Основные характеристики операционных систем. Общая характеристика операционных систем современных пвэм Обзор файловых систем

Об операционной системе "Виндовс" знает каждый пользователь компьютера. На сегодня она считается самой распространенной, простой и удобной, ориентированной и на начинающего, и на "продвинутого" владельца. В этой статье мы предлагаем читателю кратко познакомиться со всеми операционными системами семейства Windows, начиная от самой первой и заканчивая самой современной. Представим основную информацию, отличительные характеристики версий.

О MS Windows

Windows - "Окна". Так на русский язык с английского переводится название популярной ОС.

MS Windows - название семейства проприетарных операционных семейств компании "Майкрософт", которые ориентированы на использование графического интерфейса при управлении. Надо сказать, что первоначально "Окна" были лишь графической надстройкой для MS-DOS.

В августе 2014 года Net Application предприняла масштабное статистическое исследование. По его итогам было выявлено, что 89 % персональных компьютеров в мире работают с операционными системами семейства Windows. Согласитесь, значительный показатель.

Сегодня "Виндовс" функционирует на платформах x86, x86-64, IA-64 и ARM. Ранее существовали версии для DEC Alpha, MIPS, PowerPC и SPARC.

Развитие ОС

Первые версии операционных систем семейства Windows, как мы уже говорили, не были полноценными ОС. Это настойки к MS-DOS. Подобное многофункциональное расширение прибавляло новые режимы работы процессора, поддержку многозадачных операций, стандартизацию интерфейсов аппаратного обеспечения компьютера, единообразные программы для пользователей. Эта характеристика касается следующих версий:

Новый этап развития - семейства Windows 9x: 95 и 98, 2000, МЕ.

Современный шаг развития приходится на 2001-2016 гг. Его начало считается выпуск двух версий популярной "Виндовс ХР" - корпоративной и "домашней". Затем были представлены версии "Виста", 7, 8, 10.

Рассмотрим каждую вариацию ОС подробнее.

Windows 1.0

Раскроем особенности операционной системы семейства Windows. Данная версия являлась графическим интерфейсом пользователя "Майкрософт" для ОС MS-DOS. Тут использовался принцип фреймового менеджера окон. Помогал диалогу с операционной системой, унифицировал внешний вид программ, оптимизировал работу с периферийными аппаратами.

Билл Гейтс официально анонсировал разработку в 1983 году в Нью-Йорке. Над созданием Windows 1.0 трудились 24 ученых. В розничную продажу интерфейс поступил спустя два года - в 1985-ом. В США тогда продукт стоил 99 долларов, а в Германии - 399 марок.

Один из самых существенных минусов разработки: для ее использования требовалось приобретение дорогостоящих комплектующих - новой модели процессора, мыши, объемной памяти для компьютера.

Windows 2.0

Это пополнение семейства операционных систем MS Windows увидело свет в 1987 году. Его отличали новые характеристики и возможности:

• Использование скоростного процессора Intel 286.
• Возможности для расширения памяти и взаимодействия приложений с применением DDE.
• Применение сочетаний "горячих клавиш".
• Использование многооконной среды.
• Собственный API-код.

Несмотря на все вышеперечисленное, данная операционная система не стала широко распространенной, хотя находились разработчики, писавшие под нее программы. Ее существенные минусы: слабая аппаратная часть, большие программные ограничения.

Windows 3.0

Главная характеристика операционной системы семейства Windows: это первый продукт, действительно получивший массовое распространение. Его выпуск начался в 1990 году. Объяснялось тем, что ОС устанавливалась производителями на продаваемые компьютеры.

Файловая оболочка MS-DOS в этой версии была заменена "Диспетчером программ". Использовалась также собственная надстройка: "Диспетчер файлов", применяющийся для навигации по диску.

Можно выделить и внешнее оформление. Интерфейс был псевдотрехмерным: это достигалась расширенной цветовой палитрой VGA. В этой версии уже была полнофункциональная "Панель управления". Она позволяла оперировать настройками системы и открывала совершенно новую возможность - использование изображения в качестве подложки рабочего стола.

Система помощи пользователю была организована с применением языка HTML, уже содержала в себе гиперссылки. Расширенным был и набор сопутствующего программного обеспечения:

• Текстовой редактор Wordpad.
• Графический редактор Paintbrush.
• Игры "Пасьянс-свободные ячейки", "Пасьянс-косынка", "Сапер".
• Иные утилиты.

Поддерживалось несколько режимов памяти: 16- и 32-разрядный. По словам пользователей, в плане удобства работы ОС была на равных с современными ей продуктами Apple Macintosh.

