Операционные системы Системное программирование или программирование систем

Операционные системы

Системное программирование (или программирование систем) — род деятельности, заключающийся в работе над системным программным обеспечением. Результатом прикладного программирования является выпуск программного обеспечения, предлагающего определённые услуги пользователям (например, текстовый процессор). В то время как результатом системного программирования является выпуск программного обеспечения, предлагающего сервисы по взаимодействию с аппаратным обеспечением (например, дефрагментация жёсткого диска), что подразумевает сильную зависимость таких программ от аппаратной части. В частности выделим следующее: 1. программист должен учитывать специфику аппаратной части и другие свойства системы в которой функционирует программа, использовать эти свойства, например, применяя специально оптимизированный для данной архитектуры алгоритм. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 2

Системное программирование 1. 2. обычно используется низкоуровневый язык программирования или такой диалект языка программирования, который q позволяет функционирование в окружении с ограниченным набором системных ресурсов q работает максимально эффективно и имеет минимальное запаздывание по времени завершения q имеет маленькую библиотеку времени выполнения (RTL) или не имеет её вообще q позволяет прямое управление (прямой доступ) к памяти и управляющей логике q позволяет делать ассемблерные вставки в код отладка программы может быть затруднена при невозможности запустить её в отладчике из-за ограничений на ресурсы, поэтому может применяться компьютерное моделирование для решения этой проблемы. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 33

Системное программирование существенно отличается от прикладного, что обычно приводит к специализации программиста в одном из них. Часто, для системного программирования доступен ограниченный набор средств. Например, использование автоматической сборки мусора довольно редкое явление и отладка обычно сложна. Изначально системные программисты писали на языке ассемблера. Далее язык программирования Си, сыгравший значительную роль в создании UNIX, завоевал большую популярность и распространился повсеместно к 1980 -м годах. В настоящее время (2006) некоторое применение нашлось для встраиваемого C++. Реализация основных частей в операционной системе и при использовании сетей нуждается в разработчиках системного ПО. Например, реализация постраничности (через виртуальную память) или драйверы устройств. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 44

Введение Операционная система представляет собой комплекс системных и служебных программных средств: n С одной стороны, она опирается на базовое программное обеспечение компьютера, входящее в его систему BIOS (базовая система ввода-вывода); n с другой стороны, она сама является опорой для программного обеспечения более высоких уровней — прикладных и большинства служебных приложений. Приложениями операционной системы принято называть программы, предназначенные для работы под управлением данной системы. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 5

Функции операционных систем Основная функция всех операционных систем — посредническая. Виды интерфейсов: n интерфейс между пользователем и программноаппаратными средствами компьютера (интерфейс пользователя); n интерфейс между программным и аппаратным обеспечением (аппаратно-программный интерфейс); n интерфейс между разными видами программного обеспечения (программный интерфейс). кафедра ЮНЕСКО по НИТ 6

Интерфейс пользователя: режим работы Все операционные системы способны обеспечивать как пакетный, так и диалоговый режим работы с пользователем. n В пакетном режиме операционная система автоматически исполняет заданную последовательность команд. n В диалоговом режиме операционная система находится в ожидании команды пользователя и, получив ее, приступает к исполнению, а исполнив, возвращает отклик и ждет очередной команды. Диалоговый режим работы основан на использовании прерываний процессора и прерываний BIOS. Опираясь на эти аппаратные прерывания, операционная система создает свой комплекс системных прерываний. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 7

Интерфейс командной строки По реализации интерфейса пользователя различают неграфические и графические операционные системы. Неграфические операционные системы реализуют интерфейс командной строки. Основным устройством управления в данном случае является клавиатура. Управляющие команды вводят в поле командной строки. В графических операционных системах в качестве органа управления кроме клавиатуры может использоваться мышь или адекватное устройство позиционирования. Работа с графической операционной системой основана на взаимодействии активных и пассивных экранных элементов управления. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 8

Активные и пассивные элементы управления В качестве активного элемента управления выступает указатель мыши — графический объект, перемещение которого на экране синхронизировано с перемещением мыши. В качестве пассивных элементов управления выступают графические элементы управления приложений (экранные кнопки, значки, переключатели, флажки, раскрывающиеся списки, строки меню и многие другие). кафедра ЮНЕСКО по НИТ 9

Обеспечение автоматического запуска Все операционные системы обеспечивают свой автоматический запуск. Для дисковых операционных систем в специальной {системной) области диска создается запись программного кода. Обращение к этому коду выполняют программы, находящиеся в базовой системе ввода-вывода (BIOS). Завершая свою работу, они дают команду на загрузку и исполнение содержимого системной области диска. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 10

