Классификация операционных систем по основным признакам. Классификация операционных систем
Классификация операционных систем
Операционные системы классифицируются по:
- количеству одновременно работающих пользователей: однопользовательские, многопользовательские; числу процессов, одновременно выполняемых под управлением системы;
- количеству решаемых задач: однозадачные, многозадачные; количеству поддерживаемых процессоров: однопроцессорные, многопроцессорные;
- разрядности кода ОС: 8-разрядные, 16-разрядные, 32-разрядные, 64-разрядные; типу интерфейса: командные (текстовые) и объектно-ориентированные (графические); типу доступа пользователя к ЭВМ: с пакетной обработкой, с разделением времени, реального времени; типу использования ресурсов: сетевые, локальные.
В соответствии с первым признаком классификации многопользовательские операционные системы, в отличие от однопользовательских, поддерживают одновременную работу на ЭВМ нескольких пользователей за различными терминалами. Второй признак предполагает деление ОС на многозадачные и однозадачные. Понятие многозадачности означает поддержку параллельного выполнения нескольких программ, существующих в рамках одной вычислительной системы, в один момент времени. Однозадачные ОС поддерживают режим выполнения только одной программы в отдельный момент времени. В соответствии с третьим признаком многопроцессорные ОС, в отличие от однопроцессорных, поддерживают режим распределения ресурсов нескольких процессоров для решения той или иной задачи. Четвертый признак подразделяет операционные системы на 8-, 16-, 32- и 64-разрядные. При этом подразумевается, что разрядность операционной системы не может превышать разрядности процессора. В соответствии с пятым признаком ОС по типу пользовательского интерфейса делятся на объектно-ориентированные (как правило, с графическим интерфейсом) и командные (с текстовым интерфейсом). Согласно шестому признаку ОС подразделяются на системы:
- пакетной обработки, в которых из программ, подлежащих выполнению, формируется пакет (набор) заданий, вводимых в ЭВМ и выполняемых в порядке очередности с возможным учетом приоритетности; разделения времени, обеспечивающих одновременный диалоговый (интерактивный) режим доступа к ЭВМ нескольких пользователей на разных терминалах, которым по очереди выделяются ресурсы машины, что координируется операционной системой в соответствии с заданной дисциплиной обслуживания; реального времени, обеспечивающих определенное гарантированное время ответа машины на запрос пользователя с управлением им какими-либо внешними по отношению к ЭВМ событиями, процессами или объектами.
В соответствии с седьмым признаком классификации ОС делятся на сетевые и локальные. Сетевые ОС предназначены для управления ресурсами компьютеров, объединенных в сеть с целью совместного использования данных, и предоставляют мощные средства разграничения доступа к данным в рамках обеспечения их целостности и сохранности, а также множество сервисных возможностей по использованию сетевых ресурсов. В настоящее время распространены следующие семейства операционных систем: DOS; OS/2; UNIX; Windows; ОС реального времени. ОС семейства DOS Первый представитель этого семейства - система MS-DOS (Microsoft Disk Operating System - дисковая операционная система фирмы Microsoft) была выпушена в 1981 году в связи с появлением IBM PC. Операционные системы семейства DOS являются однозадачными и обладают следующими характерными чертами и особенностями:
- интерфейс с ЭВМ осуществляется с помощью команд, вводимых пользователем; модульность структуры, упрощающая перенос системы на другие типы ЭВМ; небольшой объем доступной оперативной памяти (640 Кбайт).
Существенным недостатком операционных систем семейства DOS является отсутствие средств защиты от несанкционированного доступа к ресурсам ПК и ОС. В настоящее время широкое распространение получила ОС MS-DOS 6.22. ОС семейства OS/2 ОС OS/2 была разработана фирмой IBM в 1987 году в связи с созданием нового семейства ПК PS/2. OS/2 (Operating System/2) является многозадачной операционной системой второго поколения. Она является 32-разрядной графической многозадачной операционной системой для IBM PC-совместимых компьютеров, позволяет организовать параллельную работу нескольких прикладных программ, обеспечивая при этом защиту одной программы от другой и операционной системы от работающих в ней программ. ОС OS/2 обладает удобным графическим пользовательским интерфейсом и совместима с файловой системой DOS, что дает возможность использовать данные как в DOS, так и в OS/2 без каких-либо преобразований.
Cвойства операционных систем.
Любая операционная система представляет собой некую рабочую среду, в которой пользователь может выполнять различные функции, естественно в рамках допустимого. Определить, может ли выполнять ту или иную программу та или инаф операционная система не возможно до тех пор, пока эта программа не будет запущена. Есть программы, которые не смогут выполнять каких-либо функций на компьютере без какого-либо компонента компьютера. Например, незачем устанавливать на компьютер программу для скачивания изображений из буфера обмена данных со сканера, если самого сканера у Вас нет.
Современные операционные системы имеют графический интерфейс, мода на него началась еще в начале 80-х годов с выхода первой версии операционной системы MacOS для компьютеров ApplePC.
