Введение

Компьютер представляет собой вычислительную систему, состоящую из аппаратной части и программного обеспечения. Для его работы требуется основное программное обеспечение – операционная система. Без операционной системы компьютер работать не сможет.

Операционная система – это комплект программ, организующих работу компьютера и управляющих им.

Цель работы: провести сравнительный анализ операционных систем семейства Windows и Mac OS.

Задачи:

• Дать определение операционной системы;
• Рассмотреть функции операционных систем;
• Провести сравнительный анализ операционных систем.

1. Основные определения и понятия

1.1. Операционная система

Операционная система – это комплекс взаимосвязанных системных программ, которые загружаются при включении компьютера и постоянно находятся в памяти компьютера. Они производят диалог с пользователем, осуществляют управление компьютером, его ресурсами (оперативной памятью, местом на дисках и т.д.), запускают другие (прикладные) программы на выполнение. Операционная система обеспечивает пользователю и прикладным программам удобный способ общения (интерфейс) с устройствами компьютера.

Основная причина необходимости операционной системы состоит в том, что элементарные операции для работы с устройствами компьютера и управления ресурсами компьютера – это операции очень низкого уровня, поэтому действия, которые необходимы пользователю и прикладным программам, состоят из нескольких сотен или тысяч таких элементарных операций.

Например, накопитель на магнитных дисках “понимает” только такие элементарные операции, как включить/выключить двигатель дисковода, установить читающие головки на определенный цилиндр, выбрать определенную читающую головку, прочесть информацию с дорожки диска в компьютер и т.д. И даже для выполнения такого несложного действия, как копирование файла с одной дискеты на другую (файл – это поименованный набор информации на диске или другом машинном носителе), необходимо выполнить тысячи операций по запуску команд дисководов, проверке их выполнения, поиску и обработке информации в таблицах размещения файлов на дисках и т.д.

Операционная система скрывает от пользователя все эти сложные и ненужные подробности и предоставляет ему удобный интерфейс для работы. Она выполняет также различные вспомогательные действия, например копирование или печать файлов. Операционная система осуществляет загрузку в оперативную память всех программ, передает им управление в начале их работы, выполняет различные действия по запросу выполняемых программ и освобождает занимаемую программами оперативную память при их завершении.

Операционные системы можно разделить на группы (классифицировать) по следующим признакам:
1. По количеству пользователей: однопользовательская операционная система (обслуживает только одного пользователя); многопользовательская (работает со многими пользователями)
2. По числу процессов: однозадачные (обрабатывают только одну задачу – уже не используются); многозадачные (располагает в оперативной памяти одновременно несколько задач, которые попеременно обрабатывает процессор)

По типу средств вычислительной техники: однопроцессорные, многопроцессорные (задачи могут выполняться на разных процессорах; серверы, как правило, многопроцессорные), сетевые (обеспечивают совместное использование ресурсов всеми выполняемыми в сети задачами).

По типу интерфейса (способа взаимодействия с пользователем) операционные системы делятся на 2 класса: ОС с интерфейсом командной строки и ОС с графическим интерфейсом.

Существует несколько видов операционных систем: Windows, Mac OS.

1.2. Функции операционной системы

В функции операционной системы входит:

• осуществление диалога с пользователем;
• ввод-вывод и управление данными;
• планирование и организация процесса обработки программ;
• распределение ресурсов (оперативной памяти и кэша, процессора, внешних устройств);
• запуск программ на выполнение;
• всевозможные вспомогательные операции обслуживания;
• передача информации между различными внутренними устройствами;
• программная поддержка работы периферийных устройств (дисплея, клавиатуры, дисковых накопителей, принтера и др.).

2. Сравнительный анализ операционных систем

2.1. Windows XP

История Windows (разработка фирмы Microsoft) берет свое начало в 1986 году. Популярность она завоевала в 1990 году, когда вышла версия Windows 3.0. Популярность новой версии Windows объяснялась несколькими причинами. Графический интерфейс позволяет работать с объектами вашего компьютера не с помощью команд, а с помощью наглядных и понятных действий над значками, обозначающими эти объекты. Возможность одновременной работы с несколькими программами значительно повысила удобство и эффективность работы. Кроме того, удобство и легкость написания программ для Windows привели к появлению все больше разнообразных программ, работающих под управлением Windows. Наконец, лучше была организована работа с разнообразным компьютерным оборудованием, что также определило популярность системы. Последующие версии Windows были направлены на повышение надежности, а также поддержку средств мультимедиа (версия 3.1) и работу в компьютерных сетях (версия 3.11).

В 1995 появилась система Windows 95, ставшая новым этапом в истории Windows: значительно изменился интерфейс, выросла скорость работы программ, в состав системы был включен браузер Internet Explorer.

Продолжением развития Windows 95 стала операционная система, появившаяся в 1998 году (Windows 98). При сохранившемся интерфейсе внутренняя структура была значительно переработана. Много внимания было уделено работе с Интернетом, а также поддержке современных протоколов передачи информации – стандартов, обеспечивающих обмен информацией между различными устройствами. Кроме того, особенностью Windows 98 является возможность работы с несколькими мониторами.

Следующим этапом в развитии Windows стало появление Windows 2000 и Windows ME (Millennium Edition – редакция тысячелетия). Система Windows 2000 разработана на основе Windows NT и унаследовала от нее высокую надежность и защищенность информации от постороннего вмешательства. Операционная система Windows ME стала наследницей Windows 98, но приобрела многие новые возможности. Прежде всего, это улучшенная работа со средствами мультимедиа, возможность записывать не только аудио, но и видеоинформацию, мощные средства восстановления информации после сбоев и многое другое.

Операционная система Microsoft Windows XP (от англ. eXPerience – опыт), или Microsoft Codename Whistler, является ОС семейства Windows, созданной на базе технологии NT.

В настоящее время Windows XP для настольных ПК и рабочих станций выпускается в трех модификациях: Home Edition для домашних персональных компьютеров, Professional Edition – для офисных ПК и, наконец, Microsoft Windows XP 64bit Edition – это версия Windows XP Professional для персональных компьютеров, собранных на базе 64-битного процессора Intel Itanium с тактовой частотой более 1 ГГц.

Если сравнить Windows XP с более ранними версиями Microsoft Windows, в новой операционной системе легко обнаружить множество значительных отличий. Несмотря на то, что эта ОС была разработана на основе платформы NT и, на первый взгляд, по своим характеристикам во многом схожа с Microsoft Windows 2000, фактически Windows XP относится к принципиально иному поколению операционных систем семейства Windows. Теперь пользователь Windows не привязан к какому-либо стандартному интерфейсу, устанавливаемому в системе по умолчанию: без труда можно изменить вид окон, загрузив из Интернета любой из сотен специально разработанных "Тем". Традиционное Главное меню, открывающее доступ к установленным на компьютере программам, хранящимся на дисках документам и настройкам операционной системы, также претерпело ряд значительных изменений. Теперь при нажатии кнопки Пуск появляется динамическое меню, содержащее значки лишь пяти программ, которыми пользуется наиболее часто. Благодаря этому можно начать работу с нужными приложениями значительно быстрее. Здесь же расположены кнопки Выход из системы (Log Off) и Выключение компьютера (Turn Off Computer), позволяющие завершить текущий сеанс работы с Windows и выключить компьютер.

В среде Microsoft Windows пользователю часто приходится одновременно работать с несколькими документами или набором различных программ. При этом неактивные приложения сворачиваются в Панель задач, вследствие чего она рано или поздно переполняется значками, и переключение между задачами становится затруднительным. Для того чтобы разгрузить Панель задач и освободить больше рабочего пространства для отображения значков запущенных приложений, в Windows XP используется так называемый алгоритм группировки задач, согласно которому однотипные программы, работающие на компьютере одновременно, объединяются в логическую визуальную группу.

Windows имеет существенные проблемы с безопасностью в плане удаленного взлома системы. Справиться с этой проблемой частично помогает установка патчей, регулярно выпускаемых разработчиками. Тогда продукты от Microsoft становятся в основном защищенными, однако, без обновления, операционные системы могут вновь оказаться открытыми для хакеров.

2.2. Mac OS

Переход на новую архитектуру, сильно трансформировал Mac-сообщество и, фактически, разделил представление об их компьютерах на две эры – “до перехода на Intel” и “после перехода на Intel”.

Первая Mac OS появилась в 1984 году, значительно раньше Windows. Она была разработана специально для компьютеров Мacintosh (Mac). Эти компьютеры имеют закрытую архитектуру, то есть сами компьютеры собирает только Apple.

Сильной стороной Мас OS является практическое отсутствие вирусов для Мacintosh. И дело не только в не очень большой распространенности Mac OS по сравнению с Windows, но и в том, что традиционные вирусы просто не работают в UNIX среде. Теоретически конечно существуют образцы вирусов, которые могут работать с некоторыми приложениями к Mac OS, но их количество по сравнению с вредоносным программным обеспечением, написанным для Windows, просто ничтожно. Даже удаленный взлом компьютера, работающего под управлением Mac OS, значительно сложнее, чем взлом машины, работающей под управлением Windows, а антивирусные программы могут понадобиться только для того, чтобы не переслать зараженный файл на машину под управлением Windows, вам же он никакого вреда не принесёт.

