Назначение, эволюция и классификация операционных систем

Управление  памятью

    Функциями ОС по управлению памятью являются отслеживание свободной и занятой памяти; выделение памяти процессам и освобождение памяти при завершении процессов; защита памяти; вытеснение процессов из оперативной памяти на диск, и возвращение их в оперативную память, а также настройка адресов программы на конкретную область физической памяти. Память является для процесса таким же важным ресурсом, как и процессор, так как процесс может выполняться процессором только в том случае, если его коды и данные находятся в оперативной памяти.

Управление  файлами и внешними устройствами

    Способность ОС к «экранированию» сложностей реальной аппаратуры очень ярко проявляется  в одной из основных подсистем  ОС — файловой системе. Операционная система создаёт виртуальный набор данных, хранящихся на внешнем накопителе, в виде файла — простой неструктурированной последовательности байтов, имеющей символьное имя. Для удобства работы с данными файлы группируются в каталоги, которые, в свою очередь, образуют группы — каталоги более высокого уровня. Пользователь может с помощью ОС выполнять над файлами и каталогами такие действия, как поиск по имени, удаление, вывод содержимого на внешнее устройство (например, на дисплей), изменение и сохранение содержимого. При выполнении своих функций файловая система тесно взаимодействует с подсистемой управления внешними устройствами, которая по запросам файловой системы осуществляет передачу данных между дисками и оперативной памятью. Программа, управляющая конкретной моделью внешнего устройства и учитывающая все его особенности, обычно называется драйвером этого устройства (от английского drive — управлять, вести). От наличия подходящих драйверов во многом зависит успех операционной системы на рынке (например, отсутствие многих необходимых драйверов внешних устройств было одной из причин низкой популярности OS/2).

Защита  данных и администрирование

    Важным  средством защиты данных являются функции аудита ОС, заключающиеся в фиксации всех событий, от которых зависит безопасность системы. Например, попытки удачного и неудачного логического входа в систему, операции доступа к некоторым каталогам и файлам, использование принтеров и т. п. Безопасность данных вычислительной системы обеспечивается средствами отказоустойчивости ОС, направленными на защиту от сбоев и отказов аппаратуры и ошибок программного обеспечения, а также средствами защиты от несанкционированного доступа. Поддержка отказоустойчивости также входит в обязанности системного администратора. В состав ОС обычно входят утилиты, позволяющие администратору выполнять регулярные операции резервного копирования для обеспечения быстрого восстановления важных данных.

Интерфейс прикладного программирования

    Возможности операционной системы доступны прикладному  программисту в виде набора функций, называющегося интерфейсом прикладного программирования (Application Programming Interface, API). От конечного пользователя эти функции скрыты за оболочкой алфавитно-цифрового или графического пользовательского интерфейса.

Пользовательский  интерфейс

    Операционная  система должна обеспечивать удобный интерфейс не только для прикладных программ, но и для человека. Этот человек может быть конечным пользователем, администратором ОС или программистом. Современные ОС поддерживают развитые функции интерфейса двух типов: алфавитно-цифровыми и графическими. При работе с алфавитно-цифровым интерфейсом пользователь имеет в своем распоряжении систему команд, позволяющую запускать и останавливать приложения, выполнять различные операции с файлами и каталогами, получать информацию о состоянии ОС (количество работающих процессов, объем свободного пространства на дисках и т. п.), администрировать систему. Ввод команды может быть упрощен, если операционная система поддерживает графический пользовательский интерфейс. В этом случае пользователь для выполнения нужного действия с помощью мыши выбирает на экране нужный пункт меню или графический символ. [6]

 

    1.2. Классификация операционных систем

 

    Операционные  системы можно классифицировать на группы  по следующим признакам:

По количеству пользователей: однопользовательская ОС (обслуживает только одного пользователя); многопользовательская (работает со многими пользователями) Отличием многопользовательских систем является наличие средств защиты информации пользователей от несанкционированного доступа.