Обеспечение автоматического запуска (2) Недисковые операционные системы характерны для специализированных вычислительных систем, в частности для компьютеризированных устройств автоматического управления. Математическое обеспечение, содержащееся в микросхемах ПЗУ таких компьютеров, можно условно рассматривать как аналог операционной системы. Автоматический запуск такой системы осуществляется аппаратно. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 11

Организация файловой системы Все современные дисковые операционные системы обеспечивают создание файловой системы, предназначенной для хранения данных на дисках и обеспечения доступа к ним. Принцип организации файловой системы — табличный. Поверхность жесткого диска рассматривается как трехмерная матрица, измерениями которой являются номера поверхности, цилиндра и сектора. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 12 12

Организация файловой системы Под цилиндром понимается совокупность всех дорожек, принадлежащих разным поверхностям и находящихся на равном удалении от оси вращения. Данные о том, в каком месте диска записан тот или иной файл, хранятся в системной области диска. Формат служебных данных определяется конкретной файловой системой. Требования по надежности к системной области: целостность, непротиворечивость и надежность. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 13 13

Организация файловой системы Сектор – физическая единица хранения данных. Размер сектора равен 512 байт. Теоретически возможна самостоятельная адресация для каждого сектора. Но для дисков большого объема такой подход неэффективен, а для некоторых файловых систем — и просто невозможен. В связи с этим группы секторов объединяются в кластеры. Кластер – наименьшей единицей адресации при обращении к данным. Размер кластера, в отличие от размера сектора, строго не фиксирован. Обычно он зависит от емкости диска. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 14 14

Организация файловой системы Операционные системы MS-DOS, OS/2, Windows 95 и другие используют файловую систему на основе таблиц размещения файлов (FAT-таблицы), состоящих из 16 разрядных полей. Такая файловая система называется FAT 16. Начиная с Windows 98 операционные системы семейства Windows поддерживают FAT 32 с 32 -разрядными полями в таблице размещения файлов. Для дисков размером до 8 Гбайт эта система обеспечивает размер кластера 4 Кбайт (8 секторов). Операционные системы Windows NT способны поддерживать другую файловую систему — NTFS. В ней хранение файлов организовано иначе — служебная информация хранится в Главной таблице файлов (MFT). кафедра ЮНЕСКО по НИТ 15 15

Обслуживание файловой структуры К функциям обслуживания файловой структуры относятся следующие операции: Ä создание файлов и присвоение им имен; Ä создание каталогов и присвоение им имен; Ä переименование файлов и каталогов; Ä копирование и перемещение файлов между дисками компьютера и между каталогами одного диска; Ä удаление файлов и каталогов; Ä навигация по файловой структуре с целью доступа к заданному файлу, каталогу; Ä управление атрибутами файлов. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 16 16

Управление установкой, исполнением и удалением приложений кафедра ЮНЕСКО по НИТ 17

Понятие многозадачности С точки зрения управления исполнением приложений различают однозадачные и многозадачные операционные системы. Однозадачные операционные системы (например, MS-DOS) передают все ресурсы вычислительной системы одному исполняемому приложению и не допускают ни параллельного выполнения другого приложения (полная многозадачность), ни его приостановки и запуска другого приложения (вытесняющая многозадачность). Параллельно с однозадачными операционными системами возможна работа специальных программ, называемых резидентными. Такие программы не опираются на операционную систему, а непосредственно работают с процессором, используя его систему прерываний. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 18

Многозадачные операционные системы Большинство современных графических операционных систем — многозадачные. Обеспечивают: n возможность одновременной или поочередной работы нескольких приложений; n возможность обмена данными между приложениями; n возможность совместного использования программных, аппаратных, сетевых и прочих ресурсов вычислительной системы несколькими приложениями. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 19

Надежность операционной системы Операционная система должна предоставлять возможность прерывания работы приложений по желанию пользователя и снятия сбойной задачи без ущерба для работы других приложений. При этом требование надежности операционной системы может входить в противоречие с требованием ее универсальности. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 20

Установка приложений Для правильной работы приложений на компьютере они должны пройти операцию, называемую установкой. Современные графические операционные системы берут на себя управление установкой приложений. Они управляют распределением ресурсов вычислительной системы между приложениями, обеспечивают доступ устанавливаемых приложений к драйверам устройств вычислительной системы, формируют общие ресурсы, выполняют регистрацию установленных приложений и их ресурсов. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 21 21