Интерфейс системы тоже имеет существенные отличия от Windows. Например, если в Windows каждой программе обычно соответствует одно окно с открывающимися в нем вкладками и панелями инструментов, то в Мас OS используются "плавающие" окна и панели, не привязанные к общему окну, а располагающиеся на рабочем столе.

Главной особенностью интерфейса Mac OS является минималистичность. Это значит, что при запуске приложения пользователю предоставляется ключевые, основные элементы интерфейса и управления и, только по мере надобности, пользователь может настраивать рабочую среду по своему вкусу. В таком случае пользователь не будет испытывать трудности в освоении интерфейса ОС.

Ещё одной отличительной особенностью интерфейса является панель dock. Это панель в нижней части рабочего стола, где находятся значки файлов и приложений, к которым требуется быстрый доступ, а также запущенные приложения. Панель можно редактировать, менять размеры, убирать и добавлять значки приложений. Можно также отметить такие элементы интерфейса, как Dashboard и Expose. Dashboard – панель для работы с "виджетами", простейшими графическими приложениями, которые, как правило, выполняют информационные функции. Expose – функция отображения на экране в виде миниатюр всех открытых окон или только окон активной программы.

Mac OS, в отличии от Windows, с самого начала поставляется с необходимым набором средств для полноценной работы. И хотя список программ для Mac OS не столь внушителен, как для Windows, но, тем не менее, все основные необходимые приложения для работы и развлечений там имеются.

2.3. Достоинства и недостатки операционных систем
Достоинства и недостатки операционных систем Windows и Mac OS

	Достоинства	Недостатки
Windows	1. Широкий выбор ПО 2. Полная совместимость со всем оборудованием 3. Техническая поддержка 4. Широкая распространенность 5. Легкость настройки	1. Плохая безопасность 2. Несколько завышенные системные требования 3. Множество ограничений (система контроля цифрового контента, впервые появилась в Windows Vista, Microsoft всегда пытается навязать свое мнение, что лучше для пользователя)
Mac OS	1.Легкая настройка 2. Не требует знания технических деталей от пользователя 3. Интуитивность использования 4. Удобная организация окон – все окна видимы и нет необходимости переключаться между ними. 5. Установлен базовый набор ПО 6.Хорошая безопасность	1. Высокая стоимость компьютеров с Mac OS X 2. Закрытая архитектура компьютеров –нет возможности провести модернизацию оборудования

Заключение

За последние 10 лет компьютеры буквально наводнили квартиры, офисы, предприятия. «Умный ящик» уверенной походкой входит в нашу жизнь.Многие люди уже не представляют, как могли раньше без него обходиться.

Большое число пользователей предпочитает использовать компьютер для развлечения. В этом случае Windows – подойдет людям, которым нужен мультимедийный центр (музыка, кино, интернет, игры). И для тех, кому нужен не дорогой и не слишком сложный в использовании компьютер для работы, а Mac OS X – лучший вариант для людей, которые хотят работать на компьютере, не вникая в особенности системы

Курсовая работа по дисциплине «Экономическая информатика»
«Современные операционные системы(Windows XP, 7, Unix, Server 2008…)

Выполнил: Студент группы
Проверил:

Введение

Среди всех системных программ, с которыми приходится иметь дело пользователям компьютеров, особое место занимают операционные системы.
Операционная система (ОС) управляет компьютером, запускает программы, обеспечивает защиту данных, выполняет различные сервисные функции по запросам пользователя и программ. Каждая программа пользуется услугами ОС, а потому может работать только под управлением той ОС, которая обеспечивает для нее услуги. Таким образом, выбор ОС очень важен, так как он определяет, с какими программами Вы сможете работать на своем компьютере. От выбора ОС зависит также производительность Вашей работы, степень защиты данных, необходимые аппаратные средства и т.д. Однако, выбор операционной системы также зависит от технических характеристик (конфигурации) компьютера. Чем современнее операционная система, тем она не только предоставляет больше возможностей и более наглядна, но также тем больше она предъявляет требований к компьютеру (тактовая частота процессора, оперативная и дисковая память, наличие и разрядность дополнительных карт и устройств).
Основная причина необходимости ОС состоит в том, что элементарные операции для работы с устройствами компьютера и управление его ресурсами - то операции очень низкого уровня, поэтому действия, которые необходимы пользователю и прикладным программам, состоят из нескольких сотен или тысяч таких элементарных операций.
Операционная система скрывает от пользователя эти сложные и ненужные подробности и предоставляет ему удобный интерфейс для работы. Она выполняет различные вспомогательные действия, например, копирование и печать файлов.
ОС осуществляет загрузку в оперативную память всех программ, передает им управление в начале их работы, выполняет различные действия по запросу выполняемых программ и освобождает занимаемую программами оперативную память при их завершении.
Актуальность темы курсовой работы обусловлена потребностью улучшения операционных систем для повышения качества работы пользователя с ЭВМ, делая её, более простой, и освобождая его от обязанностей распределять ресурсы и управлять ими.
Целью данной курсовой работы является изучение теоретических и практических аспектов современных операционных систем.
В соответствии с целью сформулированы следующие задачи курсовой работы:
– рассмотреть сущность и классификацию операционных систем;
– сформулировать требования, предъявляемые к современным ОС;
– изучить архитектуру ОС;
– проанализировать операционные системы Windows Seven и Server 2008.
Объектом исследования является – совокупность операционных систем.

Глава 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИЗУЧЕНИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ

1.1. Сущность и классификация операционных систем

Операционная система (ОС) – комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между устройствами вычислительной системы и прикладными программами, а с другой – предназначены для управления устройствами, управления вычислительными процессами, эффективного распределения вычислительных ресурсов между вычислительными процессами и организации надёжных вычислений .
В составе ОС различают 3 группы компонентов:

ядро, содержащее планировщик; драйверы устройств, непосредственно управляющие оборудование; сетевая подсистема, файловая система;
системные библиотеки;
оболочка с утилитами.

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).
К основным функциям операционных систем относят следующие:

стандартизированный доступ к периферийным устройствам;
управление оперативной памятью;
управление доступом к данным на энергонезависимых носителях;
пользовательский интерфейс;
сетевые операции;
параллельное или псевдопараллельное выполнение задач (многозадачность);
взаимодействие между процессами: обмен данными, взаимная синхронизация;
разграничение прав доступа и многопользовательский режим работы (авторизация, аутентификация) .

Операционные системы могут различаться особенностями реализаций внутренних алгоритмов управления основными ресурсами компьютера (процессорами, устройствами, памятью), особенностями использованных методов проектирования, типами аппаратных платформ, областями использования и многими другими свойствами.
Существует несколько классификаций операционных систем, в которых выделяют определенные критерии, отражающие разные существенные характеристики систем, рассмотрим наиболее часто встречающиеся:
По назначению операционные системы делятся на:
1) Системы общего назначения, предназначенные для решения широкого круга задач, включая запуск различных приложений, разработку и отладку программ, работу с сетью и мультимедиа.
2) Системы реального времени, предназначены для работы в контуре управления объектами.
3) Прочие специализированные системы – это различные ОС, ориентированные, прежде всего на эффективное решение определенного класса, с большим или меньшим ущербом для прочих задач
По характеру взаимодействия с пользователем выделяются:
1) Пакетные ОС, обрабатывающие заранее подготовленные задания;
2)Диалоговые ОС, выполняющие задания пользователя в интерактивном режиме;
3) ОС с графическим интерфейсом;
4) Встроенные ОС, не взаимодействующие с пользователем.
По числу одновременного выполнения задач:
1) Однозадачные ОС. В таких системах в каждый момент времени может существовать не более чем один пользовательский процесс. Однако, одновременно с этим, могут работать системные процессы
2) Многозадачные ОС. Они обеспечивают параллельное выполнение некоторых пользовательских процессов. Реализация многозадачности требует значительного усложнения алгоритмов и структур данных, используемых в системе.
По числу одновременных пользователей:
1) Однопользовательские ОС. Для них характерен полный пользовательский доступ к ресурсам. Подобные системы приемлемы в основном на изолированных компьютерах.
2) Многопользовательские ОС. Их важной компонентой являются средства защиты данных и процессов каждого пользователя, основанные на понятии владельца ресурса и на точном указании прав доступа, предоставленных каждому пользователю системы.
По аппаратурной основе:
1) Однопроцессорные ОС.
2) Многопроцессорные ОС. В задачи такой системы входит эффективное распределение выполняемых заданий по процессорам и организация согласованной работы всех процессоров.
3) Сетевые ОС. Они включают возможность доступа к другим компьютерам локальной сети, работы с файловыми и другими серверами.
4) Распределенные ОС. Распределенная система, используя ресурсы локальной сети, представляет их пользователю как единую систему, не разделенную на отдельные машины.
По способу построения:
1. Микроядерные;
2. Монолитные .
Таким образом, операционная система - это набор взаимодействующих программ, обеспечивающих работу (функционирование) компьютера. Программы операционной системы являются неотъемлемой частью современных ЭВМ и только вместе с ними последние образуют то, что в настоящее время принято называть компьютерными системами обработки информации. Без операционной системы современные компьютеры не работают. Для того чтобы дорогостоящие его узлы стали выполнять свои функции, образно говоря, чтобы их «одушевить», на компьютере и, в частности ПК, должна быть установлена та или иная операционная система.

