Операционные системы современных вычислительных комплексов

MS-DOS, UNIX, Windows NT, Windows 95, Windows 98, Windows 2000, Windows ME, Windows XP 

     MS-DOS

     MS-DOS (сокр. от англ. Microsoft Disk Operating System — дисковая ОС от Microsoft) — коммерческая операционная система для персональных компьютеров фирмы Microsoft. MS-DOS — самая известная ОС из семейства DOS, ранее устанавливаемая на большинство PC-совместимых компьютеров. Со временем она была вытеснена Microsoft Windows, и позже Windows NT.

     В 1980 году Тимом Патерсоном (Tim Paterson) из Seattle Computer Products (en:Seattle Computer Products) была создана QDOS (англ. Quick and Dirty Operating System). Она продавалась SCP под названием «86-DOS», так как была создана для процессора Intel 8086. В основном MS-DOS базировалась на наиболее известной ОС того времени — CP/M, созданной компанией Digital Research, однако использовала другую файловую систему. Microsoft приобрела лицензию QDOS и передала её IBM в декабре 1980 года за $25 000, а полностью выкупила права на нее в июле 1981 года, незадолго до выпуска PC.

     Операционная система MS-DOS работает в реальном режиме процессора x86, поддерживает выполнение только одной программы в 1 момент времени. Ядро системы устанавливает прерывание INT 21h для системных сервисов таких, как открытие файла, запись в файл и подобных. Минимальный набор файлов операционной системы MS-DOS: IO.SYS (сервисы BIOS), MSDOS.SYS, COMMAND.COM (командный процессор). Конфигурационные файлы: CONFIG.SYS (конфигурация драйверов и устройств), AUTOEXEC.BAT (стартовый скрипт).

     Для операционной системы MS-DOS, предоставляющей пользователю лишь интерфейс командной строки, был создан целый ряд так называемых оболочек, то есть программ, которые позволяют сделать работу с файловой системой компьютера и операционной системой более наглядной.

     Наиболее  известные из них текстовые: Norton Commander, его клон Volkov Commander и дальнейшее развитие идеи — DOS Navigator. По образу Norton Commander позже было создано множество интерфейсов файловых менеджеров и других программ для различных операционных систем.

     Одна  из наиболее известных графических оболочек для MS-DOS — это MS-DOS Shell, программа, использующая всё тот же «двухпанельный принцип», но реализующая графические возможности компьютеров, а также позволяющая использовать манипулятор «мышь».

     Ещё одна проблема, с которой сталкиваются пользователи при работе с приложениями MS-DOS на современных компьютерах — это значительная разница в быстродействии. За последние 10 лет частоты микропроцессоров значительно возросли, поэтому любимая игра для MS-DOS на современном компьютере может работать слишком быстро, так, что пользователь не успевает увидеть происходящее на экране и проанализировать игровую ситуацию.

     Для решения вышеназванных и целого ряда других проблем работы с приложениями MS-DOS под управлением Windows NT применяются специальные эмуляторы. На данный момент наиболее известным из них является DOSBox, позволяющий настраивать индивидуальные параметры запуска каждого MS-DOS-приложения, такие, как быстродействие эмулируемого компьютера, эмулируемая звуковая и видеокарта и т. п. 

     UNIX

     UNIX (читается ю́никс) — группа переносимых, многозадачных и многопользовательских операционных систем.

     Первая  система UNIX была разработана в конце 1960-х — начале 1970-х годов в подразделении Bell Labs компании AT&T. С тех пор было создано большое количество различных UNIX-систем. Юридически лишь некоторые из них имеют полное право называться «UNIX»; остальные же, хотя и используют сходные концепции и технологии, объединяются термином «UNIX-подобные» (англ. Unix-like). Для краткости в данной статье под UNIX-системами подразумеваются как истинные UNIX, так и UNIX-подобные ОС.

     Некоторые отличительные признаки UNIX-систем включают в себя:

• использование простых текстовых файлов для настройки и управления системой;
• широкое применение утилит, запускаемых в командной строке;
• взаимодействие с пользователем посредством виртуального устройства - терминала;
• представление физических и виртуальных устройств и некоторых средств межпроцессового взаимодействия как файлов;
• использование конвейеров из нескольких программ, каждая из которых выполняет одну задачу.

