Операционные системы, их назначение и разновидности
Операционная система (ОС) -это совокупность программ, выполняющих две основные функции: предоставление пользователю удобств виртуальной машины и повышение эффективности использования компьютера при рациональном управлении его ресурсами
Виртуальная машина - это функциональный эквивалент воображаемого компьютера с заданной конфигурацией, моделируемый программно-аппаратными средствами реального компьютера. ОС скрывает от пользователя особенности физического расположения информации на дисках и осуществляет обработку прерываний (прекращение вычислительного процесса, вызванное требованиями на обслуживание других устройств), управление таймерами и оперативной памятью. В результате пользователю предоставляется виртуальная машина, реализующая работу на логическом уровне.
К современным операционным системам предъявляются следующие требования:
- совместимости - ОС должна включать средства для выполнения приложений, подготовленных для других ОС;
- переносимости - обеспечение возможности переноса ОС с одной аппаратной платформы на другую;
- надежности иотказоустойчивости - предполагает защиту ОС от внутренних и внешних ошибок, сбоев и отказов;
- безопасности - ОС должна содержать средства защиты ресурсов одних пользователей от других;
- расширяемости - ОС должна обеспечивать удобство внесения последующих изменений и дополнений;
- производительности - система должна обладать достаточным быстродействием.
По числу одновременно выполняемых задач выделяют ОС однозадачные (MS DOS, ранние версии PC DOS) и многозадачные (OS/2, UNIX, Windows).
Однозадачные ОС предоставляют пользователю виртуальную машину и включают средства управления файлами, периферийными устройствами и средства общения с пользователем. Многозадачные ОС дополнительно управляют разделением между задачами совместно используемых ресурсов. Многозадачность бывает невытесняющая (NetWare, Windows3/95/98) и вытесняющая (Windows NT, OS/2, UNIX). В первом случае активный процесс по окончании сам передает управление ОС для выбора из очереди другого процесса. Во втором - решение о переключении процессора с одного процесса на другой принимает ОС.
По числу одновременно работающих пользователей ОС делятся на однопользовательские (MS DOS, Windows 3x, ранние версии OS/2) и многопользовательские (UNIX, WINDOWS NT). В многопользовательских системах присутствуют средства защиты информации пользователей от несанкционированного доступа.
В сетевой ОС присутствуют средства передачи данных между компьютерами по линиям связи и реализация протоколов передачи данных.
Кроме ОС, ориентированных на определенный тип аппаратной платформы, существуют мобильные ОС, легко переносимые на разные типы компьютеров (UNIX). В таких ОС аппаратно-зависимые места локализованы и при переносе системы переписываются. Аппаратно-независимая часть реализуется на языке программирования высокого уровня, как правило, на языке Си, и перекомпилируется при переходе на другую платформу.
В настоящий момент большинство персональных компьютеров используют ОС Windows. Более широкий класс ОС ориентирован для использования на серверах. К этому классу относятся ОС семейства Unix, ОС разработки фирмы Microsoft, сетевые продукты Novell, Apple и корпорации IBM.
UNIX— многопользовательская, многозадачная ОС, включает достаточно мощные средства защиты программ, и файлов различных пользователей. ОС UNIX является машинно-независимой, что обеспечивает высокую мобильность ОС и легкую переносимость прикладных программ на компьютеры различной архитектуры. Важной особенностью ОС семейства UNIX является ее модульность и обширный набор сервисных программ, которые позволяют создать благоприятную операционную обстановку для пользователей, являющихся программистами (система особенно эффективна для специалистов — прикладных программистов).
Независимо от версии общими для UNIX чертами являются многопользовательский режим со средствами защиты данных от несанкционированного доступа; реализация многозадачной обработки в режиме разделения времени; переносимость системы путем написания основной части на языке Си.
Недостаток UNIX — большая ресурсоемкость, и для небольших однопользовательских систем на базе персональных компьютеров она, чаще всего, является избыточной.
В целом ОС семейства UNIX ориентированы, прежде всего, на большие локальные (корпоративные) и глобальные сети, объединяющие работу тысяч пользователей. Большое распространение UNIX и ее версия LINUX получили в сети Internet, где важнейшее значение имеет машино-независимость ОС.
ОС MS DOS широко использовалась для персональных компьютеров, построенных на базе процессоров Intel 8088 - 80486. В настоящее время MS DOS для управления персональными компьютерами практически не применяется, но в современных операционных системах могут поддерживаться некоторые полезные MS DOS-приложения. Низкие требования к аппаратным ресурсам оставляют им перспективу для практического использования.
Операционная система OS/2(Operating system/2) является однопользовательской многозадачной ОС, односторонне (MS DOS —> OS/2) программно совместимой с MS DOS и предназначенной для работы с МП 80386 и выше (ПК IBM PC и PS/2). OS/2 может одновременно выполнять до 16 программ (каждая из них в своем сегменте памяти), но среди них только одну, подготовленную для MS DOS. Важными особенностями OS/2 является наличие многооконного интерфейса пользователя; программных интерфейсов для работы с системой баз данных; эффективных программных интерфейсов для работы в локальных вычислительных сетях. К недостаткам OS/2 относится в первую очередь сравнительно небольшой объем программных приложений, наработанных к настоящему времени.
Mac OS (Macintosh Operating System), это торговая марка для серии операционных систем с графическим интерфейсом пользователя, разработанных корпорацией Apple (ранее Apple Computer) для их линейки компьютеров Macintosh. Популяризация графического интерфейса пользователя в современных операционных системах часто считается заслугой Mac OS. Она была впервые представлена в 1984 году вместе с оригинальным Macintosh 128K. Пользователи управляли своим компьютером не только вводимыми с клавиатуры командами и инструкциями, но и с помощью нового в те времена устройства, названного мышью. Мышь управляла указателем на экране монитора. Система была основана на прототипе графического интерфейса пользователя, позаимствованного руководством Apple в исследовательском центре Xerox PARC. Разработчики Macintosh использовали некоторые идеи прототипа Xerox, разработав и расширив их, добавив собственные, в том числе метафору «папок/файлов», широко использующуюся и в настоящее время.
