Способность совместной работы
Встроенная поддержка основных сетевых протоколов (TCP/IP, IPX/SPX, NetBeui)
Открытая сетевая архитектура и способность выбора типа сетевого клиента, транспорта, драйверов и расширяемость для поддержки дополнительных сетевых приложений.
Встроенные средства предоставления удаленного доступа к рабочей станции
Управляемость
Открытая архитектура управления с возможностью использования дополнительных управляющих систем.
Поддержка стандартов системного управления
Независимая настройка рабочей области экрана для каждого пользователя и средства мониторинга.
Поддержка приложений
Возможность выполнения 16-разрядных Windows приложений
Возможность выполнения 32-разрядных Windows приложений и поддержка OLE 2.0
Переносимость
Полная переносимость на платформы Intel 386DX, 486, и Pentium.
Различия Windows 9х и Windows NT
|
Свойства |
Windows 9х |
WindowsNTWorkstation |
|
Защита и безопасность |
|
|
|
Обеспечение полной изоляции 16 битных Windows - приложений путем предоставления каждому отдельного адресного пространства |
нет |
да |
|
Предоставление защиты по стандарту C-2. Отдельные каталоги и файлы могут быть сделаны невидимыми для выбранных пользователей. |
Нет |
да |
|
Установка прав различных пользователей к изменению конфигурации системы. |
Нет |
да |
|
Защита файловой структуры |
нет |
да |
|
Автоматическое восстановление после краха системы |
нет |
да |
|
Поддержка приложений |
|
|
|
MS DOS |
да |
большинство |
|
поддержка файловых структур NTFS и HPFS |
нет |
да |
|
Системные возможности. |
|
|
|
Драйверы MS DOS |
да |
нет |
|
Драйверы Win16 |
да |
нет |
|
Компрессия диска |
нет |
да |
|
Возможность исполнения на PowerPC, MIPS и DEC Alpha |
нет |
да |
|
Поддержка мультипроцессорных платформ |
нет |
да |
|
Техническая поддержка и сервис |
|
|
|
Команды инженеров для решения проблем в критических случаях |
нет |
да |
|
Ежемесячные информационные выпуски |
нет |
да |
|
Ежеквартальные сервисные пакеты на CD и дискетах |
нет |
да |
Windows XP
ОС Windows XP (от английского eXPerience – опыт), является новой (первые продажи – 25 октября 2001г.) ОС семейства Windows, созданной на базе технологии NT. По плану производителя эта ОС объединяет удобство, простоту в установке и эксплуатации 9х, а также надежность и многофункциональность NT. Windows XP выпускается в двух конфигурациях: Home Edition для домашних ПК и Professional Edition – для офисных. Windows XP является многозадачной многопользовательской ОС с разграничением доступа к программам и данным.
Хотя она и разработана на основе NT, однако является новым поколением ОС семейства Windows. Windows XP позволяет настраивать пользовательский интерфейс, который построен по принципам проблемно-ориентированной архитектуры, в Internet имеются сотни его вариантов. Развивается и работа с графикой и Multimedia. Улучшена безопасность системы. Модернизирована совместимость оборудования и ПО. Имеется возможность настройки ОС через Internet. Вырос интеллект системы в различных ситуациях, например, системе Help можно задавать вопросы на «человеческом языке» и получать развернутые ответы по существу.
Windows XP – это в равной степени и революционный, и эволюционный продукт.
Microsoft рекомендует устанавливать ХР на систему с процессором AMD или Intel с тактовой частотой не ниже 300 МГц, 128 Мбайт памяти и 1,5 Гбайт свободного пространства на диске.
Реестр ОС Windows
Реестр Windows – это конфигурационная база данных (БД) (депозитарий) ОС. Эта БД – иерархическая, любой параметр можно обнаружить, воспользовавшись представлением, аналогичным понятию пути в ФС той же Windows. Каждый параметр представляет собой упорядоченную пару имени и значения.
Впервые реестр Windows был введен в Windows 3.1 в очень ограниченном виде под названием регистрационная база данных. В 9х, NT и, особенно, XP этот подход постепенно стал всеобъемлющим.
