Понятие операционной системы (ОС). История развития ОС. Особенности современного этапа развития ОС

Лекция 1. Понятие операционной системы (ОС). История развития ОС. Особенности современного этапа развития ОС

Цели изучения

• Ввод понятия операционной системы и определение ее места в среде программного обеспечения (ПО)
• Знакомство с историей появления и развития ОС для определения основных тенденций развития данного класса ПО в будущем
• Знакомство с особенностями современного этапа развития ОС
• Знакомство с понятием свободного ПО, принципами его создания
• Краткое сравнение возможностей коммерческих и «свободных» ОС

Разновидности программного обеспечения

• Системное ПО

• операционные системы отдельные утилиты (работа с диском, файловые системы, антивирусные программы и т.д.) системные ПО для организации работы прикладного ПО, написанного на языке высокого уровня: компиляторы, интерпретаторы, загрузчики, редакторы связей, системные библиотеки и т.д.
• операционные системы
• отдельные утилиты (работа с диском, файловые системы, антивирусные программы и т.д.)
• системные ПО для организации работы прикладного ПО, написанного на языке высокого уровня: компиляторы, интерпретаторы, загрузчики, редакторы связей, системные библиотеки и т.д.

• прикладное ПО
• системы и языки программирования

Основные определения

Операционная система (структурное определение)

• представляет собой комплекс взаимосвязанных программ, который действует как интерфейс между приложениями и пользователями с одной стороны, и аппаратурой компьютера с другой стороны

прил1

прил 2

прил3

Операционная система

АППАРАТУРА

Основные определения

Операционная система (функциональное определение)

• Операционная система компьютера представляет собой комплекс взаимосвязанных программ, который выполняет 2 основные функции:

• эффективное управление ресурсами компьютера создание удобного интерфейса между пользователем и компьютером
• эффективное управление ресурсами компьютера
• создание удобного интерфейса между пользователем и компьютером

История появления ОС

История любой отрасли науки или техники позволяет:

• удовлетворить естественное любопытство
• глубже понять сущность основных достижений этой отрасли
• осознать существующие тенденции
• правильно оценить перспективность тех или иных направлений развития.

4 (5) этапов в развитии ОС" width="640"

ОС – наиболее близкое к аппаратуре ПО, поэтому этапы развития ОС тесно связаны с этапами развития вычислительной техники.

4 (5) поколений вычислительной техники = 4 (5) этапов в развитии ОС

Вопрос:

На каком принципе основано разделение вычислительных машин на поколения?

1 этап (ламповые машины)

• нет разделения труда в среде работающих с выч. техникой
• программирование осуществлялось исключительно на машинном языке
• операционные системы еще не появились, все задачи организации вычислительного процесса решались вручную

Одной из первых машин, для которой была разработана ОС (т.е. программа по управлению вычислительным процессом) была ЭВМ MARK I (университет в Бостоне)

2 этап (полупроводниковые элементы)

• Компьютеры стали более надежными, на них стало возможным возложить выполнение действительно практически важных задач.
• Появились первые алгоритмические языки, и таким образом к библиотекам математических и служебных подпрограмм добавился новый тип системного программного обеспечения – трансляторы.
• Большую часть времени процессор простаивал в ожидании, пока оператор запустит очередную задачу, он представлял собой весьма дорогое устройство, низкая эффективность его использования означала низкую эффективность использования компьютера в целом. Для решения этой проблемы были разработаны первые системы пакетной обработки.

До систем пакетной обработки

Задача 2

Задача 1

Задача 3

t

П 1

З 1

П 2

З 2

П 3

З 3

П i , 3 i – подготовительное и заключительное время i -ой задачи

Системы пакетной обработки

Задача 1

Задача 2

Задача 3

t

Заключительное время пакета

Подготовительное время пакета

Характеристики систем пакетной обработки

Достоинство:

• повышение эффективности использования компьютера

Недостаток:

• программисты-пользователи лишились непосредственного доступа к компьютеру, что снижало эффективность их работы - внесение любого исправления требовало значительно больше времени, чем при интерактивной работе за пультом машины.

