Классификация ОС по сфере использования
Операционные системы
Операционная система (ОС) – это программа или совокупность программ, управляющая основными действиями ЭВМ, ее периферийными устройствами и обеспечивающая запуск всех остальных программ, а также взаимодействие с оператором.
ОС выполняет следующие действия: управление памятью, управление вводом-выводом, управление файловой системой, управление взаимодействием процессов, диспетчеризацию процессов, защиту и учет использования ресурсов и др.
ОС включается непосредственно при включении компьютера.
ОС представляет собой комплекс системных служебных программных средств. ОС опирается на базовое программное обеспечение компьютера, входящее в систему BIOS , с другой стороны она сама является опорой для программного обеспечения более высокого уровня прикладных и большинства системных. Она заключается в обеспечении нескольких видов интерфейса:
• Интерфейса между пользователем и программно-аппаратными средствами компьютера (интерфейс пользователя).
• Интерфейса между программным и аппаратным обеспечением (аппаратно-программный интерфейс).
• Интерфейс между разными видами программного обеспечения (программный интерфейс).
ОС выполняет следующие основные функции:
• управление работой каждого блока ПО и их взаимодействием;
• управление выполнением программ;
• организацию хранения информации во внешней памяти;
• взаимодействие пользователя с компьютером (поддержку интерфейса пользователя).
Итак, ОС выполняет функции управления вычислениями в компьютере, распределяет ресурсы вычислительной системы между различными вычислительными процессами и образует ту программную среду, в которой выполняются прикладные программы пользователей. Такая среда называется операционной.
Параллельное существование терминов «операционная система» и «операционная среда» вызвано тем, что операционная система может поддерживать несколько операционных сред. Почти все современные 32- разрядные операционные системы, созданные для ПК, поддерживают несколько операционных сред.
Ядро ОС
Ядро – центральная часть операционной системы, обеспечивающая приложениям координированный доступ к ресурсам компьютера, таким как процессорное время, оперативная память, внешнее оборудование.
Обычно предоставляет сервисы файловой системы.
Как основополагающий элемент ОС, ядро представляет собой наиболее низкий уровень абстракции для доступа приложений к ресурсам системы, необходимым для его работы. Как правило, ядро предоставляет такой доступ исполняемым процессам соответствующих приложений за счет использования механизмов межпроцессного взаимодействия и обращения приложений к системным вызовам ОС.
Типа архитектуры ядра ОС
- монолитное (все части монолитного ядра работают в одном адресном пространстве);
- модульное (современная, усовершенствованная модификация архитектуры монолитных ядер ОС);
- микроядро (предоставляет только элементарные функции управления процессами и минимальный набор абстракций для работы с оборудованием);
- экзоядро (предоставляет лишь функции для взаимодействия между процессами и безопасного выделения и освобождения ресурсов);
- наноядро (обработку аппаратных прерываний, генерируемых устройствами компьютера);
- гибридное (модифицированные микроядра, позволяющие для ускорения работы запускать «несущественные» части в пространстве ядра).
Классификация ОС
1. Различают ОС общего (для самых разнообразных целей) и специального назначения (для организации и ведения баз данных, решения задач реального времени).
2. По режиму обработки задач – ОС, обеспечивающие однопрограммный (MS DOS) и мультизадачный (мультипрограммный) режимы (современные ОС).
3. При организации работы с вычислительной системой: однопользовательские и
мультитерминальные ОС (ВР машины) – Linux, Windows ХР.
4. По основному архитектурному принципу: микроядерные (ОСРВ QNX) и макроядерные (монолитные) - Linux, Windows 95/98.
5. ОС реального времени (ОСРВ) – обеспечение обработки поступающих заданий в течение заданного времени – ОСРВ QNX.
Классификация ОС по сфере использования
• операционные системы для персональных компьютеров;
• серверные ОС;
• ОС реального времени, ОС бытовой техники (карманные компьютеры, встроенные системы в: телевизоры, мобильные телефоны, цифровые камеры);
• ОС для смарт-карт;
• ОС мэйнфреймов и т.д.