Информация заносится в реестр, начиная с установки ОС. Он обеспечивает взаимодействие между ОС, приложениями и интерфейсом пользователя. В реестре содержатся сведения об аппаратной конфигурации компьютера (включая устройства Plug and play). Он поддерживает несколько профилей работы оборудования и работу нескольких групп пользователей с индивидуальными настройками (NT/XP).
Все прикладные программы сохраняют все свои настройки в реестре. Т.о. реестр – это хранилище всех настроек, позволяющее сократить огромное количество информационных файлов. Такая система хранения информации имеет ряд преимуществ: упрощается резервное копирование настроек, упрощается поиск настроек, существует стандарт, куда приложения должны заносить свои настройки. Реестр также поддерживает множество инструментов удаленного администрирования.
Слабой стороной использования реестра является высокая вероятность отказа в работе ОС в случае сбоя или неквалифицированного вмешательства в реестр. Любой документ Microsoft, касающийся реестра, начинается с предостережения о возможных вмешательствах в реестр. Однако с недавнего времени, работа с реестром стала остромодной. Большое количество программистов использует реестр для целей, которые могут выполняться другими средствами ОС (например – автоматический запуск приложений). Эти программисты имеют широкий спектр квалификаций и умения отлаживать свои программные изделия. Поэтому вмешательство в реестр иногда бывает необходимым.
Работа с реестром происходит с использованием достаточно простого редактора реестра Regedit (Regedit32).
Unix
Первая версия этой ОС была разработана в 1968г. К. Томпсоном "для себя и для своих друзей". С самого начала UNIX разрабатывалась, как многопользовательская интерактивная ОС. В 1972г. к работе над UNIX подключился Д. Ритчи, переписавший большую часть ОС на языке C, специально разработанном для этой цели. Это придало UNIX еще одно чрезвычайно важное достоинство - переносимость на другие аппаратные платформы. Долгое время ОС UNIX была некоммерческой системой и применялась в основном в университетах. С этим обстоятельством связано возникновение отдельной ее эволюционной ветви - BSD UNIX, развиваемой в Калифорнийском университете (существуют как коммерческая, так и свободно распространяемая версии).
Заложенные в UNIX идеи не только обеспечили ее многолетнее существование и развитие, но и оказали значительное влияние на все последующие ОС. Еще одна ветвь этой ОС – OSF/1 - связана с тем, что ряд фирм (IBM, DEC, HP и др.), желая иметь свою UNIX-подобную ОС, независимую от AT&T, учредили Организацию Открытого Программного Обеспечения (OSF – Open Software Foundation) и установили спецификацию OSF/1. В настоящее время «оригинал» UNIX – UnixWare 7 - принадлежит фирме Santa Crouse Operation, которая поддерживает также и свой собственный UNIX – SCO Open Server. Существует целое семейство UNIX-подобных ОС, выпускаемых другими фирмами в рамках OSF/1: HP-UX (Hewlett-Packard), AIX (IBM), Solaris (Sun) и др.
Еще одна ветвь UNIX-систем связана с движением Открытых Кодов. Наиболее популярной в этой группе систем является LINUX, разработанный Т. Линусом и распространяемый свободно. В 1999г. поддержку и распространение LINUX взяли на себя несколько фирм, наиболее популярна сейчас – бесплатная версия фирмы RedHat. В связи с популярностью LINUX несколько ведущих фирм заявили о его поддержке и о портировании на него своих программных продуктов (IBM, HP и др.). Усилиями этих фирм LINUX может со временем превратиться в серьезную промышленную систему.
|
|
По своей структуре UNIX является монолитной ОС с достаточно большим ядром, работающим в режиме ядра. Окружение ядра – системные утилиты, обычно также работают в режиме ядра. В ядро включаются также и драйверы устройств. Многопользовательская природа этой ОС заключается в том, что обработка идентификатора пользователя заложена в функции ядра системы. К числу характерных черт, присущих этой ОС с самого начала ее существования, относятся практически неограниченные возможности порождения новых процессов. |
При запуске ОС порождает процесс ожидания на терминале. Начало пользователем сеанса, в конце концов, порождает процесс - командный интерпретатор shell, который является предком для процессов, порождаемых пользователем. Пользователь может запускать параллельно неограниченное число процессов, каждый из которых может в свою очередь порождать дочерние процессы. Дочерний процесс в Unix порождается как копия родительского и наследует все его ресурсы. В связи с тем, что порождение процессов в Unix происходит весьма просто и “дешево”, механизм потоков внедрился в Unix сравнительно недавно, однако, сейчас существует практически во всех версиях Unix.