1.2. Требования, предъявляемые к современным операционным системам

Операционная система является сердцевиной сетевого программного обеспечения, она создает среду для выполнения приложений и во многом определяет, какими полезными для пользователя свойствами эти приложения будут обладать. В связи с этим рассмотрим требования, которым должна удовлетворять современная ОС .
Очевидно, что главным требованием, предъявляемым к операционной системе, является способность выполнения основных функций: эффективного управления ресурсами и обеспечения удобного интерфейса для пользователя и прикладных программ. Современная ОС, как правило, должна реализовывать мультипрограммную обработку, виртуальную память, свопинг, поддерживать многооконный интерфейс, а также выполнять многие другие, совершенно необходимые функции. Кроме этих функциональных требований к операционным системам предъявляются не менее важные рыночные требования. К этим требованиям относятся:
1) Расширяемость. Код должен быть написан таким образом, чтобы можно было легко внести дополнения и изменения, если это потребуется, и не нарушить целостность системы.
2) Переносимость. Код должен легко переноситься с процессора одного типа на процессор другого типа и с аппаратной платформы (которая включает наряду с типом процессора и способ организации всей аппаратуры компьютера) одного типа на аппаратную платформу другого типа.
3) Надежность и отказоустойчивость. Система должна быть защищена как от внутренних, так и от внешних ошибок, сбоев и отказов. Ее действия должны быть всегда предсказуемыми, а приложения не должны быть в состоянии наносить вред ОС.
4) Совместимость. ОС должна иметь средства для выполнения прикладных программ, написанных для других операционных систем. Кроме того, пользовательский интерфейс должен быть совместим с существующими системами и стандартами.
5) Безопасность. ОС должна обладать средствами защиты ресурсов одних пользователей от других.
6) Производительность. Система должна обладать настолько хорошим быстродействием и временем реакции, насколько это позволяет аппаратная платформа .

1.3 Архитектура операционной системы

Наиболее общим подходом к структуризации операционной системы является разделение всех ее модулей на две группы:
1) ядро – модули выполняющие основные функции ОС;
2) модули, выполняющие вспомогательные функции ОС.
В состав ядра входят функции, решающие внутрисистемные задачи организации вычислительного процесса, такие как переключение контекстов, загрузка/выгрузка станиц, обработка прерываний. Эти функции недоступны для приложений. Другой класс функций ядра служит для поддержки приложений, создавая для них так называемую прикладную программную среду. Приложения могут обращаться к ядру с запросами - системными вызовами - для выполнения тех или иных действий, например для открытия и чтения файла, вывода графической информации на дисплей, получения системного времени и т.д. Функции ядра, которые могут вызываться приложениями, образуют интерфейс прикладного программирования - API.
Ядро является движущей силой всех вычислительных процессов в компьютерной системе, и крах ядра равносилен краху всей системы. Поэтому разработчики операционной системы уделяют особое внимание надежности кодов ядра, в результате процесс их отладки может растягиваться на многие месяцы.
Обычно ядро оформляется в виде программного модуля некоторого специального формата, отличающегося от формата пользовательских приложений.
Остальные модули ОС выполняют весьма полезные, но менее обязательные функции. Например, к таким вспомогательным модулям могут быть отнесены программы архивирования данных на магнитной ленте, дефрагментации диска, текстового редактора. Вспомогательные модули ОС оформляются либо в виде приложений, либо в виде библиотек процедур.
Поскольку некоторые компоненты ОС оформлены как обычные приложения, то есть в виде исполняемых модулей стандартного для данной ОС формата, то часто бывает очень сложно провести четкую грань между операционной системой и приложениями .
Для надежного управления ходом выполнения приложений операционная система должна иметь по отношению к приложениям определенные привилегии. Иначе некорректно работающее приложение может вмешаться в работу ОС и, например, разрушить часть ее кодов. Все усилия разработчиков операционной системы окажутся напрасными, если их решения воплощены в незащищенные от приложений модули системы, какими бы элегантными и эффективными эти решения ни были. Операционная система должна обладать исключительными полномочиями также для того, чтобы играть роль арбитра в споре приложений за ресурсы компьютера в мультипрограммном режиме. Ни одно приложение не должно иметь возможности без ведома ОС получать дополнительную область памяти, занимать процессор дольше разрешенного операционной системой периода времени, непосредственно управлять совместно используемыми внешними устройствами.
Обеспечить привилегии операционной системе невозможно без специальных средств аппаратной поддержки. Аппаратура компьютера должна поддерживать как минимум два режима работы – пользовательский режим (user mode) и привилегированный режим, который также называют режимом ядра (kernel mode), или режимом супервизора (supervisor mode). Подразумевается, что операционная система или некоторые ее части работают в привилегированном режиме, а приложения – в пользовательском режиме.
Так как ядро выполняет все основные функции ОС, то чаще всего именно ядро становится той частью ОС, которая работает в привилегированном режиме. Иногда это свойство – работа в привилегированном режиме – служит основным определением понятия «ядро».
Вычислительную систему, работающую под управлением ОС на основе ядра, можно рассматривать как систему, состоящую из трех иерархически расположенных слоев: нижний слой образует аппаратура, промежуточный -- ядро, а утилиты, обрабатывающие программы и приложения, составляют верхний слой системы. Слоистую структуру вычислительной системы принято изображать в виде системы концентрических окружностей, иллюстрируя тот факт, что каждый слой может взаимодействовать только со смежными слоями. Действительно, при такой организации ОС приложения не могут непосредственно взаимодействовать с аппаратурой, а только через слой ядра.
Многослойный подход является универсальным и эффективным способом декомпозиции сложных систем любого типа, в том числе и программных. В соответствии с этим подходом система состоит из иерархии слоев. Каждый слой обслуживает вышележащий слой, выполняя для него некоторый набор функций, которые образуют межслойный интерфейс. На основе функций нижележащего слоя следующий (вверх по иерархии) слой строит свои функции – более сложные и более мощные, которые, в свою очередь, оказываются примитивами для создания еще более мощных функций вышележащего слоя. Строгие правила касаются только взаимодействия между слоями системы, а между модулями внутри слоя связи могут быть произвольными. Отдельный модуль может выполнить свою работу либо самостоятельно, либо обратиться к другому модулю своего слоя, либо обратиться за помощью к нижележащему слою через межслойный интерфейс .
Микроядерная архитектура является альтернативой классическому способу построения операционной системы. Под классической архитектурой в данном случае понимается рассмотренная выше структурная организация ОС, в соответствии с которой все основные функции операционной системы, составляющие многослойное ядро, выполняются в привилегированном режиме. При этом некоторые вспомогательные функции ОС оформляются в виде приложений и выполняются в пользовательском режиме наряду с обычными пользовательскими программами (становясь системными утилитами или обрабатывающими программами).
Суть микроядерной архитектуры состоит в следующем. В привилегированном режиме остается работать только очень небольшая часть ОС, называемая микроядром. Микроядро защищено от остальных частей ОС и приложений. В состав микроядра обычно входят машинно-зависимые модули, а также модули, выполняющие базовые функции ядра по управлению процессами, обработке прерываний, управлению виртуальной памятью, пересылке сообщений и управлению устройствами ввода-вывода, связанные с загрузкой или чтением регистров устройств. Набор функций микроядра обычно соответствует функциям слоя базовых механизмов обычного ядра. Такие функции операционной системы трудно, если не невозможно, выполнить в пространстве пользователя.
Все остальные более высокоуровневые функции ядра оформляются в виде приложений, работающих в пользовательском режиме. Однозначного решения о том, какие из системных функций нужно оставить в привилегированном режиме, а какие перенести в пользовательский, не существует. В общем случае многие менеджеры ресурсов, являющиеся неотъемлемыми частями обычного ядра – файловая система, подсистемы управления виртуальной памятью и процессами, менеджер безопасности и т.п., - становятся «периферийными» модулями, работающими в пользовательском режиме.
Работающие в пользовательском режиме менеджеры ресурсов имеют принципиальные отличия от традиционных утилит и обрабатывающих программ операционной системы, хотя при микроядерной архитектуре все эти программные компоненты также оформлены в виде приложений. Утилиты и обрабатывающие программы вызываются в основном пользователями. Ситуации, когда одному приложению требуется выполнение функции (процедуры) другого приложения, возникают крайне редко. Поэтому в операционных системах с классической архитектурой отсутствует механизм, с помощью которого одно приложение могло бы вызвать функции другого.
Операционные системы, основанные на концепции микроядра, в высокой степени удовлетворяют большинству требований, предъявляемых к современным ОС, обладая переносимостью, расширяемостью, надежностью и создавая хорошие предпосылки для поддержки распределенных приложений. За эти достоинства приходится платить снижением производительности, и это является основным недостатком микроядерной архитектуры.
Система управления файлами является основной в абсолютном большинстве современных операционных систем. Например, операционные системы Unix никак не могут функционировать без файловой системы, ибо понятие файла для них является одним из самых фундаментальных. Все современные операционные системы используют файлы и соответствующее программное обеспечение для работы с ними. Дело в том что, во-первых, через файловую систему связываются по данным многие системные обрабатывающие программы. Во-вторых, с помощью этой системы решаются проблемы централизованного распределения дискового пространства и управления данными. Наконец, пользователи получают более простые способы доступа к своим данным, которые они размещают на устройствах внешней памяти.
Файловая система (ФС) является важной частью любой операционной системы, которая отвечает за организацию хранения и доступа к информации на каких-либо носителях. Рассмотрим в качестве примера файловые системы для наиболее распространенных в наше время носителей информации - магнитных дисков. Как известно, информация на жестком диске хранится в секторах (обычно 512 байт) и само устройство может выполнять лишь команды считать/записать информацию в определенный сектор на диске. В отличие от этого файловая система позволяет пользователю оперировать с более удобным для него понятием - файл. Файловая система берет на себя организацию взаимодействия программ с файлами, расположенными на дисках. Для идентификации файлов используются имена. Современные файловые системы предоставляют пользователям возможность давать файлам достаточно длинные мнемонические названия .

