X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Среди всех системных программ, с которыми приходится иметь дело пользователям компьютеров, особое место занимают операционные системы. Операционная система (ОС) управляет компьютером, запускает программы, обеспечивает защиту данных, выполняет различные сервисные функции по запросам пользователя и программ. Каждая программа пользуется услугами ОС, а потому может работать только под управлением той ОС, которая обеспечивает для нее эти услуги. Таким образом, выбор ОС очень важен, так как она определяет, с какими программами вы сможете работать на своем компьютере. От выбора ОС зависят также производительность вашей работы, степень защиты ваших данных, необходимые аппаратные средства и т.д.

Операционная система – это комплекс взаимосвязанных системных программ, которые загружаются при включении компьютера и постоянно находятся в памяти компьютера [5]. Они производят диалог с пользователем, осуществляют управление компьютером, его ресурсами (оперативной памятью, местом на дисках и т.д.), запускают другие (прикладные) программы на выполнение. Операционная система обеспечивает пользователю и прикладным программам удобный способ общения (интерфейс) с устройствами компьютера.

Основная причина необходимости операционной системы состоит в том, что элементарные операции для работы с устройствами компьютера и управления ресурсами компьютера – это операции очень низкого уровня, поэтому действия, которые необходимы пользователю и прикладным программам, состоят из нескольких сотен или тысяч таких элементарных операций.

Операционная система (ОС) – это комплекс взаимосвязанных системных программ для организации взаимодействия пользователя с компьютером и выполнения всех других программ. ОС относятся к составу системного программного обеспечения и являются основной его частью [2].

В каждой операционной системе существует несколько видов интерфейсов:

- командный (текстовый) интерфейс;

- текстовый или графический полноэкранный интерфейс;

- графический многооконный пиктографический интерфейс;

- интерфейс Win32 API [4].

К основным функциям ОС относятся:

- управление устройствами компьютера (ресурсами), т.е. согласованная работа всех аппаратных средств ПК: стандартизованный доступ к периферийным устройствам, управление оперативной памятью и др.

- управление процессами, т.е. выполнение программ и их взаимодействие с устройствами компьютера.

- управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как жесткий диск, компакт-диск и т.д.), как правило, с помощью файловой системы.

- ведение файловой структуры.

- пользовательский интерфейс, т.е. диалог с пользователем [3].

К дополнительным функциям относятся: параллельное или псевдопараллельное выполнение задач (многозадачность); взаимодействие между процессами: обмен данными, взаимная синхронизация; защита самой системы, а также пользовательских данных и программ от злонамеренных действий пользователей или приложений; разграничение прав доступа и многопользовательский режим работы (аутентификация, авторизация).

В общем случае в состав ОС входят следующие модули:

- программный модуль, управляющий файловой системой;

- командный процессор, выполняющий команды пользователя;

- драйверы устройств;

- программные модули, обеспечивающие графический пользовательский интерфейс;

- сервисные программы;

- справочная система.

Драйвер устройства (device driver) – специальная программа, обеспечивающая управление работой устройств и согласование информационного обмена с другими устройствами.

Командный процессор (command processor) – специальная программа, которая запрашивает у пользователя команды и выполняет их (интерпретатор программ).

Интерпретатор команд отвечает за загрузку приложений и управление информационным потоком между приложениями.

Для упрощения работы пользователя в состав современных ОС входят программные модули, обеспечивающие графический пользовательский интерфейс.

Процесс работы компьютера в определенном смысле сводится к обмену файлами между устройствами. В ОС имеется программный модуль, управляющий файловой системой.

Сервисные программы позволяют обслуживать диски (проверять, сжимать, дефрагментировать и др.), выполнять операции с файлами (копирование, переименование и др.), работать в компьютерных сетях.

Для удобства пользователя в состав ОС входит справочная система, позволяющая оперативно получить необходимую информацию о функционировании как ОС в целом, так и о работе ее отдельных модулей [2].

Приведем классификация ОС по нескольким наиболее основным признакам.

Особенности алгоритмов управления ресурсами. От эффективности алгоритмов управления локальными ресурсами компьютера во многом зависит эффективность всей сетевой ОС в целом. Поэтому, характеризуя ОС, приводят важнейшие особенности реализации функций ОС по управлению процессорами, памятью, внешними устройствами автономного компьютера.

Например, в зависимости от особенностей использованного алгоритма управления процессором, операционные системы делят на: многозадачные и однозадачные; многопользовательские и однопользовательские; на системы, поддерживающие многонитевую обработку и не поддерживающие ее; на многопроцессорные и однопроцессорные системы.

Поддержка многозадачности. По числу одновременно выполняемых задач операционные системы могут быть разделены на два класса [1]:

- однозадачные (например, MS-DOS, MSX);

- многозадачные (мультизадачные) (OC EC, 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 вышеперечисленных функций, управляют разделением совместно используемых ресурсов, таких как процессор, оперативная память, файлы и внешние устройства.