1965-1975г.г.

В этот период были реализованы практически все основные механизмы, присущие современным ОС (новые технологии):

• мультипрограммирование
• мультипроцессирование
• поддержка многотерминального многопользовательского режима
• виртуальная память
• файловые системы
• разграничение доступа и сетевая работа

1965-1975г.г.

Дополнительные особенности этого периода:

• разделение цен на аппаратуру и ПО
• создание семейств программно-совместимых машин и операционных систем для них
• появление систем разделения времени

Системы разделения времени

Задача 1

Задача 2

Задача 3

Задача 1

Задача 2

Задача 3

t

Изменения в аппаратной части, вызванные развитием ОС

• В процессорах появился привилегированный и пользовательский режимы работы
• специальные регистры для быстрого переключения с одной программы на другую
• средства защиты областей памяти
• развитая система прерываний

Сетевые ОС

• появились с появлением локальных сетей
• выполняют все функции локальной операционной системы
• обладают некоторыми дополнительными средствами, позволяющими им взаимодействовать по сети с операционными системами других компьютеров
• 1969 год - Министерство обороны США инициировало работы по объединению суперкомпьютеров оборонных и научно-исследовательских центров в единую сеть (проект А RPAN ЕТ)

Локальные сети и ОС (середина 70х годов)

• Широкое распространение получили мини-компьютеры, такие как Р D Р-11, No v а, НР.
• Операционные системы мини-компьютеров часто стали делать специализированными, например, только для управления в реальном времени (ОС RT -11 для мини-компьютеров Р D Р-11) или только для поддержания режима разделения времени ( RSX -11 M для тех же компьютеров).
• Важной вехой в истории мини-компьютеров явилось создание ОС UNIX.

80-е годы

К наиболее важным событиям этого десятилетия можно отнести:

• разработку стека ТСР/ I Р
• становление Интернета
• стандартизацию технологий локальных сетей
• появление персональных компьютеров и операционных систем для них (август 1981г.)

MS-DOS – одна из первых ОС для ПК

Характеристики:

• однозадачная
• однопользовательская
• с интерфейсом командной строки
• способная стартовать с дискеты
• имеющая в UNIX-подобную иерархическую файловую систему

Другие известные ОС для ПК (80-е годы)

• ОС NetWare (компании Novell)
• OS/2 ( компании Microsoft и I ВМ)

• вытесняющая многозадачность виртуальная память графический пользовательский интерфейс и виртуальная машина для выполнения DOS -приложений многопоточность новая файловая система НР FS со встроенными средствами многопользовательской защиты (предок NTFS )
• вытесняющая многозадачность
• виртуальная память
• графический пользовательский интерфейс и виртуальная машина для выполнения DOS -приложений
• многопоточность
• новая файловая система НР FS со встроенными средствами многопользовательской защиты (предок NTFS )

Особенности ОС в 90-е годы

• многозадачные (принцип мультипрограммирования)
• многопользовательские
• имеют графический интерфейс
• имеют встроенную поддержку сети
• поддержка работы в Internet (компьютер превратился из чисто вычислительного устройства в средство коммуникаций с развитыми вычислительными возможностями)

Лидеры ОС в настоящий момент

• системы семейства Windows
• системы, построенные на принципах UNIX

Семейство Windows

• Windows 3. XX
• Windows 95/98 (для клиентских станций, домашних компьютеров)
• Windows NT ( New Technology – для профессиональной работы) – в 3 версиях :

• для рабочих станций (Windows NT 4.0 Workstation, Windows 2000 Professional, Windows XP Professional), для домашних компьютеров ( Windows XP Home Edition ) для серверов (Windows NT 4.0 Server, Windows 2000 Server(Advanced Server, DataCenter Server), Windows 2003 Server)
• для рабочих станций (Windows NT 4.0 Workstation, Windows 2000 Professional, Windows XP Professional),
• для домашних компьютеров ( Windows XP Home Edition )
• для серверов (Windows NT 4.0 Server, Windows 2000 Server(Advanced Server, DataCenter Server), Windows 2003 Server)