Удаление приложений В простых операционных системах (например, в MS-DOS) для удаления приложения не требует специального вмешательства операционной системы. Для этого достаточно удалить каталог, в котором размещается приложение. В операционных системах, реализующих принцип совместного использования ресурсов (например, Windows), процесс удаления приложений имеет особенности. Нельзя допустить, чтобы при удалении одного приложения были удалены ресурсы, на которые опираются другие приложения, даже если эти ресурсы были когда-то установлены вместе с удаляемым приложением. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 22 22

Взаимодействие с аппаратным обеспечением Гибкость аппаратных и программных конфигураций вычислительных систем поддерживается за счет того, что каждый разработчик оборудования прикладывает к нему специальные программные средства управления — драйверы. Драйверы имеют точки входа для взаимодействия с прикладными программами, а диспетчеризация обращений прикладных программ к драйверам устройств — это одна из функций операционной системы. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 23

Взаимодействие с аппаратным обеспечением В операционных системах MS-DOS драйверы устройств загружаются как резидентные программы, напрямую работающие с процессором и другими устройствами материнской платы. Операционная система только предоставляет пользователю возможность загрузки драйвера — далее он сам перехватывает прерывания, используемые для обращения к устройству, и управляет его взаимодействием с вызывающей программой. Загрузка драйверов устройств может быть ручной или автоматической. В MS-DOS существуют файлы для автоматической загрузки драйверов – файлы конфигурации, их всего два — это файлы autoexec. bat и config. sys. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 24 24

Взаимодействие с аппаратным обеспечением Операционные системы семейства Windows берут на себя все функции по установке драйверов устройств и передаче им управления от приложений. Во многих случаях операционная система даже не нуждается в драйверах, полученных от разработчика устройства, а использует драйверы из собственной базы данных. Наиболее современные операционные системы позволяют управлять не только установкой и регистрацией программных драйверов устройств, но и процессом аппаратно-логического подключения. Каждое подключенное устройство может использовать до трех аппаратных ресурсов устройств материнской платы: адресов внешних портов процессора, прерываний процессора и каналов прямого доступа к памяти. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 25 25

Обслуживание компьютера кафедра ЮНЕСКО по НИТ 26

Средства проверки дисков Надежность работы дисков определяет надежность работы компьютера в целом и безопасностью хранения данных. Средства проверки принято рассматривать в двух категориях: n средства логической проверки (проверки целостности файловой структуры), n средства физической диагностики поверхности. В системе на основе FAT логические ошибки файловой структуры имеют два характерных проявления: это потерянные кластеры или общие кластеры. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 27

Средства проверки дисков (1) Механизм образования потерянных кластеров: n во время работы с файлом приложение манипулирует с кластерами, занимая или освобождая их, и регистрирует сведения об этом в FAT-таблице; n если при завершении работы с приложением происходит сохранение результатов деятельности, оно вносит окончательные изменения в FAT-таблицы; n если при завершении работы с приложением файл уничтожается использованные кластеры освобождаются; n если компьютер выключается до завершения работы с приложением, кластеры остаются помеченными как «занятые» . кафедра ЮНЕСКО по НИТ 28 28

Средства проверки дисков (ошибки) Ошибка, связанная с потерянными кластерами, легко исправляется средствами операционной системы. При этом можно либо полностью освободить данные кластеры, либо превратить их в полноценные файлы, которые можно просмотреть в поисках ценной информации, утраченной во время сбоя. Ошибка, проявляющаяся как общие кластеры, характеризуется тем, что, согласно данным FAT-таблиц, два или более файлов претендуют на то, что их данные находятся в одном и том же месте диска. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 29 29

Средства управления виртуальной памятью Ранние операционные системы ограничивали возможность использования приложений по объему необходимой для их работы оперативной памяти. Так, например, без специальных драйверов (менеджеров оперативной памяти) операционные системы MS-DOS ограничивали предельный размер исполняемых программ величиной около 640 Кбайт. Современные операционные системы обеспечивают непосредственный доступ ко всей оперативной памяти, установленной в компьютере, и позволяют ее расширить за счет создания так называемой виртуальной памяти на жестком диске. Виртуальная память реализуется в виде так называемого файла подкачки. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 30 30

Средства кэширования дисков Взаимодействие процессора с дисками компьютера происходит намного медленнее операций обмена с оперативной памятью, операционная система сохраняет части прочитанных с диска данных в оперативной памяти. В случае, если по ходу работы процессору вновь потребуется обратиться к ранее считанным данным или программному коду, он может найти их в специальной области ОЗУ, называемой дисковым КЭШем. В ранних операционных системах функции кэширования диска возлагались на специальное внешнее программное средство. В современных операционных системах эту функцию включают в ядро системы и она работает автоматически. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 31 31

