17157

ОС та їх оточення

Реферат

Информатика, кибернетика и программирование

Тема: ОС та їх оточення. План ОС на світовому ринку Поняття операційної системи Функції Еволюція операційних систем й основні ідеї Пакетний режим Поділ часу й многозадачность Поділ повноважень Реальний масштаб часу Файлов

Украинкский

2013-06-29

66.5 KB

6 чел.

Тема: ОС та їх оточення.

План

  1.  ОС на світовому ринку
  2.  Поняття операційної системи
  3.  Функції
  4.  Еволюція операційних систем й основні ідеї
  •  Пакетний режим
  •  Поділ часу й многозадачность
  •  Поділ повноважень
  •  Реальний масштаб часу
  1.  Файлові системи й структури
  2.  «Unix», стандартизація ОС й POSIX
  3.  «Post Unix» архітектури ОС

ОС на світовому ринку

З 1990-х найпоширенішими операційними системами для персональних комп'ютерів і серверів є ОС сімейства Microsoft Windows й Windows NT, Mac OS й Mac OS X, системи класу UNIX, і Unixподібні (особливо GNU/Linux).

Ярким прикладом змін у поширенні ОС є ринок США. За станом на листопад 2008 року частка операційних систем сімейства Microsoft Windows у цій країні скоротилася до 89,62%. По даним дослідження компанії Net Applications, що здійснює моніторинг комп'ютерів, підключених до Мережі в США, це найменше значення за останні 15 років.

У порівнянні з жовтнем частка Microsoft Windows скоротилася на 0,84 процентних пункту - найбільше падіння за останні два роки. Два останніх стрибки вниз були зафіксовані в травні цього й грудні минулого року, коли частка операційних систем від Microsoft різко скоротилася на 0,51 й 0,63 процентних пункту відповідно.

Компанія Apple тим часом зафіксувала найбільший ріст. Частка Mac OS у період з жовтня по листопад 2008 р. збільшилася на рекордні за останні два роки 8,9%. Минулий місяць став уже третім по рахунку, коли частка «яблучної» системи зберігається вище 8%. Аналітики Net Applications пояснюють отримані результати більшою кількістю вихідних днів у листопаді в США. Серед домашніх користувачів Macintosh поширені більше, у той час як у різних фірмах в основному використається платформа Windows. «У листопаді було більше вихідних днів, у будь-якому іншому місяці. Відповідно, виходів в Інтернет з «Маку» і було зафіксовано істотно більше, а з Windows - менше», - коментує віце-президент Net Applications Винс Виззакаро (Vince Vizzaccarro). Така ситуація типова для всіх вихідних днів. Збільшилася й частка Linux. Якщо в жовтні її частка склала 0,71%, то до кінця листопада вона виросла до 0,83%.

Цікаво відзначити також, що частка Windows Vista у листопаді 2008 р. уперше переборола оцінку в 20%. На думку аналітиків, немає ніяких причин, через які падіння частки Windows скоротиться. За останні 12 місяців частка операційної системи від Microsoft скоротилася на 2 процентних пункти з 91,79%. Протягом цього ж періоду частка Apple на ринку операційних систем збільшилася на 1,56 пункт до 21,3%.

Відзначимо, що вперше Microsoft переборола бар'єр в 90% в 1993-1994 р. і зробила це за допомогою Windows 3.11.

Поняття операційної системи

Існують дві групи визначень ОС: «сукупність програм, керуючих устаткуванням» й «сукупність програм, керуючих іншими програмами». Обидві вони мають свій точний технічний зміст, що, однак, стає ясний тільки при більше детальному розгляді питання про те, навіщо взагалі потрібні операційні системи.

Є додатка обчислювальної техніки, для яких ОС зайві. Напр., убудовані мікрокомп'ютери втримуються сьогодні в багатьох побутових приладах, автомобілях (іноді по десятку в кожному), стільникових телефонах і т.п. Найчастіше такий комп'ютер постійно виконує лише одну програму, що запускається по включенні. І прості ігрові приставки - також представляють собою спеціалізовані мікрокомп'ютери - можуть обходитися без ОС, запускаючи при включенні програму, записану на вставленому в пристрій «картриджі» або компакт-диску. (Багато убудованих комп'ютерів і навіть деякі ігрові приставки насправді працюють під керуванням своїх ОС).