глава 2. ХАРАКТЕРИСТИКА СОВРЕМЕННЫХ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Windows 7 под кодовыми наименованиями Blackcomb и Vienna - операционная система семейства Windows NT, следующая за Windows Vista. В линейке Windows NT система носит номер версии 6.1 (Windows 2000 - 5.0, Windows XP - 5.1, Windows Server 2003 - 5.2, Windows Vista и Windows Server 2008 - 6.0). Серверной версией является Windows Server 2008 R2, версией для интегрированных систем - Windows Embedded Standard 2011 (Quebec), мобильной - Windows Embedded Compact 2011 (Chelan, Windows CE 7.0),
Операционная система поступила в продажу 25 октября 2009 года, меньше чем через три года после выпуска предыдущей операционной системы, Windows Vista. Хотя изначально операционная система должна была поступить в продажу уже 31 августа 2009 года. Партнёрам и клиентам, обладающим лицензией Volume Licensing, доступ к RTM был предоставлен 24 июля 2009 года. Финальная нелицензионная версия (копия с дисков, которые потом пошли в продажу) была доступна всем с первых чисел августа 2009 года .
В состав Windows 7 вошли как некоторые разработки, исключённые из Windows Vista, так и новшества в интерфейсе и встроенных программах. Из состава Windows 7 были исключены игры Inkball, Ultimate Extras; приложения, имеющие аналоги в Windows Live (Почта Windows, Календарь Windows и пр.), технология Microsoft Agent, Windows Meeting Space; из меню "Пуск" исчезла возможность вернуться к классическому меню и Версии Windows 7.
В Америке Windows 7 доступен в шести различных вариантах, в России - только в пяти (исключен Enterprise). Также в России недоступен Family Pack (обновление до Windows 7 Home Premium на три компьютера) .
Windows 7 был создан в нескольких нижеперечисленных версиях с возросшими аппаратными требованиями (Таблица 1).
Таблица 1 – Минимальные аппаратные требования для Windows 7

Архитектура	32-bit	64-bit
Процессор	1 ГГц IA-32 processor	1 ГГц x86-64 processor
Оперативная память(RAM)	1 Гб	2 Гб
Видеокарта	Видео адаптер с поддержкой DirectX 9 и WDDM версии 1.0 и старше. (Не является абсолютной необходимостью; Требуется только для Aero )
Свободное место на ж ёстком диске	16 Гб свободного места	20 Гб свободного места
Оптический привод	DVD-ROM привод (Только для установки с DVD)

1) Windows 7 Начальная. Windows 7 Начальная позволит вам работать с любым количеством программ и приложений. В то же время она экономит ресурсы вашего компьютера, будь это нетбук или настольный компьютер. Простота, удобство и экономичность - вот главные преимущества именно этой версии Windows 7. Еще одна версия, которую нельзя купить в коробке, но которая все же есть на российском рынке - это Windows 7 Начальная (Starter). Она распространяется только вместе с компьютерами и ноутбуками (OEM).
Это самая урезанная версия Windows 7. В ней нет ни интерфейса Aero, ни возможности удаленной работы, ни виртуальных десктопов и XP Mode, ни Windows Media Center.
2) Windows 7 Домашняя базовая. Позволяет быстрее и легче выполнять повседневные задачи Windows 7. обеспечивает более быстрый и легкий доступ к программам и документам, которые используются наиболее часто. Отличается лишь частичной поддержкой Aero - (полупрозрачные окна). Но большинство "взрослых" функций в базовой версии отсутствуют .
Базовая версия существует в двух вариантах: 32-битном и 64-битном. Все более старшие версии включают оба диска (и с 32-битной, и с 64-битной ОС).
3) Windows 7 Домашняя расширенная. Операционная система Windows 7 Домашняя расширенная позволяет с легкостью создать домашнюю сеть и обмениваться любимыми фотографиями, музыкой и видеозаписями. Можно также просматривать, приостанавливать, перематывать назад ТВ-передачи и записывать их.
Windows 7 Домашняя расширенная (Home Premium), содержат два диска: первый - с 32-битной версией, а второй - с 64-битной (ключ активации, естественно, только один, поэтому не получится поставить на один компьютер 64-битную версию, а на другой - 32-битную).
Кроме того, Windows 7 Home Premium имеет два важных отличия от Home Basic: это наличие Windows Media Center и технологии Multi-Touch. На ней мы остановимся поподробнее. Не секрет, что всевозможные устройства с сенсорным экраном сегодня распространяются все больше. Причем, это уже не только мобильные телефоны с крошечными экранами, но и полноценные мониторы, а также компьютеры-моноблоки (например, HP TouchSmart). Видя тенденцию, в Microsoft решили выпустить операционную систему, оптимизированную для работы с пальцевыми технологиями.
Причем, что важно, Windows 7 понимает многопальцевые команды. Это позволяет удобно работать с фотографиями, спутниковыми картами, рисунками и прочими графическими объектами. То, что несколько лет назад казалось фантастикой, а после выпуска нашумевшего столика Microsoft Surface - экспериментальной и далекой от обычных пользователей разработкой, сегодня стало доступно практически каждому. И не в последнюю очередь благодаря Windows 7.
Наконец, еще одна маленькая деталь, отличающая Home Edition от Home Basic: это поддержка 16 ГБ оперативной памяти вместо 8 ГБ. Разумеется, относится это только к 64-битным версиям (в 32-битных максимум - это 4 ГБ). А если вам и этого мало, то обратите внимание на Windows 7 Профессиональная (Professional). Там поддерживаются все 192 ГБ.
4) Windows 7 Профессиональная. Выпуск Windows 7 Профессиональная позволяет устранить преграды на пути к успеху. Он обеспечивает запуск многих программ для Windows XP в режиме Windows XP и быстро восстанавливает данные с помощью автоматических архиваций в домашней или корпоративной сети. Кроме этого, можно более легко и безопасно подключаться к корпоративным сетям благодаря функции присоединения к домену. Однако Windows 7 Профессиональная предназначена не только для бизнеса. Она также содержит и превосходные возможности выпуска Windows Домашняя расширенная для развлечений .
5) Windows 7 Максимальная. Самая старшая версия Windows 7, предоставляющая пользователю максимум возможностей, - Windows 7 Максимальная (Ultimate). В максимальную версию включен Multilingual User Interface Pack, позволяющий менять язык интерфейса системы. Таким образом, вы можете купить российскую версию, после чего поменять весь интерфейс системы на английский. Кроме того, в Ultimate есть возможность загрузки с виртуального жесткого диска и несколько технологий, которые ориентированы на корпоративных пользователей. Прежде всего, это Федеративный поиск (Federated Search), BitLocker и BitLocker To Go. Федеративный поиск в Windows 7 обеспечивает встроенную поддержку поиска корпоративных данных, хранящихся за пределами ПК пользователя. То есть вы можете искать данные в корпоративной сети или на сайтах SharePoint так же, как и на локальном компьютере. BitLocker - это шифрование дисков на компьютере, а BitLocker To Go - шифрование данных на съемных носителях (например, флешках).
Кроме вышеперечисленного, Windows 7 Ultimate может предложить пользователям и IT-специалистам и некоторые другие возможности но для их использования понадобится развернуть Windows Server 2008 R2. Иные же даст Microsoft Desktop Optimization Pack .

