Для чего нужны операционные системы. Что такое операционная система? Виды операционных систем

Глава 2 Операционная система Windows Рабочее место Ярлыки и папки Окна Файлы Работа с файламиВаш компьютер работает под управлением операционной системы Windows. Вообще говоря, различные версии Windows (95, 98, 2000, Me, XP…) отличаются друг от друга. Но главное их достоинство –

Предустановленная операционная система На ноутбуки, построенные на платформе РС, обычно предустанавливают одну из трех операционных систем: DOS, Linux или Microsoft Windows. Все три варианта (разумеется, мы говорим только о лицензионных компьютерах и операционных системах!) имеют

Операционная система Что такое «операционная система»? Название настораживает. Не успев начать изучение компьютера, уже пора заботиться о здоровье? Да еще таким способом?Спокойно, врачи нам не нужны.Для того чтобы в нашем железном друге было все в порядке и

Операционные системы: назначение и основные функции

Понятие Операционной системы

Операционная система (ОС) – комплекс программ, обеспечивающих взаимодействие всех аппаратных и программных частей компьютера между собой и взаимодействие пользователя и компьютера.

ОС обеспечивает целостное функционирование всех компонентов компьютера, а также предоставляет пользователю доступ к аппаратным возможностям компьютера. Операционная система является базовой и необходимой составляющей ПО компьютера, без нее компьютер не может работать в принципе.

Состав ОС

Структуру ОС составляют следующие модули:

базовый модуль (ядро ОС) - управляет работой программ и файловой системой, обеспечивает доступ к ней и обмен файлами между периферийными устройствами;

т .е. переводит команды с языка программ на язык «машинных кодов», понятый компьютеру

командный процессор - расшифровывает и исполняет команды пользователя, поступающие прежде всего через клавиатуру;

т .е. запрашивает у пользователя команды и выполняет их. Пользователь может дать, например, команду выполнения какой-либо операции над файлами (копирование, удаление, переименование), команду вывода документа на печать и т.д.

драйверы периферийных устройств - программно обеспечивают согласованность работы этих устройств с процессором (каждое периферийное устройство обрабатывает информацию по-разному и в различном темпе);

т .е. специальные программы, которые обеспечивают управление работой устройств и согласование информационного обмена с другими устройствами. Любому устройству соответствует свой драйвер.

дополнительные сервисные программы (утилиты) - делают удобным и многосторонним процесс общения пользователя с компьютером

т.е. такие программы позволяют обслуживать диски, выполнять операции с файлами, работать в компьютерных сетях и т.д.

Назначение Операционной системы

ОС предназначена для решения следующих задач:

обслуживания аппаратуры компьютера;

создания рабочей среды и интерфейса пользователя;

выполнения команд пользователя и программных инструкций;

организации ввода/вывода, хранения информации и

управления файлами и данными.

Согласно определению, все задачи, решаемые ОС, можно разбить на две группы:

предоставление пользователю или программисту вместо реальной аппаратуры компьютера расширенной виртуальной (т.е. реально не существующей) машины, с которой удобнее работать и которую легче программировать;

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

Функции Операционной системы

Основные функции:

Выполнение по запросу программ тех достаточно элементарных (низкоуровневых) действий, которые являются общими для большинства программ и часто встречаются почти во всех программах (ввод и вывод данных, запуск и остановка других программ, выделение и освобождение дополнительной памяти и др.).

Стандартизованный доступ к периферийным устройствам (устройства ввода-вывода).

Управление оперативной памятью (распределение между процессами, организация виртуальной памяти).

Управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как жёсткий диск, оптические диски и др.), организованным в той или иной файловой системе.

Обеспечение пользовательского интерфейса.

Сетевые операции, поддержка стека сетевых протоколов.

Дополнительные функции:

Параллельное или псевдопараллельное выполнение задач (многозадачность).

Эффективное распределение ресурсов вычислительной системы между процессами.

Разграничение доступа различных процессов к ресурсам.

Организация надёжных вычислений (невозможности одного вычислительного процесса намеренно или по ошибке повлиять на вычисления в другом процессе), основана на разграничении доступа к ресурсам.

Взаимодействие между процессами: обмен данными, взаимная синхронизация.