Что собой представляет графический интерфейс? Точное определения графического интерфейса следующее: Graphical User Interface - Графический Интерфейс Пользователя, или GUI. Если попробовать перевести слово "интерфейс" на русский язык , то получиться что-то вроде "междумордъе" или "междуличье". Вообще, графический интерфейс - это отдельная тема для разговора. Все, что видит пользователь, когда работает на компьютере в графической среде - это и есть графический интерфейс. Элементами ГИ являются рабочий стол, ярлыки на рабочем столе, кнопки, меню, различные ссылки и прочее. Что же было до того, как появился графический интерфейс? Была темнота, причем в прямом смысле этого слова. До появления Windows в компьютерном мире существовало очень мало операционных систем. Это MacOS, Unix, DOS. Графический интерфейс позволил максимально упростить работу с компьютером, поскольку в нем стало возможным работать с мышкой.
Мышь - неотьемлимая часть управления графическим интерфейсом, ведь управление им без мышки, особенно во всех современных операционных системах, весьма затруднительно, но далеко не невозможно. На всякий пожарный есть клавиатурные комбинации, которые были придуманы еще во времена DOS. А придуманы они были для того, чтобы некоторые функции можно было выполнять без ввода с клавиатуры команд. В самом DOSе клавиатурные команды не работали, они работали в программах, которые из него запускались.
Именно DOS был самой распространённой операционной системой. DOS не имел графического интерфейса и не имеет его и сейчас. Работа в DOS - это работа в текстовом режиме. Пользователь вводит команды с клавиатуры, нажимает ENTER и получает результат, неважно какой, отрицательный или положительный. Каждое действие пользователь прописывал вручную. Это был период с 1968 по 1986, пока в компьютерном мире не стали проявляться первые попытки создать нормальный графический интерфейс с использованием мышки.
Unix напоминал DOS, однако первоначально это вообще была игрушка, а уж после операционная система. Обязательным элементом управления графическим интерфейсом является манипулятор мышь.
Общими свойствами большинства современных операционных систем является так же многозадачность. Что это такое? Многозадачность - это возможность операционной системы с помощью процессора выполнять одновременно сразу несколько программ, а по современным меркам за единицу времени современная система может выполнять сразу более чем несколько программ, тут речь идет уже о десятках, о сотнях программ, которые выполняются компьютером одновременно. Это легко представить из простого примерщика. На заводе работает один человек, который сам выполняет производство, скажем, спичек. Он сам готовит древесину, потом он сам выстругивает спички, потом обмакивает их по очереди в сере и в конце упаковывает их по коробкам. Как Вы думаете, насколько эффективно он работает? А если добавить еще три десятка таких же рабочих, эффективность работы завода увеличиться, как Вы думаете? И если каждый будет выполнять свое дело: один - древесину готовить, другой - ее обмакивать, а третий - упаковывать, увеличиться производительность завода? Я думаю, что да. Вот именно на этом принципе основана многозадачность. Многопользовательский режим. Это то, чего в полной мере не реализовано в системе Windows, но зато уже давно реализовано в Linux и еще раньше реализовано в UNIX. Многопользовательский режим – это когда на одном компьютере может одновременно работать сразу несколько человек. Мы ведь с Вами знаем, что персональный компьютер - он потому то и персональный, что на нем может работать только один человек. Но операционные системы сейчас устраивают так, что они позволяют обслуживать одновременно несколько пользователей. Правда, на это обычно уходит много оперативной памяти. Вспомним пример со спичечным заводом: один станок может одновременно обслуживать несколько служащих.
Основные критерии подхода к выбору операционной системы.
Новые информационно-коммуникационные технологии являются одним из наиболее важных факторов, влияющих на формирование общества 21 века, развития культурного многообразия и общечеловеческих ценностей.
Широкое распространение информационных технологий привело к радикальным изменениям всей деятельности библиотек, связанной с обслуживанием пользователей.
Современные библиотеки превращаются из хранилищ печатных документов в автоматизированные центры, электронные библиотеки, службы электронной доставки документов, доступные через электронную почту, глобальные телекоммуникационные системы . Наряду с этим региональные библиотеки являются одними из главных информационных, культурно-просветительных и досуговых центров своих регионов.
В Смоленской областной универсальной библиотеке создан и успешно функционирует в течение 1,5 лет Мультимедийный культурный центр . Основная цель создания центра - реализация более широкого доступа заинтересованных пользователей к информации по культуре и искусству на базе современных информационных технологий, а также содействие в формировании в нашем регионе единого информационно-культурного пространства.
Обоснованность создания была обусловлена появлением в фондах библиотеки значительного количества единиц хранения на нетрадиционных носителях. На сегодняшний день фонды центра насчитывают 13 тысяч грампластинок, около 400 видеокассет , 300 аудиокассет, более 200 музыкальных и мультимедийных дисков.
За время существования центра наряду с такими организациями, как телерадиокомпании, высшие и средние специальные учебные заведения, творческие союзы и т. д. стали научные работники , преподаватели и учащиеся, творческие работники, любители различных видов искусств.