Дополнительные функции ОС Функции операционных систем могут включать следующие: Ä возможность поддерживать функционирование локальной компьютерной сети без специального программного обеспечения; Ä обеспечение доступа к основным службам Интернета средствами, интегрированными в состав операционной системы; Ä возможность создания системными средствами сервера Интернета, его обслуживание и управление, в том числе дистанционное посредством удаленного соединения; Ä наличие средств защиты данных от несанкционированного доступа, просмотра и внесения изменений; кафедра ЮНЕСКО по НИТ 32 32

Дополнительные функции ОС (2) Ä Ä Ä возможность оформления рабочей среды операционной системы, в том числе и средствами, относящимися к категории мультимедиа; возможность обеспечения комфортной поочередной работы различных пользователей на одном персональном компьютере с сохранением персональных настроек рабочей среды каждого из них и ограничением доступа к конфиденциальной информации; возможность автоматического исполнения операций по обслуживанию компьютера и операционной системы в соответствии, с заданным расписанием или под управлением удаленного сервера; кафедра ЮНЕСКО по НИТ 33 33

Дополнительные приложения ОС Современные операционные системы могут включать минимальный набор прикладного программного обеспечения: Ä чтение, редактирование и печать текстовых документов; Ä создание и редактирование простейших рисунков; Ä выполнение арифметических и математических расчетов; Ä ведение дневников и служебных блокнотов; Ä создание, передача и прием сообщений электронной почты; Ä создание и редактирование факсимильных сообщений; Ä воспроизведение и редактирование звукозаписи; Ä воспроизведение видеозаписи. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 34 34

Ядро ОС Ядро — центральная часть ОС, обеспечивающая приложениям координированный доступ к ресурсам компьютера, таким как процессорное время, память и внешнее аппаратное обеспечение. Также обычно ядро предоставляет сервисы файловой системы и сетевых протоколов. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 35

История развития ОС кафедра ЮНЕСКО по НИТ 36

50 -е годы Человек-оператор. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 37 37

60 -е годы Первые системы для организации вычислительного процесса на ЭВМ - автооператоры, мониторные системамы или супервизорами (начало 60 -х годов). Для их реализации в конструкцию ЭВМ пришлось внести изменения: при окончании программы или исключительной ситуации происходил не физический останов, а прерывание (interrupt) - принудительная передача управления мониторной программе, которая постоянно хранилась в защищенной области памяти и не стиралась перед вводом новой программы. Для формального описания инструкции автооператору в мониторных системах имелись языки управления заданиями (Job Control Language — JCL). кафедра ЮНЕСКО по НИТ 38 38

60 -е годы Процессор 1 2 3 t Печать 1 2 Однопрограммный режим кафедра ЮНЕСКО по НИТ 3 t 39

60 -е годы Процессор 1 2 3 Печать t 1 2 3 Мультипрограммный режим t 40 40

60 -е годы Задание (job) — та самая колода перфокарт, которая передана программистом на ВЦ. Задание содержит: 1) карты управления заданием на языке JCL, 2) программу на любом языке программирования, 3) исходные данные к программе. Задача (task) — вычислительный процесс, требующий определенных ресурсов (процессора, памяти). Одно задание состоит как правило из нескольких задач, например, компиляция модулей программы, редактирование межпрограммных связей, исполнение программы, печать результатов. В мультипрограммной ОС в машину сразу загружается целый пакет заданий. Система сама разбирается с ними и самостоятельно организует вычислительный процесс. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 41 41

60 -е годы Основные функции пакетной ОС сводятся к следующему: 1) управление заданиями: формирование очередей, образование задач (главный планировщик); 2) управление задачами — выделение им ресурсов, защита задач друг от друга, обработка прерываний (супервизора ОС); 3) управление файлами. При решении сложных задач невозможно все необходимые для их работы внешние данные (библиотеки стандартных программ, промежуточные результаты) каждый раз носить с собой. Поэтому в ОС образовался отдельный компонент, ответственный за коллективное хранение данных на внешних устройствах — система управления файлами. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 42 42

60 -е годы Высшим достижением в этой области можно считать OS/360 MVT (Multiprogramming with Variable number of Tasks — мультипрограммирование с переменным числом задач), созданную IBM для серии машин третьего поколения. Разработка системы и сопровождающего базового программного обеспечения потребовала более 150 000 человеко-лет труда квалифицированных системных программистов, она отлаживалась и шлифовалась не один год; создав ее, IBM стала лидером по производству больших программных систем кафедра ЮНЕСКО по НИТ 43 43