Защита самой системы, а также пользовательских данных и программ от действий пользователей (злонамеренных или по незнанию) или приложений.

Многопользовательский режим работы и разграничение прав доступа.

Эволюция операционных систем и основные идеи

Предшественником ОС следует считать служебные программы (загрузчики и мониторы), а также библиотеки часто используемых подпрограмм, начавшие разрабатываться с появлением универсальных компьютеров 1-го поколения (конец 1940-х годов). Служебные программы минимизировали физические манипуляции оператора с оборудованием, а библиотеки позволяли избежать многократного программирования одних и тех же действий (осуществления операций ввода-вывода, вычисления математических функций и т. п.).

В 1950-60-х годах сформировались и были реализованы основные идеи, определяющие функциональность ОС: пакетный режим, разделение времени и многозадачность, разделение полномочий, реальный масштаб времени, файловые структуры и файловые системы.

Операционная система DOS

DOS – первая операционная система для персональных компьютеров, которая получила широкое распространение и была основной для компьютеров IBM PC с 1981 по 1995. Со временем она была практически вытеснена новыми, современными операционными системами Windows и Linux, но в ряде случаев DOS остается удобной и единственно возможной для работы на компьютере (например, в тех случаях, когда пользователь работает с устаревшей техникой или давно написанным программным обеспечением и т.п.)

С операционной системой DOS пользователи работают с помощью командной строки, у нее нет собственного графического интерфейса. ОС DOS позволила успешно работать с ПК на протяжении 15 лет, тем не менее, эту работу нельзя назвать удобной. DOSвыступала «посредником» между пользователем и компьютером и помогла превратить сложные команды обращения к дискам в более простые и понятные, но по мере развития сама «обросла» изобилием команд и стала сдерживать работу с компьютером. Так возникла необходимость в новом посреднике – так появились программы-оболочки.

Оболочка – это программа, которая запускается под управлением ОС и помогает пользователю работать с ОС. Программа-оболочка наглядно показывает всю файловую структуру компьютера: диски, каталоги, файлы. Файлы можно искать, копировать, перемещать, удалять сортировать, изменять и запускать всего несколькими клавишами. Одна из самых распространенных – Norton Commander(NC). В графических оболочках Windows 3.1 и Windows 3.11 применяется концепция так называемых «окон», которые можно открывать, перемещать по экрану, закрывать. Эти окна «принадлежат» различным программам и отражают их работу.

В DOS используется файловая система FAT. Одним из ее недостатков являются ограничения на имена файлов и каталогов. Имя может содержать не более 8 символов. Кроме того DOS не делает различий между одноименными строчными и прописными буквами.

Так как DOS была создана очень давно, она не соответствует требованиям, предъявляемым сегодня к современным операционным системам. Она не может напрямую использовать большие объемы памяти, устанавливаемые в современные компьютеры.

Операционная система MICROSOFT WINDOWS

Графические оболочки Widows 1.0, Widows 2.0, Widows 3.0, Widows 3.1 и Widows 3.11 запускались под управлением MS DOS, то есть не были самостоятельными операционными системами. Но поскольку с появлением Windows открылись новые возможности, Windows называют не оболочкой, а средой.

Среда Windows характеризуется следующими особенностями, отличающими ее от других программ-оболочек:

Многозадачность;

Единый программный интерфейс;

Единый интерфейс пользователя;

Графический интерфейс пользователя;

Единый аппаратно-программный интерфейс.

На смену операционной системе DOS с ее графическими оболочками Windows 3.1 и Windows 3.11 пришли полноценные операционные системы семейства MS Windows (сначала Windows 95, затем Windows 98, Windows 2000, Windows XP). В отличие от Windows 3.1 и Windows 3.11, они запускаются автоматически после включения компьютера.

В MS Windows для хранения файлов используется файловая модификация FAT–VFAT. В ней длина имен файлов и каталогов может достигать 256 символов.

В ОС Windows при работе с окнами и приложениями широко применяется манипулятор «мышь», в MS DOS используется только клавиатура.

Также в MSWindowsприсутствует панель задач (Taskbar). Она делает нагляднвм механизм многозадачности и намного ускоряет процесс переключения между приложениями.

Рабочий стол Windows сконструирован так, чтобы максимально облегчить работу пользователя-новичка и в то же время предоставить максимальные возможности его настройки в соответствии с конкретными нуждами опытных пользователей.