Сегодня центр предоставляет пользователям достаточно широкие возможности: прослушать из оцифрованного фонда архива грампластинок понравившуюся, открыть для себя сокровища лучших музеев и галерей мира, посетить памятные места, познакомится с ведущими исполнителями и их аранжировками, выбрать из коллекции собраний любимый отечественный кинофильм и театральную классику, раритеты - и все это не расходуя средств на перелеты, переезды, долгие поиски необходимого.
На базе центра функционирует аппаратно-программный комплекс перевода музыкальных произведений, кинофотодокументов в цифровой вид в современном формате MPEG, что позволяет не только оцифровать фонды и сохранить их путем создания электронной базы, но и дает возможность нетрадиционного доступа пользователей к богатому фонду архивных аудиовизуальных материалов.
Достаточно детально комплекс был представлен в докладе нашей библиотеки на научно-практических конференциях ЭХОЛОТ 2001, 2002. Останавливаться подробно на работе комплекса нет необходимости, но в нескольких словах ознакомлю аудиторию с его основными функциями.
margin-top:0cm" type="disc">алфавитному каталогу (имя композитора); каталогу авторов и названий (название музыкального произведения).
Кроме того, существует возможность расширенного поиска по;
- автору; заглавию; сведения об ответственности (исполнитель музыкального произведения, инструменталист, дирижер); издателю (распространителю); году издания; содержанию (концерт, ария, из каких опер и т. д.); указателю произведений.
Одной из важнейших функций комплекса является создание страховых копий уже оцифрованных материалов, что дает возможность долговременного их хранения и многократного использования.
Программа доступна в обращении, имеет дружественный интерфейс, интуитивно понятна, что упрощает обучение пользователей, исключает необходимость специальных настроек.
Информационные системы" href="/text/category/informatcionnie_sistemi/" rel="bookmark">информационной системе решение достаточно мощное по потенциалу, для того чтобы обеспечить запас прочности и возможности для расширения мультимедиа объемов.
В качестве сервера технически может быть использован вполне рядовой компьютер с достаточно большим диском, но не экстремально большим - порядка 40-80 Гигабайт. Такой компьютер обеспечивает работу по оцифровке и вмещает в себя музыкальный архив. Если информационного объема не хватает всегда можно доставить дополнительные диски с большим объемом.
Требования, предъявляемые к рабочим станциям и вовсе не велики - персональный компьютер с ОС WIN 95/98 и звуковая карта, т. к. пользователь вводит интересующие его реквизиты, а информация выводится в виде мультимедиа.
Несколько слов о дополнительных возможностях, которыми обладает система. Прежде всего - универсальность.
1. С точки зрения единого представления данных, которые мы получаем с самых разных носителей. Данная система сможет заменить традиционные проигрыватели грампластинок, компакт-дисков, видеодисков, множество носителей, таких которые еще не стали популярны, такие как DVD, новые форматы представления цифрового видео.
2. Универсальность применения любой модели РС и не обязательно на базе процессоров INTEL.
3. Универсальность с точки зрения коммуникационных средств. Кроме непосредственно кабельного соединения в локальной сети могут быть использованы самые разнообразные способы удаленного доступа, включая INTERNET.
Немного о тех проблемах, сложностях с которыми мы столкнулись с начала работы центра:
1. Проблема технического оснащения, в плане воспроизводящей аналоговой аудиоаппаратуры. Главной задачей является перевод в цифровое поле. Необходимо сначала оцифровать, а потом уже компьютер может быть превращен в фильтр для записей, что позволит ее отредактировать или не отредактировать для сохранения ее оригинальности.
2. Проблема качества оцифровки информации. Подавляющее большинство единиц хранения представляют собой тиражные грампластинки, которые были изготовлены достаточно большим тиражем, но с достаточно не высоким качеством. Сразу возникли вопросы - какова цель - или оцифровка, качественная обработка и сохранение записей или оцифровка и обеспечение свободного и удобного доступа пользователей к фонду. Решение данной проблемы, как нам видится, лежит в создании специализированной звукостудии по оцифровке регионального аудионаследия в рамках корпоративного проекта. Но это тема отдельного детального разговора.
3. Вопрос приоритетности отбора произведений для оцифровки. В связи с тем, что подобного опыта на начало работы центра не было, то было принято решение взять за основу алфавитный каталог. Хотя, наверное это одно из возможных решений. По нашим статистическим данным из общего фонда коллекции порядка 13 тысяч грампластинок, оцифровано 1200 или 4800 фонограмм. Это связано с тем, что при ежедневной работе сотрудников центра по оцифровке 2-3 часа, за месяц оцифровывается в среднем 70-80 грампластинок или 250-300 фонограмм.
4. Очень важен, как нам кажется, вопрос по стандартизации оцифрованных фондов различных организаций, возможно выработке в этом направлении единой правовой базы, проще единых "правил игры".