2.2. ОС Unix

Операционная система UNIX – это многопользовательская система с разделением времени. Один из создателей операционной системы, первоначально названной UNIX, Кен Томпсон. UNIX – одна из самых популярных в мире операционных систем благодаря тому, что ее сопровождает и распространяет большое число компаний. Первоначально она была создана как многозадачная система для миникомпьютеров и мэйнфреймов в середине 70-х годов, но с тех пор она выросла в одну из наиболее распространенных операционных систем, несмотря на свой временами обескураживающий интерфейс и отсутствие централизованной стандартизации. Существуют версии UNIX для многих систем, начиная от персонального компьютера, до суперкомпьютеров. Все пользователи ОС UNIX явно или неявно работают с файлами. Файловая система ОС UNIX имеет древовидную структуру. Промежуточными узлами дерева являются каталоги со ссылками на другие каталоги или файлы, а листья дерева соответствуют файлам или пустым каталогам. Каждому зарегистрированному пользователю соответствует некоторый каталог файловой системы, который называется «домашним» (home) каталогом пользователя. При входе в систему пользователь получает неограниченный доступ к своему домашнему каталогу и всем каталогам и файлам, содержащимся в нем. Пользователь может создавать, удалять и модифицировать каталоги и файлы, содержащиеся в домашнем каталоге. Потенциально возможен доступ и ко всем другим файлам, однако он может быть ограничен, если пользователь не имеет достаточных привилегий.
Командные языки, используемые в ОС UNIX, достаточно просты, чтобы новые пользователи могли быстро начать работать, и достаточно мощны, чтобы можно было использовать их для написания сложных программ.
Операционная система UNIX – это набор программ, который управляет компьютером, осуществляет связь между вами и компьютером и обеспечивает вас инструментальными средствами, чтобы помочь вам выполнить вашу работу. Разработанная, чтобы обеспечить легкость, эффективность и гибкость программного обеспечения, система UNIX имеет несколько полезных функций:
основная цель системы – это выполнять широкий спектр заданий и программ;
интерактивное окружение, которое позволяет вам связываться напрямую с компьютером и получать немедленно ответы на ваши запросы и сообщения;
многопользовательское окружение, которое позволяет вам разделять ресурсы компьютера с другими пользователями без уменьшения производительности. Этот метод называется разделением времени. Система UNIX взаимодействует с пользователями поочередно, но так быстро, что кажется, что взаимодействует со всеми пользователями одновременно;
многозадачное окружение, которое позволяет вам выполнять более одного задания в одно и тоже время.
Система UNIX имеет 4 основных компонента:

ядро – это программа, которая образует ядро операционной системы; она координирует внутренние функции компьютера (такие как размещение системных ресурсов). Ядро работает невидимо для вас;
shell – это программа, которая осуществляет связь между вами и ядром, интерпретируя и выполняя ваши команды. Так как она читает ваш ввод и посылает вам сообщения, то описывается как интерактивная;
commands – это имена программ, которые компьютер должен выполнить. Пакеты программ называются инструментальными средствами. Система UNIX обеспечивает инструментальными средствами для таких заданий как создание и изменение текста, написание программ, развитие инструментария программного обеспечения, обмен информацией с другими посредством компьютера;
filesystem – файловая система – это набор всех файлов, возможных для вашего компьютера. Она помогает вам легко сохранять и отыскивать информацию.

Unix удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к современным операционным системам, включая следующие:
– Поддержка всех основных сетевых протоколов.
– Поддержка всех основных файловых систем.
– Квотирование дискового пространства.
– Удобный пользовательский и программный интерфейсы.
– Возможность эффективного управления ресурсами компьютера.
– Многозадачный режим.
– Многооконный графический интерфейс.
– Многоязыковая поддержка для шрифтов и клавиатур.
– Многопроцессорность.
– Наличие механизмов работы с виртуальной памятью.
– Эмуляция математического сопроцессора.
– Обеспечение защиты информации от несанкционированного доступа, а также защита от неправильных действий пользователя.
– Разделяемые библиотеки.
– Виртуальные консоли.
– Переносимость ОС благодаря тому, что программы ОС написаны на языке высокого уровня Си.
– Многоплатформенность, т. к. ОС Unix практически не привязаны к архитектуре систем. Среди всех требований, которым удовлетворяют ОС семейства Unix, нас будут интересовать их возможности при реализации компьютерных сетей. Сегодня все ОС работают в Интернете и достаточно хорошо. Однако ОС Unix позволяет получить скорость работы в Интернете в несколько раз больше, чем другие ОС .
Еще одним достоинством Unix является значительно более высокая надежность связи, что позволяет копировать из Интернета большие объемы информации.
Unix позволяет организовать полноценный доступ к Интернету с каждого компьютера локальной сети через один зарегистрированный компьютер. Регистрация остальных компьютеров не требуется.
Unix обладает более высокой, чем другие ОС, степенью защиты информации от проникновения в компьютер через Интернет и при работе в локальной сети.
Степень защиты от вирусных атак в Unix оказывается также выше.
Работа программных средств в Unix отличается надежностью и стабильностью.
Unix позволяет создавать надежные архивы информации, Web-Серверы, серверы баз данных с удаленным доступом, серверы локальных компьютерных сетей, мощные Интернет-станции с полным набором возможностей Интернет – провайдера.
Инсталляционные пакеты многих версий Unix разрешены для бесплатного копирования через Интернет.
ОС Unix имеют стандартный набор средств, корректное использование которых позволяет строить защищенные компьютерные сети. Механизмы обеспечения безопасности соответствуют классу С2 «Оранжевой книги» и присутствуют в Unix с 1992 г. (Unix SVR4). Стандартные средства защиты в Unix имеют следующие возможности:
Защита через пароли. Любой пользователь в Unix имеет свое имя и свой пароль, без которых он не может логически включиться в систему.
Защита файлов. Даже если пользователь вошел в систему, не обладая сответствующими правами доступа к файлам, он не может работать с чужими файлами. В Unix существует один, так называемый, суперпользователь (superuser), который входит в систему с именем root и имеет свой пароль, этот пользователь имеет неограниченные права доступа к файлам и является администратором системы.
Возможность изменения статуса пользователя с использованием команды su (superuser), если только ему известен пароль суперпользователя, или команды newgrp, позволяющей изменить группу, к которой принадлежит пользователь.
Шифрование файлов с помощью программы crypt, которая предусматривает использование системы ключей.
На основе использования стандартных средств защиты система является безопасной в такой степени, в какой она настроена суперпользователем. Вместе с тем защита на сетевом уровне требует использования дополнительных средств, прежде всего системы сетевой аутентификации и межсетевых экранов.

2.3. Windows XP

Windows XP была выпущена 25 октября 2001 года и является развитием Windows 2000 Professional .
В отличие от предыдущей системы Windows 2000 , которая поставлялась как в серверном , так и в клиентском вариантах, Windows XP является исключительно клиентской систе мой. Её серверным аналогом является Windows Server 2003 . Хотя Windows Server 2003 и построен на базе того же кода, что и Windows XP, почти всецело наследуя интерфейс её пользовательской части, Windows Server 2003 всё же использует более новую и переработанную версию ядра NT 5.2; появившаяся позже Windows XP Professional x64 Edition имела то же ядро, что и Windows Server 2003 , и получала те же обновления безопасности, вследствие чего можно было говорить о том, что их развитие шло «параллельно».
Windows XP выпускалась во многих вариантах:
Windows XP Professional Edition была разработана для предприятий и предпринимателей и содержит такие функции, как удалённый доступ к рабочему столу компьютера, шифрование файлов (при помощи Encrypting File System ), центральное управление правами доступа и поддержка многопроцессорных си стем.
Windows XP Home Edition - система для домашнего применения. Выпускается как недорогая «урезанная» версия Professional Edition, но базируется на том же ядре .
Windows XP Tablet PC Edition базируется на Professional Edition и содержит специальные приложения, оптимизированные для ввода данных
и т.д.................

Cекция "Kомпьютерные и информационные технологии в технических системах, экономике, науке и образовании"

НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ИЗУЧЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ
ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Савельев А.Н. (Центр информационных технологий МГТУ)

Необходимость изучения современных операционных систем (ОС) обусловлена важностью их выбора и применения в компьютерных системах любого назначения. В настоящее время можно выделить несколько направлений в развитии ОС, среди которых: настольные ОС (ОС общего назначения), сетевые ОС, встраиваемые ОС и т.д. Изучение ОС каждого типа предполагает получение соответствующих навыков по ключевым аспектам их использования, включая установку, настройку и модернизацию в течение всего жизненного цикла.

Жизненный цикл настольных ОС на сегодняшний день составляет приблизительно пять лет и в основном определяется сменой поколений прикладного программного обеспечения (ПО) и сроком службы компьютеров соответствующих типов. Жизненный цикл сетевых ОС сложнее определить, так как он зависит от многих факторов, включая способность адаптации ОС к необходимости поддержки новых сервисов и соответствия новым принимаемым стандартам. Например, можно проследить эволюцию жизненного цикла основных сетевых ОС компании Novell:

Таблица 1.