     В настоящее время UNIX используются в основном на серверах, а также как встроенные системы для различного оборудования. На рынке ОС для рабочих станций и домашнего применения UNIX уступили другим операционным системам, в первую очередь Microsoft Windows, хотя существующие программные решения для Unix-систем позволяют реализовать полноценные рабочие станции как для офисного, так и для домашнего использования.

     UNIX-системы имеют большую историческую важность, поскольку благодаря им распространились некоторые популярные сегодня концепции и подходы в области ОС и программного обеспечения. Так же, в ходе разработки Unix-систем был создан язык Си.

     Идеи, заложенные в основу UNIX, оказали огромное влияние на развитие компьютерных операционных систем. В настоящее время UNIX-системы признаны одними из самых исторически важных ОС.

     Как и Multics, UNIX была написана на языке высокого уровня, а не на ассемблере (доминировавшем в то время).

     Она содержала значительно упрощённую, по сравнению с современными ей операционными системами, файловую модель. Файловая система включала как службы, так и устройства (такие как принтеры, терминалы и жёсткие диски) и предоставляла внешне единообразный интерфейс к ним, но дополнительные механизмы работы с устройствами (такие как IOCTL и биты доступа) не вписывались в простую модель «поток байтов».

     UNIX популяризовала предложенную в Multics идею иерархической файловой системы с произвольной глубиной вложенности. Другие операционные системы того времени позволяли разбивать дисковое пространство на каталоги или разделы, но число уровней вложенности было фиксировано и, зачастую, уровень вложенности был только один. Позднее все основные фирменные операционные системы обрели возможность создания рекурсивных подкаталогов, также заимствованную из Multics.

     То, что интерпретатор команд стал просто одной из пользовательских программ, а в качестве дополнительных команд выступают отдельные программы, является ещё одной инновацией Multics, популяризированной UNIX. Язык командной оболочки UNIX используется пользователем как для интерактивной работы, так и для написания скриптов, то есть не существует отдельного языка описания заданий, как, например, в системе JCL фирмы IBM. Так как оболочка и команды операционной системы являются обычными программами, пользователь может выбирать их в соответствии со своими предпочтениями, или даже написать собственную оболочку. Наконец, новые команды можно добавлять к системе без перекомпиляции ядра. Новый, предложенный в командной строке UNIX, способ создания цепочек программ, последовательно обрабатывающих данные, способствовал использованию параллельной обработки данных.

     Существенными особенностями UNIX были полная ориентация на текстовый ввод-вывод и предположение, что размер машинного слова кратен восьми битам. Первоначально в UNIX не было даже редакторов двоичных файлов — система полностью конфигурировалась с помощью текстовых команд. Наибольшей и наименьшей единицей ввода-вывода служил текстовый байт, что полностью отличало ввод-вывод UNIX от ввода-вывода других операционных систем, ориентированного на работу с записями. Ориентация на использование текста для представления всего, что только можно, сделала полезными т. н. конвейеры (англ. pipelines). Ориентация на текстовый восьмибитный байт сделала UNIX более масштабируемой и переносимой, чем другие операционные системы. Со временем текстовые приложения одержали победу и в других областях, например, на уровне сетевых протоколов, таких как Telnet, FTP, SMTP, HTTP и других.

     UNIX способствовала широкому распространению регулярных выражений, которые были впервые реализованы в текстовом редакторе ed для UNIX. Возможности, предоставляемые UNIX-программам, стали основой стандартных интерфейсов операционных систем (POSIX).

     Широко  используемый в системном программировании язык Си, созданный изначально для  разработки UNIX, превзошёл UNIX по популярности. Си был первым «веротерпимым» языком, который не пытался навязать программисту тот или иной стиль программирования. Си был первым высокоуровневым языком, предоставляющим доступ ко всем возможностям процессора, таким как ссылки, таблицы, битовые сдвиги, приращения и т. п. С другой стороны, свобода Си приводила к ошибкам переполнения буфера в таких функциях стандартной библиотеки Си, как gets и scanf. Результатом стали многие печально известные уязвимости, например, та, что эксплуатировалась в знаменитом черве Морриса.

