• ОС, как виртуальная машина

С помощью простых и ясных абстракций от программиста скрываются физические подробности работы компьютера

• ОС, как менеджер ресурсов

Осуществляет упорядоченное и контролируемое распределение процессорного времени, памяти и др. между программами

• ОС, как защитник пользователей и программ

Обеспечивает сохранность данных каждого пользователя и изолирует их выполняющиеся приложения друг от друга

• ОС, как постоянно функционирующее ядро

Постоянно работающая на компьютере программа (или ее часть – ядро), взаимодействующая со всеми прикладными программами

Таким образом,

Операционная система (ОС) - комплекс системных и управляющих программ, предназначенных для наиболее эффективного использования всех ресурсов вычислительной системы (ВС) (Вычислительная система - взаимосвязанная совокупность аппаратных средств вычислительной техники и программного обеспечения, предназначенная для обработки информации) и удобства работы с ней.

• обеспечить удобство, эффективность и безопасность выполнения пользовательских программ
• обеспечить удобство, эффективность и безопасность использования компьютера
• обеспечить удобство, эффективность и безопасность использования сетевых, дисковых и других внешних устройств, подключенных к компьютеру

• Ядро (kernel) – основа ОС, загружаемая в память один раз и постоянно находящаяся в памяти
• Подсистема управления ресурсами (resource allocator) – часть ОС, управляющая вычислительными ресурсами (оперативной и внешней памятью и др.)
• Управляющая программа (control program, supervisor) – подсистема ОС, управляющая исполнением других программ и функционированием устройств ввода-вывода

Существует несколько схем классификаций.

По числу одновременно выполняемых задач операционные системы можно разделить на два класса:

• многозадачные (Unix, OS/2, Windows)
• однозадачные (например, MS-DOS)

По числу одновременно работающих пользователей ОС можно разделить на:

• однопользовательские (MS-DOS, Windows 3.x)
• многопользовательские (Windows NT и прочие, Unix)

Наиболее существенное отличие между этими ОС заключается в наличии у многопользовательских систем механизмов защиты персональных данных каждого пользователя.

• Неграфические ОС

Интерфейс командной строки (клавиатура). Пример - MS-DOS. Для облегчения работы пользователя использовались различные файловые менеджеры. Наиболее популярные из них: Norton Commander ,Volkov Commander ,DOS Navigator

• Графические ОС

Графический интерфейс пользователя (манипулятор).Пример - Windows,Linux.

Развитие компьютерной техники привело к появлению огромного количества различных операционных систем, далеко не все из которых широко известны. Кратко рассмотрим семь из них.

На самом верхнем уровне находятся операционные системы для мэйнфреймов. Эти компьютеры размером с комнату все еще можно встретить в центрах данных больших корпораций. Мэйнфреймы отличаются от персональных компьютеров по своим возможностям ввода-вывода. Довольно часто встречаются мэйнфреймы с тысячью дисков и терабайтами данных, а персональный компьютер с такими параметрами показался бы действительно необычным. Мэйнфреймы как бы возвращаются в виде мощных web-серверов, серверов для крупномасштабных электронно-коммерческих сайтов и серверов для транзакции в бизнесе. ОС для мэйнфреймов в основном ориентированы на обработку множества одновременных заданий, большинству которых требуется огромное количество операций ввода-вывода. Обычно они предлагают три вида обслуживания: пакетную обработку, обработку транзакций (групповые операции) и разделение времени. Пакетная обработка представляет собой систему, выполняющую стандартные задания без присутствия пользователей, работающих в интерактивном режиме. Системы обработки транзакций управляют очень большим количеством маленьких запросов, например, контролируют процесс работы в банке или бронирование авиабилетов. Каждый отдельный запрос невелик, но система должна отвечать на сотни или тысячи запросов в секунду. Системы, работающие в режиме разделения времени, позволяют множеству удаленных пользователей одновременно выполнять свои задания на одной машине. Хорошим примером является работа с большой базой данных. Все эти функции тесно связаны между собой, и зачастую ОС мэйнфрейма выполняет их все. Примером ОС для Мейнфреймов является OS/390, произошедшая от OS/360.

