Осьмин Владимир Вячеславович 14.09.12
Тема 1 Операционные системы
ОС – набор программ, которые обеспечивают возможность использования аппаратуры компьютера, при этом аппаратный комплекс компьютера представляет собой «сырую» вычислительную мощность, а задача ОС заключается в том, чтобы сделать аппаратуру доступной и по возможности удобной для пользователя.
ОС обеспечивает рациональное и координированное управление аппаратурой для достижения высокой производительности.
Функции ОС:
Определяет пользовательский интерфейс
Планируют доступ пользователям
Обеспечивают аппаратное разделение ресурсов
Даёт возможность работать с обширными данными
Обеспечивают эффективное выполнение операций ввода/вывода (I/O)
Осуществляют восстановление информации в случае ошибок
ОС управляется следующими основными ресурсами:
Процессорами
Памятью (оперативная, кеш} внутренняя (жесткий диск, гибкий диск, флешки) } всем)
Устройствами I/O* (input/output, ввода/вывода, прим.Игоря)
Данными
Возникновение ОС
ОС подобно аппаратным компьютерам на пути своего развития прошли через ряд радикальных изменений, так называемых «поколений», для аппаратных средств смена поколений связана с принципиальными достижениями в области электронных компонентов:
В начале, ЭВМ строились на электронных лампах (большое свето и тепловыделение, занимали много места, тратили огромную энергию)
На транзисторах
Интегральных микросхемах
Больших и сверхбольших интегральных микросхемах
Появление каждого из этих поколений аппаратных средств сопровождалось резким уменьшением стоимости, габаритов, потребляемой мощности и тепловыделением. И столько же резким повышением быстродействия и объёма памяти.
Чарльз Бэбидж (середина XIX в) – первый представил идею компьютера
Нулевое поколение ОС (40-ые года)
В первых вычислительных машинах ОС не было, пользователи имели полный доступ к машинному языку и писали в машинных кодах. Не было никакого системного программного обеспечения (ПО), кроме библиотек, математических и служебных подпрограмм, которые программист мог использовать для того, чтобы не писать каждый раз коды, вычислять значения какой-либо математической функции или управлять стандартными устройствами I/O. Схема работы: Загрузка→Работа→Очистка
Подготовительное время затрачивалось на загрузку данных для возможности начать работу. Заключительное время загружало программу для очистки памяти => машина простаивала в это время.
Первое поколение (50-ые года)
Считается, что 1-ая ОС 1955 года создана комитетом исследований лаборантами GM (General Motors).
Поскольку процессор представляет собой весьма дорогое устройство, то низкое его использование даёт низкую эффективность компьютера в целом. Для решения этой проблемы были разработаны 1-ые системы пакетной обработки, которые являются прообразами современных ОС и стали первыми системными программами, предназначенными не только для обработки данных, но и для управления вычислительными процессами.
Предусматривается объединение отдельных задач в группы или пакеты. 1-ая выполнена → очистка Общая загрузка → 2-ая выполнена → очистка полностью выполнена → очистка
Отсюда следует, что затраты времени сократились, появилась концепция имен системных файлов, как средство достижения определённых независимых программ от аппаратов.
Второе поколение (60-ые годы)
В этот период были реализованы почти что все ОС, присущие современности:
Мультипрограммирование – способ организации вычислительного процесса, при котором в памяти компьютера находятся одновременно несколько программ, попеременно выполняющихся на одном процессоре. Мультипрограммирование было реализовано в двух вариантах: а) Система пакетной обработки (распределяется на программы) б) Система разделения времени (распространяется на пользовательские терминальные системы)
Реализация мультипрограммирования потребовала внесения очень важных изменений в аппарате компьютера, непосредственно направленных на поддержку нового способа организации вычислительного процесса.
Мультипроцессирование – в одной машине несколько процессоров => сколько процессоров – столько программ может выполняться одновременно.
Поддержка многотерминальных пользовательских решений
Виртуальная память
Файловые системы разграниченного доступа
Сетевая работа
Появились первые системы реального времени (СРВ), в которых компьютеры применялись для управления технологическими процессами производства (EX: предприятия переработки нефтяной или химического/атомного реактора).