70 -е годы Пакетные ОС 60 -х годов заботились лишь об одном — экономии ресурсов компьютера. Предложен принцип разделения времени (РВ, TS — time sharing), предложенным профессором Джоном Маккарти. На ЭВМ одновременно запускалось несколько задач, каждая из них последовательно получала квант времени. К каждой задаче привязывалось устройство общения с пользователем (вначале телетайп, потом появились дисплеи) и выделялась своя область памяти. В результате у каждого пользователя складывалось впечатление, что он один работает с компьютером. То есть на аппаратуре одной ЭВМ средствами операционной системы организуется несколько воображаемых — виртуальных машин). На практике возникло множество проблем. В своем развитии системы прошли несколько стадий. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 44 44

70 -е годы Экспериментальная стадия. Идея была впервые реализована в 1961 году, когда под руководством адъюнкт-профессора Фернандо Корбато (Corbató, Fernando) была создана экспериментальная ОС РВ для ЭВМ IBM-7090 под названием CTSS (Compartible Time Sharing System). В результате опытов с ней родился замысел крупномасштабного проекта создания единой вычислительной системы для обучения MAC (Multiplexed Access Computer), в рамках которого должна быть разработана операционная система Multics. Проект осуществлялся вплоть до начала 70 -х годов и оказал огромное влияние на всю последующую историю ОС. На системе Multics выросло целое поколение системных программистов. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 45 45

70 -е годы Промышленная стадия. Стало ясно, что для успешной реализации ОС РВ требуется теснейшее взаимодействие программистов-разработчиков ядра ОС и инженеров, производящих модификацию аппаратуры компьютера для работы в режиме разделения времени. Поэтому разработка промышленных ОС РВ в начале 70 -х годов переместилась в фирмы-производители ЭВМ. Первой ЭВМ семейства IBM S/360, работающей в режиме разделения времени, стала модель 67 (1971 год). Для была разработана ОС OS/VM — Virtual Mashines. Фирма DEC ответила выпуском ОС RSX-11 для 16 -битовой PDP 11 и системы MVS для 32 -битовой VAX. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 46 46

70 -е годы Причины сложности совершенствования характеристик ОС: n Разработка эффективных вычислительных систем требует глубоких теоретических исследований. n Реализация таких систем — мучительный и долгий процесс. Это привело к тому, что разнообразие промышленных операционных систем, наблюдавшееся в 60 -е годы, в течение 70 -х резко сократилось. Идеальной для прикладного программиста была бы единая для различных аппаратных платформ унифицированная операционная система. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 47 47

70 -е годы. Unix Разработка ОС Unix Bell Laboratories началась с личной инициативы системного программиста Кеннета Томпсона (Thompson, Kenneth L. ; р. 1943). Первая однопользовательская версия системы была разработана им в 1969 году для мини ЭВМ PDP-7, в 1971 году Томпсон реализовал систему на Ассемблере для PDP-11, при этом многие принципиальные черты Unix были заимствованы им из Multics. В 1973 году вместе с Деннисом Ричи, создавшим специально для этого машинно-независимый язык Си, они переписали программы Unix на этом языке, что сразу сделало ее потенциально мобильной. Для переноса системы на другой тип компьютера нужно было переделывать только незначительную часть ядра ОС. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 48 48

70 -е годы. Unix Согласно американским законам, владевшая Bell Laboratories корпорация American Telephone and Telegraph (AT&T) не имела права продавать систему, поэтому Unix безвозмездно разошлась по многочисленным университетам. Благодаря бесплатности, масштабируемости, переносимости и абсолютной открытости (система поставлялась вместе с исходными текстами программ на Си), Unix стала пользоваться огромной популярностью в научном и образовательном мире. Варианты ОС были реализованы практически для всех аппаратных платформ — от 8 -разрядных микропроцессоров до супер-ЭВМ Cray. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 49 49

70 -е годы. Unix Однако модификации системы, проводимые в различных организациях, скоро привели к тому, что отдельные версии стали плохо согласовываться друг с другом. Речь шла уже о целом классе юникс-подобных ОС. Кроме бесплатных, различными производителями ЭВМ были выпущены и коммерческие версии Unix под фирменными названиями. Так, IBM назвала свою систему AIX, Microsoft — Xenix, Sun Microsystems - Solaris и т. д. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 50 50

70 -е годы. Unix Aix Xenix кафедра ЮНЕСКО по НИТ Solaris 51 51

80 -90 -е годы Микропроцессорная революция, произошедшая на пороге 80 -х годов, существенно изменила подход к операционым системам. CP/M. Для первого поколения 8 -битовых персональных ЭВМ фактическим стандартом стала простейшая ОС CP/M — Control Program for Microcomputers, написанная в 1976 году Гэри Килдолом (Kildall, Gary), основателем компании Digital Research. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 52 52