Уровнем ниже находятся серверные ОС. Они работают на серверах, которые представляют собой или очень большие персональные компьютеры, или рабочее станции, или даже мэйнфреймы. Они одновременно обслуживают множество пользователей и позволяют им делить между собой программные и аппаратные ресурсы. Серверы предоставляют возможность работы с печатающими устройствами, файлами или Интернетом. Интернет-провайдеры обычно запускают в работу несколько серверов для того, чтобы поддерживать одновременный доступ к сети множества клиентов. На серверах хранятся страницы web-сайтов и обрабатываются входящие запросы. UNIX и Windows 2000 являются типичными серверными ОС. Теперь в этих целях стала использоваться и ОС Linux.

Все более часто применяемый способ увеличения мощности компьютеров заключается в соединении нескольких центральных процессоров в одной системе. В зависимости от вида соединения процессоров и разделения работы такие системы называются параллельными компьютерами, мультикомпьютерами или многопроцессорными системами. Для них требуются специальные ОС, на зачастую такие ОС представляют собой варианты серверных ОС со специальными возможностями связи.

Следующую категорию составляют ОС для ПК. Их работа заключается в предоставлении удобного интерфейса для одного пользователя. Такие системы широко используются для работы с текстом, электронными таблицами и доступа к Интернету. Наиболее яркие примеры – это Windows 98, Windows 2000, Windows XP, Windows Vista, ос компьютера Macintosh и Linux. Эти ОС очень хорошо известны, и множество людей даже не имеет понятия о существовании других видов ОС, кроме той, которой они пользуются.

Еще один вид ОС – это системы реального времени. Главным параметром таких систем является время. Например, в системах управления производством компьютеры, работающие в режиме реального времени, собирают данные о промышленном процессе и используют их для управления машинами на фабрике. Часто такие процессы должны удовлетворять жестким временным требованиям. Так, если автомобиль передвигается по конвейеру, то каждое действие должно быть осуществлено в строго определенный момент времени. Если некоторое действие должно произойти в конкретный момент времени (или внутри заданного диапазона времени), мы имеем дело с жесткой системой реального времени. Существует и другой вид: гибкая система реального времени, в которой допустимы случающиеся время от времени пропуски сроков выполнения операции. В эту категорию попадают цифровое аудио мультимедийные системы. Системы VxWorks и QNX являются хорошо известными ОС реального времени.

Продолжая двигаться от огромных систем ко все меньшим, мы добрались до «карманных» компьютеров и встроенных систем. Карманный компьютер (КПК) или PDA (Personal Digital Assistant – персональный цифровой помощник) – это маленький компьютер, помещающийся в кармане, выполняющий небольшой набор функций (телефонной записной книжки и блокнота). Встроенные системы, управляющие действиями устройств, работают на машинах, обычно не считающихся компьютерами, например, телевизорах, микроволновых печах и мобильных телефонах. Они часто обладают теми же самыми характеристиками, что и системы реального времени, но при этом имеют особый размер, память и ограничения мощности, что выделяет их в отдельный класс. Примерами таких ОС являются PalmOS и Windows CE (Consumer Electronics – бытовая техника).

Самые маленькие ОС работают на смарт-картах, представляющих собой устройство размером с кредитную карту, содержащее центральный процессор. На такие ОС накладываются крайне жесткие ограничения по мощности процессора и памяти. Некоторые из них могут управлять только одной операцией, например электронным платежом, но другие ОС на тех же самых смарт-картах выполняют сложные функции. Зачастую они являются патентованными системами. Некоторые смарт-карты являются Java-ориентированными. Это означает, что ПЗУ смарт-карт содержит интерпретатор виртуальной машины Java (JVM, Java Virtual Machine). Апплеты Java (маленькие программы) загружаются на карту и выполняются JVM-интерпретатором. Некоторые из таких карт могут одновременно управлять несколькими апплетами Java, что приводит к многозадачности и необходимости планирования. Из-за одновременной работы двух и более программ возникает необходимость в управлении ресурсами и защитой. Соответственно, все эти задачи выполняет обычно крайне примитивная ОС, находящаяся на смарт-карте.

• Бабич А.В. Курс лекции в Полтавском политехническом колледже и Полтавском государственном педагогическом университет им В.Г. Короленко
• К.А. Коньков, В.Е. Карпов Основы операционных систем
• Санкт-Петербургский государственный университет, Математико-механический факультет, Кафедра информатики Материалы по курсу “Операционные системы и сети ЭВМ” Проф. Сафонов Владимир Олегович
• Э.Таненбаум Современные операционные системы

Выполнила Борисова Альбина 10а