Эволюция операционных систем

Оглавление

Введение………………………………………………………………...3 
Глава 1. эволюция операционных систем. виды операционных систем.

1.1 Понятие операционной  системы……………………………5

1.2 Классификация операционных  систем……………………..7

1.3 История развития операционных  систем. Первые операционные системы. Их особенности………………………………………………11

1.4 Виды компьютеров с  точки зрения операционной системы. Intel, Mac OS, Android…………………………………………………………15

Глава 2. Сравнение операционных систем настоящего и прогнозирование перспектив развития операционных систем в будущем……………………………………………………………………16 
Заключение ………………………………………………………………..24

Список литературы………………………………………………………..25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
Введение

Операционная система (ОС) является основой системного ПО, под управлением которыми осуществляется начальная загрузка компьютера, управление работой всех его устройств и проверка их работоспособности, управление файловой системой компьютера, загрузка пользовательских приложений и распределение ресурсов компьютера между ними, поддержка пользовательского интерфейса и др. К числу широко известных семейств операционных систем относятся DOS, WINDOWS, UNIX, NETWARE и др.

Операционная система (ОС) представляет собой совокупность программ, выполняющих две функции: предоставление пользователю удобств виртуальной машины1 и повышение эффективности использования компьютера при рациональном управлении его ресурсами.

Процессор компьютера выполняет команды, заданные на машинном языке. Непосредственная подготовка таких команд требует от пользователя знаний языка и специфики построения и взаимодействия аппаратных средств. Так, например, для доступа к хранящейся на магнитном носителе информации необходимо указать номера блоков на диске и номера секторов на дорожке, определить состояние двигателя механизма перемещения головок записи/считывания, обнаружить наличие и типы ошибок, выполнить их анализ и пр. Требовать этих знаний от всех пользователей практически невозможно. Поэтому и возникла необходимость в создании ОС – совокупности программ, скрывающих от пользователя особенности физического расположения информации и выполняющих обработку прерываний, управление таймерами и оперативной памятью. В результате пользователю предоставляется виртуальная машина, реализующая работу на логическом уровне.

Целью данной курсовой 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.

Необходимо отметить тот факт, не достаточно освещалась в литературе, что затруднило ее изучение.

Работа состоит из двух глав введения, заключения и списка использованной литературы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 1. Эволюция операционных систем, виды операционных систем 
1.1 Понятие операционной системы

Все разнообразие ПО (программного обеспечения) по большому счету делят на системные и прикладные программы. Первая группа обеспечивает работу второй на имеющемся «железе» (процессоре, дисках, оперативной памяти, устройствах ввода вывода). Операционные системы (ОС) относятся к системному ПО. Одной из задач ОС является реализация алгоритмов работы с аппаратным обеспечением. Может возникнуть вопрос: зачем это нужно? Ведь если подумать, каждая прикладная программа может включать код, обеспечивающий обращение к «железу». Однако, это только бы усложнило жизнь программистам и раздуло бы ПО до больших размеров. И что самое грустное — в прикладных программах было бы много одинакового кода, отвечающего за реализацию низкоуровневых команд (обращений к железу). Кроме того, как решить проблему совместной работы разных программ на одном компьютере — еще один вопрос. Поэтому операционные системы и другое системное ПО вполне обоснованно занимают отведенную им роль посредника между прикладным ПО и аппаратным обеспечение компьютера.

 

Даже в своем историческом развитии операционные системы зародились именно как набор программ и библиотек для управления операциями ввода и вывода. Этими достаточно универсальными программами далее пользовались остальные программисты, которым уже не нужно было ломать голову как запрограммировать считывание данных с дискеты или вывод текста на принтер. Они просто вызывали функцию из подключенной библиотеки, а она делала всю работу (в ней уже был заложен код работы с физическими устройствами).

С течением времени операционная система все более усложнялась, на нее возлагали новые функции. Компьютеры становились мощнее, потребовалась одновременно запускать определенное множество программ на выполнение процессору. ОС стала решать задачи эффективного распределения ресурсов «железа» между работающими программами. С одной вычислительной машиной стали одновременно работать несколько пользователей. ОС стала следить за правами каждого и защищать данные. В результате современные ОС включают в себя множество различных функций.

По своему строению операционная система представляет комплекс программ и модулей. Выделяют понятие ядра операционной системы. Программное обеспечение ядра защищено от вмешательства пользователей и программистов. К ядру прикладные программы обращаются с помощью запросов на выполнение того или иного действия с аппаратным обеспечением. Эти запросы называются системными вызовами и представляют собой специальные команды.

Итак, операционная система выполняет две основные задачи:

1. облегчает (или даже предоставляет возможность) пользователям и программистам использование аппаратного обеспечения. Например, операционная система дает возможность абстрагироваться от того как на самом деле происходит обработка данных на жестком диске, а работать с понятием файла.
2. обеспечивает эффективное использование аппаратного обеспечения. Поскольку на современных вычислительных машинах одновременно запускаются далеко не одна программа, то ОС отвечает за распределение памяти, регистров процессора и др. между запущенными программами в каждый момент времени. ОС определяет оптимальное распределение этих ресурсов во времени (использование процессора программами по очереди) и пространстве (загрузка в разные части оперативной памяти разных программ).