80 -90 -е годы CP/M кафедра ЮНЕСКО по НИТ 53 53

80 -90 -е годы MS DOS. Когда в 1981 году IBM стала готовить к выпуску IBM PC, у нее еще не было собственных программистов, имеющих опыт разработки программ для микрокомпьютеров. Они обратился к начинающей фирме Microsoft, известной своим интерпретатором Бэйсика для Altair. Молодые предприниматели купили за 50 000 долларов у Тима Паттерсона (Tim Patterson) из фирмы Seattle Computer Products операционную систему Q-DOS (Quick and Dirty — быстрая и грязная), адаптировали ее и выпустили в том же 1981 году под фирменным названием MS-DOS — Microsoft Disk Operating System. Система получилась простой и надежной, требует минимум ресурсов, работает на самых слабых процессорах. Вместе с тем она имеет ряд принципиальных недостатков: нет встроенных средств управления расширенной памятью и внешними устройствами, отсутствует графический интерфейс с пользователем. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 54 54

80 -90 -е годы MS DOS Norton Commander кафедра ЮНЕСКО по НИТ 55 55

80 -90 -е годы Mac-OS и Ne. XTSTEP. Первой массовой операционной системой, в которой был реализован графический интерфейс, была Mac. OS, разработанная в 1984 году фирмой Apple для «Макинтошей» , и основанная на идейном багаже, накопленном за многие годы центром Xerox PARC. Новый шаг в развитии настольных ОС был сделан лидером Apple Стивом Джобсом после его ухода из компании в 1985 году и организации фирмы Ne. XT Inc. ОС Ne. XTSTEP (1987) году для компьютера Ne. XT, была построена совершенно по-новому, с использованием самых передовых идей объектноориентированного программирования. Однако проект не имел коммерческого успеха, в 1996 году фирма Ne. XT Inc. была куплена Apple Computer за 425 миллионов долларов, а Стив Джобс вернулся обратно и реализовал идеи Ne. XTSTEP в новых версиях Mac-OS. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 56 56

80 -90 -е годы NEXTSTEP (1992) Mac OS X кафедра ЮНЕСКО по НИТ 57 57

80 -90 -е годы Ранние версии Windows. В 1985 году вышла графическая оболочка Windows 1. 0, которая запускалась под MS-DOS как обычная резидентная программа и брала на себя функции управления окнами и организации диалога с пользователем. Однако эта оболочка была очень неповоротливой, на 286 -х процессорах она работала с большим замедлением. Версия 2. 0 тоже не пользовалась успехом. Однако Microsoft продолжала настойчиво дорабатывать и рекламировать систему, с третьей попытки фирма постепенно стала завоевывать авторитет на рынке графических операционных систем, однако это произошло уже в 90 -х годах. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 58 58

OS/2 против Windows. Первая половина 90 -х годов отмечена ожесточенным противостоянием между двумя недавними партнерами - IBM и Microsoft на рынке операционных систем. Выйдя в 1987 году на рынок персональных компьютеров с новой серией PS/2, IBM представила принципиально новую 32 - разрядную операционную систему OS/2 — Operating System/2, реализующую графический интерфейс, многозадачность, возможность работы в сети. Первые версии OS/2 были выпущены в 1987 -1990 годах, но они не имели полноценного графического интерфейса и не оказали существенного влияния на рынок. Microsoft прекратила отношения с IBM и выпустила Windows 3. 0, (1990 году), который стала пользоваться популярностью. Успех версии 3. 1 был феноменален (апрель 1992 года) - за первые 50 дней было продано свыше миллиона копий. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 59 59

OS/2 против Windows На этом фоне действия IBM выглядели вялыми. Графический компонент OS/2 появился только в 1992 году в версии 2. 0, система явно отставала от Windows. Хотя развитие OS/2 продолжалось – в 1994 и 1996 годах вышли новые версии 3 (Warp) и 4 (Merlin), и технические свойства системы постоянно улучшались, завоевать рынок настольных систем OS/2 не сумела. Все хвалили ее за надежность, экономность к ресурсам, но . . . покупали Windows, потому что рынок пакетов прикладных программ был уже сориентирован на эту систему. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 60 60

OS/2 против Windows В 1995 году Microsoft выпустила на рынок 32 -разрядную Windows -95 (кодовое имя Chicago). По своим техническим возможностям она не представляла собой ничего выдающегося, по сравнению с OS/2, но зато с точки зрения дизайна это был успех. Система была рассчитана на массового потребителя, имела множество мелких удобств — от автоматической конфигурации внешних устройств (plug-and-play) до набора игр. Рабочий стол Windows-95 стал классическим для второй половины 90 -х годов. Windows-95 (в 1998 году вышел ее обновленный вариант Windows -98) окончательно вытеснила OS/2 с рынка массовых настольных ОС для платформы Intel. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 61 61

