Введение в операционные системы
Операционная система (ОС) – с одной стороны, это программа, управляющая всеми процессами, протекающими в компьютере (организация процесса вычислений, организация доступа к памяти, организация работы периферийных устройств). С другой стороны, это взаимодействие с пользователем.
Условно все программное обеспечение можно разделить на:
1) Системное программное обеспечение (ОС, драйверы устройств, интерфейсная часть, работающая на пользователя: командная строка, оболочки (например, FAR).
2) Пользовательские программы:
- Офисные программы – программы, автоматизирующие работу в офисе (планировщик, напоминание, записные книжки и т.д.);
- САПР – системы автоматизации проектирования (САD/САМ – компьютерная поддержка проектирования и производства)
- Экономические пакеты программ
- Другие программы, используемые пользователем (утилиты по обслуживанию диска)
История ПК
Приблизительно в 1950-е годы появились первые вычислительные машины на электронных лампах. После этого встала проблема взаимодействия человека и ЭВМ.
Таким образом, вся история развития вычислительной техники - история взаимодействие человека и компьютера.
I. Поколение – 1950г. (электронные лампы).
Период наступил, когда Чарльз Пэддидж придумал перфокарту для нанесения на нее статистических данных по каждому человеку, проживающему в США.
Интересно заметить, что первой программисткой была женщина. Суть ее программы состояла в сортировке каких – либо данных.
II. Поколение (приблизительно 60-е годы) – появление транзисторов и вычислительных машин на транзисторах. Простейшие логические и арифметические операции. Как следствие – гигантский скачек в плане потребления электроэнергии.
Одной из первых вычислительных машин была Урал 11-Б. Машинное слово было представлено в ней следующим образом:
0 0 0 1 1 0
   
|
код оп. 1 оп. 2 результат
В машинном слове указывался код операции (сложение, вычитание, умножение и т.д.), сообщающий, откуда берутся операнды и куда помещается результат.
Как в первом, так и во втором поколении машин использовался триггер, позволяющий осуществлять двоичную арифметику.
Поколение (приблизительно 70-е годы) – кроме транзисторов появились транзисторные сборки (хранилась информация и программы), которые обеспечили модульность при создании компьютеров.
В данном периоде использовалась перфолента либо перфокарта для взаимодействия программиста и ВТ, а конкретно для печати. В результате появился пакетный режим обработки информации, при котором появилось алфавитно-цифровое печатное устройство (АЦПУ). Недостатком пакетного режима обработки информации было то, что цикл получения результата составлял минимум сутки.
Стали разрабатывать системы консольного ввода.
Параллельно с MS DOS развивался UNIX, где файл помимо спецификации имел версию (на уровне операционной системы не было возможности записать что-либо внутрь файла, в случае записи получали новую версию). Это было надежной защитой от вирусов, это давало UNIX значительное преимущество перед MS DOS. Однако UNIX не имел достаточно сервисных программ, что привело в результате к непопулярности UNIX.
В это же время фирма Apple выпустила Macintosh с операционной системой Windows подобного типа.
Серьезным ходом, обеспечившим дальнейшую популярность IBM, было то, что компания стала продавать лицензию на общую шину.
Следующим за Intel 8086 был Intel 8186, который был сделан с ошибками.
Вскоре после версии MSDOS V2.0 возникла версия MSDOS V3.0, которая содержала уже меньше ошибок.
Очередным процессором был Intel 80286, затем Intel 80287 с сопроцессором, который имел операционную систему для выполнения операций над целыми числами и графическими операторами. В это же время появляется цветной дисплей 640х400 точек.
Результатом доработки версии MSDOS V3.0 стала версия MSDOS V3.2, при дальнейшей доработке появилась версия MSDOS V4.0, а потом MSDOS V5.0, которые содержали ошибки. В версии MSDOS V5.0, в результате того, что Microsoft задумалась о своем выходе на международный уровень, появилась 866 таблица языков. Дальнейшим развитием процессоров стал Intel 386 с сопроцессором 387.
В следующем процессоре Intel 486 сопроцессор был встроен.
Следующим процессором стал 586, но теперь его назвали Pentium. Pentium1 имел тактовую частоту 60 МГц. Операционная система была версии 6.0. Последней версией операционной системы в MSDOS была версия 6.22, которая практически не содержала ошибок.
Начиная с времени создания Pentium 120, первого процессора, который содержал Механизм MMX – систему, позволяющую работать быстрее с мультимедийными приложениями, компьютер стали воспринимать и как средство для развлечения.
В это время впервые заговорили о Windows, первой версией стала 3.0, последней – 3.11, которая могла работать с использованием сетевых возможностей.
Windows стала надстройкой над MSDOS 6.0, в которой можно было запускать много задач.
С Windows 95 начинается Windows –ая система – «прогресс Чикаго». Прогрессом было то, что теперь Windows характеризовалась следующими признаками:
- Многозадачная ОС
- Основы объектно-ориентированного программирования
- Процессы, манипулирующие объектами, которых может быть несколько
Windows 98 SE содержала гораздо меньше ошибок по сравнению с Windows 95. Теперь встала проблема ограниченного пространства. В результате чего, появилась таблица FAT 32 (до этого были FAT, FAT12 и FAT 16).. На уровне Windows 95-98 пришло понимание о том, как расширять работу дальше. Недостатком этих систем было то, что они не достаточно защищены от непрофессиональной деятельности пользователя.
После Windows 95-98 появилась достаточно хорошо сделанная операционная система Windows 2000 на технологии NT. Впервые разработали ОС Windows NT Server и Windows PROFES (HOME) Edition. Впервые в NT появились другие стандартные таблицы размещения файлов: NTFS.
В отличие от Windows 98 – однопользовательской системы, NTFS и WINDOWS NT 2000, WINDOWS XP 2000 содержат механизм квотирования пользователей (каждая группа пользователей получает определенные право и квоты на дисковое пространство)
Начиная с Windows 95-98 в ОС стал вставляться механизм поддержки сетевой работы.
Другие ОС, например, UNIX работают аналогично
Принципиальные отличия заключаются в следующем:
- WINDOWS только устанавливается, то есть копируются все файлы в нужные каталоги и настраивается их работа.
- UNIX генерируется, то есть при установки происходит компиляция отдельных файлов и создается непосредственно ядро ОС. Практически все является открытым кодом.
- В UNIX плохо реализован офисный компонент – используется в основном профессионалами.
- UNIX – система реального времени, под ней работают сервера в Internet.
- UNIX требует не больших затрат ресурсов.
ОС с точки зрения пользователя.
Если рассмотреть 1) пользователя, который получает результаты работы ОС и 2) компьютер – то можно сделать вывод, что пользователь и компьютер взаимодействуют друг с другом, используя ОС.
ОС организовывает выполнение всех указанных процессов:
1. запуск программы пользователем
2. Разделение ресурсов компьютера.
3. Связь с железным уровнем BIOS (работа с процессором, дисками, памятью)
BIOS – базовая система ввода-вывода, работает с процессором, шиной, памятью, дисками.
Особенности выполнения: если MS DOS – однопользовательская и однозадачная система, то Windows 3.11 – однопользовательская, но с эмуляцией многозадачности, которая окончательно была реализована в Windows 95.
В Windows 95 появился спулинг задач, который конкурирует за ресурсы. В Windows 98 появилась объектно-ориентированная ОС, теперь она стала представляться в виде объектов.
Windows 2000 (XP) на технологии NT – многозадачная, многопользовательская ОС с поддержкой NTFS, которая позволяет делить ресурсы пользователей.