ОС Начало Конец Рекомендованная замена Жизненный цикл NetWare 3.11 1992 01.1999 NetWare3.2 (с 02.1998) более 6 лет NetWare 3.12 12.1993 05.2000 NetWare3.2 (с 02.1998) 6 лет 2 месяца NetWare 4.1 11.1994 05.2000 NetWare 5 (с 09.1998) 5 лет 6 месяцев NetWare 4.11 08.1996 03.2001 NetWare 4.2 (01.1999) 4 года 7 месяцев

Примечание: данные взяты из источников компании Novell; конец жизненного цикла предполагает прекращение официального сопровождения ОС производителем.
Таким образом, можно сделать вывод о том, что жизненный цикл сетевых ОС стабильно снижается. Говоря о встраиваемых ОС, следует отметить, что их жизненный цикл в основном определяется сроком службы оборудования, которым они управляют (в частности, бортовые компьютеры легковых автомобилей управляются ОС в течение всего срока эксплуатации).

В таких условиях изучение современных ОС затрудняется, так как к моменту окончания обучения некоторые из них уже снимаются с эксплуатации, а некоторые переходят в завершающую стадию эксплуатации. Это означает, что получение навыков работы в конкретных ОС не может быть успешным без изучения принципов организации и архитектуры построения ОС. Также важно знание индустриальных стандартов, на которых основаны современные ОС. Для будущих инженеров-разработчиков полезно изучение внутренних механизмов работы ОС, а для различных категорий пользователей – изучение потребительских и экономических свойств ОС.

На рынке существует и успешно применяется большое количество ОС различного применения, включая семейства ОС Microsoft Windows, Novell NetWare, IBM OS/2, а также большое количество разновидностей ОС семейства UNIX. Все они в той или иной степени относятся к одному из направлений в развитии ОС и поэтому могут быть использованы в качестве основы при построении учебного процесса.

Информатика и вычислительная техника - это быстро прогрессирующая область, направления развития которой довольно трудно предсказать. Исследователи в университетах и промышленных научно-исследовательских лабораториях постоянно выдают новые идеи, часть из которых не получают дальнейшего развития, а другие становятся основой будущих продуктов и оказывают существенное влияние на промышленность и пользователей. Сказать, какие именно проявят себя в этой роли, можно только по прошествии времени. Отделить зерна от плевел особенно трудно, поскольку порой проходит 20-30 лет между зарождением идеи и ее расцветом.

Например, когда президент Эйзенхауэр учредил в 1958 году в Министерстве обороны США управление перспективных исследований и разработок - Advanced Research Projects Agency (ARPA), он пытался воспрепятствовать уничтожению флота и ВВС и предоставил Пентагону средства на исследования. Он вовсе не планировал изобрести Интернет. Но одной из сторон деятельности ARPA было выделение ряду университетов средств на исследования в неизученной области пакетной коммутации, которые привели к созданию первой экспериментальной сети с пакетной коммутацией - ARPANET. Она появилась в 1969 году. Вскоре к ARPANET подключились другие исследовательские сети, финансируемые ARPA, в результате чего родился Интернет. Затем Интернет в течение 20 лет успешно использовался для обмена сообщениями по электронной почте в академической исследовательской среде. В начале 1990-х годов Тим Бернерс-Ли (Tim Berners-Lee) из исследовательской лаборатории CERN в Женеве изобрел Всемирную паутину -World Wide Web, а Марк Андресен (Marc Andreesen) из университета Иллинойса создал для нее графический браузер. Неожиданно для всех Интернет заполонили общающиеся подростки, чего явно не планировал Эйзенхауэр (он бы в гробу перевернулся, узнав об этом).

Исследования в области операционных систем также привели к существенным изменениям в используемых системах. Ранее упоминалось, что все первые коммерческие компьютерные системы были системами пакетной обработки до тех пор, пока в начале 1960-х в Массачусетском технологическом институте не изобрели интерактивную систему с разделением времени. Все компьютеры работали только в текстовом режиме, пока в конце 1960-х Даг Энгельбарт (Doug Engelbart) из Стэнфордского исследовательского института не изобрел мышь и графический пользовательский интерфейс. Кто знает, что появится вслед за всем этим?

В этом разделе, а также в соответствующих разделах книги мы кратко опишем некоторые из исследований в области операционных систем, которые проводились в течение последних 5-10 лет, чтобы дать представление о том, что может появиться в будущем. Это введение не претендует на полноту и основано главным образом на материалах, опубликованных в рамках конференций по передовым исследованиям, поскольку представленные идеи успешно преодолели перед публикацией по крайней мере жесткий процесс рецензирования со стороны специалистов.

Следует заметить, что в компьютерной науке, в отличие от других научных сфер, основная часть исследований публикуется на конференциях, а не в журналах. Большинство статей, цитируемых в разделах, посвященных исследованиям, были опубликованы ACM, IEEE Computer Society или USENIX и доступны в Интернете для членов этих организаций. Более подробная информация об этих организациях и их электронных библиотеках находится на следующих сайтах:

♦ ACM - http://www.acm.org

♦ IEEE Computer Society - http://www.computer.org

♦ USENIX - http://www.usenix.org

Практически все исследователи понимают, что существующие операционные системы излишне громоздки, недостаточно гибки, ненадежны, небезопасны и в той или иной степени содержат ошибки (но не будем переходить на личности). Поэтому естественно, что огромное количество исследований посвящено тому, как создать более совершенные операционные системы. Недавно опубликованные работы касались, кроме всего прочего, ошибок и отладки (Renzelmann et al., 2012; Zhou et al., 2012), восстановления после аварии (Correia et al., 2012; Ma et al., 2013; Ongaro et al., 2011; Yeh and Cheng, 2012), управления электропитанием (Pathak et al., 2012; Petrucci and Loques, 2012; Shen et al., 2013), файлов и систем хранения (Elnably and Wang, 2012; Nightingale et al., 2012; Zhang et al., 2013), высокопроизводительного ввода-вывода (De Bruijn et al., 2011; Li et al., 2013; Rizzo, 2012), гипер- и многопоточности (Liu et al., 2011), оперативного обновления (Giuffrida et al., 2013), управления графическими процессорами (Rossbach et al., 2011), управления памятью (Jantz et al., 2013; Jeong et al., 2013), многоядерных операционных систем (Baumann et al., 2009; Kapritsos, 2012; Lachaize et al., 2012; Wentzlaff et al., 2012), корректности операционных систем (Elphinstone et al., 2007; Yang et al., 2006; Klein et al., 2009), надежности операционных систем (Hruby et al., 2012; Ryzhyk et al., 2009, 2011; Zheng et al., 2012), конфиденциальности и безопасности (Dunn et al., 2012; Giuffrida et al., 2012; Li et al., 2013; Lorch et al., 2013; Ortolani and Crispo, 2012; Slowinska et al., 2012; Ur et al., 2012), мониторинга использования и производительности (Harter et al., 2012; Ravindranath et al., 2012), а также виртуализации (Agesen et al., 2012; Ben-Yehuda et al., 2010; Colp et al., 2011; Dai et al., 2013; Tarasov et al., 2013; Williams et al., 2012).

Еще по теме Исследования в области операционных систем:

1. Э. ТАНЕНБАУМ Х. БОС. СОВРЕМЕННЫЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМ Ы 4-е ИЗДАНИЕ, 2015
2. Э. ТАНЕНБАУМ, А. ВУДХАЛЛ. ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ Разработка и реализация 3-е издание, 2007
3. 2.2.4. Область создания и применения информационных систем, информационных технологий и средств их обеспечения
4. 9.5. Правовое регулирование отношений в области создания, эксплуатации и использования Государственной автоматизированной системы Российской Федерации «Выборы»

Кукушкин Дмитрий, ТМ-247

Исследование эволюции ОС

Скачать:

Предварительный просмотр:

Государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования «Арзамасский приборостроительный колледж имени П.И.Пландина»

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

Выполнил:

Кукушкин Д, студент

Группы ТМ-247

Исследование эволюции операционных систем

Научный руководитель:

Преподаватель Ракова Л.В.

Арзамас,

2014

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………......3

ГЛАВА I. Понятие операционной системы……………………………………….. 4

ГЛАВА II. Эволюция операционной системы……………………………………..5

§2.1.Первый период………………………………………………………………….5

§2.2.Второй период…………………………………………………………………..5

§2.3.Третий период…………………………………………………………………..6

§2.4.Четвертый период………………………………………………………………7

ГЛАВА III. Системные требования распространенных операционных систем…8

ГЛАВА IV. Анализ современных ОС…………………………………………….10

Выводы по главе IV………………………………………………………………...12

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………..14

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ……………………………….15

ВВЕДЕНИЕ

История любой отрасли науки или техники позволяет не только удовлетворить естественное любопытство, но и глубже понять сущность основных достижений этой отрасли, осознать существующие тенденции и правильно оценить перспективность тех или иных направлений развития. За почти полувековой период своего существования операционные системы прошли сложный путь, насыщенный многими важными событиями. Огромное влияние на развитие операционных систем оказали успехи в совершенствовании элементной базы и вычислительной аппаратуры, поэтому многие этапы развития ОС тесно связаны с появлением новых типов аппаратных платформ, таких как мини-компьютеры или персональные компьютеры. Серьезную эволюцию операционные системы претерпели в связи с новой ролью компьютеров в локальных и глобальных сетях. Важнейшим фактором развития ОС стал Интернет. По мере того как эта Сеть приобретает черты универсального средства массовых коммуникаций, ОС становятся все более простыми и удобными в использовании, включают развитые средства поддержки мультимедийной информации, снабжаются надежными средствами защиты.