Заканчивая, хотелось бы отметить, что оцифровка аудиофондов, сохранение их, возможность широкого доступа к ним на базе современных технологий является одной из важных и приоритетных задач. Как показывает опыт нашей работы, оцифрованные аудиофонды востребованы, процесс развивается и мы надеемся, что наш скромный опыт послужит примером, а возможно и толчком к развитию подобных технологий, что в дальнейшем даст возможность межсистемной и межрегиональной интеграции по данному направлению.
Универсальные ОС рассчитаны на решение любых задач пользователей, но, как правило, форма эксплуатации вычислительной системы может предъявлять особые требования к ОС, т.е. к элементам ее специализации.
- Предсказуемость . Требования, которые пользователь может предъявить к системе, в большинстве случаев непредсказуемы. В то же время пользователь предпочитает, чтобы обслуживание не очень сильно менялось в течение предположительного времени. В частности, запуская свою программу в системе, пользователь должен иметь основанное на опыте работы с этой программной приблизительное представление, когда ему ожидать выдачи результатов.
- Расширяемость. В отличие от аппаратных средств компьютера полезная жизнь операционных систем измеряется десятками лет. Примером может служить ОС UNIX, да и MS-DOS. Операционные системы изменяются со временем, как правило, за счет приобретения новых свойств, например, поддержки новых типов внешних устройств или новых сетевых технологий. Если программный код модулей ОС написан таким образом, что дополнения и изменения могут вноситься без нарушения целостности системы, то такую ОС называют расширяемой. Операционная система может быть расширяемой, если при ее создании руководствовались принципами модульности, функциональной избыточности, функциональной избирательности и параметрической универсальности.
- Переносимость . В идеальном случае код ОС должен легко переноситься с процессора одного типа на процессор другого типа и с аппаратной платформы (которые различаются не только типом процессора, но и способом организации всей аппаратуры компьютера) одного типа на аппаратную платформу другого типа. Переносимые ОС имеют несколько вариантов реализации для разных платформ, такое свойство ОС называется также многоплатформенностью . Достигается это свойство за счет того, что основная часть ОС пишется на языке высокого уровня (например С, C++ и др.) и может быть легко перенесена на другой компьютер (машинно-независимая часть), а некоторая меньшая часть ОС (программы ядра) является машинно-зависимой и разрабатывается на машинном языке другого компьютера.
- Совместимость . Существует несколько "долгоживущих" популярных ОС (разновидности UNIX, MS-DOS, Windows3.x, Windows NT, OS/2), для которых наработана широкая номенклатура приложений. Для пользователя, переходящего с одной ОС на другую, очень привлекательна возможность – выполнить свои приложения в новой операционной системе. Если ОС имеет средства для выполнения прикладных программ, написанных для других операционных систем, то она совместима с этими системами. Следует различать совместимость на уровне двоичных кодов и совместимость на уровне исходных текстов. Кроме того, понятие совместимости включает также поддержку пользовательских интерфейсов других ОС.
- Удобство . Средства ОС должны быть простыми и гибкими, а логика ее работы ясна пользователю. Современные ОС ориентированы на обеспечение пользователю максимально возможного удобства при работе с ними. Необходимым условием этого стало наличие у ОС графического пользовательского интерфейса и всевозможных мастеров – программ, автоматизирующих активизацию функций ОС, подключение периферийных устройств, установку, настройку и эксплуатацию самой ОС.
- Масштабируемость . Если ОС позволяет управлять компьютером с различным числом процессоров, обеспечивая линейное (или почти такое) возрастание производительности при увеличении числа процессоров, то такая ОС является масштабируемой. В масштабируемой ОС реализуется симметричная многопроцессорная обработка. С масштабируемостью связано понятие кластеризации – объединения в систему двух (и более) многопроцессорных компьютеров. Правда, кластеризация направлена не столько на масштабируемость, сколько на обеспечение высокой готовности системы.
- Windows 2003 Server (до 4-х процессоров) – для малого и среднего бизнеса;
- Windows 2003 Advanced Server (до 8 процессоров, 2-узловой кластер) – для средних и крупных предприятий;
- Windows 2003 DataCenter Server (16-32 процессора, 4-узловой кластер) – для особо крупных предприятий.
Поддержка многозадачности (многопрограммности). По числу одновременно выполняемых задач ОС делятся на 2 класса: однопрограммные (однозадачные) – например, MS-DOS, MSX, и многопрограммные (многозадачные) – например, ОС ЕС ЭВМ, OS/360, OS/2, UNIX, Windows разных версий.
Однопрограммные ОС предоставляют пользователю виртуальную машину, делая более простым и удобным процесс взаимодействия пользователя с компьютером. Они также имеют средства управления файлами, периферийными устройствами и средства общения с пользователем. Многозадачные ОС , кроме того, управляют разделением совместно используемых ресурсов (процессор, память, файлы и т.д.), это позволяет значительно повысить эффективность вычислительной системы.
Поддержка многопользовательского режима. По числу одновременно работающих пользователей ОС делятся: на однопользовательские (MS-DOS, Windows 3х, ранние версии OS/2) и многопользовательские (UNIX, Windows NT/2000/2003/XP/Vista).