Средства взаимодействия между процессами в той форме, которая является стандартом для современных ОС, сложились именно в Unix – общая память, семафоры, каналы-трубопроводы, сообщения, сигналы.
Логическая ФС Unix представляет собой единое дерево, включающее в себя все доступные тома – в виде отдельных ветвей/подветвей этого дерева, а также специальные каталоги устройств, также представляемых как файлы. В Unix элемент каталога и дескриптор физического файла являются разнесенными структурами данных, хранящимися в разных местах. Это позволяет легко реализовать здесь такие особенности логической ФС, как «связи» – ссылку двух и более элементов каталога на один физический файл и «символьные связи» – ссылку одного элемента каталога на другой. В классической ФС для Unix – s5 - физическая структура ФС создает возможность существенной фрагментации файла по дисковому пространству. План размещения файла представляется прямой адресацией для начального участка файла, косвенной для следующего и 2- и 3-уровневой косвенной адресацией – для следующих участков. В более поздних ФС (во многих коммерческих Unix сейчас применяется ФС Veritas) при сохранении логической структуры ФС на физическом уровне обеспечивается смежное размещение файлов.
Драйверы устройств включаются в ядро ОС, но представляются также и в ФС как специальные файлы. В Unix родилась идея потоков ввода-вывода – возможность вставлять между приложением и драйвером устройства цепочки “модулей потока”, осуществляющих дополнительную обработку информации.
Несомненным достоинством Unix является развитый язык командного интерпретатора shell, обладающий алгоритмическими возможностями, а также возможностями перенаправления ввода-вывода, конвейеризации команд и параллельного выполнения команд.
Десятилетие назад расхождения между UNIX-ами разных производителей достигли угрожающих размеров, однако, ситуация обещает измениться к лучшему: две ведущие фирмы – SCO и IBM – скооперировались для производства общей системы, в которой соединятся UnixWare, AIX и Dynix фирмы Sequent. Большинство ведущих производителей аппаратуры и программного обеспечения уже в той или иной форме присоединились к проекту Monteray.
Linux RedHat
Среди программистов, работающих на ПК, некоторое распространение имеет ОС Linux, являющаяся одним из вариантов ОС UNIX. В этой ОС объединены мощь и гибкость рабочей станции UNIX, она позволяет полностью использовать Internet и имеет полнофункциональный графический интерфейс.Эту систему можно установить практически на любом персональном компьютере.
В ОС Linux существует два стандартных графических интерфейса: Gnome и K Desktop Environment (KDE). Оба этих интерфейса достаточно мощные, гибкие и созданы для разработки прикладного ПО.
В Linux присутствует полный набор командных интерпретаторов UNIX (BASH, TCSH и Z-shell). ОС Linux используется как платформа для разнообразных приложений Internet, локальных сетей. Имеется широкий набор административных средств стандартной UNIX.
Важным фактором является бесплатность, как самой ОС, так и приложений, разработанных на ее основе.
Операционные системы рабочих станций, коммуникационных компьютеров, мейнфреймов.