Версии Windows Vista™

• Windows Starter 2007 (не будет включать в себя графический интерфейс Aero)
• Vista Home Basic (базовая версия Vista, на базе которой разрабатывались последующие варианты ОС)
• Windows Vista Home Premium (полный пакет мультимедийных программ)
• Windows Vista Business (аналог Windows XP , эта версия операционной системы создана для бизнесменов и IT-менеджеров)
• Windows Vista Enterprise (оптимизированная для работы на предприятиях, будет включать ряд уникальных функций, таких как Virtual PC, многоязыковой пользовательский интерфейс (MUI), а также система кодирования информации «Cornerstone»)

Windows 7

Windows 7 — операционная система семейства Windows NT, следующая за Windows Vista.

В линейке Windows NT система носит номер версии 6.1 ( Windows 2000 — 5.0, Windows XP — 5.1, Windows Server 2003 — 5.2, Windows Vista и Windows Server 2008 — 6.0). Серверной версией является Windows Server 2008 R2, версией для интегрированных систем — Windows Embedded Standard 2011 ( Quebec) , мобильной — Windows Embedded Compact 2011 ( Chelan , Windows CE 7.0 )

Новые возможности Windows 7

• Улучшенный интерфейс

• Улучшенная работа с Панелью задач (изменение работы с кнопками на Панели задач, закрепление объектов, улучшенная работа с областью уведомлений и т.д.) Списки переходов ( для работы с часто используемыми программами и файлами); Просмотр открытого окна на рабочем столе с помощью функции Aero Peek (аналог рентгеновского луча); Функция Aero Shake – возможность временного оставления на рабочем столе одного окна; Функция Aero Snap — это новый быстрый и интересный способ изменения размера открытых окон за счет простого перетаскивания их к границам экрана. Улучшенная работа с обоями Рабочего стола (использование слайд шоу, региональная настройка).
• Улучшенная работа с Панелью задач (изменение работы с кнопками на Панели задач, закрепление объектов, улучшенная работа с областью уведомлений и т.д.)
• Списки переходов ( для работы с часто используемыми программами и файлами);
• Просмотр открытого окна на рабочем столе с помощью функции Aero Peek (аналог рентгеновского луча);
• Функция Aero Shake – возможность временного оставления на рабочем столе одного окна;
• Функция Aero Snap — это новый быстрый и интересный способ изменения размера открытых окон за счет простого перетаскивания их к границам экрана.
• Улучшенная работа с обоями Рабочего стола (использование слайд шоу, региональная настройка).

Новые возможности Windows 7

• Создание библиотек (виртуальные папки)
• Рабочая группа – упрощение доступа в локальных сетях
• Улучшенный (быстрый) поиск информации на локальном компьютере и в сети (в том числе Интернет)
• Возможность создания контекстно-зависимых приложений (приложений, зависящих от времени, местоположения и т.д.)
• Поддержка биометрических устройств
• Поддержка multi-touch ( сенсорного интерфейса, если есть сенсорный экран)
• Распознавание русского рукописного текста
• Специальный интерфейс управления устройствами ( Device Stage)

Новые возможности Windows 7

• Упрощенная возможность подключения к доступным сетям (функция View Available Network (VAN) )
• Новый API DirectX11, улучшенные графические возможности
• Центральное хранилище всех системных уведомлений ( Action Center)
• Усиленная безопасность ( PC Safeguard , шифрование Bitlocker)
• Новый ленточный интерфейс стандартных приложений
• Энергосбережение (ускорены процессы перехода в спящий режим, возобновления работы и повторного подключения к беспроводной сети).