Windows 3.1

Какое достоинство операционной системы семейства Microsoft Windows версии 3.1? Это первая ОС от корпорации, имеющая поддержку русского языка, отчего получившая широкое распространение в России.

Вышла на рынок в 1992 году. Каких-то отличительных черт тут нет - 3.1 была улучшенной версией предыдущего выпуска. Добавили расширенные настройки рабочей среды, улучшили графический интерфейс, исправили ошибки и повысили стабильность работы.

Windows 95

Кодовое название этой графической операционной системы семейства Windows - "Чикаго". Она была выпущена в августе 1995 года (версия для России представлена в ноябре того же года).

В основном предназначалась для домашних компьютеров. Была гибридной: поддерживала 16- и 32-разрядные системы. Именно здесь появился рабочий стол с привычными нам значками, панели задач и "фирменное" меню "Пуск".

Windows 98

Официальный выпуск (после бета-тестирования) этой версии пришелся на 1998 год. Перечислим основные возможности, характеристику операционной системы семейства Windows:

• Улучшенная поддержка AGP.
• Доработанные драйверы для USB.
• Поддержка работы системы с несколькими мониторами.
• Первый браузер Internet Explorer.
• Поддержка Web TV.

В 1999 году была выпущена обновленная версия ОС. Ее отличал более усовершенствованный браузер, добавление поддержки DVD.

Windows 2000 и МЕ

Версия была выпущена, соответственно, в 2000 году. Ее характеризовало следующее:

• Обновленный интерфейс.
• Поддержка службы каталогов Active Directory.
• Файловая система стандарта NTFS 3.0.
• Служба IIS, представленная в версии 5.0.

В том же 2000-м вышла новая версия системы - Windows ME (Millennium Edition). Кратко представим, чем же она отличалась:

• Улучшение работы с мультимедийными средствами.
• Возможность записи как аудио-, так и видеоконференций.
• Появление средств для восстановления информации после сбоев системы.
• Отсутствие реального режима от MS-DOS.

Windows XP и Vista

ХР - самая популярная операционная система из группы "Виндовс". Имела версию как для домашних, так и для корпоративных компьютеров. Ключевые добавления:

• Улучшенный графический интерфейс.
• Быстрая смена "юзеров".
• Возможности удаленного управления ПК.
• Улучшение возможностей восстановления системы.

В 2003 году увидел свет серверный вариант ОС - Windows Server 2003. По словам его разработчиков, здесь было уделено большое внимание безопасности системы. В 2006 году появилась версия ХР для маломощных ПК под названием Windows Fundamentals for Legacy PCs (FLP).

В 2006 году корпоративным клиентам была представлена "Виста". Рядовые пользователи смогли приобрести ее "домашнюю" версию только в 2007 году. "Висту" отличало следующее:

• Новые возможности по управлению пользовательским интерфейсом.
• Обновленная подсистема управления памятью, ввода-вывода.
• Появление режима "гибернации".
• Улучшение возможностей безопасности.

Windows 7

Эта операционная система от "Виндовс" появилась на прилавках магазинов в 2007 году. Давайте посмотрим на ее отличительные характеристики:

• Поддержка "Юникод 5.1".
• Возможность мультитач-управления.
• Появление 50 новых шрифтов вдобавок к доработанным стандартным.
• Поддержка псевдонимов папок на внутреннем уровне.
• Тесная интеграция с изготовителями драйверов.
• Совместимость с рядом старых приложений, чей запуск был невозможен на "Виста".
• Новый интерфейс стандартного мультимедиа-проигрывателя.
• Поддержка нескольких мониторов, расширений мультимедиа, возможность воспроизведения аудиофайлов с низкими задержками.

Windows 8

Данная версия появилась в продаже в 2012 году. По статистике, находится на втором месте по распространенности в мире (после 7-й версии).

Нововведения тут следующие:

• Вход в систему при помощи учетной записи "Майкрософт".
• Два новых метода для аутентификации пользователя.
• Появления магазина приложений для ОС.
• Новая версия интернет-браузера: в настольном и сенсорном варианте.
• Возможность восстановления и сброса системы.
• Новый "Диспетчер задач".
• Появление опции "Семейная безопасность".
• Новая панель управления, изменение экрана приветствия.
• Усовершенствованная система поиска.
• Удобное переключение раскладок клавиатуры.