Операционная система LINUX

Linux – это операционная система для IBM-совместимых персональных компьютеров и рабочих станций. Это многопользовательская операционная система с сетевой оконной графической системой X Window System. Операционная система Linux поддерживает стандарты открытых систем и протоколы сети Интернет и совместима с системами Unix, DOS, MS Windows.

Будучи традиционной оперативной системой, Linux выполняет многие из функций, характерных для DOS и Windows, однако эта операционная система отличается особой мощью и гибкостью. Linux предоставляет в распоряжение пользователя ПК скорость, Эффективность и гибкость UNIX, используя при этом все преимущества персональных машин. При работе с мышью активно используются все три кнопки, в частности, средняя кнопка используется для вставки фрагментов текста.

С помощью системы Linux можно любую персональную машину превратить в рабочую станцию. В наше время Linux является операционной системой для бизнеса, образования и индивидуального программирования.

Операционные системы UNI X

UNIX– группа переносимых, многозадачных и многопользовательских операционных систем.

Первая система UNIX была разработана в 1969 г. в подразделении Bell Labs компании AT&T. С тех пор было создано большое количество различных UNIX-систем.

Некоторые отличительные признаки UNIX-систем включают в себя:

использование простых текстовых файлов для настройки и управления системой;

широкое применение утилит, запускаемых в командной строке;

взаимодействие с пользователем посредством виртуального устройства - терминала;

представление физических и виртуальных устройств и некоторых средств межпроцессового взаимодействия как файлов;

использование конвейеров из нескольких программ, каждая из которых выполняет одну задачу.

UNIX- системы имеют большую историческую важность, поскольку благодаря им распространились некоторые популярные сегодня концепции и подходы в области ОС и распространились некоторые популярные сегодня концепции и подходы в области ОС и программного обеспечения. Также, в ходе разработкиUNIX- систем был создан язык Си.

ОС- это комплекс взаимосвязанных программ, предназначенный для повышения эффективности аппаратуры компьютера путем рационального управления его ресурсами, а также для обеспечения удобств пользователю путем предоставления ему расширенной виртуальной машины.

К числу основных ресурсов, управление которыми осуществляет ОС, относятся процессы, основная память, таймеры, наборы данных, диски, накопители на магнитных лентах, принтеры, сетевые устройства и некоторые другие. Для решения задач управления ресурсами разные ОС использую различные алгоритмы, особенности которых в конечном счете и определяют облик ОС.

Итак, в число требований, предъявляемых сегодня к сетевым ОС, входят: функциональная полнота и эффективность управления ресурсами, модульность и расширяемость, переносимость и многоплатформенность, совместимость на уровне приложений и пользовательских интерфейсов, надежность отказоустойчивость, безопасность и производительность.

Существуют информационные системы, для которых ОС не нужны . Например, встроенные микрокомпьютеры содержатся сегодня во многих бытовых приборах, автомобилях (иногда по десятку в каждом), сотовых телефонах и т. п. Зачастую такой компьютер постоянно исполняет лишь одну программу, запускающуюся по включении. И простые игровые приставки - также представляющие собой специализированные микрокомпьютеры - могут обходиться без ОС, запуская при включении программу, записанную на вставленном в устройство «картридже» или компакт-диске. Тем не менее, некоторые микрокомпьютеры и игровые приставки всё же работают под управлением особых собственных ОС. В большинстве случаев, это UNIX-подобные системы (последнее особенно верно в отношении программируемого коммутационного оборудования: файрволов, маршрутизаторов).

Операционные системы, в свою очередь, нужны, если:

§ вычислительная система используется для различных задач, причём программы, исполняющие эти задачи, нуждаются в сохранении данных и обмене ими. Из этого следует необходимость универсального механизма сохранения данных; в подавляющем большинстве случаев ОС отвечает на неё реализацией файловой системы . Современные ОС, кроме того, предоставляют возможность непосредственно «связать» вывод одной программы с вводом другой, минуя относительно медленные дисковые операции;

§ различные программы нуждаются в выполнении одних и тех же рутинных действий. Напр., простой ввод символа с клавиатуры и отображение его на экране может потребовать исполнения сотен машинных команд, а дисковая операция - тысяч. Чтобы не программировать их каждый раз заново, ОС предоставляют системные библиотеки часто используемых подпрограмм (функций);

