Общие сведения об операционных системах

1.

Общие сведения об
операционных системах

2.

ЭВМ первого поколения ( 40 и начало 50
годов) практически не имели ОС. Программы
писались непосредственно в машинных кодах,
что, в частности, требовало поддержки
доступа программы к памяти на этапе ее
написания. Поэтому разработка программного
продукта наталкивалась на ряд сложностей
Для ЭВМ второго поколения были созданы
простейшие ОС, которые отчасти позволили
"разделить" среду разработки программ и
аппаратные средства. Однако, достигнутого на
этом этапе "уровня абстрагирования" было
явно не достаточно для разработки и
сопровождения относительно сложных задач.
По структуре и функциям эти ОС
существенно отличались от современных.

3.

Современные контуры ОС стали приобретать
в конце 60 годов, когда появились достаточно
мощные ЭВМ третьего поколения.
Становление ОС на этом этапе ниже будет
рассмотрено более подробно.
Позднее (через полтора десятка лет) ЭВМ
третьего поколения стали вытесняться более
мобильными ЭВМ 4-ого поколения. К их
числу, в частности, относятся самые
распространенные в настоящее время
персональные компьютеры семейства IBM PC.
При разработке ОС для этих компьютеров
были учтены не только опыт, но и горькие
уроки, полученные в результате эксплуатации
первых операционных систем. и требовала
хорошего знания аппаратных средств.

4.

Основные функции операционных
систем
Современные ОС - широко
распространенные системы - во многом
похожи друг на друга. Прежде всего это
определяется требованием переносимости
программного обеспечения. Именно для
обеспечения этой переносимости был
принят POSIX(Portable OS Interface based
on uniX) - стандарт, определяющий
минимальные функции по управлению
файлами, межпроцессному
взаимодействию и т.д., которые должна
уметь выполнять система.

5.

Кроме того, за четыре с лишним десятилетия, прошедших
с момента разработки первых ОС, сообщество
программистов достигло определенного понимания того,
что: при разработке ОС возникает много стандартных
проблем и вопросов; для большинства из этих проблем и
вопросов существует набор стандартных решений;
некоторые из этих решений намного лучше, чем все
альтернативные.
По современным представлениям, ОС должна уметь
делать следующее:
1.Обеспечивать загрузку пользовательских программ в
оперативную память и их исполнение.
1.Обеспечивать работу с устройствами долговременной памяти, такими как магнитные диски, ленты,
оптические диски и т.д. Как правило, ОС управляет свободным пространством на этих носителях и
структурирует пользовательские данные.
2.Предоставлять более или менее стандартный доступ к различным устройствам ввода/вывода, таким как
терминалы, модемы, печатающие устройства.
3.Предоставлять некоторый пользовательский интерфейс. Слово некоторый здесь сказано не случайно часть систем ограничивается командной строкой, в то время как другие на 90% состоят из средств
интерфейса пользователя.

6.

Более развитые ОС предоставляют также
следующие возможности:
1.Параллельное (точнее, псевдопараллельное, если
машина имеет только один процессор) исполнение
нескольких задач.
2.Распределение ресурсов компьютера между
задачами.
3.Организация взаимодействия задач друг с другом.
4.Взаимодействие пользовательских программ с
нестандартными внешними устройствами.
5.Организация межмашинного взаимодействия и
разделения ресурсов.
6.Защита системных ресурсов, данных и программ
пользователя, исполняющихся процессов и самой
себя от ошибочных и зловредных действий
пользователей и их программ.

7.

Становление операционных систем
Как было отмечено выше, контуры современных ОС стали вырисовываться на этапе машин 3
поколения. В это же время стали очевидны просчеты, допущенные при проектировании первых ОС.
Для ЭВМ этого поколения характерно оптимальное использование аппаратных средств даже в
ущерб "комфортности пользователей".
Архитектура этих машин отображена на рис.
Эта архитектура обладает двумя характерными
особенностями:
•Центральные устройства - центральный
процессор (ЦП) и оперативная память (ОП)
непосредственно соединены между собой;
•Периферийные устройства (ПУ) подключены к
центральным устройствам через процессор
ввода/вывода (ПВВ).