     Первые  разработчики UNIX способствовали внедрению принципов модульного программирования и повторного использования в инженерную практику.

     UNIX предоставлял возможность использования протоколов TCP/IP на сравнительно недорогих компьютерах, что привело к быстрому росту Интернета. Это, в свою очередь, способствовало быстрому обнаружению нескольких крупных уязвимостей в системе безопасности, архитектуре и системных утилитах UNIX.

     GNU/Linux (произносится «гну слэш ли́нукс») — свободная UNIX-подобная операционная система. Она основана на системных программах, разработанных в рамках проекта GNU, и на ядре Linux. Зачастую, по историческим причинам и для краткости, эту систему называют просто «Linux».

     GNU/Linux работает на PC-совместимых системах семейства Intel x86, а также на IA-64, AMD64, PowerPC, ARM и многих других.

     К операционной системе GNU/Linux также часто относят программы, дополняющие эту операционную систему, и прикладные программы, делающие её полноценной многофункциональной операционной средой.

     В отличие от большинства других операционных систем, GNU/Linux не имеет единой «официальной» комплектации. Вместо этого GNU/Linux поставляется в большом количестве так называемых дистрибутивов, в которых программы GNU соединяются с ядром Linux и другими программами. Наиболее известными дистрибутивами GNU/Linux являются Slackware, Red Hat, Fedora, Mandriva, SuSE, Debian, Gentoo, Ubuntu. Из дистрибутивов российских разработчиков наиболее известны ALT Linux и ASPLinux. 

     Windows NT

     Windows NT — линия операционных систем  производства корпорации Microsoft. 

     Изначально  развивалась отдельно от семейства  операционных систем Windows 9x и позиционировалась на рынке как надёжное решение для рабочих станций (Windows NT Workstation) и серверов (Windows NT Server). Windows NT дала начало семейству операционных систем, в которое входят Windows 2000, Windows XP и Windows Server 2003.

     Подсистема  пользовательского интерфейса в Windows NT реализует оконный интерфейс, подобный интерфейсу предыдущих версий Windows. Двумя типами объектов этой подсистемы, отсутствовавшими в 16-битных версиях Windows и в Windows 9x, являются оконные станции и рабочие столы. Оконная станция соответствует одному сеансу пользователя Windows NT — например, при подключении через службу удалённого рабочего стола создаётся новая оконная станция. Каждый запущенный процесс принадлежит к одной из оконных станций; службы, кроме помеченных как способные взаимодействовать с рабочим столом, запускаются в отдельных, невидимых оконных станциях.

     Каждая  оконная станция имеет собственный  буфер обмена, набор глобальных атомов (используемых для операций DDE), и набор рабочих столов. Рабочий стол является контекстом всех глобальных операций подсистемы пользовательского интерфейса, таких как установка хуков и широковещательная рассылка сообщений. Каждый запущенный поток принадлежит к одному из рабочих столов — тому, где расположены обслуживаемые им окна; в частности, один поток не может создать несколько окон, принадлежащих к различным рабочим столам. Один из рабочих столов может быть активным (видимым пользователю и способным реагировать на его действия), остальные рабочие столы спрятаны. Возможность создать для одного сеанса работы несколько рабочих столов и переключаться между ними до настоящего времени не предоставлялась стандартными средствами пользовательского интерфейса Windows, хотя существуют сторонние программы, дающие доступ к этой функциональности.

     Оконными  станциями и рабочими столами  исчерпываются объекты подсистемы пользовательского интерфейса Windows NT, которым могут быть назначены права доступа. Оставшиеся типы объектов — окна и меню — предоставляют полный доступ любому процессу, который находится с ними в одной оконной станции. Поэтому службы Windows NT по умолчанию запускаются в отдельных оконных станциях: они работают с повышенными привилегиями, и возможность процессов пользователя неограниченно манипулировать окнами служб могла бы привести к сбоям и/или проблемам безопасности.