§ между программами и пользователями системы необходимо распределять полномочия, чтобы пользователи могли защищать свои данные от несанкционированного доступа, а возможная ошибка в программе не вызывала тотальных неприятностей;

§ необходима возможность имитации «одновременного» исполнения нескольких программ на одном компьютере (даже содержащем лишь один процессор), осуществляемой с помощью приёма, известного как «разделение времени». При этом специальный компонент, называемый планировщиком, «нарезает» процессорное время на короткие отрезки и предоставляет их поочередно различным исполняющимся программам (процессам);

§ наконец, оператор должен иметь возможность, так или иначе, управлять процессами выполнения отдельных программ. Для этого служат операционные среды, одна из которых - оболочка и набор стандартных утилит - является частью ОС (прочие, такие, как графическая операционная среда, образуют независимые от ОС прикладные платформы).

Таким образом, современные универсальные ОС можно охарактеризовать как:

Использующие файловые системы (с универсальным механизмом доступа к данным);

Многопользовательские (с разделением полномочий);

Многозадачные (например, с разделением времени центрального процессора).

Многозадачность и распределение полномочий требуют определённой иерархии привилегий компонентов самой ОС. В составе ОС различают три группы компонентов:

§ сетевую подсистему, файловую систему;

§ системные библиотеки и

§ оболочку с утилитами.

Большинство программ, как системных (входящих в ОС), так и прикладных, исполняются в непривилегированном («пользовательском») режиме работы процессора и получают доступ к оборудованию (и, при необходимости, к другим ядерным ресурсам, а также ресурсам иных программ) только посредством системных вызовов. Ядро исполняется в привилегированном режиме: именно в этом смысле говорят, что ОС (точнее, её ядро) управляет оборудованием.

В определении состава ОС значение имеет критерий операциональной целостности (замкнутости): система должна позволять полноценно использовать (включая модификацию) свои компоненты. Поэтому в полный состав ОС включают и набор инструментальных средств (от текстовых редакторов до компиляторов, отладчиков и компоновщиков).

Цель и свойства операционной системы

Операционная система не может предоставить всего всем!

Важнейшая цель - предоставить пользователю возможность осуществлять решение вычислительных задач или задач по обработке данных.

Надежность . Система должна быть также надежна, как и аппаратура, на которой она работает. Она должна быть в состоянии производить определение и диагностирование ошибок, а также восстановление после большинства характерных ошибок, произошедших по вине пользователя. ОС должна защищать пользователей от их же собственных ошибок или, по крайней мере, минимизировать вред, который они могут оказать на все окружение.

Предсказуемость . Система должна отвечать на запросы пользователей предсказуемым образом. Время, необходимое для выполнения программ пользователя, не должно варьироваться слишком сильно. Результат выполнения команд пользователя должен быть одним и тем же вне зависимости от последовательности, в которой эти команды посылаются на исполнение (при соблюдении установленных в системе правил).

Защита. Система должна защищать выполняющие задачи пользователей от взаимного влияния друг на друга. Она должна минимизировать возможность порчи программ и данных одного пользователя другим пользователем. До некоторой степени система должна защищать как себя, так и пользователя от ошибок, сделанных пользователями.

Удобство. Система предлагается пользователям потому, что она немного облегчает их работу и освобождает от бремени задач по распределению и управлению ресурсами. Так как пользователь контактирует с ОС, она должна быть спроектирована с учетом основных факторов человеческой психологии

Эффективность. При распределении ресурсов система должна быть в достаточной степени эффективной. ОС должна максимально повысить использование системных ресурсов пользователями. Сама система не должна использовать большое количество ресурсов, так как эти ресурсы становятся недоступными для удовлетворения запросов пользователей

Общие системные услуги. Система обеспечивает пользователя именно тем обслуживанием, которое ему нужно. Пользователь не должен оказаться в невыгодном положении из-за того, что он не воспользовался дополнительными возможностями системных услуг, если они не подходящие для задачи. В то же время, если обслуживание системы не обеспечено возможностями, предоставляющими пользователю средства для выполнения необходимой ему работы, то такая система неприемлема

Гибкость. Системные операции могут настраиваться для согласования с поведением пользователя. Ресурсы могут быть увеличены (уменьшены) для того, чтобы улучшить эффективность и доступность

Расширяемость. В процессе эволюции к ОС могут добавляться новые средства. Так как пользователь нуждается в изменениях, никакое прикладное окружение не является статическим. Следовательно, для того чтобы оставаться жизнеспособным инструментом, должна изменяться также и ОС.