Главное отличие многопользовательских систем от однопользовательских – наличие средств защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей. Следует заметить, что может быть однопользовательская мультипрограммная система.
Виды многопрограммной работы. Специфику ОС во многом определяет способ распределения времени между несколькими одновременно существующими в системе процессами (или потоками). По этому признаку можно выделить 2 группы алгоритмов: не вытесняющая многопрограммность (Windows3.x, NetWare) и вытесняющая многопрограммность (Windows 2000/2003/XP, OS/2, Unix).
В первом случае активный процесс выполняется до тех пор, пока он сам не отдает управление операционной системе. Во втором случае решение о переключении процессов принимает операционная система. Возможен и такой режим многопрограммности, когда ОС разделяет процессорное время между отдельными ветвями (потоками, волокнами) одного процесса.
Многопроцессорная обработка. Важное свойство ОС – отсутствие или наличие средств поддержки многопроцессорной обработки. По этому признаку можно выделить ОС без поддержки мультипроцессирования (Windows 3.x, Windows 95) и с поддержкой мультипроцессирования (Solaris, OS/2, UNIX, Windows NT/2000/2003/XP).
Поскольку ОС представляет собой сложную программную систему, она использует для собственных нужд значительную часть ресурсов компьютера. Часто эффективность ОС оценивают ее производительностью (пропускной способностью) – количеством задач пользователей, выполняемых за некоторый промежуток времени, временем реакции на запрос пользователя и др.
На все эти показатели эффективности ОС влияет много различных факторов, среди которых основными являются архитектура ОС, многообразие ее функций, качество программного кода, аппаратная платформа (компьютер) и др.
Надежность и отказоустойчивость . Операционная система должна быть, по меньшей мере, так же надежна, как компьютер, на котором она работает. Система должна быть защищена как от внутренних, так и от внешних сбоев и отказов. В случае ошибки в программе или аппаратуре система должна обнаружить ошибку и попытаться исправить положение или, по крайней мере, постараться свести к минимуму ущерб, нанесенный этой ошибкой пользователям.
Надежность и отказоустойчивость ОС, прежде всего, определяются архитектурными решениями, положенными в ее основу, а также отлаженностью программного кода (основные отказы и сбои ОС в основном обусловлены программными ошибками в ее модулях). Кроме того, важно, чтобы компьютер имел резервные дисковые массивы, источники бесперебойного питания и др., а также программную поддержку этих средств.
Безопасность (защищенность) . Ни один пользователь не хочет, чтобы другие пользователи ему мешали. ОС должна защищать пользователей и от воздействия чужих ошибок, и от попыток злонамеренного вмешательства (несанкционированного доступа). С этой целью в ОС как минимум должны быть средства аутентификации – определения легальности пользователей, авторизации – предоставления легальным пользователям установленных им прав доступа к ресурсам, и аудита – фиксации всех потенциально опасных для системы событий.
Свойства безопасности особенно важны для сетевых ОС. В таких ОС к задаче контроля доступа добавляется задача защиты данных, передаваемых по сети.
Следует заметить, что в зависимости от области применения конкретной операционной системы может изменяться и состав предъявляемых к ней требований.
Производители могут предлагать свои ОС в различных, различающихся ценой и производительностью, конфигурациях. Например, Microsoft продает :
Определение 1 :Операционная система – это комплекс специальных программных средств, предназначенных для управления загрузкой, запуском и выполнением других (пользовательских) программ, а также для планирования и управления вычислительными ресурсами ЭВМ.
Операционная система образует автономную среду, не связанную ни с одним из языков программирования. Любая прикладная программа связана с операционной системой и может эксплуатироваться только на тех компьютерах, где имеется аналогичная системная среда (или должна быть обеспечена возможность конвертации - преобразования программ).
Существует два подхода к рассмотрению понятия ОС.
Операционная система как расширенная машина : использование большинства компьютеров на уровне машинного языка затруднительно, особенно это касается ввода/вывода. Например, для организации чтения блока данных с гибкого диска программист может использовать 16 различных команд, каждая из которых требует 13 параметров, таких как номер блока на диске, номер сектора на дорожке и т. п. Когда выполнение операции с диском завершается, контроллер возвращает 23 значения, отражающих наличие и типы ошибок, которые, очевидно, надо анализировать. Даже если не входить в курс реальных проблем программирования ввода/вывода, ясно, что среди программистов нашлось бы не много желающих непосредственно заниматься программированием этих операций. При работе с диском программисту-пользователю достаточно представлять его в виде некоторого набора файлов, каждый из которых имеет имя.
С этой точки зрения функцией ОС является предоставление пользователю некоторой расширенной или виртуальной машины, которую легче программировать и с которой легче работать, чем непосредственно с аппаратурой, составляющей реальную машину.
Операционная система как система управленияресурсами: в соответствии со вторым подходом функцией ОС является распределение процессоров, памяти, устройств и данных между процессами, конкурирующими за эти ресурсы. ОС должна управлять всеми ресурсами вычислительной машины таким образом, чтобы обеспечить максимальную эффективность ее функционирования.