Операционные системы
Операционная Система MS-DOS
Это неграфическая ОС, реализующая интерфейс командной строки.
Она разработана фирмой Microsoft в 1981г. Система разрабатывалась в текстовом режиме и предусматривала ввод команд в виде текста в командной строке, что вызывало затруднения у многих пользователей.
Операционная система OS/2
Разработана фирмой IBM.
Это многозадачная, однопользовательская, высоконадежная операционная система, которая обеспечивает:
• поддержку как текстового, так и графического интерфейса пользователя;
• одновременную обработку нескольких приложений;
• многопоточную обработку нескольких задач одного приложения;
• 32-разрядную обработку данных;
• сжатие данных при записи на магнитные диски;
• защиту памяти.
OS/2 существует до сих пор и многие крупнейшие корпорации в Европе доверяют OS/2 управление своими компьютерными сетями, в России OS/2 не получила широкого распространения.
Особой популярностью в качестве домашней операционной системы OS/2 никогда не пользовалась, оставаясь в тени Windows и, позже, Windows NT.
OS/2 является стабильной системой с предсказуемым поведением и хорошим набором системных и прикладных программ. При этом OS/2 представляет собой самостоятельную линию развития операционных систем, отличаясь от Windows NT существенно меньшими требованиями к аппаратным средствам, а от GNU/Linux – лучшей поддержкой программ для DOS и win16.
Под управлением OS/2 работают всем известные банкоматы.
Операционная система Novell NetWare
Обеспечивает подключение до 1000 рабочих станций с операционными системами MS DOS, Windows, OS/2, Unix, Macintosh. Предусмотрена работа с несколькими серверами в одной сети. Система Net Ware обеспечивает высокий уровень защиты данных в сети. Файловая служба является одной из наиболее эффективных и надежных систем хранения данных, в ней реализован ряд функций, отсутствующих в других системах.
Система NetWare была создана в результате работы Superset Software — консалтинговой группы, основанной друзьями Д. Мэйджером, Д. Найбауэром, К. Пауэллом и позднее вошедшим в эту группу М. Хёрстом. В основу этой работы были положены результаты их занятий в университете Бригама Янга в городе Прово, штат Юта в октябре 1981 г.
Операционная система UNIX
UNIX (Unipllexed Information and Computtina System) создана в корпорации Bell Laboratory (Bell Labs) в 1971 г. Денисом Ритчи и Кеном Томпсоном, авторами и разработчиками языка программирования С.
В настоящее время UNIX имеет много модификаций и, по мнению многих, является самой удачной операционной системой за всю историю развития компьютерной техники. UNIX – это мощнейшая 32- или 64-разрядная многозадачная, многопользовательская, высокопроизводительная и высоконадежная сетевая ОС.
В настоящее время UNIX используются в основном на серверах, а также как встроенные системы для различного оборудования. На рынке ОС для рабочих станций и домашнего применения UNIX уступили другим ОС, в первую очередь Microsoft Windows, хотя существующие программные решения для UNIX-систем позволяют реализовать полноценные рабочие станции как для офисного, так и для домашнего использования.
UNIX-системы имеют большую историческую важность, поскольку благодаря ним распространились некоторые популярные сегодня концепции и подходы в области ОС и программного обеспечения. Также, в ходе разработки UNIX-систем был создан язык C.
Различные модификации ОС UNIX могут иметь различные файловые системы, например, NFS, UNIX system BSD. Однако все эти варианты полностью совместимы между собой. Для процессоров Intel 86 наибольшее распространении получили два класса UNIX:
• UNIX system V (версии Solaris 2.x и др.);
• UNIX BSD (версии Free BSD и др.).
Система может поддерживать одновременную работу 512 процессоров. Даже в случае, если запущенное приложение не поддерживает многопроцессорной обработки, система сама размещает заказ на выполнение частей приложения на нескольких процессорах.