Операційні системи, у свою чергу, потрібні, якщо:

  •  обчислювальна система використається для різних завдань, причому програми, що виконують ці завдання, мають потребу в збереженні даних й обміні ними. Із цього треба необхідність універсального механізму збереження даних; у переважній більшості випадків ОС відповідає на неї реалізацією файлової системи. Сучасні ОС, крім того, надають можливість безпосередньо «зв'язати» висновок однієї програми з уведенням інший, минаючи відносно повільні дискові операції;
  •  різні програми мають потребу у виконанні тих самих рутинних дій. Напр., просте уведення символу із клавіатури й відображення його на екрані може зажадати виконання сотень машинних команд, а дискова операція - тисяч. Щоб не програмувати їхній щораз заново, ОС надають системні бібліотеки часто використовуваних підпрограм (функцій);
  •  між програмами й користувачами системи необхідно розподіляти повноваження, щоб користувачі могли захищати свої дані від чужого погляду, а можлива помилка в програмі не викликала тотальних неприємностей;
  •  необхідна можливість імітації «одночасного» виконання декількох програм на одному комп'ютері (навіть утримуючому лише один процесор), здійснюваної за допомогою прийому, відомого як «поділ часу». При цьому спеціальний компонент, називаний планувальником, «нарізає» процесорний час на короткі відрізки й надає їх по черзі різним програмам, що виконуються (процесам);
  •  нарешті, оператор повинен мати можливість, так чи інакше, управляти процесами виконання окремих програм. Для цього служать операційні середовища, одна йз яких - оболонка й набір стандартних утиліт - є частиною ОС (інші, такі, як графічне операційне середовище, утворять незалежні від ОС прикладні платформи). Таким чином, сучасні універсальні ОС можна охарактеризувати насамперед як:
    1.  файлові системи, що використають (з універсальним механізмом доступу до даних),
    2.  багатопользовательские (з поділом повноважень),
    3.  багатозадачні (з поділом часу).

Багатозадачность і розподіл повноважень вимагають певної ієрархії привілеїв компонентів самої ОС. У складі ОС розрізняють три групи компонентів:

  1.  ядро, що містить планувальник; драйвери пристроїв, безпосередньо керуючим устаткуванням; мережну підсистему, файлову систему;
  2.  системні бібліотеки й
  3.  оболонку з утилітами.

Більшість програм, як системних (вхідних в ОС), так і прикладних, виконуються в непривілейованому («користувальницькому») режимі роботи процесора й одержують доступ до встаткування (і, при необхідності, до інших ядерних ресурсів, а також ресурсам інших програм) тільки за допомогою системних викликів. Ядро виконується в привілейованому режимі: саме в цьому змісті говорять, що ОС (точніше, її ядро) управляє встаткуванням.

У визначенні складу ОС значення має критерій операциональной цілісності (замкнутості): система повинна дозволяти повноцінно використати (включаючи модифікацію) свої компоненти. Тому в повний склад ОС включають і набір інструментальних засобів (від текстових редакторів до компіляторів, отладчиков і компоновщиков).

Функції

Основні функції (найпростіші ОС):

  1.  Завантаження додатків в оперативну пам'ять й їхнє виконання;
  2.  Стандартизований доступ до периферійних пристроїв (пристрою вводу-висновку);
  3.  Керування оперативною пам'яттю (розподіл між процесами, віртуальна пам'ять);
  4.  Керування доступом до даних на енергонезалежних носіях (таких як Жорсткий диск, Компакт-диск і т.д.), як правило за допомогою файлової системи;
  5.  Користувальницький інтерфейс;
  6.  Мережні операції, підтримка стека протоколів

Додаткові функції:

  1.  Паралельне або псевдопаралельне виконання завдань (многозадачность);
  2.  Взаємодія між процесами: обмін даними, взаємна синхронізація;
  3.  Захист самої системи, а також користувальницьких даних і програм від зловмисних дій користувачів або додатків;
  4.  Розмежування прав доступу й многопользовательский режим роботи (аутентификация, авторизація).