Версии Windows 7

Windows 7 Начальная

(Starter)

Windows 7 Домашняя базовая

(Home)

Windows 7 Домашняя расширенная

(Home Premium)

Windows 7 Профессиональная ( Professional)

Windows 7 Максимальная

(Ultimate)

ОС, построенные на принципах UNIX

• коммерческие версии (с закрытым кодом)
• свободнораспространяемое ПО (с открытым кодом)

Коммерческие версии UNIX

• AIX (Для специализированного оборудования IBM, ориентир. на рынок серверов )
• HP-UX ( Для специализ. оборудования Hewlett Packard )
• IRIX (Большинство граф. раб. станций фирмы Silicon Graphics работает под управлением этой ОС)
• Digital UNIX (Для процессоров Alpha )
• Solaris (Используется в серверных платформах (процессоры SPARC ) )

Некоммерческое « UNIX -подобное» ПО

• Linux
• FreeBSD

Свободное ПО (лицензия GNU)

• Свобода запускать программу в любых целях (свобода 0)
• Свобода изучения работы программы и адаптация ее к вашим нуждам (свобода 1). Доступ к исходным текстам является необходимым условием.
• Свобода распространять копии (свобода 2).
• Свобода улучшать программу и публиковать ваши улучшения (свобода 3). Доступ к исходным текстам является необходимым условием.

Версии ОС Linux

• Red Hat ( Red Hat Enterprise Linux 5.5 beta )
• Ubuntu

• Ubuntu 9.10 – базовая версия; Ubuntu Server Edition - серверная версия; Kubuntu ( Amarok 2.3) – версия, основанная на рабочем столе KDE Xubuntu 9.10- версия для систем с небольшой производительностью
• Ubuntu 9.10 – базовая версия;
• Ubuntu Server Edition - серверная версия;
• Kubuntu ( Amarok 2.3) – версия, основанная на рабочем столе KDE
• Xubuntu 9.10- версия для систем с небольшой производительностью

• Debian (Debian GNU/ Linux 5.0) ( Последние изменения в этом выпуске были сделаны 30 Января 2010 )
• ASP Linux ( ASPLinux  Cobalt  Deluxe , ASPLinux  Cobalt Standard, ASPLinux Server V)
• Mandriva/Mandrake (Mandriva Linux 2010)
• Slackware (Slackware v . 1 3.0)

FreeBSD

Эта система занимает 2 место в мире среди систем с открытым кодом .

Участники проекта FreeBSD разделены на 3 группы:

• Контрибьюторы ( contributors ) - те, кто пишет код или документацию, но не имеет права вносить изменения непосредственно в код разработки (около 4000 человек)
• Коммитеры ( commiters ) - участники группы разработки, имеющие право изменения (около 400 человек)
• Core Team - группа людей, управляющих деятельностью разработчиков FreeBSD (9 человек)

FreeBSD

Варианты системы:

• Current - версия для разработчиков (например, 9.0. Current ) – все новые разработки проходят тестирование именно на этой ветке.
• Stable - версия для конечных пользователей (как правило, появляется раз в 3-6 месяцев) , дополнительно тестируется более широким кругом пользователей
• Release – версия FreeBSD , являющаяся логическим продолжением версии Stable . В настоящее время стабильной является ветвь 8 .х.

FreeBSD и Linux

FreeBSD разрабатывается как целостная операционная система. Исходный код ядра, драйверов устройств и базовых пользовательских программ содержится в одном дереве системы управления версиями (до 31 мая 2008 — CVS, сейчас — SVN).

Это отличает FreeBSD от GNU/Linux ,  в которой ядро разрабатывается одной группой разработчиков, а набор пользовательских программ — другими, а многочисленные группы собирают это всё в единое целое и выпускают в виде различных дистрибутивов GNU/Linux.

ОС, родственные FreeBSD

• NetBSD ( кроссплаформенность)
• OpenBSD (повышенная безопасность)

Mac OS

• только для ПК фирмы Apple
• улучшенные графические и мультимедиа возможности
• улучшенная система поиска информации ( Spotlight )
• приложение DashBoard ( аналог Active Desktop в Windows)
• улучшенные коммуникационные возможности
• улучшенная совместимость (в том числе возможен обмен файлами с др. ОС)