UNIX является открытой системой, её компоненты доступны в исходных кодах любого пользователя. К тому же некоторые версии, например, Free BSD, распространяются бесплатно официальным путем. Не случайно, в военных и правительственных учреждениях для работы с информацией государственной важности всегда используют UNIX системы.
Система UNIX получила распространение для суперкомпьютеров, профессиональных ПК, рабочих станций, а также используется в самом популярном Web сервере Apache , с помощью которого организовано более 30% всех серверов мира.
Операционная система Free BSD
ОС Free BSD – это бесплатная ОС с открытым исходным текстом, но в отличие от Linux имеет координатора – университет в Беркли, Калифорния. Любой может изучать коды ОС и предложить внести в нее свои изменения, но только координирующая группа имеет на это право.
Ядро Free BSD построено по принципам микроядерных операционных систем в отличие от Linux – макроядерной системы.
Операционная система Linux
ОС Linux – это многозадачная многопользовательская макроядерная операционная система для ПК и рабочих станций, отличающаяся наличием полнофункционального графического пользовательского интерфейса.
ОС Linux разработал Линус Тровальдс в университете Хельсинки (Финляндия) в начале 90-х гг. при участии ряда программистов из разных стран мира. Linux выполняет многие из функций, которые характерны для Unix, Macintosh, Windows, Windows NT. Однако эта ОС отличается особой мощностью и гибкостью.
ОС Linux обладает развитыми сетевыми средствами, в том числе для работы в Интернете, интрасетях, сетях Windows и AppleTalk. ОС Linux не относится к числу коммерческих, распространяется бесплатно по так называемой Общедоступной лицензии Фонда бесплатного программного обеспечения, которая составлена таким образом, что Linux остается бесплатной и в то же время стандартизированной системой. Существует только одна официальная версия Linux.
Операционная система реального времени QNX
ОСРВ QNX – сетевая многозадачная многопользовательская операционная система реального времени для ПК, разработанная канадской фирмой QNX Software Systems Limited в 1989 г. по заказу Министерства обороны США и являющаяся первой коммерческой ОС, построенной на принципах микроядра и обмена сообщениями. ОСРВ QNX позволяет эффективно организовать распределенные вычисления.
За рубежом QNX применяется:
- при работе с кредитными карточками VISA во всех региональных офисах Северной Америки;
- в управлении дорожным движением. В городе Оттава-Карлетои (Канада) на базе QNX разработана система управления движением городского транспорта;
- в управлении ядерным реактором;
- для научных исследований: моделирования процессов, отслеживания хода экспериментов и т.д.
Операционные системы Windows 98, 2000, Windows NT (New Technology)
Это графическая полностью 32-разрядная сетевая ОС разрабатывалась фирмой Microsoft. Может использовать две файловые системы:
• FAT файловую систему MS DOS с кластерами размером 32 Кбайт.
• NTFS – (NT Fail System) - надежную и безопасную файловую систему. Размер кластеров в файловой системе NTFS (от 512 до 4096 байт) может устанавливаться пользователем при форматировании диска. NTFS имеет функции проверки целостности и автоматического восстановления данных после сбоев.
Windows NT используется на мощных ПК, применяемых в крупных фирмах и организациях, где на одном компьютере работает большое количество пользователей, а также для обслуживания мощных баз данных.
Windows NT (New Technology) вышла в 1993 г. Она построена по микроядерной технологии. В целом архитектура отвечает идеям построения ОС, в которой управляющие модули организованы с четким выделением центральной части и взаимодействием этой части с остальными по принципу клиент-сервер.
Современное семейство Windows:
• Windows 2000 Professional – 1999 г. – модификация Windows NT Workstation 4 0.
• Windows 2000 Server – многоцелевая ОС, поддерживающая до 4-х процессоров.
• Windows 2000 Advanced Server – серверная ОС, поддерживающая до 8 процессоров.
• Windows 2000 Datacenter Server – ОС, предназначенная для сред с наивысшими требованиями к надежности и масштабируемости, поддерживает до 32 процессоров, ориентирована на новейшие выпуски ПК.