Управление ресурсами включает решение двух общих, не зависящих от типа ресурса задач:
планирование ресурса - то есть определение, кому, когда, а для делимых ресурсов - и в каком количестве необходимо выделить данный ресурс;
отслеживание состояния ресурса - то есть поддержание оперативной информации о том, занят или не занят ресурс, а для делимых ресурсов - какое количество ресурса уже распределено, а какое свободно.
Классификация операционных систем
Рассмотрим основные функций ОС по управлению процессорами, памятью, внешними устройствами автономного компьютера.
1. Поддержка многозадачности . По числу одновременно выполняемых задач операционные системы могут быть разделены на два класса:
однозадачные (например, MSDOS, MSX);
многозадачные (ОС ЕС, OS/2, UNIX, Windows 95).
Однозадачные ОС в основном выполняют функцию предоставления пользователю виртуальной машины, делая более простым и удобным процесс взаимодействия пользователя с компьютером. Однозадачные ОС включают средства управления периферийными устройствами, средства управления файлами, средства общения с пользователем.
Многозадачные ОС, кроме выполнения вышеперечисленных функций, управляют разделением совместно используемых ресурсов, таких как процессор, оперативная память, файлы и внешние устройства.
2. Поддержка многопользовательского режима. По числу одновременно работающих пользователей ОС делятся:
на однопользовательские (MSDOS, Windows 3.x,);
многопользовательские (UNIX, WindowsNT).
Вытесняющая и невытесняющая многозадачность. Важнейшим разделяемым ресурсом является процессорное время. Способ распределения процессорного времени между несколькими одновременно существующими в системе процессами (или нитями) во многом определяет специфику ОС. Среди множества существующих вариантов реализации многозадачности можно выделить две группы алгоритмов:
невытесняющая многозадачность;
вытесняющая многозадачность
Поддержка многонитевости. Важным свойством ОС является возможность распараллеливания вычислений в рамках одной задачи. Многонитевая ОС разделяет процессорное время не между задачами, а между их отдельными ветвями (нитями).
Многопроцессорная обработка. Другим важным свойством ОС является отсутствие или наличие в ней средств поддержки многопроцессорной обработки - мулътипроцессирование. Мультипроцессирование приводит к усложнению всех алгоритмов управления ресурсами.
Существует несколько схем классификации операционных систем . Ниже приведена классификация по некоторым признакам с точки зрения пользователя.
По количеству одновременно работающих пользователей:
- Однопользовательские ОС позволяют работать на компьютере только одному человеку.
- Многопользовательские ОС поддерживают одновременную работу на ЭМВ нескольких пользователей за различными терминалами.
По числу процессов, одновременно выполняемых под управлением системы:
- Однозадачные ОС поддерживают выполнение только одной программы в отдельный момент времени, то есть позволяют запустить одну программу в основном режиме.
- Многозадачные ОС (мультизадачные) поддерживают параллельное выполнение нескольких программ, существующих в рамках одной вычислительной системы на некотором отрезке времени, то есть позволяют запустить одновременно несколько программ, которые будут работать параллельно, не мешая друг другу.
При многозадачном режиме, в оперативной памяти находится несколько заданий пользователей, время работы процессора разделяется между программами, находящимися в оперативной памяти и готовыми к обслуживанию процессором, Параллельно с работой процессора происходит обмен информацией с различными внешними устройствами.
Современные ОС поддерживают многозадачность, создавая иллюзию одновременной работы нескольких программ на одном процессоре. На самом деле за фиксированный период времени процессор обрабатывает только один процесс, а процессорное время делится между программами, организуя тем самым параллельную работу. Это замечание не относится к многопроцессорным системам, в которых в действительности в один момент времени могут выполняться несколько задач.
Многозадачная ОС, решая проблемы распределения ресурсов и конкуренции, полностью реализует мультипрограммный (многозадачный) режим. Многозадачный режим, который воплощает в себе идею разделения времени, называется вытесняющим (preemptive). Каждой программе выделяется квант процессорного времени, по истечении которого управление передается другой программе. Говорят, что первая программа будет вытеснена. В вытесняющем режиме работают пользовательские программы большинства ОС.
По количеству поддерживаемых процессоров (однопроцессорные, многопроцессорные):
Многопроцессорные
ОС
поддерживают режим распределения ресурсов нескольких процессоров для решения той или иной задачи. При многопроцессорном режиме работы два или несколько соединенных и примерно равных по характеристикам процессора совместно выполняют один или несколько процессов (программ или наборов команд). Цель такого режима – увеличение быстродействия или вычислительных возможностей.
Многопроцессорные ОС разделяют на симметричные и асимметричные. В симметричных
ОС на каждом процессоре функционирует одно и то же ядро, и задача может быть выполнена на любом процессоре, то есть обработка полностью децентрализована. При этом каждому из процессоров доступна вся память.
