Введение

Ежедневно работая с компьютером, мы зачастую даже не задумываемся о том, что одним нажатием клавиши заставляем активироваться миллионы мельчайших элементов, принуждаем работать сложнейшую логику, открываем и закрываем множество скрытых программ и функций. Об операционной системе мы задумываемся лишь тогда, когда нам не хватает функций, когда выходят новые версии уже используемых операционных систем или же разрабатываются кардинально новые системы. Тогда, гонясь за производительностью, новизной и удобством, мы устанавливаем новую систему, открываем для себя новые возможности информационного мира. Но что собой представляет операционная система? Как она работает и что она вообще делает? Какие есть виды операционных систем, чем они отличаются друг от друга? Какую операционную систему лучше выбрать для себя? Когда появились операционные системы и как они развивались с течением времени? Обо всем этом и будет рассказано в данном реферате.

Понятие операционной системы

Операционная система (ОС) - комплекс системных и управляющих программ, предназначенных для наиболее эффективного использования всех ресурсов вычислительной системы.

Вычислительная система - взаимосвязанная совокупность аппаратных средств вычислительной техники и программного обеспечения, предназначенная для обработки информации) и удобства работы с ней.

Назначение ОС - организация вычислительного процесса в вычислительной системе, рациональное распределение вычислительных ресурсов между отдельными решаемыми задачами; предоставление пользователям многочисленных сервисных средств, облегчающих процесс программирования и отладки задач. Операционная система исполняет роль своеобразного интерфейсамежду пользователем и вычислительной системой, т.е. операционная система, грубо говоря, предоставляет пользователю виртуальную вычислительную систему. Это означает, что операционная система в значительной степени формирует у пользователя представление о возможностях вычислительной системы, удобстве работы с ней, ее пропускной способности. Различные операционные системы на одних и тех же технических средствах могут предоставить пользователю различные возможности для организации вычислительного процесса или автоматизированной обработки данных.

В программном обеспечении вычислительной системы операционная система занимает основное положение, поскольку осуществляет планирование и контроль всего вычислительного процесса. Любая из компонент программного обеспечения обязательно работает под управлением операционной системы.

В соответствии с условиями применения различают три режима операционной системы: пакетной обработки, разделения времени и реального времени. В режиме пакетной обработки операционной системы последовательно выполняет собранные в пакет задания. В этом режиме пользователь не имеет контакта с ЭВМ (электронно-вычислительная машина), получая лишь результаты вычислений. В режиме разделения времени ОС одновременно выполняет несколько задач, допуская обращение каждого пользователя к ЭВМ. В режиме реального времени ОС обеспечивает управление объектами в соответствии с принимаемыми входными сигналами. Время отклика ЭВМ с ОС реального времени на возмущающее воздействие должно быть минимальным.

Итак, операционная система- это некоторый набор программных средств, реализующих обработку и обработку информации пользователя для передачи ее в машинную логику для выполнения поставленных задач. Как правило, пользователь представляет себе операционную систему лишь как визуальную оболочку. Но он ошибается… правда, лишь наполовину.

Структура операционной системы являет собой многослойный торт, нижний слой которого (как корж) составляет ядро. Это основание, обязующееся держать все под контролем, обрабатывать ошибки и команды. Если не вдаваться в подробности структуры аппаратной составляющей ПК, то лежит этот «корж» прямо на «подносе», т.е. на машинной логике. Верхний слой ОС (как кремовые розочки на любимом многими сладком блюде) - это то, что видит пользователь: изображения, screensaver, курсор и т.д.

В состав этого программного торта входит:

сам корж (ядро), состоящий, как повелось из муки, масла, молока и т.д. (то есть из вспомогательных модулей, которые вместе и выполняют все функции ядра);

загрузчик - пропитка для коржа, благодаря которой на нем держится крем;

драйверы устройств - это масло, благодаря которому наш торт не прилипает к одному подносу, а может быть переложен и на другой, красивее или удобнее;

командный процессор - это слой орехов между коржом и кремом, благодаря которому торт вкуснее и интереснее (а операционная система быстрее и функциональнее);

интерфейс - те самые кремовые розочки.

В общей вычислительной системе компьютера расположена «ось» между встроенным программным обеспечением компьютера (это BIOSи все то, что заставляет работать самые простые команды: сложение, вычитание и сдвиг регистра) и программными приложениями пользователя (вот тут уже область пользователя: приложения, файлы и др.).

