Понятие и виды операционных систем
Операционная система (ОС) – это комплекс программ, обеспечивающих пользователю и прикладным программам удобный интерфейс (способ обмена информацией) с аппаратными средствами компьютера.
С одной стороны ОС опирается на базовое программное обеспечение компьютера, входящее в его систему BIOS (базовая система ввода-вывода), с другой стороны, она сама является опорой для программного обеспечения более высоких уровней – прикладных и большинства служебных приложений. Операционная система обычно хранится во внешней памяти компьютера − на диске. При включении компьютера она считывается с дисковой памяти и размещается в ОЗУ. Этот процесс называется загрузкой операционной системы. Диск, на котором хранится ОС и с которого происходит её загрузка, называется системным диском.
Операционная система MS DOS (фирма Microsoft) появилась в 1981 г. Используется интерфейс командной строки: ОС (MS-DOS) ведёт диалог с пользователем на экране текстового дисплея. Человек вводит (печатает) команду, компьютер, проверив её, либо выполняет её, либо отвергает её по причине ошибки. (Это не удобно. Для удобства изобрели сервисные системные программы – оболочки).
Начиная с 1996 г. MS DOS распространяется в виде Windows 95 – 32 -разрядной многозадачной и многопоточной операционной системы с графическим интерфейсом и расширенными сетевыми возможностями. Графический интерфейс: объекты ОС представлены в виде рисунков, а необходимые действия выбираются из предлагаемого машиной списка (меню). Для удобства работы изобрели новое устройство – манипулятор мышь.
ОС выполняет следующие функции:
- Управление устройствами компьютера. Организация согласованного выполнения всех процессов в компьютере. Планирование работ, распределение ресурсов (процессорное время, память всех видов и др.)
- Взаимодействие с пользователем. Запуск и контроль прохождения задач пользователя.
- Работа с файлами.
- Организация обмена с внешними устройствами. Хранение информации и обеспечение доступа к ней, предоставление справок.
- Реакция на ошибки и аварийные ситуации. Контроль за нормальным функционированием оборудования.
- Обеспечение возможности доступа к стандартным системным средствам (программам, драйверам, информации о конфигурации).
- Сохранение конфиденциальности информации в многопользовательских системах.
Операционные системы различаются особенностями реализации алгоритмов управления ресурсами компьютера, областями использования. В зависимости от алгоритма управления процессором, операционные системы делятся:
- однопользовательские и многопользовательские;
- однопроцессорные и многопроцессорные системы;
- локальные и сетевые;
- однозадачные и многозадачные.
По числу одновременно выполняемых задач операционные системы делятся на два класса:
- однозадачные (Microsoft DOS);
- многозадачные (OS/2, Unix, Windows, MacOS).
В однозадачных системах используются средства управления периферийными устройствами, средства управления файлами, средства общения с пользователями. Многозадачные ОС используют все средства, которые характерны для однозадачных, и, кроме того, управляют разделением совместно используемых ресурсов: процессор, ОЗУ, файлы и внешние устройства.
В зависимости от областей использования многозадачные ОС подразделяются на три типа:
- системы пакетной обработки (ОС ЕС);
- системы с разделением времени (Unix, Linux, Windows);
- системы реального времени (RT11).
Системы пакетной обработки предназначены для решения задач, которые не требуют быстрого получения результатов. Главной целью ОС пакетной обработки является максимальная пропускная способность или решение максимального числа задач в единицу времени. Эти системы обеспечивают высокую производительность при обработке больших объемов информации, но снижают эффективность работы пользователя в интерактивном режиме.
В системах с разделением времени для выполнения каждой задачи выделяется небольшой промежуток времени, и ни одна задача не занимает процессор надолго. Если этот промежуток времени выбран минимальным, то создается видимость одновременного выполнения нескольких задач. Эти системы обладают меньшей пропускной способностью, но обеспечивают высокую эффективность работы пользователя в интерактивном режиме.
Системы реального времени применяются для управления технологическим процессом или техническим объектом, например, летательным объектом, станком и т.д.
По числу одновременно работающих пользователей на ЭВМ ОС разделяются на однопользовательские (Microsoft DOS) и многопользовательские (Unix, Linux, Windows 95 – 7).
В многопользовательских ОС каждый пользователь настраивает для себя интерфейс пользователя, т.е. может создать собственные наборы ярлыков, группы программ, задать индивидуальную цветовую схему, переместить в удобное место панель задач и добавить в меню «Пуск» новые пункты.
В многопользовательских ОС существуют средства защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей.
Одним из важных свойств ОС является наличие в ней средств поддержки многопроцессорной обработки данных. Такие средства существуют в OS/2, Net Ware, Widows NT. По способу организации вычислительного процесса эти ОС могут быть разделены на асимметричные и симметричные.
Важным признаком классификации ЭВМ является разделение их на локальные и сетевые. Локальные ОС применяются на автономных ПК или ПК, которые используются в компьютерных сетях в качестве клиента.
В состав локальных ОС входит клиентская часть ПО для доступа к удаленным ресурсам и услугам. Сетевые ОС предназначены для управления ресурсами ПК включенных в сеть с целью совместного использования ресурсов. Они представляют мощные средства разграничения доступа к информации, ее целостности и другие возможности использования сетевых ресурсов.
Состав операционной системы
- загрузчик ОС – это небольшая программа, которая находится в секторе 0 загрузочного диска, ее задача – загрузить в память основную часть (ядро) ОС. Базовая система ввода и вывода (BIOS – Basic Input and Output System), находится в микросхеме флэш-памяти (постоянном запоминающем устройстве, ПЗУ) на материнской плате. Функции: тестирование при запуске; чтение и запись на диски; обмен данными с клавиатурой, монитором, принтером; календарь и часы; настройки данного компьютера;
- ядро – центральная часть операционной системы (ОС), обеспечивающая приложениям координированный доступ к ресурсам компьютера, таким как процессорное время, память, внешнее аппаратное обеспечение, внешнее устройство ввода и вывода информации. Также обычно ядро предоставляет сервисы файловой системы и сетевых протоколов.
- командный процессор: выполняет покомандный анализ, обработку и выполнение исходной программы или запроса;
- утилиты (лат. utilitas – польза) – множество специальных программ обслуживающего (сервисного, вспомогательного) характера, предназначенные для наладки и настройки компьютерной системы, расширения функций ОС, а также для выполнения относительно редко используемых операций:
- разбивка диска на разделы (fdisk.exe)
- форматирование диска (format.com)
- тестирование диска (chkdsk.exe)
- редактирование реестра (regedit.exe)
- проверка соединения (ping.exe) и др.
- драйвер (англ. driver – водитель) – программа, которая постоянно находится в памяти и обеспечивает обмен данными с внешним устройством (драйвер видеокарты, звуковой карты, сетевой карты, принтера, сканера и д.т.).