Еволюція операційних систем й основні ідеї

Попередником ОС варто вважати службові програми (завантажники й монітори), а також бібліотеки часто використовуваних підпрограм, що почали розроблятися з появою універсальних комп'ютерів 1-го покоління (кінець 1940-х років). Службові програми мінімізували фізичні маніпуляції оператора з устаткуванням, а бібліотеки дозволяли уникнути багаторазового програмування тих самих дій (здійснення операцій вводу-висновку, обчислення математичних функцій і т.п.).

В 1950-60-х роках сформувалися й були реалізовані основні ідеї, що визначають функціональність ОС: пакетний режим, поділ часу й многозадачность, поділ повноважень, реальний масштаб часу, файлові структури й файлові системи.

Пакетний режим

Необхідність оптимального використання дорогих обчислювальних ресурсів привела до появи концепції «пакетного режиму» виконання програм. Пакетний режим припускає наявність черги програм на виконання, причому ОС може забезпечувати завантаження програми із зовнішніх носіїв даних в оперативну пам'ять, не чекаючи завершення виконання попередньої програми, що дозволяє уникнути простою процесора.

Розподіл часу й многозадачность

Уже пакетний режим у своєму розвиненому варіанті вимагає поділу процесорного часу між виконанням декількох програм.

Необхідність у поділі часу (многозадачности, мультипрограмуванні) виявилася ще сильніше при поширенні як пристрої вводу-висновку телетайпів (а пізніше, терміналів з електронно-променевими дисплеями) (1960-і роки). Оскільки швидкість клавіатурного уведення (і навіть читання з екрана) даних оператором багато нижче, ніж швидкість обробки цих даних комп'ютером, використання комп'ютера в «монопольному» режимі (з одним оператором) могло привести до простою дорогих обчислювальних ресурсів.

Поділ часу дозволило створити «многопользовательские» системи, у яких один (як правило) центральний процесор і блок оперативної пам'яті з'єднувався із численними терміналами. При цьому частина завдань (таких, як уведення або редагування даних оператором) могла виконуватися в режимі діалогу, а інші завдання (такі, як масивні обчислення) - у пакетному режимі.

Поділ повноважень

Поширення многопользовательских систем зажадало рішення завдання поділу повноважень, що дозволяє уникнути можливості модифікації виконує программы, що, або даних однієї програми в пам'яті комп'ютера іншої (утримуючої помилку або зловмисно підготовленої) програми, а також модифікації самої ОС прикладною програмою.

Реалізація поділу повноважень в ОС була підтримана розроблювачами процесорів, що запропонували архітектури із двома режимами роботи процесора - «реальним» (у якому виконує программе, що, доступно все адресний простір комп'ютера) і «захищеним» (у якому доступність адресного простору обмежена діапазоном, виділеному при запуску програми на виконання).

Реальний масштаб часу

Застосування універсальних комп'ютерів для керування виробничими процесами зажадало реалізації «реального масштабу часу» («реального часу») - синхронізації виконання програм із зовнішніми фізичними процесами.

Включення функції реального масштабу часу в ОС дозволило створювати системи, одночасно обслуговуючі виробничі процеси й вирішальні інші завдання (у пакетному режимі й (або) у режимі поділу часу).

Файлові системи й структури

Поступова заміна носіїв з послідовним доступом (перфострічок, перфокарт і магнітних стрічок) накопичувачами довільного доступу (на магнітних диск)

 «Unix», стандартизація ОС й POSIX

До кінця 1960-х рр. галуззю й науково-освітнім співтовариством був створений цілий ряд ОС, що реалізують всі або частина обкреслених вище функцій. До них ставляться «Atlas» (Манчестерский університет), «CTTS» й «ITSS» (Массачусетский технологічний інститут (МТИ)), «THE» (Эйндховенский технологічний університет), «RS4000» (Університет Орхуса) і ін. (усього експлуатувалося більше сотні різних ОС).