AS/400
|
|
Семейство вычислительных систем AS/400 называют "молодой системой с длинной историей". Это обусловлено тем, что она является результатом длительного эволюционного развития, начавшегося с IBM System/38 (1978г.). По ряду идей эволюционный ряд System/38 - AS/400 является лидером в развитии ОС. Мы рассматриваем систему AS/400 совместно: аппаратное и программное обеспечение, поскольку они тесно связаны между собой. Эта система интересна объектно-ориентированной структурой и архитектурой на базе микроядра, одноуровневой моделью памяти, мощными средствами защиты. Системное программное обеспечение AS/400 двухуровневое: нижний уровень выполняется Лицензионным Внутренним Кодом (LIC), играющим роль микроядра и обеспечивает аппаратную независимость верхнего уровня, который составляет собственно ОС OS/400. |
Интерфейс LIC со всем лежащим выше него ПО, в т.ч. и с ОС - машинный интерфейс (MI) представляет собой полнофункциональный язык команд некоторой виртуальной машины. Сначала семейство AS/400 строилось на базе различных моделей собственного 48-разрядного CISC-процессора - IMPI. В 1995г. появилась новая ветвь семейства, модели которой базируются на 64-разрядном RISC-процессоре Power PC. Структура системы позволила ей осуществить этот переход с изменением только LIC и с сохранением всего остального ПО - ОС и приложений. Программа в системе хранится в виде кода MI, который при запуске программы транслируется в коды аппаратной платформы с оптимизацией под нее, (трансляция осуществляется средствами LIC).
AS/400 отличается значительной степенью системной интеграции и высоким уровнем системных интерфейсов. Так, многие функции, традиционно выполняемые ОС, здесь реализованы на уровне LIC (защита, ввод-вывод, управление памятью); многие функции, традиционно обеспечиваемые утилитами и отдельными приложениями, интегрированы в OS/400 (база данных, пользовательский интерфейс).
Одной из наиболее примечательных особенностей AS/400 является одноуровневая модель памяти. 64-разрядный (в старых моделях - 48-разрядный) адрес позволяет адресовать виртуальное адресное пространство, в котором может поместиться и оперативная, и внешняя память. В связи с этим в AS/400 отпадает необходимость в использовании понятия "файл", оно заменено понятием "постоянный объект". Это позволяет значительно улучшить защиту объектов (например, если объект "программа" не может рассматриваться как "файл", то в него нельзя ничего записать, что делает невозможным существование вирусов). Все процессы разделяют одно и то же виртуальное адресное пространство и потенциально могут иметь доступ ко всем объектам в системе. Взаимная изоляция процессов достигается за счет контроля прав доступа к объектам и поддерживается некоторыми аппаратными средствами, делающими невозможным доступ к объектам в обход установленных API (система контроля доступа встроена в LIC).
Основным средством взаимодействия между процессами являются сообщения. Операции ввода-вывода также оформляются в виде сообщений процессорам ввода-вывода. (В AS/400 с самого начала используется асимметричная многопроцессорная конфигурация).
Вычислительная система AS/400 развивается и сегодня. На базе столь мощного и многофункционального микроядра, которым является LIC возможно строить любые ОС, возможно, в ближайшее время таким образом на AS/400 будет реализован Linux.
Операционные системы мейнфреймов
Последний рассматриваемый нами класс – гигаресурсные системы. Являясь также многозадачными и многопользовательскими, они отличаются от предыдущего класса тем, что ресурсы, управляемые ими, на несколько порядков большие. Их аппаратной платформой являются мэйнфреймы семейства ESA (синонимы - ES/9000 и System/390) фирмы IBM (1990г.), представляющие собой эволюционное развитие ряда System/360 - System/370. Современные мэйнфреймы отличаются большим объемом возможностей, реализованных на аппаратном уровне. Среди них следует отметить: мультипроцессорную обработку, средства создания системных комплексов, объединяющих несколько мэйнфреймов - Sysplex, средства логического разделения ресурсов вычислительной системы - Processor Resourse/System Manager, встроенный криптографический процессор, высокоэффективную архитектуру каналов ввода-вывода - ESCON, и т.д. В современных мэйнфреймах соотношение производительность/цена существенно выше, чем в компьютерах малой и средней мощности, но для того, чтобы это преимущество проявилось, производительность мэйнфрейма должна быть востребована в полном объеме. Поэтому в таких системах значительно больше внимания уделяется эффективности управления ресурсами. Современные ОС ESA - VSE/ESA, VM/ESA, MVS/ESA представляют собой развитие работавших на System/360, System/370.
ОС VSE/ESA (Virtual Storage Extended) ориентирована на использование в конечных и промежуточных узлах сетей. Она функционирует на наименее мощных моделях мэйнфреймов. VSE эффективно выполняет пакетную обработку и обработку транзакций в реальном времени. Основное же назначение VSE – поддержка ПО, разработанного еще для System/360.
