Разновидности операционных систем кратко. Что такое операционная система, виды ос

Из прошлой статьи Вы могли узнать (читаем ) что такое программы, что есть такой вид программ как системные и что к ним относится операционная система. Задача операционной системы организовать и контролировать работу («железа») и программного обеспечения таким образом, чтобы всё это работало гибко, но в то же время предсказуемо. Из этой статьи Вы узнаете что за программа называется операционной системой и зачем она нужна.

Зачем нужна операционная система и везде ли она нужна

Не на всех компьютерах установлена операционная система. Компьютер, который управляет микроволновкой у Вас на кухне, к примеру, не нуждается в операционной системе. У него есть определенный четкий набор функций, незамысловатое устройство ввода (кнопки с цифрами и несколько кнопок, запрограммированных на определенное действие) и простое оборудование, которое он контролирует, причем это оборудование никогда не меняется. Ведь максимум, что Вы делаете с микроволновкой, это открываете-закрываете дверцу, нажимаете кнопки, включаете в сеть. Для такого компьютера операционная система будет ненужным багажом, который только усложнит производство и увеличит цену. Вместо операционной системы в микроволновке постоянно работает одна программка.

Для других устройств операционная система дает возможность :
— использоваться для разных целей
— взаимодействовать с пользователями более сложным образом (чем с той же микроволновкой, к примеру)
— соответствовать потребностям, которые со временем меняются

Во всех настольных компьютерах есть операционная система. Операционная система — это первая вещь, которая устанавливается на компьютер — без операционной системы компьютер бесполезен. Давайте узнаем, какие есть виды операционных систем (рядом будут логотип той или иной ОС, чтобы Вы могли его узнать, если встретится)

Виды операционных систем

Самые распространные это ОС (ОС- операционная система , сокращение для удобства) семейства Windows (Виндоуз — «окна» с англ.), разработанные корпорацией Microsoft (Майкрософт). Возможно, Вы слышали про эту корпорацию и её основателя Билла Гейтса. Этой операционной системой пользуется очень много людей. Не исключение и посетители этого сайта, однако статистику я приведу позже.

Компьютеры Macintosh (Макинтош) снабжены операционной системой Mac OS (OS — Operating System, по-русски ОС — операционная система), которая разрабатывается Apple (от англ. «apple» — яблоко). Работает она только на компьютерах от этой же компании.

Предыдущие две операционные системы стоят денег и причем немалых, однако есть и бесплатные. Самая популярная из них это операционная система Linux . Её логотип — это такой вот симпатичный пингвин. Эту операционную систему разработал Линус Торвальдс и сделал код (в предыдущей статье рассматривалось, что это такое) открытым, то есть каждый желающий мог что-то изменить, доработать, что и делали программисты-энтузиасты, дорабатывая эту ОС. Код же Windows и Mac OS закрыт, её ведь за деньги продают все-таки, Вы ведь наверное тоже не хотели бы что-то изобрести и дать всем возможность бесплатно пользоваться Вашей работой? А если хотели бы, то честь Вам и хвала. Однако недостатком Linux является её сложность, однако чем дальше, тем дружелюбнее она для пользователя.

Я привел только основные сведения об этих операционных системах, потому как для иного знаний пока недостаточно, если предположить, что Вы начали обучаться по статьям сайта .

Хотелось бы заметить, что есть сотни других операционных систем которые применяются для специальных нужд, например для , для нужд робототехники, для систем контроля реального времени и др.

Относительно не так давно операционные системы стали появляться на маленьких компьютерах. Если Вы ладите с электронными устройствами, то Вам наверное понравится то, что операционные системы могут быть найдены на многих устройствах, которые мы используем каждый день, например на мобильных телефонах. Компьютеры, используемые в этих маленьких устройствах стали настолько мощными, что теперь на них можно запустить операционную систему и программы. Обычный мобильный телефон сейчас гораздо мощнее, чем настольный компьютер 20 лет назад.

Также надо бы познакомиться с некоторыми важными составляющими операционной системы . Это драйвер и графическая оболочка. О них речь пойдет в следующей статье, заключительной.

Из этой статьи Вы узнали:

• Зачем нужна операционная система
• Какие есть виды операционных систем

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

1.1 Ограничения DOS

1.2 Преимущества системы

6.1 Варианты

6.2 Новшества по сравнению с Windows 2000

7.1 Новшества

7.2 Мультимедиа

7.3 Мобильность

7.4 Безопасность

8.1 Лицензия BSD

8.2 Рождение FreeBSD

8.3 Другие системы BSD

Заключение

Список литературы

Введение

Сегодня существует большое количество разных типов операционных систем, отличающихся областями применения, аппаратными платформами и методами реализации. Естественно, это обуславливает и значительные функциональные различия этих ОС. Даже у конкретной операционной системы набор выполняемых функций зачастую определить не так простота функция, которая сегодня выполняется внешним по отношению к ОС компонентом, завтра может стать се неотъемлемой частью и наоборот. Поэтому при изучении операционных систем очень важно из всего многообразия выделить те функции, которые присущи всем операционным системам как классу продуктов. Операционная система компьютера представляет собой комплекс взаимосвязанных программ, который действует как интерфейс между приложениями и пользователями с одной стороны, и аппаратурой компьютера с другой стороны. В соответствии с этим определением ОС выполняет две группы функций:

1 предоставление пользователю или программисту вместо реальной аппаратуры компьютера расширенной виртуальной машины, с которой удобней работать и которую легче программировать;

2 повышение эффективности использования компьютера путем рационального управления его ресурсами в соответствии с некоторым критерием.

Для того чтобы успешно решать свои задачи, современный пользователь или даже прикладной программист может обойтись без досконального знания аппаратного устройств компьютера. Ему не обязательно быть в курсе того, как функционируют различные электронные блоки и электромеханические узлы компьютера. Более того, очень часто пользователь может не знать даже системы команд процессора. Пользователь-программист привык иметь дело с мощными высокоуровневыми функциями, которые ему предоставляет операционная система.

Так, например, при работе с диском программисту, пишущему приложение для работы под управлением ОС, или конечному пользователю ОС достаточно представлять его в виде некоторого набора файлов, каждый из которых имеет имя. Последовательность действий при работе с файлом заключается в его открытии, выполнении одной или нескольких операций чтения или записи, а затем в закрытии файла. Такие частности, как используемая при записи частотная модуляция или текущее состояние двигателя механизма перемещения магнитных головок чтения/записи, не должны волновать программиста. Именно операционная система скрывает от программиста большую часть особенностей аппаратуры и предоставляет возможность простой и удобной работы с требуемыми файлами.

Если бы программист работал непосредственно с аппаратурой компьютера, без участия ОС, то для организации чтения блока данных с диска программисту пришлось бы использовать более десятка команд с указанием множества параметров: номера блока на диске, номера сектора на дорожке и т. п. А после завершения операции обмена с диском он должен был бы предусмотреть в своей программе анализ результата выполненной операции. Учитывая, что контроллер диска способен распознавать более двадцати различных вариантов завершения операции, можно считать программирование обмена с диском на уровне аппаратуры не самой тривиальной задачей. Не менее обременительной выглядит и работа пользователя, если бы ему для чтения файла с терминала потребовалось задавать числовые адреса дорожек и секторов.

Операционная система избавляет программистов не только от необходимости напрямую работать с аппаратурой дискового накопителя, предоставляя им простой файловый интерфейс, но и берет на себя все другие рутинные операции, связанные с управлением другими аппаратными устройствами компьютера: физической памятью, таймерами, принтерами и т. д.

Операционная система не только предоставляет пользователям и программистам удобный интерфейс к аппаратным средствам компьютера, но и является механизмом, распределяющим ресурсы компьютера.

MS DOS является наиболее широко распространенной операционной системой для персональных компьютеров. Число прикладных программ для MS-DOS составляет десятки тысяч, Такого большого количества программ в быстроразвивающейся компьютерной сфере никогда не было. Это разнообразие программ позволяет удерживать операционной системе MS DOS ведущее положение среди более прогрессивных и более мощных операционных систем. Естественно, что эта ОС имеет свои достоинства и недостатки.

1.1 Ограничения DOS

Без сомнения, главная отличительная черта вычислительных систем 90-х годов - графический интерфейс пользователя (graphical user interface, GUI). Сторонники GUI утверждают, что этот ориентированный на непосредственное визуальное восприятие обрабатываемых объектов интерфейс сильно ускоряет работу с ПК и за счет простоты освоения делает его более доступным массовому потребителю.

Более серьезный недостаток - ограничение памяти, доступной DOS-программ - 640 К. На самом деле DOS может использовать до 1 Mb ОЗУ, но архитектура IBM PC сокращает доступную память до 640 К. Есть множество обходных путей - отображаемая память, расширенная память, расширители DOS, блоки верхней памяти, создаваемые диспетчерами памяти для процессора 80386, но факт остается фактом: не существует естественного способа, позволяющего прикладным программам использовать мегабайты ОЗУ, установленные на современных машинах.

Единственный надежный способ преодолеть эти барьеры раз и навсегда - заставить процессор работать в защищенном режиме. Но ни DOS, ни ее прикладные программы не способны работать в этом режиме, поэтому огромные пространства расширенной памяти остаются недоступными для большинства программ.

Скелетная природа DOS привлекает разработчиков программного обеспечения. Большинство основных прикладных программ общаются с экраном, клавиатурой и принтером в обход DOS, так как предоставляемые ею услуги по организации интерфейса с этими и другими устройствами совершенно недостаточны. DOS, например, не поддерживает ввод-вывод через последовательный порт по прерываниям. Программисты тратят довольно много времени на написание драйверов для сотен различных принтеров и видеоадаптеров. Конфигурации оборудования бывают настолько разнообразными, что трудно написать программу, которая работала бы на любом IBM-совместимом компьютере. Кроме общей файловой системы DOS здесь мало чем может помочь.

Прикладная программа, написанная для Windows, наоборот, будет работать на любом ПК, удовлетворяющем жестким требованиям Windows. Что важно, ответственность за подготовку драйверов перекладывается с разработчика программного обеспечения на изготовителя оборудования, так что разработчик может посвятить больше времени работе над ядром программы.

Не так-то просто обучиться пользоваться различными DOS - программами. В DOS нет стандартного интерфейса для прикладных программ, поэтому то, что работает в одной программе, вероятнее всего, не будет работать в другой. Для того чтобы записать файл в Windows-программе достаточно выбрать пункт Save из меню File. В программе WordPerfect for DOS для того, чтобы начать этот процесс, необходимо нажать F10. В пакете Lotus 1-2-3 - /FS. Этот список можно продолжать сколько угодно. Исследования показывают, что средний пользователь IBM-совместимого ПК регулярно используют две-три прикладные программы, пользователи же компьютеров Macintosh - почти вдвое больше. Одно из возможных объяснений такой разницы состоит в том, что благодаря подобию программных изделий для Macintosh пользователь, знакомый с одной прикладной программой, легче осваивает другие.

