства процесса) хранится в таблице, организованной операционной системой. Такая таблица называется таблицей процессов и представляет собой массив (или связный список) структур, по одной на каждый существующий в данный момент времени процесс.

Таким образом, архитектурно, приостановленный процесс состоит из собственного адресного пространства, обычно называемого образом памяти (coreimage– «сердечник»), и компонентов таблицы процессов, содержащей, помимо других величин, его регистры.

Процесс может создавать несколько других процессов (они называются дочерними процессами , а породивший их процесс по отношению к ним называетсяматеринским ), а те в свою очередь могут создавать свои дочерние процессы. Таким образом, образуетсядерево процессов . Как правило, дочерние процессы создаются материнскими для осуществления некоторой задачи, а значит процессам необходимо взаимодействовать. Такая связь называетсямежпроцессорным взаимодействием (IPC–interprocesscommunication) и состоит в передаче данных от одного процесса к другому, контроле деятельности процессов, синхронизации действий. При этом контроль деятельности процессов обеспечивает распределение ресурсов и управление доступом, а синхронизация подразумевает совмещение процессов во времени особым образом, и устранение возможных негативных эффектов, напримерэффекта гонок .

    Синхронизация (от греч. synchronos – одновременный) - приведение двух или нескольких процессов к такому их протеканию, когда одинаковые или соответствующие элементы процессов совершаются с неизменным сдвигом во времени либо одновременно.

    Эффект гонок - эффект десинхронизации, проявляющийся в том, что процесс в своём выполнении доходит до этапа, требующего данных, получаемых от другого процесса, в то время как второй процесс ещё не выполнился до момента передачи данных. К примеру: интерфейсный процесс А готов вывести на печать результат работы вычислительного процесса В, а процесс В ещё не завершил вычисления.

С момента запуска процесс последовательно переживает определённый набор состояний (в той или иной очередности):

      Выполнение - состояние когда процесс непосредственно исполняется на процессоре

      Готовность - процесс временно приостановлен, чтобы позволить выполняться другим процессам (при это других объективных причин для невыполнения данного процесса может не существовать).

      Блокировка - процесс не может выполняться до тех пор, пока не произойдёт некоторое внешнее относительно этого процесса событие (например, пока не освободится устройство ввода-вывода или пока от другого процесса не будут получены необходимые для выполнения данные).

Потоки

В некоторых операционных системах каждому процессу соответствует адресное пространство и один поток команд (собственно программа), называемый управляющим потоком . По сути это и есть процесс. На деле, часто удобно иметь несколько параллельных (псевдопараллельных) управляющих потоков в одном и том же адресном пространстве.

Рассмотренное понятие процесса базируется на двух независимых концепциях: группировании ресурсов, необходимых программе (память, устройства и т.п.), и выполнении самой программы. Иногда полезно разделять эти концепции. В результате приходим к понятию потока .

    Потоком (или управляющим потоком) будем называть последовательность команд, со связанным с нею указателем команд.

Детально рассмотрим отличие понятий потока и процесса. Процесс подразумевает группировку ресурсов (при запуске процесса, он требует от системы какие-то ресурсы). Когда необходимые ресурсы (в том числе процессорное время) выделены процессу, запускается управляющий поток (то есть процесс непосредственно исполняется). Поток подразумевает лишь исполнение управляющего потока. При этом, по сути в рамках одного процесса могут выполняться несколько потоков. Объединение в процессе нескольких потоков обеспечивает всем потокам одни и те же ресурсы и совместную работу с ними.

Такой подход оказывается очень удобным. Например, рассмотрим текстовый редактор. Запущен один процесс - текстовый редактор. В рамках этого процесса запущено три потока: первый из них обеспечивает запоминание вводимого пользователем текста, второй поток обеспечивает отображение вводимых данных на экране так, как этот текст будет размещён на листе, третий поток проверяет орфографию во введённом тексте. Все потоки, запущенные в рамках процесса текстового редактора используют одни и те же ресурсы - введённые пользователем текст, при этом каждый по-своему обрабатывает этот текст. Такой подход очень удобен и на стадии проектирования. Однажды определив, каким образом потоки будут взаимодействовать между собой, можно проектировать соответствующие потоки независимо друг от друга, соблюдая лишь договорённости о взаимодействии.