Операционная система заведует вводом и выводом данных и раздает эти задачи тем или иным устройствам, загружает программы в оперативную память и выполняет их, управляет оперативной памятью, раздавая ее разным запущенным приложениям в зависимости от того, как будет рациональнее использовать ее. Операционная система так же управляет доступом ко всем источникам данных (съемным и оптическим дискам, flash-носителям и т.д.), защищает данные и саму себя (от взломщиков, вредоносных программ и пользовательских ошибок). Все та же ОС отвечает и за многозадачность компьютера, обеспечивает возможность работы на компьютере множества пользователей. Многие пользователи думают, что без операционной системы был бы виден только черный экран и белые буквы с цифрами, это ошибка - не было бы видно и этого, потому как для отображения букв уже нужна операционная система.

Обзор существующих операционных систем

Операционные системы бывают следующих видов: Windows (к Windows обычно относят и DOS), MacOS и различные его версии, и Unix-подобные ОС.

Исследования показали, что на октябрь 2011 года Unix-подобные системы предпочли всего 0,84% пользователей, в то время как операционные системы от Apple (MacOS) используют 7,18%. Больше всего же пользователей различных версий Windows - 90,13% (источником статистических данных является сайт statcounter.com). Если сравнить данные результаты с аналогичными показателями за 2010 год, то можно заметить, что пользователи маленькими шагами переходят с Windows на другие системы.

То есть к основным видам ОС относятся:

MacOS

Linux

Windows

В следующем пункте рассмотрим перечисленные типы более подробно.

Операционные системы и их эволюция

Эволюция Windows. Все начиналось с DOS - с простого синего экрана и белых букв. Наверное, и до сих пор эта система осталась самой быстрой и надежной, ведь в ней было максимум связи с аппаратной составляющей и минимум визуальных эффектов. Но это было не слишком-то функционально, потому начали появляться различные версии: первая Windows 1.01, затем «усовершенствованная» Windows 2.03. На первых настольных ПК вскоре стали появляться Windows 95, потом Windows 98. Сильно нашумел Windows Millenium, от которого многого ожидали, а затем Windows Vista, попавшая в то же положение. Windows 7 на сегодня считается достаточно стабильной и удобной для пользователя системой, и с этим сложно не согласиться.

Рассмотрим 3 основных этапа эволюции Windows более подробно:

Первая эволюция Windows (1985-1995), началась с файлового менеджера (так называемого MS-DOS оболочкой, который был Shell) с разделением на два отдельных окна. Существовал также диспетчер печати и панель управления.

Первые версии Windows не были полноценными операционными системами, а являлись надстройками к операционной системе MS-DOS и были по сути многофункциональным расширением, добавляя поддержку новых режимов работы процессора, поддержку многозадачности, обеспечивая стандартизацию интерфейсов аппаратного обеспечения и единообразие для пользовательских интерфейсов программ. Предоставляли встроенные средства GDIи USER для создания графического интерфейса пользователя. Первые версии Windows вообще состояли из трех модулей - KERNEL, GDI и USER. Первый из них предоставлял вызовы управления памятью, запуском, EXE-файлов и загрузкой, DLL-файлов, второй - графику, третий - окна. Они работали с процессорами начиная с Intel8086.

К первым версиям Windows относят:

Windows 1.0(1985);

Windows 2.0(1987);

Windows 2.1 (Windows 386, 1987) - в системе появилась возможность запуска DOS-приложений в графических окнах, причём каждому приложению предоставлялись полные 640 Кб памяти. Полная поддержка процессора80286. Появилась поддержка процессоров 80386.

Windows 3.0(1990) - улучшена поддержка процессоров 80386 и защищённого режима.

Windows 3.1(1992) - серьёзно переработанная Windows 3.0; устранены UAE (Unrecoverable Application Errors - фатальные ошибки прикладных программ), добавлен механизм OLE, печать в режиме WYSIWYG («что видите, то и получите»), шрифты TrueType, изменён Проводник (диспетчер файлов), добавлены мультимедийные функции.

Windows для рабочих групп (Windows for Workgroups, WfWG) 3.1/3.11 - первая версия ОС семейства с поддержкой локальных сетей. В WfWG 3.11 также испытывались отдельные усовершенствования ядра, применённые позднее в Windows 95.