Множество других компаний использовали в своей работе идеи Apple. В том числе компания Microsoft, представившая Mac-подобную графическую оболочку для своей операционной системы MS-DOS, названную «Windows» (окна).
Ранние версии Mac OS были совместимы только с Макинтошами, основанными на процессорах Motorola 68000, следующие версии были совместимы с архитектурой PowerPC (PPC). С недавних пор Mac OS X стала совместима с архитектурой Intel x86.
NetWare — это сетевая операционная система и набор сетевых протоколов, которые используются в этой системе для взаимодействия с компьютерами-клиентами, подключёнными к сети. Операционная система NetWare создана компанией Novell. NetWare является закрытой операционной системой, использующей совместную многозадачность для выполнения различных служб на компьютерах с архитектурой Intel x86. В основе сетевых протоколов системы лежит стек протоколов Xerox XNS. В настоящее время NetWare поддерживает протоколы TCP/IP и IPX/SPX. Система NetWare заняла существенную долю рынка в начале 1990-х и выдержала конкуренцию с Microsoft Windows NT, после выпуска которой прекратили своё существование другие конкурирующие с ней системы.
В основу NetWare была положена очень простая идея: один или несколько выделенных серверов подключаются к сети и предоставляют для совместного использование своё дисковое пространство в виде «томов». На компьютерах-клиентах с операционной системой MS-DOS запускается несколько специальных резидентных программ, которые позволяют «назначать» буквы дисков на тома. Пользователям необходимо зарегистрироваться в сети, чтобы получить доступ к томам и иметь возможность назначать буквы дисков. Доступ к сетевым ресурсам определяется именем регистрации. Пользователи могут также подключаться к совместно используемым принтерам на выделенном сервере и выполнять печать на сетевых принтерах так же, как и на локальных.
Несмотря на то, что в ранних версиях NetWare все модули системы считались ненадёжными (любой неправильно работающий модуль мог нарушить работу всей системы), она была очень стабильной системой. Нередки случаи, когда серверы NetWare работают без вмешательства человека годами.
Операционные системы Windows– это семейство операционных систем, включающих: Windows 3.1, Windows for Workgroups 3.11, Windows 9Х, Windows NT, Windows 2000, Windows ME, Windows XP, Windows Vista (первые две обычно называют операционными оболочками, поскольку ОС DOS для них устанавливалась отдельно).
Одной из разновидностей Windows является ОС Windows CЕ. Эта линия ОС предназначена для использования на портативных компьютерах. Windows CE представляет собой 32-разрядную объектно-ориентированную многозадачную ОС, имеет встроенные функции энергосбережения. С конца 2000 года Microsoft продвигает новую платформу под названием Pocket PC (версия Windows CЕ 3.0). Основная часть этой и последующих версий ОС записана в перепрограммируемое ПЗУ портативных компьютеров.
Windows NT 5.0или Windows 2000 - полностью 32-разрядная ОС с приоритетной многозадачностью, улучшенной реализацией работы с памятью и изначально проектировалась со средствами обеспечения надежности, защиты и управления. Windows 2000 выпускается в четырех вариантах: Windows 2000 Professional, Windows 2000 Server, Windows 2000 Advanced Server и Windows 2000 DataCenter Server. Эти версии отличаются количеством входящих в поставку служб и программ, степенью поддержки аппаратного обеспечения.
Windows XP является развитием Windows 2000 Professional. Название XP происходит от англ. experience (опыт, впечатление). Системные требования для Windows XP: процессор 233 MHz, 64 Мб ОЗУ (рекомендуется 128) и по крайней мере 1,5 Гб свободного дискового пространства. В отличие от системы Windows 2000, которая поставлялась как в серверном, так и в клиентском вариантах, Windows XP является исключительно клиентской системой. Её серверным вариантом является выпущенная позже система Windows Server 2003. Windows XP и Windows Server 2003 построены на основе одного и того же ядра операционной системы, в результате их развитие и обновление идет более или менее параллельно.
Windows Vista — последняя версия Microsoft Windows, линейки графических операционных систем, используемых на персональных компьютерах. В линейке продуктов Windows NT новая система носит номер версии 6.0 Для обозначения «Windows Vista» иногда используют аббревиатуру «WinVI», которая объединяет название «Vista» и номер версии, записанный римскими цифрами. Windows Vista, как и Windows XP, исключительно клиентская система. Её серверный вариант называется Windows Server 2008. 30 ноября 2006 года Microsoft официально выпустила Windows Vista и Office 2007 для корпоративных клиентов. 30 января 2007 года начались продажи системы для обычных пользователей. В переводе на русский «vista» означает «новые возможности», «открывающиеся перспективы». Системные требования для Windows Vista: процессор 800 MHz, 512 Мб ОЗУи по крайней мере 15 Гб свободного дискового пространства.
В новой версии Windows планируется обеспечить повышенную по сравнению с предыдущими версиями безопасность и надёжность данных (разработчики системы работают над добавлением в нее новых и совершенствованием старых возможностей, в частности встроенной защиты от вирусов, более гибкой настройки прав пользователей, шифрования важных данных, контроля за работой критически важных служб ОС), более лёгкую работу с информацией и совместимость с большей частью современных средств коммуникации, упрощённое управление и установку ОС на несколько компьютеров, предоставить пользователям обновлённый интерфейс, мастер синхронизации с мобильными устройствами и др.