Актуальность исследования обусловлена потребностью улучшения операционных систем для повышения качества работы пользователя с ЭВМ, делая её, более простой, и освобождая его от обязанностей распределять ресурсы и управлять ими.

Объект исследования - операционные системы.

Предмет исследования – эффективные технологии, научные труды ученых и программистов, применяемые пользователем в работе над операционной системой.

Целью данной исследовательской работы является – описание и анализ эволюции операционных систем.

Поставленная цель решается посредством следующих задач:

Рассмотреть исторический аспект появления операционных систем;

Выделить и рассмотреть этапы эволюции операционных систем.

В первой главе рассматриваются общие сведения об операционных системах.

Во второй главе рассматриваются периоды развития операционных систем.

В третьей главе рассматриваются системные требования распространенных операционных систем.

В четвертой главе дается анализ распространенных ОС.

Работа состоит из четырех глав, введения, заключения и списка использованных источников.

ГЛАВА 1. Понятие операционной системы

Операционная система, ОС (англ. operating system) - базовый комплекс компьютерных программ своего рода, передатчик между компьютерным железом и остальными программами. ОС принимает на себя сигналы-команды, которые посылают другие программы, и «переводит» их на понятный машине язык. ОС управляет всеми подключенными к компьютеру устройствами, обеспечивая доступ к ним другим программам.

ОС позволяет абстрагироваться от деталей реализации аппаратного обеспечения, предоставляя разработчикам программного обеспечения минимально необходимый набор функций. С точки зрения обывателей, обычных пользователей компьютерной техники, ОС включает в себя и программы пользовательского интерфейса. Основные функции (простейшие ОС):

• Загрузка приложений в оперативную память и их выполнение;

• Стандартизованный доступ к периферийным устройствам (устройства ввода-вывода);
• Управление оперативной памятью (распределение между процессами, виртуальная память);
• Управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как Жёсткий диск, Компакт-диск и т. д.), как правило, с помощью файловой системы;
• Пользовательский интерфейс;
• Сетевые операции, поддержка стека протоколов

Каждая ОС состоит как минимум из 3-х обязательных частей.

Первая – ядро, командный интерпретатор, «переводчик» с программного языка на «железный», язык машинных кодов.

Вторая – специализированные программы для управления различными устройствами, входящими в состав компьютера. Такие программы называются драйверами. Сюда же относятся так называемые «системные библиотеки», используемые как самой операционной системой, так и входящими в ее состав программами.

Третья часть – удобная оболочка, с которой общается пользователь – интерфейс. Это своего рода красивая обертка, в которую упаковано скучное и не интересное для пользователя ядро. Сравнение с упаковкой удачно еще и потому, что именно на нее обращают внимание при выборе ОС, - о ядре же, главной части ОС, вспоминают уже потом.

Самые распространенные на сегодняшний день операционные системы – это все операционные системы компании Microsoft, Linux и Mac OS.

ГЛАВА II. Эволюция операционной системы

§2 .1 Первый период (1945 -1955)

Известно, что компьютер был изобретен английским математиком Чарльзом Бэбиджем в конце восемнадцатого века. Его "аналитическая машина" так и не смогла но настоящему заработать, потому что технологии того времени не удовлетворяли требованиям по изготовлению деталей точной механики, которые были необходимы для вычислительной техники. Известно также, что этот компьютер не имел операционной системы.

Некоторый прогресс в создании цифровых вычислительных машин произошел после второй мировой войны. В середине 40-х были созданы первые ламповые вычислительные устройства. В то время одна и та же группа людей участвовала и в проектировании, и в эксплуатации, и в программировании вычислительной машины. Это была скорее научно-исследовательская работа в области вычислительной техники, а не использование компьютеров в качестве инструмента решения каких-либо практических задач из других прикладных областей. Программирование осуществлялось исключительно на машинном языке. Об операционных системах не было и речи, все задачи организации вычислительного процесса решались вручную каждым программистом с пульта управления. Не было никакого другого системного программного обеспечения, кроме библиотек математических и служебных подпрограмм.

§ 2.4 Четвертый период (1980 - настоящее время)

Следующий период в эволюции операционных систем связан с появлением больших интегральных схем (БИС). В эти годы произошло резкое возрастание степени интеграции и удешевление микросхем. Компьютер стал доступен отдельному человеку, и наступила эра персональных компьютеров. С точки зрения архитектуры персональные компьютеры ничем не отличались от класса миникомпьютеров типа PDP-11, но вот цена у них существенно отличалась. Если миникомпьютер дал возможность иметь собственную вычислительную машину отделу предприятия или университету, то персональный компьютер сделал это возможным для отдельного человека.

Компьютеры стали широко использоваться неспециалистами, что потребовало разработки "дружественного" программного обеспечения, это положило конец кастовости программистов.

На рынке операционных систем доминировали две системы: MS-DOS и UNIX. Однопрограммная однопользовательская ОС MS-DOS широко использовалась для компьютеров, построенных на базе микропроцессоров Intel 8088, а затем 80286, 80386 и 80486. Мультипрограммная многопользовательская ОС UNIX доминировала в среде "не-интеловских" компьютеров, особенно построенных на базе высокопроизводительных RISC-процессоров.

В середине 80-х стали бурно развиваться сети персональных компьютеров, работающие под управлением сетевых или распределенных ОС.

В сетевых ОС пользователи должны быть осведомлены о наличии других компьютеров и должны делать логический вход в другой компьютер, чтобы воспользоваться его ресурсами, преимущественно файлами. Каждая машина в сети выполняет свою собственную локальную операционную систему, отличающуюся от ОС автономного компьютера наличием дополнительных средств, позволяющих компьютеру работать в сети. Сетевая ОС не имеет фундаментальных отличий от ОС однопроцессорного компьютера. Она обязательно содержит программную поддержку для сетевых интерфейсных устройств (драйвер сетевого адаптера), а также средства для удаленного входа в другие компьютеры сети и средства доступа к удаленным файлам, однако эти дополнения существенно не меняют структуру самой операционной системы.

ГЛАВА III. Системные требования распространенных операционных систем

Особое внимание на ОС Windows я заострять не буду, так как практически любой, кто пользуется компьютером, наверняка использует в качестве своей настольной операционной системы Windows. Поэтому сразу перейдем к системным требованиям данного продукта.

1. Microsoft Windows XP

Для быстрой и стабильной работы ваш компьютер должен обладать процессором Pentium-II, частота процессора от 500 МГц, свободным дисковым пространством не менее 2 Гбайт и, соответственно, устройством для чтения дисков.

1. Microsoft Windows Vista

Если вы остановили свой выбор на Vista, то система вашего компьютера должна быть не слабее данных системных требований: процессор с тактовой частотой не менее 800 МГц, 512 Мб оперативной памяти, 32 Мб видео памяти, графическая плата с поддержкой DirectX 9, устройство для чтения DVD и не менее 15 Гб свободного места на жестком диске.

1. Microsoft Windows Seven

Для работы этой системы вам необходим процессор с частотой не менее 1 ГГц, 1 Гб оперативной памяти или выше, более 16 Гб свободного места на жестком диске, устройство для чтения DVD и графическая карта совместимая с DirectX 9.

7 сентября 1991 года финский студент Линус Торвальдс выложил в сети исходный код того, что впоследствии развилось в операционную систему Linux («Линукс»). Самое принципиальное отличие Linux от Mac OS X и Windows заключается в том, что Linux – это свободное ПО, которое распространяется под лицензией GPL. В отличие от коммерческих систем, таких как Microsoft Windows или Mac OS , Linux не имеет географического центра разработки. Нет и организации, которая владела бы этой системой; нет даже единого координационного центра. Программы для Linux - результат работы тысяч проектов. Некоторые из этих проектов централизованы, некоторые сосредоточены в фирмах. Многие проекты объединяют хакеров со всего света, которые знакомы только по переписке. Создать свой проект или присоединиться к уже существующему может любой и, в случае успеха, результаты работы станут известны миллионам пользователей. Пользователи принимают участие в тестировании свободных программ , общаются с разработчиками напрямую, что позволяет быстро находить и исправлять ошибки и реализовывать новые возможности.

Если вы решили установить Linux на ваш компьютер, то вам понадобится процессор с частотой 33МГц, 8 Мб оперативной памяти и 120 Мб дискового пространства.