Windows 10

Новейшая на сегодня версия операционной системы вышла в свет в июле 2015 года. Вот ее ключевые отличия от предыдущих:

• Модификация меню "Пуск": представлено в виде настраиваемых пользователем плиток.
• Изменение размера "Пуска".
• Новые возможности использования магазина приложений.
• Появление "Центра уведомлений".
• Обновленный календарь, часы, батарейный индикатор (для ноутбуков).
• Современные окна с новой анимацией.
• Обновленные интерфейсы приветствия и блокировки.

На этом заканчивается наш обзор операционных систем "Виндовс". Возможно, уже в ближайшем будущем список дополнится новой версией.

Сегодня огромная часть населения земли на постоянной основе взаимодействует с компьютерами, кого-то обязывает работа, кто-то ищет информацию в Сети, а кто-то просто проводит время в играх. У каждого свои потребности, а значит, компьютер должен им соответствовать. И если речь идет о “железе” (технической составляющей компьютера), то тут все более менее ясно: чем новее, тем лучше. Но вот “софтовая” (программное обеспечение) часть, требует особого внимания.

Каждый компьютер работает под управлением определенной операционной системы, коих великое множество, каждая из которых подходит для тех или иных задач, доступного оборудования и так далее. Поэтому немаловажным фактором является выбор этой операционной системы.

Существует достаточно массивный список операционных систем, но в данном материале речь пойдет о трех столпах, сильно повлиявших на индустрию и занимающих основную долю среди всех операционных систем: Windows, MacOS и Linux.

Проприетарные операционные системы

Для начала стоит уточнить, что есть ОС проприетарные, те, что распространяются по лицензии производителя. К таковым относятся Windows, список которых изложен ниже, и MacOS. Несмотря на то что обе системы можно загрузить в Сети (украсть), правильным будет приобрести лицензию у компании-распространителя и активировать ее.

Преимуществом таких систем является их развитость, огромное количество качественного программного обеспечения и грамотная техподдержка, которая поможет в случае неполадок.

“Свободные” операционные системы

К таковым относится практически все семейство Linux, за исключением разве что некоторых разработок с бухгалтерским или другим профессиональным программным обеспечением. Эти ОС можно загрузить абсолютно бесплатно и установить на любой компьютер без зазрения совести.

Подобные системы создаются независимыми разработчиками совместно с сообществом, посему в большинстве случаев качество программ оставляет желать лучшего, зато такие системы гораздо больше защищены и работают стабильнее своих проприетарных конкурентов.

Windows

Абсолютно все, кто хоть раз имел дело с компьютером, знают об этом продукте компании Microsoft. В частности это касается сверхуспешного релиза Windows 7. Список операционных систем Microsoft насчитывает уже десяток поколений. Они крайне популярны во всем мире и занимают почти 90% рынка. Что говорит о беспрецедентном лидерстве.

• Windows XP;
• Windows Vista;
• Windows 7;
• Windows 8;
• Windows 10;

Список намеренно начинается с Windows XP, так как это самая старая версия, оставшаяся в употреблении до сегодняшнего дня.

Chrome OS

Слаборазвитый продукт от компании Google, который ограничен лишь веб-приложениями и одноименным браузером. Это система не является конкуретоспособной в сравнении с Windows и Mac, но сделана с прицелом на будущее, когда веб-интерфейсы смогут заменить “реальное” программное обеспечение. По умолчанию установлена на всех компьютерах Chromebook.

Установка нескольких систем и использование виртуальных машин

Так как каждая платформа имеет свои плюсы и минусы, нередко возникает необходимость работать сразу с несколькими. Разработчики компьютеров об этом знают, поэтому предлагают пользователям возможность установить на диск сразу две или три системы.

Делается это просто. Необходим лишь дистрибутив системы (диск или флешка с загруженным на их установочным материалом) и свободное пространство на жестком диске. Все современные операционные системы предлагают во время установки распределить место и создать загрузочный механизм, который покажет список операционных систем при загрузке компьютера. Все выполняется в полуавтоматическом режиме и под силу любому пользователю.

На компьютерах Apple имеется специальная утилита - BootCamp, которая разработана для простой и бесшовной установки Windows рядом с MacOS.

Существует и другой способ - установка виртуальной системы внутри реальной. Для этого используются программы: VmWare и VirtualBox, способные эмулировать работу полноценного компьютера и запускать операционные системы.

Вместо заключения

Список операционных систем для компьютера не ограничивается вышеизложенными. Существует масса продуктов от разных компаний, но все они довольно специфичны и не заслуживают внимания рядового пользователя. Выбор стоит делать между Windows, MacOS и Linux, так как они могут закрыть большую часть потребностей и достаточно просты в освоении.