В асимметричных
ОС процессоры неравноправны. Обычно существует главный процессор (master) и подчиненные (slave), загрузку и характер работы которых определяет главный процессор.
По типу доступа пользователя к ЭВМ (с пакетной обработкой, с разделением времени, реального времени):
ОС пакетной обработки : в них из программ, подлежащих выполнению, формируется пакет (набор) заданий, вводимых в ЭВМ и выполняемых в порядке очередности с возможным учетом приоритетности.
ОС разделения времени обеспечивают одновременный диалоговый (интерактивный) режим доступа к ЭВМ нескольких пользователей на разных терминалах, которым по очереди выделяются ресурсы машины, что координируется операционной системой в соответствии с заданной дисциплиной обслуживания. Каждой программе, находящейся в оперативной памяти и готовой к исполнению, выделяется для исполнения фиксированный, задаваемый в соответствии с приоритетом пользователя интервал времени (интервал мультиплексирования). Если программа не выполнена до конца за этот интервал, ее исполнение принудительно прерывается, и программа переводится в конец очереди. Из начала очереди извлекается следующая программа, которая исполняется в течение соответствующего интервала мультиплексирования, затем поступает в конец очереди и т.д. в соответствии с циклическим алгоритмом.
ОС реального времени обеспечивают определенное гарантированное время ответа машины на запрос пользователя с управлением им какими-либо внешними по отношению к ЭВМ событиями, процессами или объектами. При таком режиме ЭВМ управляет некоторым внешним процессом, обрабатывая данные и информацию, непосредственно поступающую от объекта управления.
По разрядности кода операционной системы: восьмиразрядные, шестнадцатиразрядные, тридцатидвухразрядные, шестидесяти четырехразрядные:
Разрядность кода – это разрядность используемых аппаратных средств (например, использование 32-разрядных регистров для процессоров). Подразумевается, что разрядность ОС не может превышать разрядности процессора.
По типу интерфейса (командные (текстовые), объектно-ориентированные (как, правило, графические):
Пользовательский интерфейс – это программные и аппаратные средства взаимодействия пользователя с программой или ЭВМ. Пользовательский интерфейс бывает командным и объектно-ориентированным.
Командный интерфейс предполагает ввод пользователем команд с клавиатуры при выполнении действий по управлению ресурсами компьютера. При этой технологии в качестве единственного способа ввода информации от человека к компьютеру служит клавиатура, а компьютер выводит информацию человеку с помощью монитора. Эту комбинацию (монитор + клавиатура) стали называть консолью .
Команды набираются в командной строке. Командная строка представляет собой строку приглашения. Команда заканчивается нажатием клавиши Enter. После этого осуществляется переход в начало следующей строки. Именно с этой позиции компьютер выдает на монитор результаты своей работы. Затем процесс повторяется.
Примечание
В командной строке записана команда создания (md) каталога Kat1 в корневом каталоге диска C.
Объектно-ориентированный интерфейс – это управление ресурсами вычислительной системы посредством осуществления операций над объектами, представляющими файлы, каталоги (папки), дисководы, программы, документы и т.д.
Разновидностью объектно-ориентированного интерфейса является графический WIMP — интерфейс (Window — окно, Image — образ, Menu — меню, Pointer — указатель). Характерной особенностью этого вида интерфейса является то, что диалог с пользователем ведется не с помощью команд, а с помощью графических образов — меню, окон, других элементов. Хотя и в этом интерфейсе подаются команды машине, но это делается «опосредованно», через графические образы. Этот вид интерфейса реализован на двух уровнях технологий: простой графический интерфейс и «чистый» WIMP-интерфейс, пример графический WIMP-интерфейс ОС Windows.
Кроме названных основных видов интерфейса можно выделить еще один – SILK — интерфейс (Speech — речь, Image — образ, Language — язык, Knowlege — знание). Этот вид интерфейса наиболее приближен к обычной, человеческой форме общения. В рамках этого интерфейса идет обычный «разговор» человека и компьютера. При этом компьютер находит для себя команды, анализируя человеческую речь и находя в ней ключевые фразы. Результат выполнения команд он также преобразует в понятную человеку форму.
По типу использования ресурсов (сетевые, не сетевые): Сетевые ОС: Novell NetWare, Windows 2008 Server.
Сетевые ОС предназначены для управления ресурсами компьютеров, объединенных в сеть с целью совместного использования данных, и предоставляют мощные средства разграничения доступа к данным в рамках обеспечения их целостности и сохранности, а также множество сервисных возможностей по использованию сетевых ресурсов.
По особенностям методов построения : монолитное ядро или микроядерный подход.
При описании операционной системы часто указываются особенности ее структурной организации и основные концепции, положенные в ее основу.