Были созданы военные системы реального времени, которые обеспечивали контроль нескольких тысяч пунктов для защиты от внезапных воздушных нападений или применялись в бортовом компьютере самолёта.
Для СРВ, то, что они обеспечивали немедленную реакцию, только на предусмотренные события за отрезок времени ≈ 0,1 доля секунды. => СРВ заменяет человека.
Системы реального времени работают со значительной недогрузкой, т.к. для них гораздо важнее постоянно быть в состоянии постоянной готовности и быстро реагировать на предусмотренные события, чем просто быть занятыми большую часть времени. Поэтому системы реального времени обычно стоят дорого.
Третье поколение операционных систем (середина 60-ые - середина 70-ые)
Компьютеры третьего поколения были разработаны, как машины общего назначения и ОС третьего поколения стали многорежимными. Некоторые из них обеспечивали работу сразу во всех известных режимах (пакетную обработку, разделение времени, режим реального времени и мультипроцессорный режим). В 1964 году, фирма IBM анонсировала своё семейство компьютеров под названием system 360, что можно расценивать как самое важное событие в истории ОС.
Концепция семейства совместимых компьютеров стала практически стандартной для всех фирм промышленности. Фирма IBM решила эту проблему (несовместимости) предложив самый широкий набор имитаторов и эмуляторов. Имитаторы – чисто программные средства моделирования. Эмуляторы – требуют модификации аппаратных средств.
Четвёртое поколение ОС (середина 70-х – до настоящего времени)
В начале 70-х появились первые сетевые ОС, которые позволяли не только рассредоточить пользователей, но и организовать распределённое хранение и обработку данных между несколькими компьютерами, связанными электрическими связями. Компьютеры стали широко использоваться неспециалистами, что потребовало разработки «дружественного» программного обеспечения (ПО) и предоставление этих функций стало прямой обязанностью этих ОС. ПК послужили мощным катализатором для бурного роста ЛВС (локальных вычислительных сетей), поддержка сетевых функций стала необходимым условием для работы систем. Наибольшее влияние на развитие ПО оказала операционная среда Windows, изначально представлявшая собой надстройку для MS DOS. Начала широко распространяться концепция виртуальных машин. Набиолее важным событием 80-х годов можно отнести разработку стека DCP IP, установлению интернета, стандартизацию технологий ЛВС. В 90-е практически все ОС стали сетевыми. Во второй половине 90-х, все производители ОС резко усилили поддержку средств работы с интернетом, кроме производителей Unix систем, у которых эта поддержка всегда была существенной. Кроме стека TCP IP, начали включать утилиты, реализующие популярные сервисы интернета: FTP, DNS, TLNET, WEB. Влияние интернета проявилось в ПК – они превратились из вычислительного устройства, в средство коммуникаций. Особое внимание в течение последнего десятилетия уделялось корпоративным сетевым ОС, отличающихся способностью хорошо и устойчиво работать в крупных сетях больших предприятий, имеющих отделение в разных городах и возможно в разных странах. Таким сетям присуща высокая степень разнородности программных и аппаратных средств, поэтому корпоративная ОС должна беспроблемно взаимодействовать с ОС разных типов и работать на различных аппаратных платформах.
Пятое поколение ОС (на самостоятельное изучение).
Разделение цен на аппаратуру и ПО
До начала 80-х, изготовители компьютеров, продавали только аппаратуру. ОС, вспомогательные и служебные программы, пакеты прикладных программ, а также эксплуатационная документация и учебные материалы часто поставлялись пользователям бесплатно или за номинальную цену. В начале 70-х, фирма IBM разделила свои программные средства и аппаратуру. Это означало, что она установила отдельные цены на каждый из их средств, хотя продолжала поставлять то или иное базовое ПО бесплатно. Была создана независимая индустрия ПО. Другие изготовители компьютеров последовали примеру IBM. Появились компании, которые занимались разработкой только программного обеспечения (софтверные). Появилась конкуренция у ПО. Повысилось кач-во, снизилась цена, появился выбор.