По числу  процессов: однозадачные (обрабатывают только одну задачу — уже не используются) Однозадачные ОС предоставляют пользователю виртуальной машины и включают средствами управления файлами, периферийными устройствами и средства общения с пользователем.; многозадачные (располагает в оперативной памяти одновременно несколько задач, которые попеременно обрабатывает процессор). Многозадачные ОС дополнительно управляют разделением между задачами совместно используемых ресурсов. По типу средств вычислительной техники: однопроцессорные, многопроцессорные (задачи могут выполняться на разных процессорах; серверы, как правило, многопроцессорные) Многопроцессорные ОС делятся на асимметричные и симметричные. Асимметричная ОС выполняется на одном из процессоров системы, распределяя прикладные задачи по остальным процессорам. Симметричные ОС децентрализована и использует все процессоры, разделяя между ними системные и прикладные задачи, сетевые (обеспечивают совместное использование ресурсов всеми выполняемыми в сети задачами) Сетевая ОС предоставляет пользователю некую виртуальную вычислительную систему, работать с которой гораздо проще, чем с реальной сетевой аппаратурой. В то же время эта виртуальная система не полностью скрывает распределенную природу своего реального прототипа, то есть является виртуальной сетью. [4, стр. 30]

По типу интерфейса (способа взаимодействия с пользователем) операционные системы делятся на 2 класса: ОС с интерфейсом командной строки и ОС с графическим интерфейсом. Первые операционные системы (CP/M, MS-DOS, Unix) вели диалог с пользователем на экране текстового дисплея. Это был в полном смысле слова диалог, в ходе которого человек и компьютер по очереди обменивались сообщениями: человек вводил очередную команду, а компьютер, проверив ее, либо выполнял, либо отвергал по причине ошибки. Такие системы в литературе принято называть ОС с интерфейсом командной строки. Развитие графических возможностей дисплеев привело к коренному изменению принципов взаимодействия человека и компьютера. Командная строка была безвозвратно вытеснена графическим интерфейсом, когда объекты манипуляций в ОС изображаются в виде небольших рисунков, а необходимые действия тем или иным образом выбираются из предлагаемого машиной списка — так называемого меню. При подобном методе диалога набор текста полностью отсутствует и вполне достаточно всего нескольких клавиш. [7]

    Общая схема классификации ОС представлена на Рисунке 1.

Рисунок 1 - Общая схема классификации операционных систем

3. Эволюция операционных систем

    Эволюция  ОС во многом обусловлена совершенствованием аппаратной базы ЭВМ.

    Первые  ПК не имели ОС и были похожи на игровые  приставки: при включении компьютера в сеть процессор обращался к ПЗУ, в котором была записана программа поддержки несложного языка программирования. Подключив к компьютеру магнитофон можно было загрузить постороннюю программу. Загруженная программа отключала ПЗУ и далее работа компьютера происходила под управлением загруженной программы (как в игровых приставках).

    Серьезная необходимость в операционных системах возникла, когда к персональным компьютерам стали подключать дисководы. Дисковод отличается от магнитофона тем, что это устройство свободного доступа, а магнитофон – устройство последовательного доступа.

    С магнитного диска можно загрузить любую программу. Поэтому команды загрузки стали очень сложными. Надо было указывать номер дорожки и номер сектора, в котором находится то, что надо загрузить.

Выход был найден. Была написана программа, которая переводит названия программ и файлов в номера дорожек и секторов. Человек мог загружать то, что ему нужно, пользуясь только названиями. Эта программа и стала дисковой операционной системой. [5, стр. 62]

    В дальнейшем операционные системы развивались  параллельно с аппаратным обеспечением. Тогда дисковые операционные системы стали сложнее. В них ввели средства для разбиения дисков на каталоги и средства для обслуживания каталогов (перенос и копирование файлов между каталогами, сортировка файлов и прочее). Так на дисках появилась файловая структура, а операционная система взяла на себя ее создание и обслуживание.

    Для компьютеров IВМ РС основной операционной системой с 1981 г. по 1995 г. была так называемая система МS-DOS. За эти годы она прошла развитие от версии МS-DOS 1.0 до МS-DOS 6.22.