8.

Первой операционной системой
для этих ЭВМ явилась ОС типа
ДОС, что расшифровывается как
дисковая
операционная
система.
Такое название свидетельствует о
"древности" этого термина, так
как уже более двух десятков лет не
дисковых операционных систем
просто не существует. Эта система
является
однопользовательской
системой. На смену этой системы
пришло
семейство
многопользовательских
ОС.
Самой
распространенной
и
известной из них была ОС 6.1,
которая имела уже многие черты
современных
операционных
систем.
DОS

9.

ОС 6.1 имела 4 режима:
1.режим пакетной обработки;
2.режим разделения времени;
3.режим реального времени;
4.диалоговый режим.

10.

Режим пакетной обработки
Который использовался и в ДОС, заключался в обработке
однопользовательских заданий, последовательно извлекаемых из очереди.
По сути дела 1-ый режим – однопользовательский усовершенствованный
режим, позволяющий на большой срок (например, на ночные часы)
задействовать время процессора без оперативного вмешательства в его
работу.

11.

Режим разделения времени
• Многопрограммный режим, характеризующийся делением времени
процессора на кванты (тики в простейшем случае). В персональных
компьютерах IBM -1 тик =1/18 сек (0.055 сек).
• В этом режиме каждой задаче выделяется квант времени, в течение
которого она является активной, т.е. владеет всеми ресурсами системы,
после чего выделяется квант времени следующей по очереди задаче, а
задача, если она не решена до конца, становится в конец очереди и т.д.

12.

Основное назначение этого фактически псевдопараллельного
режима – разблокирование системы от больших задач.
Действительно, при пакетной обработке при входе систему
большой задачи все остальные задачи должны были ожидать
конца ее решения, что делало невозможным оперативную
работу с машиной.
В составе этого режима было 2 подрежима:
1.MFT (Multi-Fixation Test) – более простой ;
2.MVT (Multi-Variable Test) – более оптимальный.
В первом режиме число задач, на которые выделялись кванты,
определялись пользователем. Если реальное число задач
меньше, чем заданное, то число квантов, равное разности
заданных и реальных задач, используется вхолостую.
Во втором режиме указанное число квантов выбирается
автоматически и равно реальному числу задач.

13.

Режим реального времени
(РВ) как минимум связан институтом приоритетов. Основный принцип этого режима: "пока не
обработаются задачи с большим приоритетом, задачи с меньшим приоритетом не могут выполняться".
При этом задачи с одинаковым приоритетом решаются в режиме разделения времени. Кратко
рассмотрим необходимость приоритетов для поддержки обработки в реальном времени. Естественно, что
обработка в реальном времени ограничивается:
•Ресурсами машины и ее организацией;
•Равномерным делением этих ресурсов на всех пользователей и все программы
При N пользователях
Первое ограничение определяется возможностями компьютера и задает по сути дела "потолок" данной
вычислительной системы. Однако, второе ограничение можно снять, дав задаче реального времени
"зеленую улицу", что достигается консервированием остальных задач на некоторое время

14.

Диалоговый режим
Это системы, предназначенные для облегчения разработки так
называемых приложений реального времени. Это программы,
управляющие некомпьютерным по природе оборудованием, часто с очень
жесткими ограничениями по времени. Примером такого приложения может
быть программа бортового компьютера крылатой ракеты, системы
управления ускорителем элементарных частиц или промышленным
оборудованием. Такие системы обязаны поддерживать многопроцессность,
гарантированное время реакции на внешнее событие, простой доступ к таймеру
и внешним устройствам. Такие системы могут по другим признакам
относиться как к классу ДОС (RT-11), так и к ОС (OS-9, QNX). Часто такие
системы (например, VxWorks) рассчитаны на работу совместно с
управляющей host-машиной, исполняющей «нормальную» операционную
систему .

15.