Еще один "черный шар" против DOS - полное отсутствие мультизадачности. DOS предназначена для одновременного выполнения только одной программы, и попытки заставить ее работать по-другому (за исключением некоторых очень специфичных случаев) чреваты крахом системы. Даже резидентные программы (TSR), являющиеся ограниченным, но все же весьма полезным исключением из правила, осложняют дело, когда конфликтуют друг с другом или с другими элементами системы. Имеется большое количество изделий различных фирм, обеспечивающих мультизадачность или переключение задач в системах, базирующихся на DOS, но ни одна из них не может сравниться по эффективности с такой операционной системой, как OS/2, которая с самого начала была предназначена для одновременной работы нескольких программ.

1.2 Преимущества системы

Одна из наиболее очевидных сильных сторон DOS - умеренные требования к оборудованию. Для того, чтобы работать с Windows на более или менее приемлемой скорости, необходим как минимум ПК на основе процессора 80386 с не менее чем 4Мбайт ОЗУ. Если надо DOS может вполне нормально работать с 640 Кбайт и на процессоре 8088. DOS-программы работают быстро, по большей части благодаря тому, что большинство из них использует текстовый режим дисплея. Даже графические DOS-программы, как правило, в несколько раз быстрее своих Windows-аналогов, так как над ними не довлеет GDI (Graphics Device Interface, интерфейс графического устройства, компонент Windows, который используется программами для вывода на экран). То, что один толкует как недостаток, другому кажется достоинством.

Простота DOS позволяет делать то, что неосуществимо в более сложных операционных средах. Например, можно с помощью команды DEBUG создать очень мощные утилиты. API (application programming interface, интерфейс прикладных программ) DOS достаточно прост, и даже начинающие программисты могут научиться писать полезные программы. В то же время API Windows очень сложен и для овладения им необходимо несколько месяцев. Кроме того, создание программ для Windows требует изощренных инструментальных средств, в частности редакторов ресурсов, компиляторов и отладчиков, работающих в этой операционной системе. Не случайно, что для Windows гораздо меньше условно бесплатного и бесплатного программного обеспечения.

Ключевой идеей Windows является обеспечение полной независимости программ от аппаратуры. Система Windows 3.1 изначально создавалась так, чтобы полностью взять на себя общение с конкретным типом дисплея или принтера. Как пользователю, так и программисту, создающему приложение под Windows предоставлены универсальные средства, снимающие проблему обеспечения совместимости с конкретной аппаратурой (аппаратная совместимость) и программным обеспечением (программная совместимость). Унифицированный единый графический интерфейс с пользователем облегчает изучение новых программных продуктов.

Одним из средств, обеспечивающих программную совместимость, является механизм обмена данными между различными приложениями. Специальный "почтовый ящик" (clipboard) Windows 3.1 позволяет пользователю переносить информацию из одного приложения в другое, не заботясь о ее формате и представлении. В отличии от профессиональных операционных систем, где механизм обмена данных между программами доступен только программисту, в Windows 3.1 это делается очень просто и наглядно для пользователя.

Механизм обмена данных между приложениями - жизненно важное свойство многозадачной среды. И в настоящее время производители программного обеспечения пришли уже к выводу, что для переноса данных из одного приложения в другое одного "почтового ящика" явно недостаточно. Появился новый, более универсальный механизм - OLE (Object Linking Embedded - Встроенная Объектная Связь), который позволяет переносить из одного приложения в другое разнородные данные.

Windows не только позволяет работать с привычным программным продуктом, но и предлагает дополнительные возможности (запуск нескольких программ одновременно, быстрое переключение с одной программы на другую, обмен данными между ними и т.п.). Обеспечена возможность работы со всеми прикладными программами MS-DOS (текстовыми процессорами, СУБД, электронными таблицами и пр.).

Windows 3.1 может работать в одном из трех режимов: Real (реальном), Standart (стандартном), 386 Enhanced (расширенном). В процессе установки Windows анализирует имеющиеся аппаратные ресурсы и автоматически устанавливает режим, наиболее полно использующий возможности имеющейся аппаратуры.

В реальном режиме Windows 3.1 не использует аппаратные возможности, не поддерживаемые MS-DOS (этот режим является единственно возможным для машин с процессором 8086/8088): как и в MS-DOS, пользователь ограничен оперативной памятью в 640 Кбайт.

В стандартном режиме (возможном на компьютерах с процессором 80286 или 80386) Windows 3.1 полностью использует имеющуюся на компьютере расширенную память, загружая туда все приложения, написанные специально для Windows. Программы DOS загружаются в обычную память.

В расширенном режиме (возможном на компьютерах с процессором 80386 и выше) при запуске приложений (как Windows, так и обычных программ для MS-DOS) Windows 3.1 поддерживает т.н. режим виртуальной машины (запускаемой программе как бы выделяется свой собственный компьютер со всеми ресурсами), реализуя многозадачную среду.

Windows 3.1 позволяет запускать одновременно несколько программ (в том числе одну и ту же программу несколько раз), с возможностью мгновенного переключения с одной программы на другую. Это позволяет инициировать длительный процесс (печать, сортировку и копирование больших объемов данных) и заняться другой работой, а не ждать, пока он закончится.

Windows 95 представляет собой продукт эволюционного развития системы Windows 3.1x и не означает полного разрыва с прошлым. Хотя она несет в себе много важных изменений по сравнению с 16-разрядной архитектурой Windows, в ней сохранены некоторые важнейшие свойства ее предшественницы. Результатом стало появление гибридной ОС, способной работать с 16-разрядными прикладными программами Windows, программами, унаследованными от DOS, и старыми драйверами устройств реального режима и в то же время совместимой с истинными 32-разрядными прикладными программами и 32-разрядными драйверами виртуальных устройств. Среди наиболее важных усовершенствований, появившихся в Windows 95, - изначально заложенная в ней способность работать с 32-разрядными многопотоковыми прикладными программами, защищенные адресные пространства, вытесняющая многозадачность, намного более широкое и эффективное использование драйверов виртуальных устройств и возросшее применение 32-разрядных хипов для хранения структур данных системных ресурсов. Ее наиболее существенный недостаток состоит в относительно слабой защищенности от плохо работающих программ, содержащих ошибки.

Каждая собственная прикладная программа Windows 95 видит неструктурированное 4 Gb-ное адресное пространство, в котором размещается она сама плюс системный код и драйверы Windows 95. Каждая 32-разрядная прикладная программа выполняется так, как будто она монопольно использует весь ПК. Код прикладной программы загружается в это адресное пространство между отметками 2 и 4 Gb. Хотя 32-разрядные прикладные программы "не видят" друг друга, они могут обмениваться данными через буфер обмена (Clipboard), механизмы DDE и OLE. Все 32-разрядные прикладные программы выполняются в соответствии с моделью вытесняющей многозадачности, основанной на управлении отдельными потоками. Планировщик потоков, представляющий собой составную часть системы управления виртуальной памятью (VMM), распределяет системное время среди группы одновременно выполняемых потоков на основе оценки текущего приоритета каждого потока и его готовности к выполнению. Вытесняющее планирование позволяет реализовать намного более плавный и надежный механизм многозадачности, чем кооперативный метод, используемый в Windows 3.1x.

Системный код Windows 95 размещается выше границы 2 Gb. В пространстве между отметками 2 и 3 Gb находятся системные библиотеки DLL кольца 3 и любые DLL, используемые несколькими программами. (32-разрядные процессоры фирмы Intel предоставляют четыре уровня аппаратной защиты, поименованные, начина с кольца 0 до кольца 3. Кольцо 0 наиболее привилегированно.) Компоненты кольца 0 в системе Windows 95 отображаются в пространство между 3 и 4 Gb. Эти важные участки кода с максимальным уровнем привилегий содержат подсистему управления виртуальными машинами (VMM), файловую систему и драйверы VxD.

Область памяти между 2 и 4 Gb отображается в адресное пространство каждой 32-разрядной прикладной программы, т. е. оно совместно используется всеми 32-разрядными прикладными программами в вашем ПК. Такая организация позволяет обслуживать вызовы API непосредственно в адресном пространстве прикладной программы и ограничивает размер рабочего множества. Однако за это приходится расплачиваться снижением надежности. Ничто не может помешать программе, содержащей ошибку, произвести запись в адреса, принадлежащие системным DLL, и вызвать крах всей системы.

В области между 2 и 3 Gb также находятся все запускаемые вами 16-разрядные прикладные программы Windows. С целью обеспечения совместимости эти программы выполняются в совместно используемом адресном пространстве, где они могут испортить друг друга так же, как и в Windows 3.1x.

Адреса памяти ниже 4 Mb также отображаются в адресное пространство каждой прикладной программы и совместно используются всеми процессами. Благодаря этому становится возможной совместимость с существующими драйверами реального режима, которым необходим доступ к этим адресам. Это делает еще одну область памяти незащищенной от случайной записи. К самым нижним 64 К этого адресного пространства 32-разрядные прикладные программы обращаться не могут, что дает возможность перехватывать неверные указатели, но 16-разрядные программы, которые, возможно, содержат ошибки, могут записывать туда данные.

Windows NT по существу представляет собой операционную систему сервера, приспособленную для использования на рабочей станции. Этим обусловлена архитектура, в которой абсолютная защита прикладных программ и данных берет верх над соображениями скорости и совместимости. Чрезвычайная надежность Windows NT обеспечивается ценой высоких системных затрат, поэтому для получения приемлемой производительности необходимы быстродействующий процессор и по меньшей мере 16 Mb ОЗУ. Как и в OS/2 Warp, в системе Windows NT безопасность нижней памяти достигается за счет отказа от совместимости с драйверами устройств реального режима. В среде Windows NT работают собственные 32-разрядные NT-прикладные программы, а также большинство прикладных программ Windows 95. Так же, как OS/2 Warp и Windows 95, система Windows NT позволяет выполнять в своей среде 16-разрядные Windows- и DOS-программы.

Схема распределения памяти Windows NT разительно отличается от распределения памяти систем Windows 95 и OS/2 Warp. Собственные прикладным программам выделяется 2 Gb особого адресного пространства, от границы 64 К до 2 Gb (первые 64 К полностью недоступны). Прикладные программы изолированы друг от друга, хотя могут общаться через буфер обмена Clipboard, механизмы DDE и OLE.