Последней в списке самых распространенных операционных систем является ОС Mac OS. Самое важное - Mac OS X устанавливается только на компьютеры Мacintosh производства фирмы Apple. Кроме того, в отличие от открытой Linux, Mac OS X является проприетарным обеспечением, т.е. имеется запрет на свободное распространение, внесение изменений и т. д. Первая Mac OS появилась в 1984 году, что значительно раньше появления Windows. Компания Apple хотела, чтобы Макинтош представлялся как компьютер «для всех остальных». Сам термин «Mac OS» в действительности не существовал до тех пор, пока не был официально использован в середине 1990-х годов. С тех пор термин применяется ко всем версиям операционных систем Макинтоша как удобный способ выделения их в контексте других операционных систем. Mac OS устанавливается только на компьютеры Мacintosh производства фирмы Apple. Эти компьютеры имеют в отличие от привычных нам ПК закрытую архитектуру, то есть сами компьютеры собирает только Apple.

ГЛАВА 4. Анализ современных ОС

Практические данные.

Сравнение операционных систем это трудоемкий процесс. Результат работы отражен в таблице (таблица №1).

Все операционные системы (Windows XP, Windows Vista, Windows Seven, Linux, Mac OS) были оценены по нескольким параметрам:

1. безопасность,

1. интерфейс,
2. цена.

Таблица 1

	Windows XP	Windows Vista	Windows Seven	Linux	Mac OS
Безопасность	Без установки обновлений и патчей - самая беззащитная система для доступа в интернет. Самая лакомая цель для множества вирусов и других вредоносных программ.	Улучшает безопасность с помощью дополнительных программ, но остается главной целью для вредоносных программ.	Как и предыдущие версии Windows нуждается в постоянном обновлении.	Linux более безопасная система, чем Windows. Например, Ubuntu , по - умолчанию, даже не создает администраторский аккаунт, который является непременной целью для вредоносных программ. Маленькая распространенность Linux приводит к тому, что хакеры меньше обращают на нее внимание, чем на Windows.	Четкое разделение системных и пользовательских файлов для максимальной безопасности. данном случае игнорируются права доступа к файлам пользователей .
Интерфейс	Отсутствие единства интерфейса. Нет четких правил, как должны выглядеть элементы управления в разных приложениях - все отдано в руки разработчиков приложений. Отсутствие нормальных эффектов при переключении между окнами и их сворачивании. Те, что есть - хочется отключить уже через 5 минут. Устаревший механизм поиска файлов. Улучшить можно только сторонними приложениями, например - Google Desktop Search.	Перегруженный интерфейс. Измененные положения не которых элементов в Панели управления. Эффекты полупрозрачности, анимации позволяют легче ориентироваться в работе и переключении между программами. Быстрый поиск файлов по всей системе. Возможность использования Gadgets в боковой панели на рабочем столе.	Довольно приятный интерфейс, не вызывающий раздражения. Возможность просмотра окон в 3D, красивые и удобные панели упрощают пользование компьютером. Очень быстрый поиск помогает лучше ориентироваться в огромной библиотеке файлов. Возможность использования Gadgets в боковой панели на рабочем столе.	Интерфейсы Gnome и KDE похожи на интерфейсы Mac OS и Windows соответственно. Встроенная возможность использования нескольких виртуальных рабочих столов. Возможность включения графического ускорения присутствует, но требует отдельного настраивания.	Интерфейс четкий, неперегруженный и логичный. Настолько хорош, что его пытаются воссоздать на других операционных системах с помощью тем оформления и специальных программ. Полупрозрачность и эффекты анимации очень органичны и помогают ориентироваться в системе. Наличие виртуальных рабочих столов с возможностью перетаскивания окон между столами. Возможность использования виджетов. Мгновенный поиск уже при наборе ищет файлы и их содержимое по всей системе и в локальной сети, поддерживает логические операции и арифметические вычисления.
Прекрасно работает на не слишком быстрых процессорах и при небольшом объеме оперативной памяти.	Требует больше оперативной памяти и места на диске. Высокие системные требования.	Достаточно большие системные требования осложняю работу данной ОС на старых процессорах. Отличная скорость работы.	Отлично работает даже на очень старых компьютерах из-за незначительных системных требований. средств в первую очередь ориентируются на Windows и Mac OS.	Производительность на высоте, потому что программное обеспечение очень хорошо оптимизировано под конкретную платформу.
Цена	2000-5000 руб.	2000-6000 руб.	3000-7000 руб.	3000-6000 руб.	Входит в стоимость ноутбука.

Выводы по главе IV

1. Microsoft Windows XP

Скорее всего, вы хорошо знакомы с этой системой. Если вас все устраивает, то нет необходимости менять свои привычки. Пять лет обновлений сделали Windows XP настолько безопасной, насколько она вообще может быть, но все же уступающей по этому параметру и Vista, и Seven и Linux, и Mac OS X. Небольшие требования к ресурсам делают эту систему самой подходящей для компьютерных игр, пока DirectX 10 не захватит мир. Она не требовательна и удовлетворяет всем основным потребностям пользователя, но Microsoft постепенно вытесняет ее с рынка, освобождая место для более поздних своих продуктов.

1. Microsoft Windows Vista

Вам придется получить Windows Vista, если вы покупаете новый компьютер. Интерфейс Windows Vista более живой по сравнению с таковым у XP, что позволит вам более удобно общаться системой в течение ежедневных рутин. В Windows Vista присутствуют некоторые новые полезные инструменты и она безопаснее для работы в сети. Однако это не стоит цены обновления ПО и потери в производительности.

Windows Vista скажу откровенно - не удалась, сейчас она считается даже «неполноценной» операционной системой, а своеобразным побочным продуктом, переходом от XP к Seven.

1. Windows Seven

На момент выхода Windows 7 самой популярной операционной системой являлась Windows ХР. Однако со времени ее выпуска прошло более восьми лет, и за это время появилось множество новых устройств и технологий, для работы которых необходима поддержка операционной системы. После появления Windows Seven и обновления у пользователей оборудования, данная система стала неплохой заменой Windows XP, перепрыгнув Windows Vista. Windows Seven очень успешный продукт, который понравится многим пользователям, но она требовательна к системным ресурсам вашего компьютера.

1. Linux

Если вам надоело беспокоиться о сохранности своих данных на компьютере и бороться с бесчисленным множеством вредоносных программ, вы можете легко попробовать Linux. Вдруг он удовлетворит ваши запросы. Просто найдите загрузочный диск. Богатейшие возможности настройки делают Linux дистрибутивы идеальным вариантом для пользователей… со знанием Linux (программистов). Для обычных же пользователей, кто хочет просто работать за компьютером - система все еще остается недостаточно дружелюбной.

1. Apple Mac OS X

Mac OS можно назвать лучшей операционной системой, но у нее есть один огромный минус – чтобы стать счастливым ее обладателем, вам придется купить ноутбук фирмы Apple, а это не дешевое удовольствие. Если компьютеры Apple укладываются в ваш бюджет, то Macintosh - замечательный выбор. Вы получите мощный инструмент с самой функциональной и дружелюбной ОС на сегодняшний день.

Таким образом, на сегодняшний день, самым оптимальным вариантом остается операционная система Windows XP.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Итак, операционная система выполняет функции управления вычислениями в компьютере, распределяет ресурсы вычислительной системы между различными вычислительными процессами и образует ту программную среду, в которой выполняются прикладные программы пользователей. Такая среда называется операционной. Последнее следует понимать в том плане, что при запуске программы она будет обращаться к операционной системе с соответствующими запросами на выполнение определенных действий, или функций. Эти функции операционная система выполняет, запуская специальные системные программные модули, входящие в ее состав.

В настоящий момент около 90% персональных компьютеров используют ОС Windows, которая имеет ряд достоинств и вытеснила конкурентов из этого сегмента рынка. Более широкий класс ОС ориентирован для использования на серверах. К этому классу ОС относят: семейство Unix, разработки фирмы Microsoft, сетевые продукты Novell и корпорации IBM.

К ресурсами компьютера относятся: процессоры, память, дисковые накопители, сетевые коммуникационные средства, принтеры и другие устройства. Функцией ОС является рациональное распределение этих ресурсов между процессами с целью обеспечения максимальной эффективности функционирования компьютера.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Гордеев А.В. Операционные системы: Учебник для вузов.2-е изд. – СПб.: Питер, 2005.

2. Основы информатики: Учеб. пособие / А.Н. Морозевич, Н.Н. Говядинова, В.Г. Левашенко и др.; Под ред.А.Н. Морозевича. – 2-е изд., испр. – Мн.: Новое знание, 2003.

3. Евсюков В.В. Экономическая информатика: Учеб. пособие – Тула: Издательство «Граф и К», 2003.

Информатика в экономике: Учеб. пособие /Под ред. проф. Б.Е.

Одинцова, проф.А.Н. Романова. – М.: Вузовский учебник, 2008.