Ясность. Пользователь может оставаться в блаженном неведении относительно вещей, существующих ниже уровня интерфейсной системы. В то же время он должен иметь возможность узнать о системе столько, сколько он хочет. Большинство пользователей предпочитают золотую середину между этими крайностями

Ресурсы, находящиеся под управлением ОС. Основная причина существования ОС - задачи по распределению различных ресурсов и задачи по управлению этими ресурсами. Цель управления ресурсами - добиться эффективного использования ресурсов пользователями, а также для освобождения пользователей от бремени задач по оперированию ресурсами.

1. Процессорное время. Наиболее важный ресурс. Без его использования не могут быть время произведены никакие вычисления. Самая простая стратегия - дать возможность одному пользователю иметь доступ к машине до тех пор, пока не выполнится его задача.

2. Память . После процессорного времени - самый дефицитный ресурс. Основная стратегия - уменьшать пустые пространства памяти, возникающие из-за того, что различные программы имеют различные объемы и особенности.

3. Периферийные устройства. С большинством из периферийных устройств (ПУ) может одновременно работать только один пользователь. Для некоторых устройств общего назначения (принтеры) такая работа приводит к неэффективному их использованию. Для устройств с быстрым доступом существуют механизмы разделения. Например, для дисков - спулинг (системная программа параллельной печати).

4. Ресурсы мат. обеспечения. Это сервисные программы по управлению файлами, по обслуживанию ввода-вывода, программы планирования, утилиты и др. Наиболее известный метод, позволяющий пользователям иметь доступ к ресурсам, заключается в том, чтобы сделать все программы повторно входимыми (реентерабельными). Это намного лучше, чем иметь многочисленные копии.

Функционирование электронно-вычислительных машин невозможно без координирующих программ. Современный компьютер объединяет целый ряд разных устройств, для слаженной работы которых необходим центр управления. Например, видеокарта обрабатывает изображения, центральный процессор проводит вычисления, монитор отображает информацию, привод считывает данные с компакт-диска и т.д. Такими координаторами и управляющими, согласующими функционирование всех узлов и комплектующих, являются операционные системы.

Для дополнительной иллюстрации функции операционной системы можно сравнить аппаратные комплектующие компьютера с телом, управляющий комплекс – с мозгом и нервной системой. Операционная система задействована во всех процессах компьютера и обеспечивает взаимодействие массивов данных на уровне вычислений, вычислительных программ и аппаратных компонентов, а также пользователя и программного приложения.

Все современные интерфейсы являются графическими решениями и разработаны так, чтобы пользователь интуитивно понимал алгоритм взаимодействия. Различают три основных категории таких решений: категория реального времени, категория с разделением и категория пакетных задач. Системы первой категории допускают участие пользователя в процессе вычислений. Решения категории с разделением предполагает переключение процессора от выполнения одной задачи к выполнению другой. Такое быстрое переключение позволяет обрабатывать несколько заданий в режиме виртуальной непрерывности. При этом пользователь также может вмешаться в процесс. В решениях последней категории доступ пользователя к процессам запрещен. Компьютер самостоятельно формирует перечень заданий и отправляет их пакетами на вычисление. Вносить изменения в данные можно лишь в промежутках между отправками таких пакетов.

Графический интерфейс

Пользователь вводит свои команды для системы с помощью графических символов – пиктограмм. Собственно, весь интерфейс и представляет собой набор графических символов, формирующих понятную для человеческого восприятия систему управления. Все современные операционные системы являются графическими решениями, и их популярность напрямую зависит от того, насколько легки они в управлении.

Безусловно, существуют операционные системы с текстовым вводом подобно тем, которые существовали на заре приборостроения. Но такие системы используются, в основном, для узкоспециализированных применений и, как правило, в промышленности и научных исследованиях. То есть в тех случаях, когда пользователь является экспертом и готов к освоению специальных инструментов.