При запуске многопоточного процесса в системе с одним процессором потоки работают поочередно. Пример работы процессов в многозадачном режиме был показана на рис. Рисунок 2Error: Reference source not found. Иллюзия параллельной работы нескольких различных последовательных процессов создается путем постоянного переключения системы между процессами. Многопоточность реализуется примерно так же. Процессор переключается между потоками, создавая впечатление параллельной работы потоков.

Часто потоки используются обработки возникающих в системе и пользовательском приложении событий. Такие процессы называются всплывающими . После запуска в приложении выполняется лишь один поток. В момент возникновения какого-либо события "всплывает" поток, основной задачей которого является обработка произошедшего события.

Пример 3.3. Длительная обработка события

Допустим, программа (написанная, скажем, на Delphi) должна по нажатию кнопки "Копировать" на форме приложения, программа должна произвести резервное копирование большого количества файлов, при этом отображая ход этого резервного копирования на визуальной шкале (progressbar).

Когда программа запущена, и пользователь нажал кнопку "Копировать", происходит обработка события "Нажатие на кнопку". Пока это событие не обработано до конца, приложение не будет реагировать ни на одно другое внешнее событие. Соответственно, если копирование происходит длительное время (больше нескольких секунд), операционная система сочтёт приложение зависшим. В частности, не будет осуществляться перерисовка окна приложения (а там ведь должна отображаться визуальная шкала).

Чтобы избежать такой ситуации, необходимо поступить следующим образом. При нажатии на кнопку "Копировать", приложение создаст новый управляющий поток, который должен будет осуществлять резервное копирование. При этом обработка события "Нажатие на кнопку" будет завершена, как только поток создан. После этого приложение готово реагировать на любые другие события. Созданный поток осуществляет резервное копирование. Поскольку оба потока работают в одном адресном пространстве, поток копирования может обращаться к элементу формы "визуальная шкала" и менять на ней значение. При этом приложение будет верно функционировать.

Межпроцессное взаимодествие

Процессам (и потокам) необходимо взаимодействовать друг с другом. При этом возникает ряд ситуаций, требующих дополнительного регулирования. Например, если несколько процессов используют один и тот же ресурс, необходимо контролировать последовательность получения доступа, чтобы процессы работали корректно. Рассмотрим способы организации межпроцессорных взаимодействий.

Пример 3.4. Спулер (spooler)

Пусть процессу необходимо вывести страницу (или несколько страниц) на печать, он помещает данные для печати в спулер (в зависимости от операционной системы это может быть каталог, файл или область памяти). Другой процесс, отвечающий за печать, по очереди берёт переданные задания и выводит их на принтер.

Тем самым снимается конкуренция за использование принтера различными процессами. Кроме того, процесс печати может решать по каким-либо определённым правилам в какой очерёдности следует пускать задания на печать.

Заметим, что спулер в данном примере реализует межпроцессное взаимодействие, в котором множество процессов желающих вывести данные на принтер взаимодействуют через общий ресурс (спулер) с печатающим процессом. При этом ресурс "принтер" по сути монопольно занят один единственным печатающим процессом.

В случае взаимодействия двух произвольных процессов, не всегда возможно организовать в операционной системе специальный процесс для регулирования этих взаимодействий. Чтобы решить задачи взаимодействий на совместно используемых ресурсах вводят некоторые специальные понятия.

    Критическая секция (или критическая область) - это часть программы, в которой происходит обращение к совместно используемым ресурсам.

Критерий отсутствия состязательности. Два и более процессов, использующих один и тот же общий ресурс не состязаются за этот ресурс тогда и только когда, когда в критической секции, связанной с этим ресурсом одновременно находится не более чем один из этих процессов.