Информатика - Операционная система (ОС ) - Основные задачи ОС - Интерфейс пользователя - Характеристики, оболочки

Операционная система (ОС) - это совокупность программных средств, обеспечивающих управление аппаратными ресурсами компьютера, поддержка выполнения программ, взаимодействие программ с аппаратной частью, другими программами и пользователем.

ОС является базовым ПО, без которого ЭВМ не может работать. Поэтому любой тип ЭВМ комплектуется ОС. Обычно имеется несколько разновидностей ОС, ориентированных на один и тот же тип ЭВМ. Основная часть ОС ядро загружается в оперативную память при включении компьютера и находится там постоянно в течение всего периода работы ЭВМ (т. е. резидентно).

Прикладные программы могут работать только в среде какой-либо операционной системы. Для каждой разновидности ОС разрабатывается свой набор прикладных программ (приложений).

Ситуация, когда программа, разработанная для одной операционной системы может выполняться в среде другой ОС непосредственно, встречается нечасто. Чаще программные продукты, ориентированные на какую-то конкретную ОС не могут функционировать в среде другой ОС (программная несовместимость).

Основное назначение операционной системы - это связь между программными продуктами и непосредственно "железом" компьютера. Операционная система делает программы в определенной степени независимыми от конкретной модификации машины и установленного на ней оборудования. Она также позволяет "сказать" пользователю, что он хочет от компьютера.

В операционной системе приняты некоторые соглашения и ограничения, действующие для того, чтобы она смогла "понять" желания пользователя. Диалог с операционной системой чем-то похож на разговор с глупым, непонятливым, но исполнительным слугой. Она понимает тебя только тогда, когда ты ей скажешь, где что лежит и что с этим надо делать, причем, если сказать это неточно, то она может сделать совсем другое или отказаться делать что-либо вообще.

Основные задачи ОС

1. поддержка работы программ; обеспечение их взаимодействия с аппаратной частью и друг с другом;

2. распределение ресурсов (процессорного времени, оперативной памяти, дискового пространства и т.п.); организация файловой системы (системы хранения данных на внешних носителях информации); учет использования ресурсов, управление видеосистемой;

3. обработка ошибочных ситуаций; защита информации;

4. поддержка возможности для пользователя управлять машиной с помощью специальных команд (обработка командного языка в процедурной среде) или воздействием на определённые объекты (кнопки и др. в объектно-ориентированной среде);

5. поддержка сети.

Интерфейс пользователя

Кроме управления ресурсами и поддержки работы программ ОС представляет пользователю возможность управлять компьютером в режиме диалога. Это происходит при помощи интерфейса пользователя.
Интерфейс пользователя - составляющая программного продукта, обеспечивающая диалоговое взаимодействие между программой и пользователем.

Простейшая разновидность ИП - интерфейс командной строки. Он предполагает управление компьютером посредством ввода команд с клавиатуры.

Ярким примером служит коммандная строка в MS-DOS:

C:\USERS\DIPLOM\> copy head.htm C:\USERS\BAKALAVR

1 файл скопирован

Более удобный вид ИП - текстовый оконный интерфейс. Он не требует набора команд на клавиатуре, а сводит управление к нажатию отдельных клавиш или кнопок мыши при выборе управляющих действий в меню и диалоговых окнах.

Примером может служить инструментальная оболочка Borland Pascal:

Наиболее современным является графический оконный интерфейс, соединяющий в себе развитые диалоговые средства оконного интерфейса (системы меню, диалоговые окна, панели инструментов, пиктограммы и др.) с большими изобразительными возможностями графического режима.

Примером может служить окно папки "Мой компьютер":

----

Характеристики ОС

1. разрядность (для ПЭВМ 8-разрядные, 16-разрядные, 32-разрядные, 64-разрядные ОС);

2. число программ, одновременно выполняемых под управлением ОС (одно - и многозадачные ОС).
Многозадачные ОС поддерживают параллельное выполнение нескольких программ, работающих в рамках одной вычислительной системы, в один момент времени. Многозадачность бывает корпоративная и вытесняющая.
При наличии корпоративной многозадачности приложения совместно используют процессор, периодически передавая его друг другу. Если какое-то приложение откажется освободить процессор, система ничего не сможет с этим поделать.
Если используется вытесняющая многозадачность, то операционная система полностью контролирует все приложения и распределяет между ними процессорное время, тем самым сильно понижая вероятность "зависания" системы при ошибках в работе программ.
Однозадачные ОС поддерживают режим выполнения только одной программы в отдельный момент времени;