    Операционная  система МS-DOS позволила успешно  работать с персональными компьютерами на протяжении почти 15 лет. Тем не менее, эту работу нельзя назвать удобной. Во-первых, МS-DOS – неграфическая операционная система, которая использует интерфейс командной строки.

    Так возникла необходимость в новом  посреднике – тогда появились  так называемые программы-оболочки. Оболочка – это программа, которая  запускается под управлением операционной системы и помогает человеку работать с этой операционной системой. Одна из самых известных и распространенных во всем мире программ-оболочек называется Norton Comander. Ее разработал известнейший американский программист Питер Нортон, получивший всемирное признание за то, что упростил работу с компьютером для миллионов людей. Программа-оболочка наглядно показывает на экране всю файловую структуру компьютера: диски, каталоги и файлы. С такой программой не надо набирать сложные команды МS-DOS в командной строке.

Работы  над графической операционной системой для IВМ РС в компании Microsoft начались еще в 1981 г., но впервые такая система вышла в свет только в 1995 г. под названием Microsoft Windows 95.

    Выпущенная  в сентябре 1995 г. система Windows 95 стала  первой графической операционной системой для компьютеров IВМ РС.

Все следующие версии операционных систем Windows (98, NT, ME, 2000, XP) являются графическими.

    На  сегодняшний день на рынке программного обеспечения для IBM PC-совместимых  компьютеров сосуществуют несколько  семейств операционных систем, но операционные системы Windows являются наиболее распространенными среди пользователей. [3, стр. 68]

 

Заключение

 

    Компьютеры  не всегда нуждались в операционной системе. Если компьютер мог включаться, начинать работать и воспринимать команды человека без операционной системы, то в ней не было никакой необходимости. Примерами таких « компьютеров» могут быть игровые приставки. У них тоже есть процессор, оперативная память, в которой находится программа во время работы, есть устройства ввода информации (например, джойстик), но операционной системы нет или она совсем примитивна. Настоящая операционная система должна быть общепризнанной и использоваться как стандартная система на многих компьютерах; работать с многочисленными аппаратными устройствами, выпущенными разными фирмами, в том числе и в прошлое время; обеспечивать возможность запуска самых разных программ, написанных разными людьми и выпущенных разными организациями; предоставлять средства для проверки, настройки, обслуживания компьютера, его устройств и программ, которые на нем установлены. Наиболее важными функциями операционной системы являются управления процессами, памятью, файлами и внешними устройствами, а также функции пользовательского интерфейса, защиты данных и администрирования.

    В теоретической части курсовой работы мы подробно рассмотрели назначение, эволюцию и классификацию ОС. Сформулируем основные выводы:

• Назначение ОС - организация взаимодействия пользователя с компьютером, управление ресурсами вычислительной системы с целью наиболее эффективного их использования.
• Эволюция ОС во многом обусловлена совершенствованием аппаратной базы ЭВМ. ОС за период более 60 лет своего существования прошла путь от организации вычислительного процесса каждым программистом с пульта управления до комплекса управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между устройствами вычислительной системы и прикладными программами, а с другой стороны — предназначены для управления устройствами, управления вычислительными процессами, эффективного распределения вычислительных ресурсов между вычислительными процессами и организации надёжных вычислений.
• Выделяют 4 основных классификационных признака операционных систем: по количеству пользователей, числу обрабатываемых процессов, типу средств вычислительной техники, типу интерфейса. Наглядная классификация ОС представлена на схеме №1 Теоретической части.

 

    2 Практическая часть

 

    План

 

    2.1. Общая характеристика задачи

    2.2. Описание алгоритма решения

 

    2.1 Общая характеристика задачи

    Наименование  задачи – расчет заработной платы  организации

    Цель  решения задачи – рассчитать зарплату сотрудников организации с учетом размера оклада, надбавки и количеством отработанного времени в отчетный период.

    Место решения задачи – задача решается сотрудником бухгалтерии организации.

    Условие задачи:

Исходные  данные для расчета заработной платы  организации представлены на рис.2 и рис.3.

1. Построить таблицы по приведенным ниже данным.