В самом деле, часть времени процесс занимается внутренними расчётами и не использует общий ресурс. Как только этот процесс входит в критическую секцию, т.е. происходит работа с общим ресурсом, об этом особым образом становится известно. Если в это время (пока первый процесс не вышел из критической секции) какой-либо другой процесс попробует войти в критическую секцию (т.е. начать работать с общим ресурсом), ему будет в этом отказано. Точнее, второй процесс будет приостановлен до тех пор, пока первый не выйдет из критической секции. Это можно проиллюстрировать на рисунке.

Теоретическая концепция критических областей имеет несколько стандартных реализаций, применяемых в различных операционных системах. Подробно рассмотрим лишь некоторые из них.

      Запрет прерываний.

Если прерывания запрещены, то невозможно и переключение на другой процесс, который может состязаться за какие-либо ресурсы. Однако такой подход весьма неразумен, поскольку заранее не известно время, которое процесс будет находиться в критической области. Таким образом, пока пользовательский процесс в критической секции, не сможет произойти ни одна обработка, в том числе системных и неотложных событий.

      Переменные блокировки

Если процессы используют один и тот же ресурс, разумно использовать некоторую общую переменную - переменную блокировки - которую изначально положить равной 0, а когда процесс будет входить в критическую область, он будет менять значение этой переменной на 1. Таким образом, если некоторый процесс хочет войти в критическую секцию, а переменная блокировки равна 1, процесс будет ожидать до тех пор, пока переменная блокировки не обратится в 0, что будет означать в критической секции не находится ни одного процесса.

Кроме рассмотренных можно назвать распространённые реализации: строгое чередование, алгоритм Петерсона, флаги готовности, алгоритм булочной (Bakeryalgorithm).

В простейших случаях концепция критических секций отлично срабатывает. Но существует ряд ситуаций, когда критических секций не достаточно. Рассмотрим на примере.

Проблема производителя и потребителя. Пусть два процесса совместно используют буфер ограниченного размера. Один из процессов помещает в буфер информацию (назовём этот процесс производителем), а другой читает информацию из буфера (назовём этот процесс потребителем). Трудность возникнет в тот момент, когда производитель заполнит буфер целиком. Решение очевидно, производитель должен ожидать пока потребитель прочтёт частично или полностью информацию из буфера. Аналогичная трудность возникнет, когда потребитель обратится к буферу для чтения и обнаружит, что буфер пуст. В этом случае потребитель должен ждать, пока производитель не поместит информацию в буфер.

Решение кажется достаточно простым, но приводит к состязательному состоянию двух процессов, даже при использовании критических секций в реализации производителя и потребителя. Дело в том, что для учёта заполненности буфера необходимо использовать какую-то общую для производителя и потребителя переменную. И как раз за эту переменную процессы будут состязаться. Можно ввести вспомогательный механизм, решающий задачу, например, установить бит активации, указывающий можно ли получать доступ к счётчику заполненности буфера. Однако можно смоделировать ситуацию с несколькими процессами, когда это решение не будет работать. Требуется сформулировать более общий подход.

В 1965г. Дейкстра (E.W. Dijkstra) предложил использовать специальную переменную целого типа, получившую название -семафор . Семафор связывается с совместно используемым ресурсом. Каждое обращение к ресурсу абстрактно будем называтьсигналом активизации .

    Семафор - это неотрицательная целочисленная переменная, связанная с совместно используемым ресурсом, которая может быть нулём (в случае отсутствия сохранённых сигналов активизации) или некоторым положительным числом, соответствующим количеству отложенных сигналов активизации.

Над семафорами определены две операции:

      down(sem) - сравнивает значение семафора с нулём, если значение больше нуля, то уменьшает его на 1 (то есть расходует один из сохраненных сигналов активизации) и возвращает управление. Если значение семафора равно нулю, процедураdown() не возвращает управление процессу, а процесс переводится в состояние ожидания.

      up(sem) - увеличивает значение семафора на 1. При этом если с этим семафором связаны один или более ожидающих процессов, которые не могут завершить более раннюю операциюdown(), а это означает что значение семафора равно 0, один из ожидающих процессов будет выбран системой и ему будет разрешено завершитьdown().