ОС VM/ESA (Virtual Machine) - гибкая интерактивная ОС, поддерживающая одновременное функционирование большого числа "гостевых" ОС на одной вычислительной системе.
ОС OS/390 в ранних версиях - MVS (Multiply Virtual Storage) - основная ОС для применения на наиболее мощных аппаратных средствах. Она обеспечивает наиболее эффективное управление ресурсами при пакетном и интерактивном режимах и обработке в реальном времени, возможно совмещение любых режимов. Обеспечивает также комплексирование вычислительных систем, динамическую реконфигурацию ввода-вывода, расширенные средства управления производительностью. OS/390 прошла сертификацию OSF и является стратегическим направлением в развитии ОС мейнфреймов.
Лицензионный внутренний код LIC System/390, реализованный на микропрограммном уровне, обеспечивает функционирование ОС ESA на любых моделях семейства. Все ОС ESA поддерживают мультизадачность 31-разрядное виртуальное адресное пространство и дополнительное 31-разрядное пространство данных (data space), а также обеспечивают использование специальной расширенной (expanded) памяти для кэша страничного обмена. Все ОС ESA обладают набором средств анализа производительности и управления ею, но в OS/390 такой набор представлен наиболее полно.
Ниже мы рассматриваем в качестве примера архитектуру ОС VM/ESA.
|
|
В ОС VM/ESA исчерпывающим образом реализован архитектурный принцип виртуальных машин. Основу этой ОС составляет Монитор Виртуальных Машин (СР) который распределяет ресурсы. Процессы-субъекты, которым выделяются ресурсы, называются Виртуальными Машинами (ВМ). У каждой ВМ создается «впечатление», что в ее монопольном распоряжении имеется целая ЭВМ со всеми ее ресурсами, и ВМ имеет полный доступ к ним. На самом же деле ВМ владеет не реальными ресурсами всей вычислительной системы, а лишь тем их подмножеством, которое для нее выделил СР. |
Причем, это может быть как часть реального ресурса, так и ресурс, которого в вычислительной системе на самом деле нет, но СР моделирует его для ВМ другими средствами.
Каждой ВМ «кажется», что она работает в режиме ядра и имеет в своем распоряжении полный набор команд. На самом же деле ВМ работает в режиме задачи. Когда ВМ выполняет привилегированную команду, происходит прерывание-исключение, управление передается СР, и он прозрачно для ВМ выполняет для нее эту команду на реальном оборудовании или моделирует ее выполнение.
Поскольку каждая ВМ имеет в своем распоряжении функционально полный интерфейс оборудования, она может в свою очередь перераспределять выделенное ей подмножество ресурсов между своими процессами, т.е., в свою очередь выполнять функции ОС. Такие ОС, работающие с подмножеством ресурсов, выделенных им СР называют «гостевыми». Имеются две ОС, которые могут работать только как гостевые – CMS и GCS. Первая является удобной средой для разработчика ПО, она является интерактивной однозадачной системой. Вторая – для выполнения приложений, она обеспечивает многозадачность и богатый набор средств взаимодействия между задачами. Эти две ОС делят с СР функции управления ресурсами – СР управляет реальными ресурсами, а гостевые ОС – виртуальными. Гостевой может быть и “полноценная” ОС – VSE, OS/390, такая гостевая ОС в значительной степени дублирует работу СР. Гостевой ОС может быть и другой СР, который будет распределять выделенной ему подмножество ресурсов между «своими» ВМ.
Преимуществами, которые обеспечивает VM, являются:
дополнительная защита ресурсов и данных, принадлежащих разным пользователям, за счет их локализации в разных виртуальных машинах;
возможность параллельного функционирования на одной вычислительной системе разных гостевых ОС и приложений в этих ОС и взаимодействия между ними;
среда виртуальных машин является незаменимым средством для разработки новых ОС и их компонентов: проявление ошибки при отладке ОС может привести к порче или "зависанию" виртуальной машины, но не отразится на работе всей вычислительной системы.
Хотя основное назначение VM – служить инструментальной платформой для разработки системного ПО, она находит и широкое промышленное применение.