В верхней части каждого 2 Gb блока прикладной программы размещен код, воспринимаемый прикладной программой как системные библиотеки DLL кольца 3. На самом деле это просто заглушки, выполняющие перенаправление вызовов, называемые DLL клиентской стороны (client-side DLLs). При вызове большинства функций API из прикладной программы библиотеки DLL клиентской стороны обращаются к локальным процедурам (Local Process Communication - LPC), которые передают вызов и связанные с ним параметры в совершенно изолированное адресное пространство, где содержится собственно системный код. Этот сервер-процесс (server process) проверяет значения параметров, исполняет запрошенную функцию и пересылает результаты назад в адресное пространство прикладной программы. Хотя сервер-процесс сам по себе остается процессом прикладного уровня, он полностью защищен от вызывающей его прикладной программы и изолирован от нее. Между отметками 2 и 4 Gb расположены низкоуровневые системные компоненты Windows NT кольца 0, в том числе ядро, планировщик потоков и диспетчер виртуальной памяти. Системные страницы в этой области наделены привилегиями супервизора, которые задаются физическими схемами кольцевой защиты процессора. Это делает низкоуровневый системный код невидимым и недоступным по записи для программ прикладного уровня но приводит к падению производительности во врем переходов между кольцами. Для 16-разрядных прикладных Windows-программ Windows NT реализует сеансы Windows on Windows (WOW). Как и OS/2 Warp, Windows NT дает возможность выполнять 16-разрядные программы Windows индивидуально в собственных пространствах памяти или совместно в разделяемом адресном пространстве. Почти во всех случаях 16- и 32-разрядные прикладные программы Windows могут свободно взаимодействовать, используя OLE (при необходимости через особые процедуры thunk) независимо от того, выполняются они в отдельной или общей памяти. Собственные прикладные программы и сеансы WOW выполняются в режиме вытесняющей многозадачности, основанной на управлении отдельными потоками. Множественные 16-разрядные прикладные программы Windows в одном сеансе WOW выполняются в соответствии с кооперативной моделью многозадачности. Windows NT может также выполнять в многозадачном режиме несколько сеансов DOS. Поскольку Windows NT имеет полностью 32-разрядную архитектуру, не существует теоретических ограничений на ресурсы GDI и USER.

Система была анонсирована в 1994 году. Альфа-тестирование проводилось с начала 1995 года по сентябрь 1997 года. Первая публичная бета-версия системы была выпущена 27 сентября 1997 года. Изначально система носила название Windows NT 5.0, поскольку была следующей крупной версией Windows NT после Windows NT 4.0. Однако 27 октября 1998 года она получила собственное название Windows 2000. Финальная версия системы была выпущена для широкой общественности 17 февраля 2000 года.

Windows 2000 выпускалась в четырёх изданиях: Professional (издание для рабочих станций и опытных пользователей), Server, Advanced Server и Datacenter Server (для применения на серверах). Кроме того, существует «ограниченное издание» Windows 2000 Advanced Server Limited Edition и Windows 2000 Datacenter Server Limited Edition, предназначенное для работы на 64-разрядных процессорах Intel Itanium.

Впоследствии Windows 2000 была заменена операционными системами Windows XP (на стороне клиента) и Windows Server 2003 (на стороне сервера). По состоянию на 2005 год, Windows 2000 сохраняла свою популярность, особенно в крупных компаниях, где обновление операционных систем на большом числе компьютеров связано с серьёзными техническими и финансовыми трудностями. Согласно исследованию компании Assetmetrix, в начале 2005 года доля Windows 2000 среди операционных систем Windows для рабочих станций в компаниях с более чем 250 компьютерами составляет более 50 %. В то же время в компаниях с менее чем 250 компьютерами Windows XP более популярна.

5.1 Новшества по сравнению с Windows NT 4.0

Некоторыми из наиболее существенных улучшений в Windows 2000 по сравнению с Windows NT 4.0 являются:

· Поддержка службы каталогов Active Directory. Серверная часть Active Directory поставляется с изданиями Server, Advanced Server и Datacenter Server, в то время как полную поддержку службы на стороне клиента осуществляет издание Professional.

· Службы IIS версии 5.0. По сравнению с IIS 4.0 эта версия включает, помимо прочего, версию 3.0 системы веб-программирования ASP.

· Файловая система NTFS версии 3.0 (также называемая NTFS 5.0 по внутренней версии Windows 2000 -- NT 5.0). В этой версии NTFS впервые появилась поддержка квот, то есть ограничений на максимальный объём хранимых файлов для каждого пользователя.

· Обновлённый пользовательский интерфейс, включающий Active Desktop на основе Internet Explorer версии 5 и подобный, таким образом, интерфейсу Windows 98.

· Языковая интеграция: предыдущие версии Windows выпускались в трёх вариантах -- для европейских языков (однобайтные символы, письмо только слева направо), для дальневосточных языков (многобайтные символы) и для ближневосточных языков (письмо справа налево с контекстными вариантами букв). Windows 2000 объединяет эти возможности; все её локализованные версии сделаны на единой основе.

Windows XP (кодовое название при разработке -- Whistler; внутренняя версия -- Windows NT 5.1) -- операционная система семейства Windows NT корпорации Microsoft. Она была выпущена 25 октября 2001 года и является развитием Windows 2000 Professional. Название XP происходит от англ. experience (опыт).

В отличие от предыдущей системы Windows 2000, которая поставлялась как в серверном, так и в клиентском вариантах, Windows XP является исключительно клиентской системой. Её серверным аналогом является Windows Server 2003. Хотя Windows Server 2003 и построен на базе того же кода, что и Windows XP, почти всецело наследуя интерфейс её пользовательской части, Windows Server 2003 всё же использует более новую и переработанную версию ядра NT 5.2; появившаяся позже Windows XP Professional x64 Edition имела то же ядро, что и Windows Server 2003 и получала те же обновления безопасности, вследствие чего можно было говорить о том, что их развитие шло «параллельно».

Microsoft с 14 апреля 2009 года прекратила бесплатную поддержку операционной системы (ОС) Windows XP, теперь пользователи Windows XP не смогут обращаться в Microsoft за бесплатной технической поддержкой в случае инцидентов, для изменения дизайна и в других ситуациях. Теперь им придется для этого пользоваться услугами «продленной поддержки» -- это значит, что все обращения станут платными. Расширенная поддержка будет осуществляться до 8 апреля 2014 года.

На конец декабря 2010 года Windows XP -- наиболее широко используемая операционная система в мире с долей на рынке, равной 47,2 %. Максимум этого значения составлял 76,1 % и был достигнут в январе 2007 года.

6.1 Варианты

Windows XP выпускалась во многих вариантах:

· Windows XP Professional Edition была разработана для предприятий и предпринимателей и содержит такие функции, как удалённый доступ к рабочему столу компьютера, шифрование файлов (при помощи Encrypting File System), центральное управление правами доступа и поддержка многопроцессорных систем.

· Windows XP Home Edition -- система для домашнего применения. Выпускается как недорогая «урезанная» версия Professional Edition, но базируется на том же ядре.

· Windows XP Tablet PC Edition базируется на Professional Edition и содержит специальные приложения, оптимизированные для ввода данных стилусом на планшетных персональных компьютерах. Важнейшим свойством является понимание текстов, написанных от руки и адаптация графического интерфейса к поворотам дисплея. Эта версия продаётся только вместе с соответствующим компьютером.

· Windows XP Media Center Edition базируется на Professional Edition и содержит специальные мультимедийные приложения. Компьютер, как правило, оснащён ТВ-картой и пультом дистанционного управления (ПДУ). Важнейшим свойством является возможность подключения к телевизору и управление компьютером через ПДУ благодаря упрощённой системе управления Windows. Эта система содержит также функции для приёма УКВ-радио.

· Windows XP Embedded -- это встраиваемая компонентная операционная система на базе Windows XP Professional Edition и предназначена для применения в различных встраиваемых системах: системах промышленной автоматизации, банкоматах, медицинских приборах, кассовых терминалах, игровых автоматах, VoIP-компонентах и т. п. Windows XP Embedded включает дополнительные функции по встраиванию, среди которых фильтр защиты от записи (EWF и FBWF), загрузка с флеш-памяти, CD-ROM, сети, использование собственной оболочки системы и т. п.

· Windows Embedded for Point of Service -- специализированная операционная система на базе Windows XP Embedded, сконфигурированная для пунктов обслуживания и оптимизированная для розничной торговли и сферы услуг. На базе этой платформы можно создавать банкомат, платежный терминал, АЗС, кассовый аппарат и т. п. Дополнительно Windows Embedded for Point of Service включает технологию POS for .NET для быстрой разработки торговых приложений и поддержки торгового периферийного оборудования.

· Windows XP Professional x64 Edition -- специальная 64-разрядная версия, разработанная для процессоров с технологией AMD64 Opteron и Athlon 64 от фирмы AMD и процессоров с технологией EM64T от фирмы Intel. Эта система не поддерживает процессоры других производителей, а также не работает с процессором Intel Itanium. Хотя первые 64-разрядные процессоры появились в 2003 году, Windows XP Professional x64 Edition вышла в свет только в апреле 2005 года. Основным достоинством системы является быстрая работа с большими числами (Long Integer и Double Float). Таким образом, эта система очень эффективна, например, при выполнении вычислений, использующих числа с плавающей запятой, необходимых в таких областях, как создание спецэффектов для кинофильмов и трёхмерной анимации, а также разработка технических и научных приложений. Данная система поддерживает смешанный режим, то есть одновременную работу 32- и 64-разрядных приложений, однако для этого все драйверы должны быть в 64-разрядном исполнении. Это означает, что большинство 32-разрядных приложений могут работать и в этой системе. Исключение составляют лишь те приложения, которые сильно зависят от аппаратного обеспечения компьютера, например, антивирусы и дефрагментаторы.

· Windows XP 64-bit Edition -- это издание разрабатывалось специально для рабочих станций с архитектурой IA-64 и микропроцессорами Itanium. Это издание Windows XP более не развивается с 2005 года, после того, как HP прекратил разработку рабочих станций с микропроцессорами Itanium. Поддержка этой архитектуры осталась в серверных версиях операционной системы Windows.

· Windows XP Edition N -- система без Windows Media Player и других мультимедиа-приложений. Эти версии созданы под давлением Европейской Антимонопольной Комиссии, которая требовала «облегчить» Windows XP. В настоящее время этот дистрибутив рассчитан на развивающиеся страны. При желании пользователь может бесплатно загрузить все недостающие приложения с веб-сайта Microsoft. Существует как в Home, так и в Professional вариантах.

· Windows XP Starter Edition -- сильно функционально ограниченная версия для развивающихся стран и финансово слабых регионов. В этой версии возможна одновременная работа только 3 приложений, и каждое приложение может создать не более 3 окон. В системе полностью отсутствуют сетевые функции, не поддерживается высокая разрешающая способность, а также не допускается использование более 512 мегабайт оперативной памяти или жёсткого диска объёмом более 120 гигабайт. Система может работать на процессорах уровня Intel Celeron или AMD Duron.

· Windows Fundamentals for Legacy PCs -- урезанная версия Microsoft Windows XP Embedded Service Pack 2 предназначенная для устаревших компьютеров.

6.2 Новшества по сравнению с Windows 2000.