    Мьютекс -это семафор, находящийся в одном из двух возможных состояний: 0 - блокирован, либо 1 - не блокирован. Если процесс должен войти в критическую секцию, и мьютекс не заблокирован, процесс входит в критическую секцию, при этом заблокировав мьютекс. Если мьютекс заблокирован, вызывающий процесс блокируется до тех пор, пока процесс, работающий в критической области, не выйдет из неё.

Пример 3.5. Решение проблемы производителя и потребителя с помощью семафоров

#define N 100; /* Определяем размер буфера(в ячейки) */

typedef int semaphore; /* Задаём тип "семафор" как целый */

semaphore mutex = 1; /* Контроль входа в критическую область */

semaphore empty = N; /* Число свободных ячеек буфера */

semaphore full = 0; /* Число занятых ячеек буфера */

void producer(){

/* Переменная "элемент", в неё будем класть вновь созданный элемент, для дальнейшей отправки в буфер */

/* Бесконечный цикл */

/* Создать элемент */

item=produce_item();

/* Уменьшить empty */

/* Увеличить full */

void consumer(){

/* Переменная "элемент", в неё будем класть взятый из буфера для обработки элемент */

/* Бесконечный цикл */

/* Уменьшить full */

/* Войти в критическую область*/

/* Поместить в буфер созданный элемент */

item=get_item();

/* Выход из критической области */

/* Увеличить empty */

/* Обработка элемента */

consum_item(item);

В представленном в примере решении используются три семафора: один для подсчета заполненных сегментов буфера (full), другой для подсчета пустых сегментов (empty), а третий предназначен для исключения одновременного доступа к буферу произ­водителя и потребителя (mutex). Значение счетчика fullисходно равно нулю, счетчик empty равен числу сегментов в буфере, a mutex равен 1. Рассмотрим действия обоих процессов пошагово.

Процесс производитель (producer) создаёт новый элемент, чтобы потом поместить его в буфер. Следующим шагом семафор, указывающий количество свободных элементов буфера уменьшается. При этом если уменьшить этот семафор нельзя (в случае, когда он равен нулю), производитель будет ожидать, пока не появится хоть один свободный элемент. Если же уменьшение прошло удачно, производитель сообщает о том, что он входит в критическую секцию (вход будет произведён лишь в том случае, если потребитель не находится в критической секции). Исполняя критическую секцию, производитель помещает созданный элемент в буфер, после чего сообщает о выходе из критической секции и увеличивает семафор, отражающий число заполненных элементов буфера.

Процесс потребитель (consumer) уменьшает значение семафора, указывающее количество занятых элементов буфера. При этом, если семафор нельзя уменьшить (он равен нулю), потребитель будет ожидать, пока в буфере не появится хоть один заполненный элемент. Если уменьшение прошло успешно, потребитель уменьшает мьютекс, тем самым сообщая о входе в критическую секцию. Вход в критическую секцию произойдёт только если производитель не находится в критической секции, в противном случае потребитель будет ожидать, пока производитель не выйдет из критической секции. Исполняя критическую секцию, потребитель забирает из буфера элемент, после чего сообщает о выходе из критической секции и увеличивает семафор, отражающий число свободных элементов буфера. Завершающим этапом, потребитель обрабатывает полученный из буфера элемент.

В примере семафоры использовались двумя различными способами. Это различие достаточно значимо, чтобы сказать о нем особо. Семафор mutex используется для реализации взаимного исключения, то есть для исключения одновременного обращения к буферу и связанным переменным двух процессов.

Еще на эту тему:

Origin не видит интернет-подключения Не получается зайти в origin Origin не видит интернет-подключения Не получается зайти в origin
Отключение услуги Кто звонил на Теле2 Отключение услуги Кто звонил на Теле2
Как в контакте посмотреть гостей? Как в контакте посмотреть гостей?