Любопытно, что новомодное течение в компьютерной
технике - multimedia - при качественной реализации
предъявляет к системе те же требования, что и
промышленные задачи реального времени. В multimedia
основной проблемой является синхронизация изображения
на экране со звуком. Именно в таком порядке. Звук обычно
генерируется внешним аппаратным устройством с
собственным таймером, и изображение синхронизуется с ним
же. Человек способен заметить довольно малые временные
неоднородности в звуковом потоке. Напротив, пропуск
кадров в визуальном потоке не так заметен, а расхождение
звука и изображения заметно уже при задержках около 30 мс.
Поэтому системы качественного multimedia должны
обеспечивать синхронизацию с такой же или более высокой
точностью, что мало отличается от систем мягкого реального
времени

16.

Изначально, в машинах 3-го поколения не было оперативного общения с машиной (не было столь
привычных в настоящее время дисплеев), что понижало конкурентоспособность этих машин по сравнению
появившимися уже в это время ЭВМ четвертого поколения. Поэтому в ОП ввели новый пакет программ,
позволяющий общаться с дисплеем.
Было 2 таких пакета (московский – “Примус” и, петербургский – “JEC” размером в 100 Кбайт).
На рис. схематично изображено распределение оперативной памяти,
которая в этих машинах колебалась от 1 до 5 Мб. На такой ЭВМ,
которая по ресурсам существенно уступает современным даже
персональным компьютерам, могло работать одновременно несколько
десятков пользователей.

17.

Далее появилась ОС 7.0 (СВМ – Система
Виртуальных Машин)
Процессоры, на которых
осуществляется
классический вариант
СВМ, являются
воспроизводящими
конечными автоматами
(КА), что дает
возможность создавать
копии состояний этого
процессора и
организовать работу
пользователей с
различными копиями.

18.

Функции, выполняемые современными
ОС:
•они должны уметь обеспечивать
загрузку ПО в ОЗУ и поддерживать
выполнение этого ПО;
•обеспечивать работу с устройствами
долговременной памяти;
•предоставлять более
или
менее
стандартный доступ к различным
устройствам ввода/вывода;
•предоставить
некоторый
пользовательский интерфейс или, как
минимум, командную строку, либо
развитую оболочку .

19.

Краткий обзор операционных систем.
Девиз UNIX: “Мобильная, инструментальная ОС.”

20.

В UNIX имеется специальная инициализационная программа, которая так и называется - init. Эта
программа запускает различные процессы-демоны, например cron - программу, которая умеет запускать
другие заданные ей программы в заданные моменты времени, различные сетевые сервисы, программы,
которые ждут ввода с терминальных устройств (getty), и т.д. То, что она запускает, вообще говоря, задается
в специальном файле /etc/inittab9. Администратор системы может редактировать этот файл и
устанавливать те сервисы, которые в данный момент нужны, избавляться от тех, которые не нужны, и т.д.
Отчасти это похоже на группу startup в MS Windows. Вообще, аналогичный инициализационный сервис
предоставляют все современные операционные системы.
Создана UNIX в 1973 году Томпсоном и Ритчи
(мобильная и инструментальная)
Мобильность – переносимая аппаратная
платформа; независимость придало то, что она
написана на языке высокого уровня (Си).
Инструментальность – пользователь может ею
пользоваться
как
инструментом,
т.е.
подстраивать под себя.

21.

Причины преимущества ОС UNIX:
1. организации и посредники оснастили ОС мощными
прикладными средствами (программами);
2. написана на языку высокого уровня (ЯВУ), т.е. обладает
мобильностью;
3. простота пользовательского интерфейса;
4. наличие средств, позволяющих создавать сложные
программы из более простых (команда интерпретатора Shell;
он позволял “нанизывать” программы, не компилируя их);
5. наличие иерархической файловой системы;
6. наличие простого последовательного интерфейса ПУ (т.к.
внешние устройства интерпретируются как последовательные
файлы);
7. система
многопользовательская
и
многозадачная;
многозадачная – задачи могут взаимодействовать между
собой.

22.