OS/2 против Windows Оставался еще один сектор применения, где позиции OS/2 пока еще оставались сильными - корпоративные профессиональные пользователи для которых исключительно важна производительность, стабильность и безопасность ОС. Однако Microsoft не собиралась уступать конкурентам высокодоходный корпоративный рынок и выпустила операционную систему Windows NT. Это было принципиально новое поколения операционых систем (NT - New Technology) изначально создававшееся в расчете на использование в корпоративных вычислительных сетях. Она значительно более производительна, стабильна и безопасна, однако платой за это являются высокие требования к оперативной памяти и большая стоимость. Система поставлялась в двух вариантах: Windows NT Workstation для рабочих станций и Windows NT Server для серверов. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 62 62

OS/2 против Windows После трех лет упорных трудов, в 2000 году вышла новая ОС, само название которой символизирует процесс слияния: вместо Windows NT 5. 0 она называется Windows-2000. 25 октября 2001 выпущена в продажу Windows XP олицетворяющая симбиоз потребительской и корпоративной операционных систем. 24 апреля 2003 - Windows Server 2003. 8 ноября 2006 - Windows Vista. 27 февраля 2008 - Windows Server 2008. 22 октября 2009 - Windows 7 Windows CE. На противоположном конце рынка ОС, ориентированном на карманные (palm-top) компьютеры, фирма выступила с операционной системой Windows CE — Compact Edition. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 63 63

кафедра ЮНЕСКО по НИТ 64 64

OS/2 1. 0 Windows 3. 11 Windows 95 кафедра ЮНЕСКО по НИТ 65 65

Сетевые ОС Под сетевой операционной системой в широком смысле понимается совокупность операционных систем отдельных компьютеров, взаимодействующих с целью обмена сообщениями и разделения ресурсов по единым правилам - протоколам. В узком смысле сетевая ОС - это операционная система отдельногокомпьютера, обеспечивающая ему возможность работать в сети. Мировой рынок серверных ОС очень динамичен. На 2001 год господствующее положение на нем занимали три системы: Net. Ware, Unix и Windows NT. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 66 66

Сетевые ОС. Net. Ware фирмы Novell — старейшая сетевая ОС, ее первая версия появилась еще в 1983 году. Из-за отсутствия конкурентов система получила очень широкое распространение: на пике популярности она охватывала до 70% мирового рынка сетевых ОС. Система в основном обеспечивает файловый сервис, при этом за счет узкой специализации обеспечиваются высочайшая производительность и надежность. Для крупных корпоративных сетей, имеющих несколько файлсерверов, система поддерживает службу каталогов Net. Ware Directory Services (NDS), хранящую в распределенной базе данных информацию о всех сетевых ресурсах и пользователях. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 67 67

Сетевые ОС. Unix и Linux. Благодаря своим достоинствам - многозадачности, производительности, надежности, масштабируемости, переносимости, система Unix оказалась идеально приспособленной для выполнения функций серверной сетевой ОС, к началу 90 -х годов она заняла лидирующее положение на этом рынке. На платформе Unix возможно создание серверов любого типа — файловых, удаленного доступа, приложений. Мощный толчок распространению Unix как сетевой системы дал интернет, поскольку все сетевые протоколы были изначально реализованы и опробованы в академической среде именно на этой платформе. Сетевые функции глубоко интегрированы в систему и поддерживаются ею самым естественным образом. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 68 68

Сетевые ОС. Unix и Linux Единственным крупным недостатком, тормозящим распространение системы, была несовместимость многочисленных коммерческих и некоммерческих версий. Двадцатилетний финский студент из Университета Хельсинки Линус Торвальдс (Torvalds, Linus; р. 1971) бросил вызов производителям коммерческих версий Unix. Он разработал новое ядро системы под названием Linux и призвал всех желающих принять участие в доводке бесплатно распространяемой системы до конкурентоспособного состояния. На его призыв откликнулись множество добровольцев, быстро выведших Linux на передовые позиции. После того, как ведущие производители прикладного программного обеспечения — Oracle, Lotus Development и др. — признали новичка и объявили о выпуске соответствующих версий своих программ, рынок Linux стал расти со скоростью 25% в год. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 69 69

Сетевые ОС. Unix и Linux Ричард Столлман — основатель проекта GNU Линус Торвальдс GNU (анг. GNU’s Not UNIX — «GNU — не Unix!» ) - свободная UNIX-подобная ОС. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 70 70