3. многопоточность - это технология, позволяющая приложением должным образом осуществлять многозадачное выполнение своих процессов. Процесс - любая задача или деятельность, инициируемая программой. Одна программа может выполнять несколько процессов одновременно;

4. тип пользовательского интерфейса: интерфейс командной строки, текстовый оконный интерфейс, графический оконный интерфейс пользователя (ИКС, ТИП, ГИП);

5. требование к аппаратным ресурсам;

6. производительность;

7. надежность (устойчивость в работе, защищенность данных от несанкционированного доступа);

8. обеспеченность прикладными программами;

9. наличие сетевых возможностей (сетевые, локальные ОС);
Сетевые ОС предназначены для управления ресурсами компьютеров, объединенных в сеть с целью совместного использования данных, и предоставляют мощные средства разграничения доступа к данным при обеспечении их целостности и сохранности, а также множество сервисных возможностей по использованию сетевых ресурсов;

10. количество поддерживаемых процессоров: однопроцессорные, многопроцессорные;
Многопроцессорные ОС, в отличие от однопроцессорных, поддерживают использование нескольких процессоров для решения одной задачи;

11. открытость операционной системы, заключается в том, что компоненты ОС доступны в исходных кодах для любого пользователя.

12. способ использования оперативной памяти;
Различают два способа работы с памятью: линейный адресный - ОС работает со всей системной памятью, как с единым непрерывным пространством; сегментарный - ОС работает с небольшим объёмом доступной без специальных средств оперативной памяти.

Наиболее распространенные ОС для ЭВМ

Основными характеристиками операционных систем являются:

Первый представитель этого семейства - система MS- DOS (Microsoft Disk Operating System-дисковая операционная система фирмы Microsoft)была выпущена в 1981 году в связи с появлением IBM PC.
Операционные системы семейства DOS являются однозадачными 16 разрядными и обладают следующими особенностями:

Интерфейс командной строки
Модульность структуры, упрощающая перенос системы на другие типы ЭВМ
Небольшой объём доступной без специальных средств оперативной памяти(640 Кбайт)
Низкие аппаратные требования, большой объём прикладных программ.

Существенным недостатком операционных систем семейства DOS является отсутствие средств защиты от несанкционированного доступа к ресурсам ПК и ОС, а также низкая надёжность, отсутствие сетевых возможностей. В настоящее время MS DOS входит в состав OC Windows 95.

НАЧАЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ MS-DOS

Сама операционная система MS-DOS (да и любая другая операционная систем тоже) состоит из нескольких частей:

Загрузчик операционной системы - это небольшая программа, хранящаяся в первом секторе любой системной дискеты (дискеты с записанной на ней операционной системой) или винчестера, которая загружает в память два системных файла io.sys и msdos.sys. Именно загрузчику операционной системы передает управление BIOS при начальном старте машины.

Файлы io.sys и msdos.sys при работе постоянно находятся в памяти компьютера: io.sys осуществляет дополнение базовой системы ввода-вывода в зависимости от потребностей данной версии операционной системы, a msdos.sys реализует все стандартные функции данной версии. Помимо этого, msdos.sys загружает в память командный процессор.

Командный процессор (файл command.com) обслуживает работу системы с пользователем. Он сам выполняет часть команд операционной системы (эти команды называются внутренними), а при вызове внешних команд или выполнении других программ передает им управление, по окончанию их работы снова берет управление на себя и выгружает отработавшую программу из памяти.
Внешние команды операционной системы представляют из себя отдельные программы, выполняющие какие-либо сервисные функции.

Драйверы устройств - это специальные резидентные программы, их основное назначение - расширение возможностей отдельных устройств компьютера (например, памяти), подключение дополнительного оборудования (скажем, мыши) и обеспечение нормальной работы нестандартных устройств.

Рассмотрим теперь принципы организации хранения информации в компьютере.

Оболочки операционных систем

Оболочкой ОС называют надстройку над операционной системой, существенно облегчающую работу пользователя и предоставляющую ему ряд дополнительных сервисных услуг.

Оболочки операционных систем обеспечивают:

* создание, переименование, копирование, пересылку, удаление и быстрый поиск файла в текущем каталоге диска или на всех дисках компьютера;
* просмотр, создание и сравнение каталогов;
* просмотр, создание и редактирование текстовых файлов;
* архивацию, обновление и разархивацию архивных файлов и просмотр архивов;
* синхронизацию каталогов, расщепление и слияние файлов;
* поддержку связи двух компьютеров через последовательный или параллельный порты;
* форматирование и копирование дискет, смену метки дискеты и метки тома для жестких дисков, а также чистку дисков от ненужных файлов;
* запуск программ.