ОС Helios
Дата создания – 1988 год. Perihelion Software Limited.
England.
Основные цели:
1.поддержка параллельного программирования;
2.базирование на пользовательских и системных
серверах.
Пользовательские серверы решают задачи
пользователя. Системные серверы решают системные
задачи.
Пользователи получают доступ к ресурсам через
системные серверы, тем самым избегая рассмотренную
ранее коллизию.

23.

WINDOWS
Преимущества Win:
независимость программ от внешних устройств
GUI, средства для построения graphics user interface
Доступность всего ОЗУ 232 - 4Gb
Многозадачность
Динамическое подключение библиотек dell
Обмен данными между приложениями
Исполнение масштабированных шрифтов
Совместимость с DOS
Поддержка мультимедиа

24.

пионер операционных систем с оконным графическим интерфейсом и возможностью
управления с помощью мыши и клавиатуры.

25.

первая популярная
операционная система
Microsoft с графическим
интерфейсом.

26.

Развитие операционных систем всегда
следовало за развитием аппаратуры.
Долгое время на персональных
компьютерах использовалась
операционная система MS-DOS.
Операционные средства Windows
впервые реализовала графический
интерфейс пользователя, однако она не
была операционной системой в полном
смысле этого слова, а существовала как
настройка над MS-DOS. В 1995 году
появилась первая операционная система
для компьютеров IBM-DOS,
действительно использовавшая
графический интерфейс-Windows 95.
Она начала активно вытеснять ранние
версии операционных систем, но вскоре
оказалось под угрозой вытеснения со
стороны Windows 98.

27.

Основные достоинства Windows 98 удобный графический интерфейс,
высокая надежность работы, поддержка
широкого
спектра
современных
устройств,
богатые
возможности
персонализации настроек, глубокая
интеграция
с
Интернетом.
Операционная система Windows 98,
вышедшая в свет в 1998 году,
предназначена для замены ранее
выпущенных
продуктов
компании
Microsoft:MS-DOS,Windows
3.1x
и
Windows 95. техническое требование к
компьютеру, выдвигаемые Windows 98,
несколько превосходят требования
более ранних операционных систем, и
несоответствие
компьютера
этим
требованиям-это главная и едва ли не
единственная причина, по которой
можно отказываться от использования
Windows 98.

28.

29.

30.

31.

Windows 95-98-98SE-2000ME-XP-Vista-7 закрепляют
успех и позиции Microsoft на
рынке ОС.
В этом ряду стоит выделить,
наверное, Windows Vista – в
плане развития
графического интерфейса
она не выделяется из общего
ряда, но прохладно принята
общественностью.

32.

33.

Mac OS
• Впервые операционная система Mac OS была
представлена в 1984 году наряду с выпуском
первого компьютера Macintosh.
• Mac OS (Macintosh Operating System) оказалась
в числе первых ОС, предложивших
пользователям удобный графический
интерфейс вместо командной строки. С 1984
по 2001 годы свет увидели версии System 1 —
Mac OS 9, которые принято считать
классическими. С 2000 года операционная
система получила наименование Mac OS X, а с
2016 — macOS.
Первый Macintosh (1984 год):

34.

macOS значительно отличается от предыдущих, «классических версий» Mac OS. Основа системы — POSIXсовместимая операционная система Darwin, являющаяся свободным программным обеспечением. Её ядром
является XNU, в котором используется микроядро Mach и стандартные службы BSD. Все возможности Unix в
macOS доступны через консоль.
Поверх этой основы в Apple разработано много проприетарных
компонентов, таких как Cocoa и Carbon, Quartz.
В macOS (как и в любой UNIX-системе) используется
вытесняющая многозадачность и защита памяти, позволяющие
запускать несколько изолированных друг от друга процессов,
каждый из которых не может прервать или модифицировать все
остальные. После выхода первой версии Mac OS X другие
разработчики тоже стали использовать интерфейс Aqua.
Для предотвращения использования своего дизайна на других
платформах Apple воспользовалась услугами юристов[.
Основами macOS являются:
•Подсистема с открытым кодом — Darwin (ядро Mach и набор
•утилит BSD).
•Среда программирования Core Foundation (Carbon API, Cocoa
API и Java API).
•Графическая среда Aqua (QuickTime, Quartz Extreme и OpenGL).
•Технологии Core Image, Core Animation, CoreAudio и CoreData.