Поддержка многопользовательского режима. По числу одновременно работающих пользователей ОС делятся на:

- однопользовательские (MS-DOS, Windows 3.x, ранние версии OS/2);

- многопользовательские (UNIX, Windows NT).

Главным отличием многопользовательских систем от однопользовательских является наличие средств защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей. Следует заметить, что не всякая многозадачная система является многопользовательской, и не всякая однопользовательская ОС является однозадачной.

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 [1]:

- невытесняющая многозадачность (NetWare, Windows 3.x);

- вытесняющая многозадачность (Windows NT, OS/2, UNIX).

При невытесняющей многозадачности активный процесс выполняется до тех пор, пока он сам, по собственной инициативе, не отдаст управление операционной системе для того, чтобы та выбрала из очереди другой готовый к выполнению процесс. При вытесняющей многозадачности решение о переключении процессора с одного процесса на другой принимается операционной системой, а не самим активным процессом.

Поддержка многонитевости. Важным свойством операционных систем 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 - мультипроцессирование. Мультипроцессирование приводит к усложнению всех алгоритмов управления ресурсами.

Многопроцессорные ОС могут классифицироваться по способу организации вычислительного процесса в системе с многопроцессорной архитектурой: асимметричные ОС и симметричные ОС. Асимметричная ОС целиком выполняется только на одном из процессоров системы, распределяя прикладные задачи по остальным процессорам. Симметричная ОС полностью децентрализована и использует весь пул процессоров, разделяя их между системными и прикладными задачами.

Нами были рассмотрены характеристики ОС, связанные с управлением только одним типом ресурсов - процессором. Важное влияние на облик операционной системы в целом, на возможности ее использования в той или иной области оказывают особенности и других подсистем управления локальными ресурсами - подсистем управления памятью, файлами, устройствами ввода-вывода.

Все операционные системы являются уникальными и отличаются друг от друга во многом, хотя и решают схожие задачи. На сегодняшний день самая распространенная ОС – Windows. Хотя многие утверждают, что она самая нестабильная. Windows имеет 100% поддержку любого современного аппаратного комплекса или какого либо внешнего устройства, чем не может похвастаться Linux. В тоже время многие сервера облачного и обычного хостинга используют сервера с ОС из семейства *UNIX, т.к. эти ОС имеют хорошо проработанную архитектуру файловой системы, которая не позволяет пользователям изменять основные и важные компоненты самой ОС. Так же файловые системы ОС семейства *UNIX гораздо лучше подходят для работы с большими данными, чего не может дать ОС семейства WINDOWS. Так же ОС *UNIX имеет очень гибкие настройки, которые очень нравятся программистам и системным архитекторам. Можно сказать об ОС *UNIX и WINDOWS следующее: WINDOWS больше адаптирована под конечного пользователя, т.е. пользователю не нужно подстраиваться под ОС, она сама под него настроиться, задавая простые и понятные, во время своей работы, вопросы. *UNIX – ОС, которая требует каких то минимальных знаний, для работы с ней. Здесь наоборот, конечный пользователь подстраивается под ОС, изучая команды терминала и особенности монтирования внешних устройств (как пример). Так же у этих ОС различаются ядра ОС. *UNIX использует монолитное ядро, а WINDOWS – гибридное ядро (модификация микроядра), позволяющее для ускорения работы запускать несущественные части в пространстве ядра.

Таким образом, операционные системы разные, но их назначение и функции одинаковые. Операционная система является базовой и необходимой составляющей программного обеспечения компьютера, без нее компьютер не может работать в принципе.

Список использованных источников

Классификация ОС [Электронный ресурс] Режим доступа: http://mf. grsu.by/UchProc/livak/b_lecture/lec39_OS.htm Дата обращения: 26.12.2017

Назначение и основные функции операционных систем. Состав операционной системы [Электронный ресурс] Режим доступа: http://more-it.ru/view_post.php?id=55 Дата обращения: 26.12.2017

Назначение и функции операционной системы [Электронный ресурс] Режим доступа: https://studfiles.net/preview/948095/page:42/ Дата обращения: 27.12.2017

Назначение операционной системы [Электронный ресурс] Режим доступа: https://studopedia.ru/17_115067_naznachenie-operatsionnoy-sistemi.html Дата обращения: 27.12.2017

Сравнительный анализ операционных систем Microsoft Windows Seven и Linux [Электронный ресурс] Режим доступа: http://www.bestreferat.ru/referat-215243.html Дата обращения: 25.12.2017

Сравнительный анализ операционных систем Windows и MAC OS [Электронный ресурс] Режим доступа: https://infourok.ru/referat-na-temu-sravnitelniy-analiz-operacionnih-sistem-indos-i-mac-os-1343816.html Дата обращения: 25.12.2017

Код для цитирования: Скопировать