Наибольшую популярность среди пользователей получила оболочка Norton Commander (NC). Этот программный продукт позволяет видеть файлы и каталоги на двух постоянно отображаемых панелях нескольких типов и удобно манипулировать файлами с помощью функциональных клавиш и мыши.

Оболочка DOS Navigator полностью копирует исходную идею NC, но имеет дополнительные функции. Она поддерживает работу с большим количеством архиваторов, позволяет выделять файлы различных типов цветом, имеет более удобные средства для межкомпьютерной связи через модем.

Графические оболочки для Windows - Dash Board for Windows, Dash Board for Windows 95, DeskBar 95 for Windows 95 - позволяют пользователю быстро создавать меню запуска программ и вызова документов, а также контролировать использование системных ресурсов.

Оболочки Shez и RAR предназначены для управления сжатием (архивированием) и распаковкой файлов в среде MS-DOS. Оболочки WinRAR и WinZiр предназначены для управления сжатием (архивированием) и распаковкой файлов в графической среде. Оболочки NDOS, Norton Desktop for Windows предназначены для управления файлами.

Дата публикации: 01.10.2010 10:34 UTC

Теги: :: :: :: :: :: :.

Год за годом происходит эволюция структуры и возможностей операционных систем. В последнее время в состав новых операционных систем и новых версий уже существующих операционных систем вошли некоторые структурные элементы, которые внесли большие изменения в природу этих систем. Современные операционные системы отвечают требованиям постоянно развивающегося аппаратного и программного обеспечения. Они способны управлять работой многопроцессорных систем, работающих быстрее обычных машин, высокоскоростных сетевых приспособлений и разнообразных запоминающих устройств, число которых постоянно увеличивается. Из приложений, оказавших влияние на устройство операционных систем, следует отметить мультимедийные приложения, средства доступа к Internet, а также модель клиент/сервер.
Неуклонный рост требований к операционным системам приводит не только к улучшению их архитектуры, но и к возникновению новых способов их организации. В экспериментальных и коммерческих операционных системах были опробованы самые разнообразные подходы и структурные элементы, большинство из которых можно объединить в следующие категории.

• Архитектура микроядра.
• Многопоточность.
• Симметричная многопроцессорность.
• Распределенные операционные системы.
• Объектно-ориентированный дизайн.

Отличительной особенностью большинства операционных систем на сегодняшний день является большое монолитное ядро. Ядро операционной системы обеспечивает большинство ее возможностей, включая планирование, работу с файловой системой, сетевые функции, работу драйверов различных устройств, управление памятью и многие другие. Обычно монолитное ядро реализуется как единый процесс, все элементы которого используют одно и то же адресное пространство. В архитектуре микроядра ядру отводится лишь несколько самых важных функций, в число которых входят работа с адресными пространствами, обеспечение взаимодействия между процессами (interprocess communication - IPC) и основное планирование. Работу других сервисов операционной системы обеспечивают процессы, которые иногда называют серверами. Эти процессы запускаются в пользовательском режиме и микроядро работает с ними так же, как и с другими приложениями.

Такой подход позволяет разделить задачу разработки операционной системы на разработку ядра и разработку сервера. Серверы можно настраивать для требований конкретных приложений или среды.

Выделение в структуре системы микроядра упрощает реализацию системы, обеспечивает ее гибкость, а также хорошо вписывается в распределенную среду. Фактически микроядро взаимодействует с локальным и удаленным сервером по одной и той же схеме, что упрощает построение распределенных систем.

Многопоточность (multithreading) - это технология, при которой процесс, выполняющий приложение, разделяется на несколько одновременно выполняемых потоков. Ниже приведены основные различия между потоком и процессом.

Поток . Диспетчеризуемая единица работы, включающая контекст процессора (куда входит содержимое программного счетчика и указателя вершины стека), а также свою собственную область стека (для организации вызова подпрограмм и хранения локальных данных). Команды потока выполняются последовательно; поток может быть прерван при переключении процессора на обработку другого потока.