 
1.2 Классификация операционных систем

Все программы, работающие на ПК, можно разделить на 3 категории:

• Прикладные программы – непосредственно обеспечивающие выполнение каких-либо необходимых пользователю работ (текстовые редакторы, электронные таблицы, базы данных, графические пакеты, коммуникационное программное обеспечение и т. д.).
• Инструментальные системы (системы программирования) – обеспечивают создание новых программ для компьютеров.
• Системные программы – осуществляют организацию вычислительного процесса и управление ресурсами ЭВМ. К ним относятся утилиты – программы для выполнения часто повторяющихся операций, таких как форматирование магнитных дисков, дефрагментация дисков, архивация файлов, поиск и удаление вирусов и т.д., и драйверы – программы, обеспечивающие работу принтеров, дисководов, дисплеев, клавиатуры и других устройств.

Среди всех системных программ, с которыми приходится иметь дело пользователю, особое место занимает операционная система (ОС). Эта программа загружается при включении компьютера и сопровождает пользователя на протяжении всего сеанса работы с ПК.

ОС управляет компьютером и его ресурсами (оперативной памятью, местом на дисках и др.), запускает программы, обеспечивает защиту данных, выполняет различные сервисные функции по запросам пользователя и программ.

На компьютерах типа IBM PC чаще всего применяются следующие операционные системы:

• Операционные системы MS DOS, PC DOS, Nowell DOS
• Операционная система Windows 95, 98, Windows NT Workstation, Windows XP
• Операционная система OS\2 Warp.

Имеются ОС, которые могут работать на компьютерах различных семейств, включая семейство IBM PC. Одной из наиболее широко используемых систем такого типа является операционная система UNIX.

Выбор конкретной ОС зависит от возможностей аппаратной части компьютера и требований задач, решаемых с помощью этого компьютера.

Существует несколько классификаций ОС.

1. По количеству одновременно  работающих пользователей ОС:

- Однопользовательские

- Многопользовательские (имеются средства защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей)

2. По числу задач, одновременно  выполняемых под управлением  ОС:

- Однозадачные

- Многозадачные. Различают вытесняющую и невытесняющую многозадачность. При невытесняющей многозадачности активный процесс выполняется до тех пор, пока он сам, по собственной инициативе, не отдаст управление операционной системе для того, чтобы та выбрала из очереди другой готовый к выполнению процесс. При вытесняющей многозадачности решение о переключении процессора с одного процесса на другой процесс принимается операционной системой. Многозадачные ОС подразделяются на три типа в соответствии с использованными при их разработке критериями эффективности:

Системы пакетной обработки. Предназначены для решения задач вычислительного характера, не требующих быстрого получения результатов. Критерием является решение максимального числа задач в единицу времени. Выбор нового задания из заранее сформированного пакета заданий зависит от внутренней ситуации, складывающейся в системе, - выбирается «выгодное» для ОС задание. Пользователь изолирован от процесса выполнения его заданий.

Системы разделения времени. Каждому пользователю предоставляется терминал, с которого он может управлять вычислительным процессом. Каждой задаче выделяется квант процессорного времени, и ни одна задача не занимает процессор надолго. Такие ОС обладают меньшей пропускной способностью, т.к. на выполнение принимается каждая запущенная задача, а не «выгодная» для ОС. Критерием является удобство и эффективность работы отдельного пользователя.

Системы реального времени. Применяются для управления различными техническими объектами (конвейер, робот, космический аппарат, доменная печь и др.) В этих случаях существует предельно допустимое время, в течение которого должна быть выполнена программа, управляющая объектом, иначе может произойти авария. Критерием является способность выдерживать заранее заданные интервалы времени между запуском программы и получением результата.

3. По количеству используемых  процессоров:

- Однопроцессорные

- Многопроцессорные

4. По разрядности процессора:

- 8-разрядные

- 16-разрядные

- 32-разрядные

- 64-разрядные

5. По типу пользовательского  интерфейса:

- Командные (текстовые)

- Объектно-ориентированные (графические).

6. По типу использования  общих аппаратных и программных  ресурсов:

- Локальные

- Сетевые – поддерживают распределенное выполнение процессов, их взаимодействие, обмен данными между ЭВМ, доступ пользователей к общим ресурсам (NetWare, Windows NT, Unix). Бывают:

Одноранговые – каждая ЭВМ может выполнять как функции сервера, так и рабочей станции.

С выделенными серверами – рабочие станции не предоставляют свои ресурсы для других ЭВМ, это возможно только для серверов.

 
1.3 История развития операционных  систем. Первые операционные системы. Их особенности

Важный период развития ОС относится к 1965-1975 годам. В это  время  в технической  базе  вычислительных  машин  произошёл  переход  от   отдельных  полупроводниковых элементов типа транзисторов  к  интегральным  микросхемам, что открыло путь  к  появлению  следующего  поколения  компьютеров.  В  этот период были реализованы практически все основные  механизмы,  присутствующие современным  ОС:  мультипрограммирование,  мультипроцессирование,  поддержка многотерминального  многопользовательского   режима,   виртуальная   память, файловые системы,  разграничение  доступа  и  сетевая  работа.  В  эти  годы начинается  расцвет  системного  программирования.  Революционным   событием данного этапа  явилась  промышленная  реализация  мультипрограммирования.  В условиях резко возросших возможностей компьютера  по  обработке  и  хранению данных выполнение только одной программы в каждый момент  времени  оказалось крайне  неэффективным.  Решением  стало  мультипрограммирование   –   способ организации  вычислительного  процесса,  при  котором  в  памяти  компьютера находилось одновременно несколько  программ,  попеременно  выполняющихся  на одном процессоре. Эти усовершенствования значительно улучшили  эффективность вычислительной  системы.  Мультипрограммирование  было  реализовано  в  двух вариантах  –  в  системах   пакетной   обработки   и   разделения   времени.