Всем добрый день, друзья, не удивляйтесь. Это я, Денис Чернятинский. Давно не виделся с вами на страницах блога. Занимался наведением порядка, заодно и решил переустановить свою операционную систему, но более современную. Раньше пользовался Windows 7, сейчас решил попробовать что-то новенькое и перешел сразу на Windows 8.1. Проводил и эксперименты с линукс Ubuntu 14.04. В основном использую Linux на ноутбуке, как вторую операционную систему наряду с Windows 7. Ну а на десктопной машине решил оставить одну Windows 8.

Операционная система Windows 8.1

Как правило, я раз в полгода занимался переустановкой ОС. Но в этот раз процесс у меня затянулся на более длительный срок. Даже не припомню, когда ставил её в последний раз. Судя по ощущениям, от использования сроки превышали положенное раза в 3 или более.

Системой было не комфортно пользоваться, исчезла та легкость, которая присутствовала на новенькой, не использованной ОС. Местами ощущались тормоза в обычных приложениях. Даже запуск и выключение ПК длились дольше обычного. Мне это все порядком надоело, и вот я сейчас сижу на новой ОС. Все мои приложения летают, как никогда раньше.

Почему я решил, что операционная система Windows 8.1 будет оптимальна?

• Первое — мне захотелось наконец-то чего-то новенького (интерфейса, ощущений, эмоций).
• Второе — сама ОС имеет такую способность, как вернуть исходное состояние без потери данных, что, в свою очередь, позволяет не заниматься переустановками самостоятельно, для меня это очень важно.
• Третье — мне нужно было убедиться в работоспособности моих программ и приложений в новой среде.
• Четвертое — поставить несколько своих экспериментов, которые не сделать в других условиях.

Мои мысли о Windows 10

Многие бояться пробовать нечто новое, хотя система на рынке относительно давно. Я уже думал сразу установить Windows 10 — официальный релиз, которой запланирован на 2015 год. Microsoft решила перепрыгнуть через порядковый релиз Windows 9 и сразу анонсировала 10 версию. Теперь у пользователей не будет разделения ОС в использовании с различных устройств.

Если вы пользуетесь смартфоном, планшетом, ноутбуком, домашним компьютером, то для всего вышеперечисленного существует единая ось Windows 10. Например, используете планшет, включится интерфейс Metro, включаете ПК — интерфейс Windows 7. Можно в нескольких словах охарактеризовать еще не вышедшую официально, новую операционную систему. Это как смесь из Windows 7 + операционная система Windows 8.1.

Из удобных нововведений заметил функцию использования нескольких рабочих столов. Данная фишка прямиком слизана с Mac OS. Но это даже к лучшему, думаю, для тех, кто пользуется платформой Windows будет весьма полезно.

Себе её не поставил как основную систему, ввиду того, что корпорация выпустила ознакомительный технический релиз. При этом, она позиционирует данный релиз для тех, кто хорошо разбирается в ПК. Не рекомендует использовать её как основную ОС, так как не может гарантировать сохранность ваших данных.

В общем, те, кто хочет уже сегодня заглянуть в будущее, хорошо разбирается в технических моментах, понимает все связанные с этим риски и возможности — можете установить систему совершенно бесплатно и увидеть, что нас ждет в будущем.

Некоторые ограничения Windows 10

Я очень хотел поставить её на одно их своих устройств, даже как вторую ОС, но меня смутил тот факт, что нет гарантии сохранности информации при её использовании. Понятно, что скорее всего никакие данные не будут удалены. Но они могут быть переданные вместе с другими данными как техническая информация в корпорацию. Так же представленный технический релиз не имеет поддержки русского языка.

Не то, чтоб английский был проблемой, но все же приятней видеть и пользоваться самой операционной системой и входящими в её состав приложениями на родном языке. В итоге, я не стал её устанавливать и отложил это до лучших времен.

Завершение

На этом у меня, пожалуй, всё. Спасибо вам за внимание к статье. Делитесь своими комментариями, какую систему вы используете и какие её возможности вам нравятся больше всего. Если уже поставили новую Windows 10, какие первые ощущения. Как обычно, пожелаю всем удачи и хорошего настроения, до новых встреч на страницах блога, пока!