Найбільш розвинені ОС, такі як «OS/360» (компанія «IBM»), «SCOPE» (компанія «CDC») і завершений уже в 1970-х роках «MULTICS» (МТИ й компанія «Bell Labs»), передбачали можливість виконання на многопроцессорных комп'ютерах.

Еклектичний характер розробки ОС привів до наростання кризових явищ, насамперед, пов'язаних з надмірними складністю й розмірами створюваних систем. ОС були погано масштабованими (більше прості не могли використати всі можливості великих обчислювальних систем; більше розвинені неоптимально виконувалися на малі або не могли виконуватися на них зовсім) і тотально несумісними між собою, їхня розробка й удосконалювання затягувалася.

Задумана й реалізована в 1969 році Кеном Томпсоном при участі декількох колег (включаючи Денниса Ричи й Брайана Кернигана), ОС «Unix» («Unix»; спочатку «UNICS», що обігравало назву «MULTICS») увібрала в себе багато рис більше ранніх ОС, але володіла цілим рядом властивостей, що відрізняють її від більшості попередниць:

  1.  проста метафорика (два ключових поняття: обчислювальний процес і файл);
  2.  компонентна архітектура: принцип «одна програма - одна функція» плюс потужні засоби зв'язування різних програм для рішення виникаючих завдань («оболонка»);
  3.  мінімізація ядра (коду, що виконується в «реальному» («привілейованому») режимі процесора) і кількості системних викликів;
  4.  незалежність від апаратної архітектури й реалізація на машиннонезависимом мові програмування (мова програмування «Си» став «побічним продуктом» розробки «Unix»);
  5.  уніфікація файлів.

«Unix», завдяки своїй зручності насамперед як інструментальне середовище (середовища розробки), була тепло прийнята спочатку в університетах, а потім й у галузі, що одержав прототип єдиної ОС, що могла використатися на самих різних обчислювальних системах й, більше того, могла бути швидко й з мінімальними зусиллями перенесена на будь-яку знову розроблену апаратну архітектуру.

Наприкінці 70-х років XX століття співробітники Каліфорнійського університету в Беркли внесли ряд удосконалень у вихідні коди UNIX, включаючи роботу із протоколами TCP/IP. Їхня розробка стала відома під ім'ям BSD - «Berkeley Software Distribution».

Завдання розробити незалежну (від авторських прав «Bell Labs») реалізацію тієї ж архітектури поставив і Ричард Столлмен, засновник проекту «GNU».

Завдяки конкурентности реалізацій архітектура ОС «Unix» стала спочатку фактичним галузевим стандартом, а потім знайшла статус і стандарту юридичного - ISO/IEC 9945.

ОС, що випливають стандарту або опираються на нього, називають «POSIX-сумісними» (частіше зустрічається слововживання «Unix подібні» або «сімейство Unix», але воно суперечить статусу торговельного знака «Unix», що належить консорціуму «The Open Group» і зарезервованому для позначення ОС, строго наступному стандарту) завдяки назві стандарту - POSIX. Сертифікація на сумісність зі стандартом коштує деяких грошей, через що некотрые системи не проходили цей процес, однак уважаються POSIX-сумісними, просто тому що це так.

До Unix-подібних ОС ставляться системи, що базуються на останній версії «Unix», випущеної «Bell Labs» («System V»), на розробках Університету Беркли («FreeBSD», «OpenBSD», «NetBSD»), а також ОС «GNU/Linux», розроблена в частині утиліт і бібліотек проектом «GNU» й у частині ядра - співтовариством, очолюваним Линусом Торвальдсом.

Стандартизація ОС гарантує можливість безболісної заміни самої ОС й/або встаткування при розвитку обчислювальної системи або мережі й дешевого переносу прикладного програмного забезпечення (строге проходження стандарту припускає повну сполучність програм на рівні вихідного тексту; через профілювання стандарту і його розвитку деякі зміни бувають все-таки необхідні, але перенос програми між POSIX-сумісними системами обходиться на порядки дешевше, ніж між альтернативними), а також наступність досвіду користувачів.

Самим помітним ефектом існування цього стандарту стало ефективне розгортання Інтернету в 90-х роках.