• Windows ME (Windows Millenium Edition) – 2000 г. – предназначена для индивидуальных пользователей. Имеется мастер для автоматизации заданий, выполняемых с применением сканера и цифровой фотокамеры и пр.
• Windows. Net – последующая версия Windows.
• Windows XP – 2001 г. – объединяет и развивает основные технические решения в сетевых и индивидуальных версиях ОС.
• Windows Powered Smart Display («умный дисплэй для работы в Windows») – предназначена для домашних настольных ПК со съемным сенсорным экраном для рукописного ввода текста.
• Windows ХР Tablet PC Edition – предназначена для сверхпортативных (планшетных) ПК с сенсорным экраном для рукописного ввода текста. Система предназначена для пользователей, деятельность которых связана с поездками и необходимостью делать записи в необорудованных ВТ и рабочими столами местах.
Первая версия графической оконной системы Windows 1.0 выпущена в 1985 г. в качестве дополнения к операционной системе MS-DOS. Была признана неудачной из-за невозможности обеспечения существовавшими тогда ПЭВМ функционирования графической среды. Версия Windows 2.0 в 1988 г. сняла этот недостаток, но распространения она не получила. Windows 3.0 предназначалась для 16-разрядных ПЭВМ и RAM не менее 4 Мбайт. Windows 3.1 в 1992 г.была официально объявлена операционной системой, но работала вместес MS-DOS. В 1993 г. выпущена первая многопользовательская ОС Windows 3.1, а затем система для одноранговой локальной сети и сетевой клиент для сервера Windows NT. Windows 98 – ОС в 1998, представляла развитие ОС ряда Windows, имела новые возможности.
Виртуальная машина
Виртуальной машиной (англ. virtual machine) называют программную или аппаратную среду, исполняющую некоторый код (например, байт-код, шитый код, p-code или машинный код реального процессора), или спецификацию такой системы.
Зачастую виртуальная машина эмулирует работу реального компьютера. На виртуальную машину, так же как и на реальный компьютер можно инсталлировать операционную систему, у виртуально машины так же есть BIOS, оперативная память, жёсткий диск (выделенное место на жёстком диске реального компьютера), могут эмулироваться периферийные устройства. На одном компьютере может функционировать несколько виртуальных машин.
Каждому пользователю после регистрации (входа в ОС) предоставляется виртуальный компьютер, в котором есть все необходимые ресурсы: процессор, ОП, устройства, файлы.
Текущее состояние такого компьютера называется образом. Процесс – это выполнение образа. Образ состоит: из образа памяти, значений общих регистров процессора, состояния открытых файлов, текущего каталога файлов и т.д. Образ процесса размещается в основной памяти.
Виртуальные машины используют:
• для защиты информации и ограничения возможностей процессов;
• для исследования производительности ПО или новой компьютерной архитектуры;
• для эмуляции различных архитектур (например, эмулятор тгровой приставки);
• с целью оптимизации использования ресурсов мэйнфреймов и прочих мощных компьютеров (например, IBM eServer); вредоносным кодом для управления инфицированной системой: вирус PMBS. обнаруженный в 1993 году, а также руткит SubVirt, созданный в 2006 году Microsoft Research, создавали виртуальную систему, которой ограничивался пользователь и все защитные программы (антивирусы и прочие);
• для моделирования информационных систем с клиент-серверной архитектурой на одной ЭВМ (эмуляция компьютерной сети с помощью нескольких виртуальных машин);
• для упрощения управления кластерами - виртуальные машины могут просто мигрировать с одной физической машины на другую во время работы.
Наиболее известные виртуальные машины:
• Java Virtual Machine;
• Forth;
• IBM zVM;
• Система виртуальных машин;
• UCSD P-System;
• VMware;
• VMware ESX Server;
• VMware Fusion;
• Microsoft VirtualPC;
• Microsoft Virtual Server;
• Xen;
• Virtual Iron;
• Parallels;
• bochs и др.