35.

Оболочка
Total Commander

36.

В настоящее время распространены программные оболочки
Windows Commander, Total Commander (оба Christian Ghisler),
FAR Manager, Frigate (Helmsman) и др.
Total Commander – диспетчер файлов для Windows
подобный Windows Explorer. Но Windows Commander
использует другой подход: он имеет два установленных
рядом окна подобно известному диспетчеру файлов для
DOS (Norton Commander).
Структура операционной оболочки:
· Два окна
· Командная строка
· Строка подсказок.

37.

Операции над дисками, файлами и
каталогами выполняются с помощью
функциональных клавиш или
сочетаний двух клавиш. Например,
· Просмотр, редактирование,
копирование, перемещение и
переименование файлов выполняется
клавишами F3 - F6,
· Создание каталога клавишей F7,
создание файла - клавишами Shift-F4,
· Удаление файла и каталога клавишей
F8,
· Смена накопителей на правой и
левой панелях - клавишами Alt-F1 и
Alt-F2 и т.д.

38.

Основные возможности
1. Поиск по файлам в
Тотал Командере (Alt+F7)
во многом превосходит
аналогичный поиск
средствами операционной
системы. Вебмастерам будет
особенно полезен поиск по
содержимому файлов или
поиск нужного файла в
папках движка сайта
(Joomla), который
формирует Html код того
или иного участка
вебстраницы. Мне это очень
помогает при поиске куска
кода для правки.
Если будете
осуществлять
поиск по
файлам на
русском, то
не забудьте
поставить
галочку в
поле «UTF
8».

39.

2. FTP клиент (CTRL+F)
интегрированный в этот
файловый менеджер позволяет
подключаться к вашему сайту
по протоколу ФТП и работать
с его файлами точно так, как
будто бы они находятся на
вашем компьютере. Для
выбора подключения
достаточно будет нажать
CTRL+F, а если еще ни
одного соединения вы не
настроили, то в открывшемся
окне просто нажмите на
кнопку «Добавить».

40.

3. Показать все файлы без подкаталогов (Ctlr+B) — если вам лень лазать по всем подпапкам открытой
в одной из панелей Total Commander папки, то можете воспользоваться этой функцией. При желании
потом можно будет эти все файлы скопировать (переместить) в какую-либо папку открытую на соседней
панели.
4. Групповое переименование (Ctlr+M) — выделите на любой панели нужное количество файлов,
которые нужно будет переименовать по определенной маске. Инструмент очень навороченный и с
помощью него можно творить чудеса:
5. Внутренние ассоциации — доступно из меню «Файлы». Все файлы, которые вы открываете из Total
Commander с помощью двойного клика можно ассоциировать (настроить их открытие) с любыми
программами на вашем компьютере. И это можно сделать вразрез с тем, какие у вас настроены ассоциации
в системе.
6. Вы сможете упаковывать, (Alt+F5) распаковывать (Alt+F9) и проверять (Alt+Shift+F9) архивы с
помощью архивных плагинов установленном в файловом менеджере. Входить в архивы можно как в
обычные папки, что очень удобно.
7. В меню «Вид» вы можете настроить различные способы отображения файлов и папок. По
умолчанию используется подробный режим, но менее давящим на мозг является, на мой взгляд, «краткий».
Для просмотра превьюшек изображений можно использовать режим «Просмотр эскизов» (их размер
задается в настройках Тотал Коммандера). Конечно же, для просмотра и работы с фотографиями лучше
будет использовать специализированные программы (например бесплатный обозреватель XnView), но
иногда запускать для этого отдельное приложение бывает не целесообразно.

41.

СПАСИБО
ЗА ВНИМАНИЕ!!!