«Post Unix» архітектури ОС

Колектив, що створив ОС «Юникс», спробував пізніше повторити свій успіх, узагальнивши й доповнивши вихідну концепцію. У такий спосіб з'явилися ОС «Plan9» й «Inferno», що не одержали, втім, широкого поширення..

Пізніше на основі «Plan9» в Іспанії були розроблені ОС «Off++» й «Plan B», що носять експериментальний характер.

До спроб створити постюниксовскую архітектуру можна також віднести розробку системи програмування й операційного середовища «Оберон» у Швейцарському федеральному технологічному інституті (ETH Zurich) під керівництвом проф. Никлауса Вирта.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

53625. Проекционное черчение 72.5 KB
  Презентация Правила нанесения размеров Примеры работ Прокладка Материал: Для учителя Учебник Конспект Запасные форматы Запасные карандаши Запасные линейки Запасные ластики Для учащихся треугольники карандаши форматы линейки ластики учебник рабочая тетрадь Задачи для учащихся: Выполнить чертеж плоской детали по половине заданного вида с применением масштаба Нанести размеры. точное нанесение размера правильное построение второй половины детали Прокладка...
53626. Е. Благинина «Посидим в тишине» и Э. Мошковская «Я маму мою обидел» 36.5 KB
  Кто нибудь знает это стихотворение наизусть Откройте учебники на странице 119. Почему так названо стихотворение как вы думаете Прочитайте стихотворение про себя. Чему учит стихотворение К маме нужно относиться с любовью и заботой. Кто ответит на вопросы Вы познакомились со стихотворением Елены Благининой Посидим в тишине.
53627. Пётр Павлович Ершов «Конек - Горбунок» 72.5 KB
  Слайд 1 Итак самое знаменитое произведение Ершова была сказка Конёк –Горбунок Почему сказка Говорят животные на ките люди живут нет жарптицы месяц как живой человек конёк летает нельзя искупаться в кипятке и остаться живым. Слайд 2. Слайд 3. А кто прочитал всю сказку Сколько частей 3 Слайд 4 Сегодня на уроке мы попытаемся увидеть: как своим поэтическим языком описал героев Ершов и поняли ли его художники иллюстрировавшие сказку Конёк Горбунок.
53628. Формирование бюджета капиталовложений 25 KB
  При планировании инвестиционной деятельности компании обычно имеют дело не с отдельными проектами, а с портфелем возможных проектов. При этом затраты на реализацию этих проектов превышают доступные предприятию инвестиционные ресурсы.
53629. Сравнение трёхзначных чисел 54 KB
  Для чего нам нужны эти навыки устного счёта 60 и 12 на сколько одно число больше другого во сколько раз одно число больше другого. сколько сумме этих чисел не хватает до 100. 65 и 9 На сколько одно число больше другого найдите сумму этих чисел сколько сумме этих чисел не хватает до 50. Сколько сказок на каждом диске 16 х 3 = 48 60 – 48 = 12 12 : 2 = 6 2.
53631. Нижняя прямая подача мяча (обучение). Закрепление перемещений волейболиста, приема волейбольного мяча сверху двумя руками посредством эстафеты 73.5 KB
  1 мин 1 мин 30 с Соблюдать интервал; обратить внимание на внешний вид учащихся Следить за дистанцией Следить за правильностью выполнения задания спина прямая взгляд направлен вперед. Во время бега следить за правильностью постановки ноги. Следить за высотой подъема бедра. Следить за четкостью выполнения команд за соблюдение интервала.
53632. Весёлые старты 125 KB
  Упражнения в ходьбе: на носках руки вверх; на пятках руки за голову; на внешней стороне стопы руки на поясе; ходьба; б Бег. Ходьба руки за голову. Руки прямые пальцы вместе. стойка ноги врозь руки на пояс.
53633. Прыжки в длину с разбега. Метание в горизонтальную цель 60.5 KB
  а ходьба в приседе руки на коленях. б ходьба на пятках руки в стороны. в ходьба на носках руки на поясе. г ходьба на внешней стороне стопы руки за голову.