Некоторыми из наиболее заметных улучшений в Windows XP по сравнению с Windows 2000 являются:

· Новое оформление графического интерфейса, включая более округлые формы и плавные цвета; а также дополнительные функциональные улучшения (такие, как возможность представления папки в виде слайд-шоу в проводнике Windows).

· Поддержка метода сглаживания текста ClearType, улучшающего отображение текста на ЖК-дисплеях (по умолчанию отключена).

· Возможность быстрого переключения пользователей, позволяющая временно прервать работу одного пользователя и выполнить вход в систему под именем другого пользователя, оставляя при этом приложения, запущенные первым пользователем, включёнными.

· Функция «удалённый помощник», позволяющая опытным пользователям и техническому персоналу подключаться к компьютеру с системой Windows XP по сети для разрешения проблем. При этом помогающий пользователь может видеть содержимое экрана, вести беседу и (с позволения удалённого пользователя) брать управление в свои руки.

· Программа восстановления системы, предназначенная для возвращения системы в определённое предшествующее состояние (эта функция является развитием аналогичной программы, включённой в Windows ME), а также улучшение других способов восстановления системы. Так, при загрузке последней удачной конфигурации загружается также и прежний набор драйверов, что позволяет в ряде случаев легко восстановить систему при проблемах, возникших в результате установки драйверов; возможность отката драйверов и т. д.

· Улучшенная совместимость со старыми программами и играми. Специальный мастер совместимости позволяет эмулировать для отдельной программы поведение одной из предыдущих версий ОС (начиная с Windows 95). Впрочем, функция совместимости присутствует в Windows 2000 с пакетом обновления 2.

· Возможность удалённого доступа к рабочей станции благодаря включению в систему миниатюрного сервера терминалов (только в издании Professional).

· Более развитые функции управления системой из командной строки.

· Поддержка проводником Windows цифровых фотоформатов и аудиофайлов (автоматическое отображение метаданных для аудиофайлов, например, тегов ID3 для MP3-файлов).

· Windows XP включает технологии, разработанные фирмой Roxio, которые позволяют производить прямую запись CD из проводника, не устанавливая дополнительное ПО, а работа с перезаписываемыми компакт-дисками становится подобной работе с дискетами или жёсткими дисками. Также в Media Player включена возможность производить запись аудио-дисков. Возможности работы с образами дисков не предусмотрено.

· Windows XP может работать с архивами ZIP и CAB без установки дополнительного ПО. Работа с архивами данного типа возможна в проводнике как с обычными папками, которые можно создавать и удалять, заходить в архив, добавлять/удалять файлы подобно работе с обычными папками. Также возможна установка пароля на архив. При необходимости можно назначить для работы с этими архивами любое стороннее программное обеспечение.

· Улучшения в подсистеме EFS, заключающиеся в необязательности агента восстановления, более безопасного сохранения ключей. Шифруемые файлы теперь не просто удаляются, а перезаписываются нулями, что гораздо надёжнее. Начиная с SP1 становится возможным использовать (он и используется по умолчанию) алгоритм AES, наряду с DESX и 3-DES.

· Настраиваемые панели инструментов, с помощью которых можно оптимизировать доступ к файлам, папкам и ресурсам Интернета. Достаточно разместить их на краю Рабочего стола (наподобие боковой панели) или на Панели задач (в форме ссылки).

Windows 7 -- операционная система семейства Windows NT, следующая за Windows Vista. В линейке Windows NT система носит номер версии 6.1 (Windows 2000 -- 5.0, Windows XP -- 5.1, Windows Server 2003 -- 5.2, Windows Vista и Windows Server 2008 -- 6.0). Серверной версией является Windows Server 2008 R2, версией для интегрированных систем -- Windows Embedded Standard 2011 (Quebec), мобильной -- Windows Embedded Compact 2011 (Chelan, Windows CE 7.0).

Операционная система поступила в продажу 22 октября 2009 года, меньше, чем через три года после выпуска предыдущей операционной системы, Windows Vista. Хотя изначально операционная система должна была поступить в продажу уже 31 августа 2009 года. Партнёрам и клиентам, обладающим лицензией Volume Licensing, доступ к RTM был предоставлен 24 июля 2009 года. Финальная нелицензионная версия (копия с дисков, которые потом пошли в продажу) была доступна всем с первых чисел августа 2009 года.

В состав Windows 7 вошли как некоторые разработки, исключённые из Windows Vista, так и новшества в интерфейсе и встроенных программах. Из состава Windows 7 были исключены игры Inkball, Ultimate Extras; приложения, имеющие аналоги в Windows Live (Почта Windows, Календарь Windows и пр.), технология Microsoft Agent, Windows Meeting Space; из меню «Пуск» исчезла возможность вернуться к классическому меню и автоматическая пристыковка браузера и клиента электронной почты.

7.1 Новшества

Операционная система обладает поддержкой мультитач-управления. Эта возможность была впервые продемонстрирована Microsoft на ежегодной конференции TechEd"08 в Орландо. В ходе демонстрации использовалась сборка системы 6.1.6856, а также опытная модель ноутбука с мультитач-экраном.

Сетевая технология Branch Cache позволяет кешировать содержимое интернет-трафика. Если пользователю в локальной сети потребуется файл, который уже был загружен кем-то из пользователей его сети, -- он сможет получить его из локального кэш-хранилища, а не использовать канал с ограниченной пропускной способностью. Сетевой кеш может работать в двух режимах -- Hosted Cache и Distributed Cache. В первом случае -- файл хранится на выделенном локальном сервере под управлением Windows Server 2008 R2, во втором случае сервер не требуется, а кеш распределяется для хранения на компьютерах пользователей. Технология рассчитана на крупные сети и предлагается для внедрения на предприятиях в составе Корпоративной и Максимальной версий ОС.

Рис. 1 Меню Пуск в Windows 7 стало короче и лишилось иконок

В ОС также встроено около 120 фоновых рисунков, уникальных для каждой страны и языковой версии. Так, русская версия включает тему «Россия» с шестью уникальными обоями высокого разрешения. Все версии включают 50 новых шрифтов. Существующие шрифты доработаны для корректного отображения всех символов. Windows 7 -- первая версия Windows, которая включает больше шрифтов для отображения нелатинских символов, чем для отображения латинских. Панель управления шрифтами также подверглась улучшению -- по умолчанию, в ней будут отображаться только те шрифты, раскладка для которых установлена в системе. Реализована поддержка Unicode 5.1. Панель поиска Instant Search теперь распознаёт больше языков. Дополнительным преимуществом Windows 7 можно считать более тесную интеграцию с производителями драйверов. Большинство из них определяются автоматически, при этом в 90 % случаев сохраняется обратная совместимость с драйверами для Windows Vista.

Windows 7 поддерживает псевдонимы для папок на внутреннем уровне. К примеру, папка Program Files в некоторых локализованных версиях Windows была переведена и отображалась с переведённым именем, однако на уровне файловой системы оставалась англоязычной.

Windows 7 более совместима с Windows XP, чем Windows Vista (SP1, SP2), например на Windows Vista было невозможно запустить некоторые старые программы для XP.

7.2 Мультимедиа

Новая, 11-я, версия DirectX, впервые выпущенная именно в составе этой операционной системы, имеет следующие улучшения: добавлена поддержка новых вычислительных шейдеров, возможность многопоточного рендеринга, улучшена тесселяция, появились новые алгоритмы компрессии текстур и др.

Проигрыватель Windows Media Player 12 получил новый интерфейс и стал поистине «всеядным», в отличие от предшественника, которому требовалось большое количество кодеков для воспроизведения. Однако, он не может воспроизводить лицензионные Blu-Ray диски с видео, но имеет возможность считывать и записывать на них данные.

7.3 Мобильность

Несмотря на то, что Центр мобильности Windows не претерпел значительных изменений со времён Windows Vista, Windows 7 работает дольше предшественницы на ноутбуках и потребляет меньше энергии, особенно при воспроизведении DVD. На представленной в конце августа 2009 года системе с двумя идентичными ноутбуками с предустановленной Windows 7 и Windows Vista выигрыш составлял до 20 %. Также была показана рекордная скорость загрузки системы -- 11 секунд. Система включала SSD и прочие высокопроизводительные компоненты. Подобный тест вдохновил энтузиастов протестировать влияние браузера на время жизни батареи. Включённый в состав Windows 7 браузер Internet Explorer 8 показал наилучшие результаты на платформе Intel.

Тем не менее, по результатам независимых тестов выяснено, что Windows 7 заметно быстрее, чем Windows XP, сажает батарею ноутбука. Начиная с августа эксперты журнала Laptop (laptopmag.com) проводили тестирование финальной версии Windows 7, в том числе замеряя время автономной работы портативных ПК под её управлением. Общий итог оказался неутешительным: средний нетбук под управлением «семёрки» в целом работает от аккумулятора на 47 минут меньше, по сравнению с XP. В случае модели ASUS 1008HA «недостача» составила 57 минут или 16,7 %. Другие издания также проводили подобные исследования и также пришли к этим выводам. Проигрыш составляет от 10 до 30 процентов по времени работы.

Возможная причина заключается в оптимизации Windows 7 под графические акселераторы, в то время как многие нетбуки работают на встроенных видеокартах Intel и VIA, которые не поддерживают порой функции Aero. Также многие нетбуки работают под управлением Windows 7 Starter Edition, которая не поддерживает Aero в полной мере. Другой возможной причиной является отсутствие поддержки ОС со стороны производителей нетбуков. Так, с новыми драйверами и BIOS, датированными ноябрём 2009 года, Asus Eee 1000HA работает под Windows 7 столь же долго, сколь и под управлением Windows XP.

Удалённый рабочий стол.

Функция Удалённого рабочего стола также претерпела изменения. Была введена поддержка интерфейса Aero Peek, Direct 2D и Direct3D 10.1, поддержка нескольких мониторов, расширений мультимедиа, DirectShow, а также возможность воспроизведения звука с низкими задержками.

7.4 Безопасность

В Windows 7 реализована более гибкая настройка User Account Control (UAC), которая в отличие от Windows Vista имеет ещё два промежуточных состояния между режимами «Всегда уведомлять» и «Никогда не уведомлять» -- «Уведомлять, только при попытках программ внести изменения в компьютер» (положение по умолчанию), «Уведомлять, только при попытках программ внести изменения в компьютер (не затемнять рабочий стол)». Стоит заметить, что в отличие от Vista, затемнение происходит только если программа активна и находится на переднем плане. Если вы совершили клик в момент открытия UAC и деактивировали программу, затемнения может и не произойти.

Внесены изменения в технологию шифрования BitLocker, и добавлена функция шифрования съёмных носителей BitLocker to go позволяющая шифровать съёмные носители, причём даже при отсутствии модуля TPM.

Добавлена возможность защиты данных на USB-накопителях с помощью Enhanced Storage.