Способы построения ядра системы — монолитное ядро или микроядерный подход . Большинство ОС использует монолитное ядро, которое компонуется как одна программа, работающая в привилегированном режиме и использующая быстрые переходы с одной процедуры на другую, не требующие переключения из привилегированного режима в пользовательский и наоборот. Альтернативой является построение ОС на базе микроядра, работающего также в привилегированном режиме и выполняющего только минимум функций по управлению аппаратурой, в то время как функции ОС более высокого уровня выполняют специализированные компоненты ОС — серверы, работающие в пользовательском режиме. При таком построении ОС работает более медленно, так как часто выполняются переходы между привилегированным режимом и пользовательским, зато система получается более гибкой — ее функции можно наращивать, модифицировать или сужать, добавляя, модифицируя или исключая серверы пользовательского режима. Кроме того, серверы хорошо защищены друг от друга, как и любые пользовательские процессы.
Классификация операционных систем по семействам
Операционные системы семейства OS/2
Операционные системы семейства UNIX
Операционные системы семейства Linux
Операционные системы семейства Windows
Заключение
Введение
Операционная система, (сокращенно ОС) - комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между устройствами вычислительной системы и прикладными программами, а с другой - предназначены для управления устройствами, управления вычислительными процессами, эффективного распределения вычислительных ресурсов между вычислительными процессами и организации надёжных вычислений.
В составе ОС различают 3 группы компонентов:
· системные библиотеки
· оболочка с утилитами
В определении состава ОС значение имеет критерий операциональной целостности (замкнутости): система должна позволять полноценно использовать (включая модификацию) свои компоненты. Поэтому в полный состав ОС включают и набор инструментальных средств (от текстовых редакторов до компиляторов, отладчиков и компоновщиков).
Функции операционных систем (основные):
2. Стандартизированный доступ к периферийным устройствам;
3. Управление оперативной памятью;
4. Управление доступом к данным на энергонезависимых носителях;
5. Пользовательский интерфейс;
6. Сетевые операции
7. Параллельное или псевдопараллельное выполнение задач (многозадачность)
8. Взаимодействие между процессами: обмен данными, взаимная синхронизация
9. Разграничение прав доступа и многопользовательский режим работы (авторизация, аутентификация)
Основные классификации операционных систем
Операционные системы могут различаться особенностями реализаций внутренних алгоритмов управления основными ресурсами компьютера (процессорами, устройствами, памятью), особенностями использованных методов проектирования, типами аппаратных платформ, областями использования и многими другими свойствами.
Существует несколько классификаций операционных систем, в которых выделяют определенные критерии, отражающие разные существенные характеристики систем, рассмотрим наиболее часто встречающиеся:
По назначению
1. Системы общего назначения.
Подразумевает ОС, предназначенные для решения широкого круга задач, включая запуск различных приложений, разработку и отладку программ, работу с сетью и мультимедиа.
2. Системы реального времени.
Предназначены для работы в контуре управления объектами.
3. Прочие специализированные системы.
Это различные ОС, ориентированные, прежде всего на эффективное решение определенного класса, с большим или меньшим ущербом для прочих задач
По характеру взаимодействия с пользователем
1. Пакетные ОС, обрабатывающие заранее подготовленные задания
2. Диалоговые ОС, выполняющие задания пользователя в интерактивном режиме
3. ОС с графическим интерфейсом
4. Встроенные ОС, не взаимодействующие с пользователем
По числу одновременного выполнения задач
1. Однозадачные ОС.
В таких систем ах в каждый момент времени может существовать не более чем один пользовательский процесс. Однако, одновременно с этим, могут работать системные процессы
2. Многозадачные ОС.
Они обеспечивают параллельное выполнение некоторых пользовательских процессов. Реализация многозадачности требует значительного усложнения алгоритмов и структур данных, используемых в системе.
По числу одновременных пользователей
1. Однопользовательские ОС.
Для них характерен полный пользовательский доступ к ресурсам. Подобные системы приемлемы в основном на изолированных компьютерах.
2. Многопользовательские ОС.
Их важной компонентой являются средства защиты данных и процессов каждого пользователя, основанные на понятии владельца ресурса и на точном указании прав доступа, предоставленных каждому пользователю системы.
По аппаратурной основе
1. Однопроцессорные ОС.
2. Многопроцессорные ОС.
В задачи такой системы входит эффективное распределение выполняемых заданий по процессорам и организация согласованной работы всех процессоров.
3. Сетевые ОС.
Они включают возможность доступа к другим компьютерам локальной сети, работы с файловыми и другими серверами.
4. Распределенные ОС.
Распределенная система, используя ресурсы локальной сети, представляет их пользователю как единую систему, не разделенную на отдельные машины.
По способу построения
1. Микроядерные
Заключение
В настоящее время существует множество классификаций операционных систем. Операционные системы могут различаться особенностями реализации внутренних алгоритмов управления основными ресурсами компьютера (процессорами, памятью, устройствами), особенностями использованных методов проектирования, типами аппаратных платформ, областями использования и многими другими свойствами. С быстрым развитием в сфере компьютерной технологии, появлением новых ОС, возможно также появление новых классификаций, основанных на новых критериях.
Список используемой литературы
2. «Лекции по информатике. Учебное пособие» под редакцией А.М.Власова
3. «Операционные системы» Дроздов С.Н.