Процесс . Набор из одного или нескольких потоков, а также связанных с этими потоками системных ресурсов (таких, как область памяти, в которую входят код и данные, открытые файлы, различные устройства). Эта концепция очень близка концепции выполняющейся программы. Разбивая приложение на несколько потоков, программист получает все преимущества модульности приложения и возможность управления связанными с приложением временными событиями.
Многопоточность оказывается весьма полезной для приложений, выполняющих несколько независимых заданий, которые не требуют последовательного исполнения. В качестве примера такого приложения можно привести сервер базы данных, который одновременно принимает и обрабатывает несколько запросов клиентов. Если в пределах одного и того же процесса обрабатываются несколько потоков, то при переключении между различными потоками непроизводительный расход ресурсов процессора меньше, чем при переключении между разными процессами. Кроме того, потоки полезны при описанном в последующих главах структурировании процессов, которые являются частью ядра операционной системы.
До недавнего времени все персональные компьютеры, рассчитанные на одного пользователя, и рабочие станции содержали один виртуальный микропроцессор общего назначения. В результате постоянного повышения требований к производительности и понижения стоимости микропроцессоров производители перешли к выпуску компьютеров с несколькими процессорами.

Для повышения эффективности и надежности используется технология симметричной многопроцессорности (symmetric multiprocessing - SMP).

Этот термин относится к архитектуре аппаратного обеспечения компьютера, а также к образу действий операционной системы, соответствующему этой архитектурной особенности. Симметричную многопроцессорность можно определить как автономную компьютерную систему со следующими характеристиками.

1. В системе имеется несколько процессоров.
2. Эти процессоры, соединенные между собой коммуникационной шиной или какой-нибудь другой схемой, совместно используют одну и ту же основную память и одни и те же устройства ввода-вывода.
3. Все процессоры могут выполнять одни и те же функции (отсюда название симметричная обработка).

Операционная система, работающая в системе с симметричной многопроцессорностью, распределяет процессы или потоки между всеми процессорами. У многопроцессорных систем есть несколько потенциальных преимуществ по сравнению с однопроцессорными, в число которых входят следующие.

Производительность. Если задание, которое должен выполнить компьютер, можно организовать так, что какие-то части этого задания будут выполняться параллельно, это приведет к повышению производительности по сравнению с однопроцессорной системой с процессором того же типа. Сформулированное выше положение проиллюстрировано на рис. 2.12. В многозадачном режиме в один и тот же момент времени может выполняться только один процесс, тогда как остальные процессы вынуждены ожидать своей очереди. В многопроцессорной системе могут выполняться одновременно несколько процессов, причем каждый из них будет работать на отдельном процессоре.

Надежность. При симметричной мультипроцессорной обработке отказ одного из процессоров не приведет к остановке машины, потому что все процессоры могут выполнять одни и те же функции. После такого сбоя система продолжит свою работу, хотя производительность ее несколько снизится.

Наращивание. Добавляя в систему дополнительные процессоры, пользователь может повысить ее производительность.

Масштабируемость. Производители могут предлагать свои продукты в различных, различающихся ценой и производительностью, конфигурациях, предназначенных для работы с разным количеством процессоров.
Важно отметить, что перечисленные выше преимущества являются скорее потенциальными, чем гарантированными. Чтобы надлежащим образом реализовать потенциал, заключенный в многопроцессорных вычислительных системах, операционная система должна предоставлять адекватный набор инструментов и возможностей.

Заблокирован
- Выполняется
Рис. 2.12. Многозадачность и многопроцессорность

Часто можно встретить совместное обсуждение многопоточности и многопроцессорности, однако эти два понятия являются независимыми. Многопоточность - полезная концепция для структурирования процессов приложений и ядра даже на машине с одним процессором. С другой стороны, многопроцессорная система может обладать преимуществами по сравнению с однопроцессорной, даже если процессы не разделены на несколько потоков, потому что в такой системе можно запустить несколько процессов одновременно. Однако обе эти возможности хорошо согласуются между собой, а их совместное использование может дать заметный эффект.

Заманчивой особенностью многопроцессорных систем является то, что наличие нескольких процессоров прозрачно для пользователя - за распределение потоков между процессорами и за синхронизацию разных процессов отвечает операционная система. В этой книге рассматриваются механизмы планирования и синхронизации, которые используются, чтобы все процессы и процессоры были видны пользователю в виде единой системы. Другая задача более высокого уровня - представление в виде единой системы кластера из нескольких отдельных компьютеров. В этом случае мы имеем дело с набором компьютеров, каждый из которых обладает своей собственной основной и вторичной памятью и своими модулями ввода-вывода. Распределенная операционная система создает видимость единого пространства основной и вторичной памяти, а также единой файловой системы. Хотя популярность кластеров неуклонно возрастает и на рынке появляется все больше кластерных продуктов, современные распределенные операционные системы все еще отстают в развитии от одно- и многопроцессорных систем. С подобными системами вы познакомитесь в шестой части книги.