Улучшения коснулись и брандмауэра Windows -- вернулась функция уведомления пользователя о блокировке программы, которая пытается получить доступ к сети.

С помощью групповой политики и функции AppLocker можно будет запретить запуск определенных приложений.

Функция DirectAccess позволяет устанавливать безопасное соединение с сервером в фоновом режиме, в отличие от VPN, которому требуется участие пользователя. Также DirectAccess может применять групповые политики до входа пользователя в систему.

Вероятность попадания в систему Windows 7 вирусов, червей, троянов на 25 % ниже, чем в Windows Vista, и на 20 % ниже, чем в Windows Vista SP2. Кроме того, на 64-битной версии Windows 7 многие вирусы попросту не запускаются.

Песочница.

Windows 7 использует sandbox-режим, внедрение которого обсуждалось в ходе альфа- и бета-тестирования (на стадии разработки Longhorn). Доступ к низкоуровневым сокетам для неуправляемого кода, равно как и прямой доступ к файловой системе, уровню абстракции от оборудования (HAL), полному доступу к адресу памяти, запрещён. Весь доступ ко внешним приложениям, файлам и протоколам регулируется операционной системой.

Новые функции интерфейса Aero

Функция Aero Peek

Shake

В интерфейс Windows Aero добавлена новая функция Aero Shake, позволяющая свернуть все неактивные приложения движением мыши. Для её активации достаточно захватить заголовок окна и немного «потрясти».

Peek

Функция Aero Peek позволяет отображать уменьшенные копии окон при наведении мыши на значок панели задач, переключаться между окнами приложения простым кликом по значку, перетаскивать и фиксировать на панели задач различные окна и приложения, просматривать рабочий стол одним наведением в специальную область экрана и многое другое.

Snap

Аналогично функции Shake функция Aero Snap позволяет движением мыши разворачивать окно на пол-экрана, весь экран или только по вертикальной оси.

FreeBSD - это операционная система, подобная UNIX, которая свободно доступна в Интернете. Она широко применяется в компаниях-провайдерах услуг Интернета, во встроенных устройствах и в любом другом месте, где важна надежность. Операционная система FreeBSD - это результат непрерывного, в течение более тридцати лет, процесса разработки, исследований и доводки. История началась с проекта BSD, в 1979 году. BSD - бабушка FreeBSD. Много лет назад компании AT&T потребовалось собственное, специализированное программное обеспечение для ведения бизнеса. Однако она не имела права вторгаться в компьютерную индустрию и поэтому не могла продавать свое программное обеспечение. В результате AT&T предоставила различные куски программного обеспечения и его исходный код университетам по очень низкой цене. Университеты смогли сэкономить средства, используя это программное обеспечение вместо предлагаемого по коммерческим ценам, а студенты университетов получили доступ к отличной технологии. Они могли читать исходный код и изучать его работу. Взамен AT&T получила бесплатную площадку для экспериментов и поколение специалистов по вычислительной технике, выросших на оборудовании AT&T. Все были довольны. Система UNIX была самым известным программным обеспечением, распространяемым по этому плану лицензирования. Исходная система UNIX обладала массой недостатков в сравнении с современными операционными системами. Однако тысячи студентов имели доступ к исходному коду, а сотням преподавателей требовались интересные проекты для их студентов. Когда программы вели себя не так, как ожидалось, или в самой операционной системе обнаруживались какие-либо ошибки, то все, кто работал в системе день за днем, имели возможность и стимул исправить эти недостатки. Благодаря их усилиям система UNIX была вскоре улучшена и в ней появились многие возможности, которые сейчас мы воспринимаем как нечто само собой разумеющееся. Студенты добавили возможность управлять запуском программ (управление заданиями, job control). Файловая система UNIX S51K доводила до слез системных администраторов, поэтому они заменили ее файловой системой Fast File System, возможности которой перекочевали во все современные файловые системы. За многие годы было написано большое число полезных программ, постепенно заменивших целые блоки операционной системы UNIX. Группа по исследованию компьютерных систем (Computer Systems Research Group, CSRG) Калифорнийского университета, участвовавшая в этих усовершенствованиях, стала центральным хранилищем улучшений кода UNIX. Группа CSRG собирала изменения, оценивала их, упаковывала и бесплатно передавала сборки всем обладателям действительной лицензии AT&T UNIX. Кроме того, CSRG сотрудничала с управлением перспективных исследовательских проектов (Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA) с целью реализации в UNIX разнообразных функциональных возможностей, таких как стек протоколов TCP/IP. Итоговая коллекция программного обеспечения получила название Berkeley Software Distribution, или BSD. Пользователи BSD брали программное обеспечение, улучшали его и затем возвращали свои наработки обратно в BSD. Сегодня мы считаем такой способ стандартным для разработки программного обеспечения с открытыми исходными текстами, но в 1979 году он стал революционным. Разработка была долгой. Посмотрев на информацию об авторских правах старой системы BSD, можно увидеть следующее: Copyright 1979, 1980, 1983, 1986, 1988, 1989, 1991, 1992, 1993, 1994 The Regents of the University of California. All rights reserved. Да, 15 лет работы - это в разработке программного обеспечения целая жизнь. Как много частей операционной системы не только продолжают использоваться, но и активно разрабатываются по прошествии

15 лет? По существу, в оригинальную систему BSD было внесено столько изменений, что за эти годы произошла почти полная замена оригинального кода UNIX кодом, созданным сотрудниками CSRG и их помощниками. От продукта AT&T осталось совсем мало. В конце концов финансирование CSRG прекратилось и стало очевидным, что дальнейшее развитие проекта BSD подходит к концу. В 1992 году после некоторых споров в недрах Калифорнийского университета код BSD был открыт широкой публике. Такая передача прав получила название лицензии BSD.

8.1 Лицензия BSD

Код BSD стал доступен всем желающим на, пожалуй, самых либеральных условиях в истории разработки программного обеспечения. Сегодня основные положения лицензии выглядят так:

* Не заявляйте о том, что вы написали этот код.

* Не обвиняйте нас за ошибки в коде.

* Не используйте наше имя для продвижения своего продукта.

Это означает, что вы можете делать с исходными текстами BSD все, что угодно. (Первоначальная лицензия BSD требовала упоминать об использовании программного кода, выпущенного на основе лицензии BSD, но позднее это требование было снято.) В ней нет даже требования делиться своими изменениями с авторами первоначального кода! Любой желающий может свободно включать код BSD в патентованные продукты, бесплатные продукты и продукты с открытым исходным кодом. Код BSD можно распечатать на перфокартах и покрыть ими лужайку. Хотите выпустить 10 000 компакт-дисков с операционной системой BSD и подарить их своим друзьям? Пожалуйста. Иногда при обсуждении лицензии BSD упоминается не «copyright» (авторское право), a «copycenter» (копировальный центр) - «возьмите эту лицензию в копировальный центр и напечатайте для себя несколько копий». Неудивительно, что некоторые компании, например Sun Microsystems, так за нее ухватились - она бесплатна, надежна и большое число дипломированных специалистов имеет опыт работы с ней.

Специально для использования преимуществ BSD UNIX была даже создана компания BSDi. Состязание AT&T/CSRG/BSDi Даже в эпоху расцвета CSRG работа над UNIX в AT&T не прекращалась. AT&T принимала распространяемые куски BSD UNIX, интегрировала со своей системой UNIX, а затем снова передавала получившийся результат университетам, которые вносили эти улучшения. Такой подход прекрасно себя зарекомендовал, пока AT&T не распалась и образовавшимся компаниям не получили разрешение конкурировать на рынке программного обеспечения. У AT&T была одна значительная собственность: высококлассная операционная система, которая была отлажена тысячами специалистов со всего мира. Эта операционная система обладала множеством полезных функциональных возможностей, таких как небольшие, но достаточно мощные команды, современная файловая система, возможность управления заданиями и стек протоколов TCP/ IP. AT&T образовала свой филиал, Unix Systems Labaratories (USL), который стал успешно продавать UNIX предприятиям за большие деньги, поддерживая при этом отношения с университетами, которые и предоставили ей такую усовершенствованную операционную систему.

Подобные документы

Основные понятия об операционных системах. Виды современных операционных систем. История развития операционных систем семейства Windows. Характеристики операционных систем семейства Windows. Новые функциональные возможности операционной системы Windows 7.

курсовая работа , добавлен 18.02.2012


Прорыв на рынок Windows как графической оболочки MS-DOS. Рассмотрение интерфейса, функций, системных требований и отличительных особенностей поколений операционных систем Windows: 9x, NT, NET, Vista. Анализ мобильности и безопасности последней версии ОС.

реферат , добавлен 16.01.2010


История развития операционных систем семейства Windows и основные понятия системного администрирования. Определение востребованности операционных систем Windows, сравнительная характеристика их функции и возможностей, особенности применения на практике.

курсовая работа , добавлен 08.05.2011


Понятие и функции операционных систем, их классификация и структура, принципы работы. Виды операционных систем и их краткая характеристика: DOS, Window-95. Достоинства и недостатки Microsoft Windows XP. Создание локальных сетей. Глобальная сеть Internet.

контрольная работа , добавлен 26.06.2014


Понятие и основополагающие функции операционных систем, их типовая структура и принцип действия. Краткая история становления и развития операционных систем Windows, их разновидности и общая характеристика, основные требования к аппаратным средствам.

презентация , добавлен 12.07.2011


Исследование эволюции операционных систем для персонального компьютера компании Microsoft. Характеристика основных функциональных особенностей Windows XP, Windows Vista и Linux. Достоинства и недостатки операционных систем, произведенных компанией Apple.

реферат , добавлен 10.04.2018


Основные выпуски (редакции) операционных систем Windows Vista и Windows Seven, их недостатки и преимущества. История создания, совместимость приложений с операционными системами. Новшества, которые принесла в мир компьютерных технологий каждая из систем.

реферат , добавлен 17.02.2011


Использование операционных систем Microsoft Windows. Разработка операционной системы Windows 1.0. Возможности и характеристика последующих версий. Выпуск пользовательских операционных систем компании, доработки и нововведения, версии Windows XP и Vista.

реферат , добавлен 10.01.2012


Классификация, структура и функции операционных систем. Сущность и виды пользовательского интерфейса. Работа Windows в сетевой среде. Использование табличных данных для формирования и заполнения ведомости итогов экзаменационной сессии по факультету.

курсовая работа , добавлен 25.04.2013


Прикладные программы и утилиты. Простейшие функции операционной системы. История разработки корпорацией Microsoft Corporation графической операционной оболочки Windows. Версия семейства сетевых ОС Windows NT (Millennium Edition, 2000, XP, Vista, Seven)

История развития ОС насчитывает уже много лет. Операционные системы появились и развивались в процессе совершенствования аппаратного обеспечения компьютеров, поэтому эти события исторически тесно связаны. Развитие компьютеров привело к появлению огромного количества различных ОС, из которых далеко не все широко известны.