Сетевые ОС фирмы Microsoft Выходя в 1993 году на рынок с технологией NT, Microsoft имела далеко идущие цели — не только захватить сектор настольных систем на платформе Intel, но и отовоевать у Net. Ware и Unix значительную долю рынка сетевых систем. Поэтому серверный вариант системы Windows NT изначально разрабатывался как полномасштабная многопользовательская многозадачная ОС с обеспечением многопроцессорных конфигураций, мощной системой администрирования, поддержкой всех общепринятых сетевых протоколов. Более того, развивая NT, Microsoft впервые реализовала ОС не только на платформе Intel, а также на платформах Power. PC, DEC Alpha, MIPS. Новое поколение операционных систем Windows XP, разработанное на основе Windows NT и выпущенное в продажу осенью 2001 года, призвано еще более усилить позиции Microsoft на рынке сетевых ОС. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 71 71

ОС реального времени По своему устройству и назначению системы реального времени похожи на системы с разделением времени, так как занимаются одновременным обслуживанием нескольких приложений, однако имеют одну принципиально важную особенность — гарантированное время отклика на запросы приложений. Системы реального времени начали создаваться еще в 60 -е годы, когда большие и мини-ЭВМ стали встраиваться в автоматизированные системы противовоздушной и противоракетной обороны, а также в системы управления технологическими процессами. Кроме гарантированного времени отклика ОС реального времени должны иметь высокую надежность, способность самовосстанавливаться после сбоев и т. д. Современные ОС этого класса как правило представляют собой некоторые версии Unix, доработанные в соответствии со спецификой реального времени. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 72 72

Windows кафедра ЮНЕСКО по НИТ 73

Windows XP – ОС семейства Windows NT от корпорации Microsoft. Выпущена 25. 09. 2001 года и является развитием Windows 2000 Professional. Название XP происходит от англ. experience (опыт). Windows XP является исключительно клиентской системой. Её серверным вариантом является выпущенная позже система Windows Server 2003. n Многозадачная сетевая ОС. n Реализована система «plug and play» ( «подключил и играй» ) – технология, предназначенная для быстрого определения и конфигурирования устройств в компьютере (автоматически устанавливает драйвера устройств, присваивает им номера прерываний и т. д. ). кафедра ЮНЕСКО по НИТ 74 74

Windows 2000 кафедра ЮНЕСКО по НИТ 75 75

Windows XP Пане ль зада ч (англ. taskbar) — приложение, которое используется для запуска других программ или управления уже запущенными, и представляет собой панель инструментов. В частности используется для управления окнами приложений. Составные части панели задач: n Кнопка «Пуск» для вызова меню «Пуск» ; n Область для отображения кнопок открытых окон; n Область уведомлений ( «системный трэй» ), где находятся значки, помещенные туда некоторыми программами; n «Быстрый запуск» - можно поместить ярлыкидля запуска часто используемых программ; n Другие элементы панели от сторонних программ. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 76 76

Windows XP Проводник Windows — это приложение, реализующее графический интерфейс доступа пользователя к файлам в Windows. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 77 77

Windows XP кафедра ЮНЕСКО по НИТ 78 78

Windows XP кафедра ЮНЕСКО по НИТ 79 79

Windows XP кафедра ЮНЕСКО по НИТ 80 80

Windows XP Дефрагментатор диска Windows (англ. Windows Disk Defragmenter) — это компьютерная программа разработанная для ускорения доступа (а иногда и объема пригодного для использования пространства) с помощью повторного упорядочивания файлов, сохраненных на диске для формирования непрерывной системы хранения или дефрагментации. Целью данного процесса является оптимизация времени, затрачиваемого на чтение и запись файлов на диске, сокращающая время перемещения головки диска и повышающая скорость передачи данных. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 81 81

Windows XP кафедра ЮНЕСКО по НИТ 82 82

Windows XP кафедра ЮНЕСКО по НИТ 83 83

Windows XP кафедра ЮНЕСКО по НИТ 84 84

Windows XP Диспетчер задач — компьютерная программа (утилита) для вывода на экран списка запущенных процессов и потребляемых ими ресурсов (в частности статус, процессорное время и потребляемая оперативная память). В качестве дополнительных функций, диспетчер задач может предложить возможность завершить один из процессов или присвоить ему другой приоритет. Также она позволяет наблюдать загруженность процессора, оперативной памяти, сетевых подключений и других ресурсов. кафедра ЮНЕСКО по НИТ 85 85

Windows XP кафедра ЮНЕСКО по НИТ 86 86

Windows XP кафедра ЮНЕСКО по НИТ 87 87

кафедра ЮНЕСКО по НИТ 88