Одним из последних новшеств в устройстве операционных систем стало использование объектно-ориентированных технологий. Объектно-ориентированный дизайн помогает навести порядок в процессе добавления к основному небольшому ядру дополнительных модулей. На уровне операционной системы объектно-ориентированная структура позволяет программистам настраивать операционную систему, не нарушая ее целостности. Кроме того, этот подход облегчает разработку распределенных инструментов и полноценных распределенных операционных систем.

В зависимости от реализованных архитектурных решений характеристиками операционных систем являются:

· Переносимость- понимается способность работать на CISC И RISC – процессорах.

· Многозадачность – использование одного процессора для работы множества приложений.

· Многопроцессорная обработка – предполагает наличие нескольких процессоров, которые могут одновременно выполнять множество нитей, по одной на каждый имеющийся в компьютере процессор.

· Масштабируемость – возможность автоматического использования преимуществ добавленных процессоров. Так для ускорения работы приложения операционная система может автоматически подключать дополнительные одинаковые процессоры.

· Архитектура клиент-сервер – предполагает присоединение однопользовательской рабочей станции общего назначения(клиента) к многопользовательскому серверу общего назначения для распределения между ними нагрузки по обработке данных. Объект, посылающий сообщение, - клиент, а объект, принимающий сообщение и отвечающий на него, сервер.

· Расширяемость – обеспечивается открытой модульной архитектурой, позволяющей добавлять новые модули на все уровни операционной системы.

· Надежность и отказоустойчивость - характеризуют способность защиты операционной системы и приложений от разрушения.

· Совместимость означает продолжение поддержки приложений, разработанных для операционных систем MSDOS, типа Windows, OS/2.

· Многоуровневая система безопасности для защиты информации, приложений от разрушения, несанкционированного доступа, неквалифицированных действий пользователя.

Классификация операционных систем

Операционные системы можно классифицировать по различным признакам:

· По числу параллельно решаемых на компьютере задач ОС разделяют:

• однозадачные (например, MS DOS);
• многозадачные(OS/2, UNIX, Windows, Linux).

Многозадачные ОС обеспечивают одновременное решение нескольких задач и управляют распределением совместно используемых ими ресурсов (процессор, оперативная память, файлы и внешние устройства).

· По числу одновременно работающих пользователей:

• однопользовательские (например, MS DOS, Windows 3.х);
• многопользовательские (сетевые Unix, Linux, Windows 2000).

Главным отличием многопользовательских систем от однопользовательских является возможность работы в компьютерной сети.

· По интерфейсам пользователей:

• командного интерфейса (например, MS DOS);
• графического интерфейса (например,Windows).

· По числу разрядов адресной шины компьютеров, на которые ориентирована ОС,

• на 16-ти разрядные (MS DOS);
• 32-х разрядные (Windows 2000) и
• 64-разрядные (Windows 2003).

В секторе программного обеспечения и операционных систем ведущее положение занимают фирмы IBM, Microsoft, UNISYS, Novell.

Операционная система MS DOS (фирма Microsoft) появилась в 1981 г. Сегодня эта операционная система установлена на подавляющем большинстве персональных компьютеров. Начиная с 1996 г. MS DOS распространяется в виде Windows 95 - 32-разрядной многозадачной и многопоточной операционной системы с графическим интерфейсом и расширенными сетевыми возможностями.

Наиболее традиционное сравнение ОС осуществляется по следующим характеристикам процесса обработки информации:

· управление памятью (максимальный объем адресуемого пространства, типы памяти технические показатели использования памяти);

· функциональные возможности вспомогательных программ (утилит) в составе операционной системы;

· наличие компрессии диска;

· возможность архивирования файлов;

· поддержка многозадачного режима работы;

· поддержка сетевого программного обеспечения;

· наличие качественной документации;

· условия и сложность процесса инсталляции.

Сетевые операционные системы - комплекс программ, обеспечивающий обработку, передачу и хранение данных в сети. Сетевая ОС предоставляет пользователям различные виды сетевых служб (управление файлами, электронная почта, процесса управления сетью и др.), поддерживает работу в абонентских системах. Сетевые операционные системы используют архитектуру клиент-сервер или одноранговую архитектуру. Вначале сетевые операционные системы поддерживали лишь локальные вычислительные сети (ЛВС), сейчас эти операционные системы распространяются на ассоциации локальных сетей.