На самом верхнем уровне находятся ОС для мэйнфреймов . Эти огромные машины еще можно встретить в больших организациях. Мэйнфреймы отличаются от персональных компьютеров по своим возможностям ввода/вывода. Довольно часто встречаются Мэйнфреймы с тысячью дисков и терабайтами данных. Мэйнфреймы выступают в виде мощных web -серверов и серверов крупных предприятий и корпораций. Операционные системы для мэйнфреймов в основном ориентированы на обработку множества одновременных заданий, большинству из которых требуется огромное количество операций ввода-вывода. Обычно они выполняют три вида операций: пакетную обработку, обработку транзакций (групповые операции) и разделение времени. При пакетной обработке выполняются стандартные задания пользователей, работающих в интерактивном режиме.

Системы обработки транзакций управляют очень большим количеством запросов, например бронирование авиабилетов. Системы, работающие в режиме разделения времени, позволяют множеству удаленных пользователей одновременно выполнять свои задания на одной машине, например,работать с большой базой данных. Все эти функции тесно связаны между собой, и операционная система мэйнфрейма выполняет их все. Примером операционной системы для мэйнфрейма является OS /390.

Уровнем ниже находятся серверные ОС. Серверы представляют собой или многопроцессорные компьютеры. Эти ОС одновременно обслуживают множество пользователей и позволяют им делить между собой программно-аппаратные ресурсы. Серверы также предоставляют возможность работы с печатающими устройствами, файлами или Internet . У Internet -провайдеров обычно работают несколько серверов для того, чтобы поддерживать одновременный доступ к сети множества клиентов. На серверах хранятся страницы web -сайтов и обрабатываются входящие запросы. UNIX и Windows 2000 являются типичными серверными ОС.

Следующую категорию составляют ОС для персональных компьютеров . Их работа заключается в предоставлении удобного интерфейса для одного пользователя. Такие системы широко используются в повседневной работе. Основными ОС в этой категории являются операционные системы платформы Windows, Linux и операционная система компьютера Macintosh .

Самые маленькие операционные системы работают на смарт-картах, представляющих собой устройство размером с кредитную карту и содержащих центральный процессор. На такие операционные системы накладываются очень жесткие ограничения по мощности процессора и памяти. Некоторые из них могут управлять только одной операцией, например электронным платежом, но другие ОС выполняют более сложные функции.

23. Базовые понятия операционных систем. Процессы и потоки. Управление памятью.

Процессы

Все современные компьютеры могут выполнять одновременно несколько операций. Так, одновременно с запущенной пользователем программой может выполняться чтение с диска и вывод текста на экран монитора или на принтер. В многозадачной системе процессор переключается между программами, предоставляя каждой от десятков до сотен миллисекунд.

Операционной системе нужен способ создания и прерывания процессов по мере необходимости. Обычно при загрузке ОС создаются несколько процессов. Некоторые из них обеспечивают взаимодействие с пользователем и выполняют заданную работу. Остальные процессы являются фоновыми. Они не связаны с конкретными пользователями, но выполняют особые функции. Например, один фоновый процесс может обеспечивать вывод на печать, другой может обрабатывать запросы к web -страницам.

Процессы могут создаваться не только в момент загрузки системы. Так, текущий процесс может создать один или несколько новых процессов, при этом текущий процесс выполняет системный запрос на создание нового процесса. Создание новых процессов особенно полезно в тех случаях, когда выполняемую задачу проще всего сформировать как набор связанных, но независимо взаимодействующих процессов. Если необходимо организовать выборку большого количества данных из сети для дальнейшей обработки, удобно создать один процесс для выборки данных и размещения их в буфере, другой - для считывания и обработки данных из буфера. Такая схема

даже ускорит обработку данных, если каждый процесс запустить на отдельном процессоре в случае многопроцессорной системы.

Как правило, процессы завершаются по мере выполнения своей работы.. В текстовых редакторах, браузерах и других программах такого типа есть кнопка или пункт меню, с помощью которых можно завершить процесс.

Процесс является независимым объектом со своим счетчиком команд и внутренним состоянием, однако существует необходимость взаимодействия с другими процессами. Например, выходные данные одного процесса могут служить входными данными для другого процесса.

Модель процессов упрощает представление о внутреннем поведении системы. Некоторые процессы запускают программы, выполняющие команды, введенные с клавиатуры пользователем. Другие

процессы являются частью системы и обрабатывают такие задачи, как выполнение запросов файловой службы, управление запуском диска или магнитного накопителя.

Нижний уровень ОС - это планировщик - небольшая программа. На верхних уровнях расположены процессы. Обработка прерываний и процедуры, связанные с остановкой и запуском процессов, выполняются планировщиком. Вся остальная часть ОС структурирована в виде набора процессов.

Реализация модели процессов базируется на таблице процессов с одним элементом для каждого процесса. Элемент таблицы содержит информацию о состоянии процесса, счетчике команд, распределении памяти, состоянии открытых файлов, об указателе стека, использовании и распределении ресурсов, а также всю остальную информацию, которую необходимо сохранять при переключении в состояние готовности или блокировки для последующего запуска процесса, как если бы он не останавливался.

Потоки

В обычных ОС процесс определяется соответствующим адресным пространством и одиночным управляющим потоком. Но часто встречаются ситуации, когда в одном адресном пространстве предпочтительно иметь несколько квазипараллельных управляющих процессов.

Модель процесса базируется на двух независимых концепциях: группировании ресурсов и выполнении программы. Когда их разделяют, появляется понятие потока.

С одной стороны, процесс можно рассматривать как способ объединения родственных ресурсов в одну группу. У процесса есть адресное пространство, содержащее программу, данные и другие ресурсы. Ресурсами являются открытые файлы, дочерние процессы, аварийные необработанные сообщения, обработчики сигналов, учетная информация и многое другое. Гораздо проще управлять ресурсами, объединив их в форме процесса.

С другой стороны, процесс можно рассматривать как поток исполняемых команд. У потока есть счетчик команд, отслеживающий порядок выполнения действий. У него есть регистры, в которых хранятся текущие переменные. У него есть стек, содержащий протокол выполнения процесса, где на каждую вызванную процедуру отведена отдельная структура. Хотя поток протекает внутри процесса, следует различать концепции потока и процесса. Процессы используются для группирования ресурсов, а потоки являются объектами, поочередно исполняющимися на ЦП.

Концепция потоков добавляет к модели процесса возможность одновременного выполнения в одной и той же среде процесса нескольких достаточно независимых программ. Несколько потоков,

работающих параллельно в одном процессе, аналогичны нескольким процессам, идущим параллельно на одном компьютере. В первом случае потоки разделяют адресное пространство, открытые файлы и другие ресурсы. Во втором - процессы совместно пользуются физической памятью, дисками, принтерами и другими ресурсами. Потоки обладают некоторыми свойствами процессов, поэтому их иногда называют упрощенными процессами. Термин многопоточность также используется для описания использования нескольких потоков в одном процессе.

При запуске многопоточного процесса в системе с одним процессором потоки работают поочередно. Процессор быстро переключается между потоками, создавая впечатление параллельной работы потоков, даже не на очень быстром процессоре. Например, в случае трех потоков в одном процессе все потоки будут работать параллельно. Каждому потоку будет соответствовать виртуальный процессор с быстродействием, равным одной трети быстродействия реального процессора.

Почему же потоки так необходимы? Основной причиной является выполнение большинством приложений большого количества действий, некоторые из них могут время от времени блокироваться.Схему программы можно существенно упростить, если разбить приложение на несколько последовательных потоков, запущенных в квазипараллельном режиме.

При использовании потоков имеется также возможность совместного применения параллельными объектами одного адресного пространства и всех содержащихся в нем данных. Для некоторых приложений эта возможность является существенной. В таких случаях схема параллельных процессов с разными адресными пространствами не подходит.

В пользу потоков работает еще один аргумент - легкость их создания и уничтожения, так как с потоком не связаны никакие ресурсы. В большинстве систем на создание потока уходит примерно

в 100 раз меньше времени, чем на создание процесса. Это свойство особенно полезно при необходимости динамического и быстрого изменения числа потоков.

Третьим аргументом является производительность. Концепция потоков не дает увеличения производительности, если они ограничены возможностями процессора. Но когда имеется одновременная потребность в выполнении большого объема вычислений и операций ввода-вывода, наличие потоков позволяет совмещать эти процедуры во времени, увеличивая, тем самым, общую скорость работы приложения.

Концепция потоков полезна также в системах с несколькими процессорами, где возможен настоящий параллелизм.

Управление памятью

Память представляет собой важный ресурс, требующий тщательного управления, поскольку программы увеличиваются в размерах быстрее, чем память.

Память в компьютере имеет иерархическую структуру. Небольшая ее часть представляет собой очень быструю энергозависимую (теряющую информацию при выключении питания) кэш-память.

Компьютеры обладают также десятками мегабайт энергозависимой оперативной памяти ОЗУ (RAM , RandomAccessMemory - память с произвольным доступом) и десятками или сотнями гигабайт медленного энергонезависимого пространства на жестком диске. Одной из задач ОС является координация использования всех этих составляющих памяти.

Часть операционной системы, отвечающая за управление памятью, называется модулем управления памятью или менеджером памяти. Менеджер следит за тем, какая часть памяти используется в данный момент, выделяет память процессам и по их завершении освобождает ресурсы, управляет обменом данных между ОЗУ и диском.

Самая простая схема управления памятью - однозадачная система без подкачки на диск - заключается в том, что в каждый момент времени работает только одна программа, и память разделяется между программами и операционной системой. Когда система организована таким образом, в каждый конкретный момент времени может работать только один процесс. Как только пользователь набирает команду, ОС копирует запрашиваемую программу с диска в память

и выполняет ее, а после окончания процесса выводит на экран символ приглашения и ждет новой команды. Получив команду, она загружает новую программу в память, записывая ее поверх предыдущей. Так работают компьютеры с операционной системой MS - DOS .

Большинство современных систем позволяет одновременный запуск нескольких процессов. Наличие нескольких процессов, работающих в один и тот же момент времени, означает, что когда один процесс приостановлен в ожидании завершения операции ввода-вывода, другой может использовать центральный процессор. Таким образом, многозадачность увеличивает загрузку процессора. На сетевых серверах всегда одновременно работают несколько процессов (для разных клиентов), но и большинство клиентских машин в наши дни также имеют эту возможность. Самый простой способ достижения многозадачности состоит в разбиении памяти на несколько, возможно, не

равных, разделов. Когда задание поступает в память, оно располагается во входной очереди к наименьшему разделу, достаточно большому для того, чтобы вместить это задание. Так как размер разделов неизменен, то все неиспользуемое работающим процессом пространство в разделе пропадает. Недостаток этого способа заключается в том, что к большому разделу очереди почти не бывает, а к маленьким разделам выстраивается довольно много задач. Небольшие задания должны ждать своей очереди, чтобы попасть в память, несмотря на то, что свободна основная часть памяти. Усовершенствованный способ заключается в организации одной общей очереди для всех

разделов. Как только раздел освобождается, задачу, находящуюся ближе к началу очереди и подходящую для выполнения в этом разделе, можно загрузить в него и начать ее обработку. С другой стороны, нежелательно тратить большие разделы на маленькие задачи, поэтому существует другая стратегия. Она заключается в том, что каждый раз после освобождения раздела происходит поиск в очереди наибольшего для этого раздела задания, и именно оно выбирается для обработки. Однако этот алгоритм отстраняет от обработки небольшие задачи, хотя необходимо предоставить для мелких задач лучшее обслуживание. Выходом из положения служит создание хотя бы одного маленького раздела, который позволит выполнять мелкие задания без долгого ожидания освобождения больших разделов. Другой подход предусматривает следующий алгоритм: задачу, которая имеет право быть выбранной для обработки, можно пропустить не более к раз. Когда задача пропускается, к счетчику добавляется единица. Если значение счетчика стало равным к, игнорировать задачу больше нельзя.

При использовании многозадачности повышается эффективность загрузки ЦП. Если средний процесс выполняет вычисления только 20 % от времени, которое он находится в памяти, то при обработке

пяти процессов ЦП должен быть загружен полностью. Реальная же ситуация предполагает, что все пять процессов никогда не ожидают завершения операции ввода-вывода одновременно.

Организация памяти в виде фиксированных разделов проста и эффективна для работы с пакетными системами. До тех пор, пока в памяти может храниться достаточное количество задач для обеспечения постоянной занятости ЦП, причин для усложнения алгоритма нет.

Однако совсем другая ситуация складывается с системами разделения времени или компьютерами, ориентированными на работу с графикой. Оперативной памяти иногда оказывается недостаточно для того, чтобы разместить все активные процессы, и тогда избыток процессов приходится хранить на диске, а для обработки переносить их в память.

Существуют два основных способа управления памятью, зависящие частично от доступного аппаратного обеспечения. Самая простая стратегия, называемая свопингом (swapping) или подкачкой, состоит в том, что каждый процесс полностью переносится в память, работает некоторое время и затем целиком возвращается на диск. Другая стратегия, носящая название виртуальной памяти, позволяет программам работать даже тогда, когда они только частично находятся в оперативной памяти.

Работа системы свопинга заключается в следующем. Пусть имеются 4 процесса - А, В, С, D . На начальной стадии в памяти находится только процесс А. Затем с течением времени создаются или загружаются с диска последовательно процессы В и С. В следующий момент процесс А выгружается на диск. Затем появляется процесс D , а процесс В завершается. Наконец, процесс А снова возвращается в память. Распределение памяти изменяется по мере того, как процессы поступают в память и покидают ее. Так как теперь процесс А имеет другое размещение в памяти, его адреса должны быть перенастроены или программно во время загрузки в память, или аппаратно во время выполнения программы.

Основная разница между фиксированными и изменяющимися разделами состоит в том, что во втором случае количество, размещение и размер разделов изменяются динамически по мере поступления и завершения процессов. Здесь нет ограничений, связанных с количеством разделов и их объемом. Это улучшает использование памяти, но значительно усложняет операции размещения процессов, освобождения памяти и отслеживание происходящих изменений.

Основная идея виртуальной памяти заключается в том, что объединенный размер программы, данных и стека может превысить количество доступной физической памяти. ОС хранит части программы, использующиеся в настоящий момент в оперативной памяти, остальные - на диске. Например, программа размером 16 Мбайт сможет работать на машине с 4 Мбайт памяти, если тщательно продумать, какие 4 Мбайт должны храниться в памяти в каждый момент времени. При этом части программы, находящиеся на диске и в памяти, будут меняться местами по мере необходимости.

Виртуальная память может также работать в многозадачной системе при одновременно находящихся в памяти частях многих программ. Когда программа ждет перемещения в память очередной своей

части, она находится в состоянии ввода-вывода и не может работать, поэтому ЦП может быть отдан другому процессу.

24. Ввод-вывод ОС. Драйверы устройств. Схема логического расположения драйверов устройств.

Ввод-Вывод

Одной из важнейших функций ОС является управление устройствами ввода-вывода компьютера. Операционная система дает этим устройствам команды, перехватывает прерывания и обрабатывает ошибки. Она должна обеспечить простой и удобный интерфейс между устройствами и остальной частью системы. Интерфейс должен быть одинаковым для всех устройств с целью достижения независимости от применяемой аппаратуры. Программное обеспечение ввода-вывода составляет существенную часть операционной системы.

Устройства ввода-вывода можно разделить на две категории: блочные устройства и символьные устройства. Блочные устройства хранят информацию в виде блоков фиксированного размера, причем у каждого блока имеется свой адрес. Важное свойство блочного устройства состоит в том, что каждый его блок может быть прочитан независимо от остальных блоков. Наиболее распространенными блочными устройствами являются диски.

Другой тип устройств ввода-вывода - символьные устройства. Символьное устройство принимает или предоставляет поток неструктурированных символов. Оно не является адресуемым и не выполняет операцию поиска. Принтеры, сетевые адаптеры, мыши и большинство других устройств, не похожих на диски, можно считать символьными устройствами.

Устройства ввода-вывода обычно состоят из механической и электронной частей. Механический компонент находится в самом устройстве. Электронный компонент устройства называется контроллером или адаптером. В современных компьютерах контроллеры встраиваются в материнскую плату или располагаются на самом устройстве ввода-вывода.

Контроллер монитора считывает из памяти байты, содержащие символы, которые следует отобразить, и формирует сигналы, используемые для модуляции луча электронной трубки, заставляющие ее выводить изображение на экран. Видеоадаптер формирует сигналы, управляющие горизонтальным и вертикальным возвратом луча. Операционная система только инициализирует контроллер, задавая небольшое количество параметров, таких, как количество пикселов в строке и число строк на экране, а всю работу по управлению передвижениями луча по экрану выполняет контроллер.

Ключевая концепция разработки ПОввода-вывода формулируется как независимость от устройств. Эта концепция означает возможность написания программ, способных получать доступ к любому устройству ввода-вывода без предварительного указания конкретного устройства. Например, программа, читающая данные из входного файла, должна одинаково успешно работать с файлом на дискете, жестком диске или компакт-диске. При этом не должны требоваться какие-либо изменения в программе.

Другим важным аспектом ПО ввода-вывода является обработка ошибок. Ошибки должны обрабатываться как можно ближе к аппаратуре. Если контроллер обнаружил ошибку чтения, он должен по возможности исправить эту ошибку сам. Если он не может это сделать, то ошибку должен обработать драйвер устройства.

Одним из ключевых вопросов является способ переноса данных - синхронный (блокирующий) или асинхронный (управляемый прерываниями). Большинство операций ввода-вывода на физическом уровне являются асинхронными - ЦП запускает перенос данных и переключается на другой процесс, пока не придет прерывание.

Еще одним аспектом ПО ввода-вывода является буферизация. Часто данные, поступающие с устройства, не могут быть сохранены там, куда они направлены. Например, когда пакет приходит по сети, ОС не знает, куда его поместить, пока не будет проанализировано его содержимое. Буферизация предполагает копирование данных в больших количествах, что часто является основным фактором снижения производительности операций ввода-вывода.

И последним понятием, которое связано с вводом-выводом, является понятие выделенных устройств и устройств коллективного использования. С некоторыми устройствами, такими как диски, может одновременно работать большое количество пользователей. При этом не должно возникать проблем при одновременном открытии на одном и том же диске нескольких файлов. Другие устройства, такие как накопители на магнитной ленте, предоставляются в монопольное

пользование. Пока не завершит свою работу один пользователь накопитель не может быть предоставлен другому пользователю. ОС должна уметь управлять как устройствами общего доступа, так и выделенными устройствами.

Существуют три различных способа осуществления операций ввода-вывода. Простейший вид ввода-вывода состоит в том, что всю работу выполняет центральный процессор. Этот метод называется программным вводом-выводом. ЦП вводит или выводит каждый байт или слово, находясь в цикле ожидания готовности устройства ввода-вывода. Второй способ представляет собой управляемый прерываниями ввод-вывод, при котором ЦП начинает передачу ввода-вывода для символа или слова, после чего переключается на другой процесс, пока прерывание от устройства не сообщит ему об окончании операции ввода-вывода. Третий способ заключается в использовании прямого доступа к памяти, при котором отдельная микросхема управляет переносом целого блока данных и инициирует прерывание только после окончания операции переноса блока.

Драйверы Устройств

У контроллера каждого устройства есть набор регистров, используемых для того, чтобы давать управляемому устройству команды и считывать состояние устройства. Число таких регистров и выдаваемые команды зависят от конкретного устройства. Например, программа управления мышью должна получать от мыши информацию о том, насколько далеко она продвинулась по горизонтали и вертикали, а также о нажатых кнопках мыши. Программа управления диском должна знать о секторах, дорожках, цилиндрах, головках, их перемещении и времени установки, двигателях и тому подобных вещах, необходимых для правильной работы диска. Такая программа управления каждым устройством ввода-вывода, подключенным к компьютеру, называется драйвером устройства. Она обычно пишется производителем и распространяется вместе с устройством. Поскольку для каждой ОС требуются специальные драйверы, производители устройств обычно поставляют драйверы для нескольких наиболее популярных операционных систем.

Каждый драйвер устройства поддерживает один тип устройства или, максимум, класс близких устройств. Например, драйвер дисков может поддерживать различные диски, отличающиеся размерами и скоростями. Однако мышь и джойстик отличаются настолько сильно, что обычно требуют использования различных драйверов.

Чтобы получить доступ к аппаратной части устройства, т.е. к регистрам контроллера, драйвер устройства должен быть частью ядра операционной системы.

Так как в ОС будут устанавливаться драйверы, выпускаемые другими производителями, необходима архитектура, допускающая подобную установку. Это означает, что должна быть выработана строго определенная модель функций драйвера и его взаимодействия с остальной операционной системой. Драйверы устройств обычно располагаются под остальной частью ОС.

Операционная система обычно классифицирует драйверы по нескольким категориям в соответствии с типами обслуживаемых ими устройств. К наиболее общим категориям относятся блочные устройства, например, диски, и символьные устройства, такие как клавиатуры и принтеры. В большинстве операционных систем определены два стандартных интерфейса, один из которых должны поддерживать все блочные драйверы, а второй - все символьные драйверы. Эти интерфейсы включают наборы процедур, которые могут вызываться остальной операционной системой для обращения к драйверу. К этим процедурам относятся, например, процедуры чтения блока или записи символьной строки.

Драйвер устройства выполняет несколько функций:

1) обработку абстрактных запросов чтения и записи независимого от устройств и расположенного над ними программного обеспечения;

2) инициализацию устройства;

3) управление энергопотреблением устройства и регистрацией событий;

4) проверку входных параметров. Если они не удовлетворяют определенным критериям, драйвер возвращает ошибку. В противном случае драйвер преобразует абстрактные термины в конкретные. Например, дисковый драйвер может преобразовывать линейный номер блока в номера головки, дорожки и секторы;

5) проверку использования устройства в данный момент. Если устройство занято, запрос может быть поставлен в очередь. Если устройство свободно, проверяется его состояние. Возможно, требуется включить устройство или запустить двигатель, прежде чем начнется перенос данных. Как только устройство готово, может начинаться собственно управление устройством.

Управление устройством подразумевает выдачу ему серии команд. Именно в драйвере и определяется последовательность команд в зависимости от того, что должно быть сделано. Определившись с командами, драйвер начинает записывать их в регистры контроллера устройства. Некоторые контроллеры способны принимать связные списки команд, находящихся в памяти. Они сами считывают и выполняют их без дальнейшей помощи операционной системы.

После того как драйвер передал все команды контроллеру, ситуация может развиваться по двум сценариям. Во многих случаях драйвер устройства должен ждать, пока контроллер не выполнит для него определенную работу, поэтому он блокируется до тех пор, пока прерывание от устройства его не разблокирует. В других случаях операция завершается без задержек и драйверу не нужно блокироваться. Например, для скроллинга экрана в символьном режиме нужно записать лишь несколько байтов в регистры контроллера. Вся операция занимает несколько наносекунд.

По завершении выполнения операции драйвер должен проверить, завершилась ли операция без ошибок. Если все в порядке, драйверу, возможно, придется передать данные (например, прочитанный блок) независимому от устройств программному обеспечению, Затем драйвер возвращает некоторую информацию вызывающей программе о завершении операции. Если в очереди находились другие запросы, один из них теперь может быть выбран и запущен, в противном случае драйвер блокируется в ожидании следующего запроса.

25. Файловые системы ОС.

Всем компьютерным приложениям нужно хранить и получать информацию. Наиболее удобной для доступа к долговременным устройствам хранения информации оказалась система, при которой пользователь назначает для той или иной совокупности данных некоторое имя. Определенный участок диска, занятый информацией, имеющей собственное имя, называется файлом. Часть ОС, работающая с файлами и обеспечивающая хранение данных на дисках и доступ к ним, называется файловой системой (ФС).

С точки зрения пользователя наиболее важным аспектом файловой системы является ее внешнее представление, т.е. именование и защита файлов, операции с файлами и т.д. Компьютеру безразлично, какое имя имеет любая программа или документ, так как он получает от ОС инструкцию подобно такой: «прочитай столько-то байт с такого-то места на диске». При этом пользователь не обязан знать, в каком физическом порядке и где именно находятся его данные. Ему достаточно потребовать от ОС прочитать документ или загрузить необходимую программу.

Одной из важнейших характеристик ОС, помимо управления памятью, ресурсами компьютера и задачами, является поддержка файловой системы - основного хранилища системной и пользовательской информации.

Файлы относятся к абстрактному механизму. Они предоставляют способ сохранить информацию на диске и считывать ее снова по мере необходимости. Пользователю не нужны такие подробности, как способ и место хранения информации, детали работы дисков.

Во многих ОС имя файла может состоять из двух частей, разделенных точкой, например progr . exe . Часть имени файла после точки называется расширением файла и обычно означает тип файла.

Обычно пользователям бывает необходимо логически группировать свои файлы, поэтому требуется некий гибкий способ, позволяющий объединять файлы в группы. Следовательно, нужна некая общая иерархия, т.е. дерево каталогов. При таком подходе каждый пользователь может сам создать себе столько каталогов и подкаталогов, сколько ему нужно, группируя свои файлы естественным образом. В корневом каталоге могут быть также созданы каталоги и подкаталоги, принадлежащие различным пользователям. Возможность создавать произвольное количество подкаталогов является мощным структурирующим инструментом, позволяющим пользователям организовать свою работу. По этой причине почти все современные файловые системы организованы подобным образом.

При организации ФС в виде дерева каталогов требуется некоторый способ указания файла. Для этого обычно используются два различных метода. В первом случае каждому файлу дается абсолютное имя пути, состоящее из имен всех каталогов от корневого до того,в котором содержится файл, и имени самого файла. Например, путь \ user \ abc \ myfile . doc означает, что корневой каталог содержит каталог user , который, в свою очередь, содержит подкаталог abc , где находится файл myfile . doc .

Итак, любая файловая система предназначена для хранения информации о физическом размещении частей файла. В ФС существует минимальная единица информации - кластер, размер которого является нижним пределом размера записываемой на носитель информации в рамках ФС. Не следует путать понятие кластера с понятием сектора, который является минимальной единицей информации со стороны аппаратного обеспечения. От ФС требуется четкое выполнение следующих действий:

Определение физического расположения частей файла;

Определение наличия свободного места и выделение его для вновь создаваемых файлов.

26. Рассмотрение конкретных операционных систем (Windows, UNIX, Linux).

ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ, ИХ НАЗНАЧЕНИЕ И РАЗНОВИДНОСТИ

Операционная система (ОС) представляет собой 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:

• совместимость - ОС должна включать средства для выполнения приложений, подготовленных для других ОС;
• переносимость - обеспечение возможности переноса ОС с одной аппаратной платформы на другую;
• надежность и отказоустойчивость - предполагает защиту ОС от внутренних и внешних ошибок, сбоев и отказов;
• безопасность - ОС должна содержать средства защиты ресурсов одних пользователей от других;
• расширяемость - ОС должна обеспечивать удобство внесения последующих изменений и дополнений;
• производительность - 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 Зх, 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 около 90% компьютеров используют ОС Windows. Более широкий класс ОС ориентирован для использования на серверах. К этому классу ОС относятся семейство UNIX, разработки фирмы Microsoft (MS DOS и Windows), сетевые продукты Novell и корпорации IBM.

UNIX - многопользовательская, многозадачная ОС, включает достаточно мощные средства защиты программ и файлов различных пользователей. ОС UNIX является машинонезависимой, что обеспечивает высокую мобильность ОС и легкую переносимость прикладных программ на компьютеры различной архитектуры. Важной особенностью ОС семейства UNIX являются ее модульность и обширный набор сервисных программ, которые позволяют создать благоприятную операционную обстановку для пользователей-программистов (т. е. 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 Интернет, где важнейшее значение имеет машинонезависимость 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. Однако ее не следует считать полностью исчерпавшей свои возможности и потерявшей актуальность. Низкие требования к аппаратным ресурсам оставляют DOS перспективной для практического использования. Так, в 1997 г. компания СаШега начала работы по адаптации DR DOS (аналог MS DOS) к рынку встроенных ОС мелких высокоточных устройств, присоединяемых к Интернету и интранет-сетям. К этим устройствам относятся кассовые аппараты, факсы, персональные цифровые ассистенты, электронные записные книжки и др.

Операционные системы Windows - это семейство операционных систем, включающих: Windows 3.1, Windows for Workgroups 3.11, Windows 9X, Windows NT, Windows 2000, Windows ME (первые две обычно называют операционными оболочками, поскольку ОС DOS для них устанавливалась отдельно). Windows 95 характеризуется простотой инсталляции, невысокими уровнями защиты данных и устойчивости к сбоям приложений. Windows 95 обладает интуитивно понятным интерфейсом, поддерживает, технологию plug-and-play, содержит встроенные средства для сетевой работы.

Windows 98 является развитием Windows 95. Эта версия тесно интегрирована с Web-броузером Internet Explorer и содержит большое количество драйверов к старым и новым устройствам. Пользователи отмечают упрощенный процесс инсталляции ОС, пониженные по сравнению с NT требования к мощности процессора, объему памяти и дисковому пространству. Одной из разновидностей Windows является ОС Windows СЕ. Эта линия ОС предназначена для использования на портативных компьютерах. Windows СЕ представляет собой 32-разрядную объектно-ориентированную многозадачную ОС, имеет встроенные функции энергосбережения. Версия Windows СЕ 3.0 (2000) приближается по своим возможностям к системам реального времени. Основная часть этой компактной ОС записана в перепрограммируемое ПЗУ портативных компьютеров. Windows NT 5.0 или 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.

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.

Итак, что же такое операционная система на компьютере? ОС — это самое важное программное обеспечение, которое работает на компьютере. Он управляет памятью, процессами, и всем программным и аппаратным обеспечением. Можно сказать, что ОС — это мост между компьютером и человеком. Потому что без операционной системы, компьютер бесполезен.

Apple Mac OS X

Mac OS представляет собой линейку операционных систем, созданных компанией Apple. Она поставляется предустановленной на всех новых компьютерах Macintosh или Mac. Последние версии этой операционной системы известны как OS X . А именно Yosetime (выпущенный в 2014 году), Mavericks (2013), Mountine Lion (2012), Lion (2011), и Show Leopard (2009). Также есть Mac OS X Server , который предназначен для работы на серверах.

По данным общей статистики StatCounter Global Stats, процент пользователей Mac OS X составляет 9,5% рынка операционных систем, по состоянию на сентябрь 2014 года. Это намного ниже чем процент пользователей Windows (почти 90% ). Одной из причин этого является то что компьютеры Apple очень дорогие.

Linux

Linux — семейка операционных систем с открытым исходным кодом. Это значит, они могут модифицироваться (изменяться) и распространятся любым человеком по всему миру. Это очень отличает эту ОС от других, таких как Windows, которая может изменяться и распространяться только самим владельцем (Microsoft). Преимущества Линукса в том, что он бесплатный, и есть много различных версий на выбор. Каждая версия имеет свой внешний вид, и самые популярные из них это Ubuntu , Mint и Fedora .

Linux назван в честь Линуса Торвальдса, который заложил основу в Linux в 1991 году.

По данным общей статистики StatCounter Global Stats, процент пользователей Linux составляет менее 2% рынка операционных систем, по состоянию на сентябрь 2014 года. Однако, из-за гибкости и легкости в настройках большинство серверов работают на Linux.

Операционные системы для мобильных устройств

Все операционные системы, о которых мы говорили выше разработаны для настольных и портативных компьютеров, таких как ноутбук. Есть операционные системы, которые разработаны специально для мобильных устройств, таких как телефоны, и MP3-плееры, например, Apple, IOS, Windows Phone и Google Android. На рисунке ниже вы можете увидеть Apple, IOS работающий на IPad.

Конечно, по функциональности они уступают компьютерным операционным системам, но все же они способны выполнить множество основных задач. Например, просмотр фильмов, просмотр веб-страниц в интернете, запуск приложений, игр и т.д.

На этом все. Оставьте в комментариях какой операционной системой пользуетесь вы и почему она вам нравиться