Вторая эволюция Windows (1995-2012)

Вторая эволюция Windows принесла Microsoft самый большой успех. Все основные элементы, которые Microsoft представила в Windows 95 до сих пор остаются фундаментальными частями пользовательского интерфейса даже в Windows 7. Рабочий стол в Windows 95 состоял из Мой компьютер, Сетевое окружение (переименован в «Сетевое окружение» в 2000 году, а потом просто «Сеть» в Windows Vista) и корзина. Второй ключевой элемент пользовательского интерфейса, которая была добавлена в Windows 95, который существует до сих пор и находится на панели задач. В нем находится кнопка Пуск, программы, которые в настоящее время работают и панель задач, и часы. На панель задач перенесли быстрый запуск программ, а также переключателя раскладки клавиатуры, концепция не изменилась с Windows 95 до Windows Vista. В Windows 7 впервые дизайн действительно был изменен.

Меню Пуск был 3-й основной частью GUI, которая была добавлена в Windows 95 и существует до сих пор в Windows 7. Хоть, и Пуск на сегодняшний день не похож на простое меню, которым дебютировала в Windows 95, но он все еще содержит те, же концепции, лежащие в нем, чтобы перечислить все программы, документы и настройка компьютера, а также место, где вы может искать файлы, получить помощь и выключить компьютер. В конечном итоге все дополнительные концепции и программы, которые Microsoft купила вместе в Windows 95, в том числе корзины, Windows Explorer, длинные имена файлов (255 знаков вместо 11), дизайн Свернуть, Развернуть / Восстановить и Закрыть кнопки Ctrl+Alt+Del, чтобы закрыть зависшие программы и многое другое все это благодаря Windows 95. Многие вещи менялись в Windows, начиная с 1995 года, но значительных изменений так и не было.

Говоря о Windows не стоит забывать об операционных системах семейства Windows NT. Операционные системы этого семейства в настоящее время работают на процессорах с архитектурами x86, x64, и Itanium, ARM. Ранние версии (до 4.0 включительно) также поддерживали некоторые RISC-процессоры: Alpha, MIPS, и Power PC. Все операционные системы этого семейства являются полностью 32- или 64- битными операционными системами, и не нуждаются в MS-DOS даже для загрузки.

Только в этом семействе представлены операционные системы для серверов. До версии Windows 2000 включительно они выпускались под тем же названием, что и аналогичная версия для рабочих станций, но с добавлением суффикса, например, «Windows NT 4.0 Server» и «Windows 2000 Datacenter Server». Начиная с Windows Server 2003серверные операционные системы называются с добавлением суффикса «Server» и года выпуска. Ниже приведены основные версии Windows NT:

Windows NT 3.1(1993);

Windows NT 3.5(1994);

Windows NT 3.51(1995);

Windows NT 4.0(1996);

Windows 2000- Windows NT 5.0 (2000);

Windows XP- Windows NT 5.1 (2001);

Windows XP 64-bit Edition- Windows NT 5.2 (2003);

Windows Server 2003- Windows NT 5.2 (2003);

Windows XP Professional x64 Edition- Windows NT 5.2 (2005);

Windows Vista -Windows NT 6.0 (2006);

Windows Home Server- Windows NT 5.2 (2007);

Windows Server 2008 -Windows NT 6.0 (2008);

Windows Small Business Server- Windows NT 6.0 (2008);

Windows 7 - Windows NT 6.1 (2009);

Windows Server 2008 R2- Windows NT 6.1 (2009);

Windows Home Server 2011- Windows NT 6.1 (2011);

Windows 8 -Windows NT 6.2 (2012);

Windows Server 2012 -Windows NT 6.2 (2012);

Windows 8.1- Windows NT 6.3 (2013);

Windows Server 2012 R2- Windows NT 6.3 (2013).

В основу семейства Windows NT положено разделение адресных пространств между процессами. Каждый процесс имеет возможность работать с выделенной ему памятью. Однако он не имеет прав для записи в память других процессов, драйверов и системного кода.

Семейство Windows NT относится к операционным системам с вытесняющей многозадачностью. Разделение процессорного времени между потоками происходит по принципу «карусели». Ядро операционной системы выделяет квант времени (в Windows 2000 квант равен примерно 20 мс) каждому из потоков по очереди при условии, что все потоки имеют одинаковый приоритет. Поток может отказаться от выделенного ему кванта времени. В этом случае система перехватывает у него управление (даже если выделенный квант времени не закончен) и передаёт управление другому потоку. При передаче управления другому потоку система сохраняет состояние всех регистров процессоров особой структуре в оперативной памяти. Эта структура называется контекстом потока. Сохранение контекста потока достаточно для последующего возобновления его работы.

Если говорить о третьей эволюции Windows, то следует отметить следующее: недавно у Microsoft был дебют Windows 8, и это стало третьей эволюцией Windows.Windows8 сохранила как старый стиль Windows 7 (вторая эволюция) оболочку, которую можно назвать классическим рабочим столом. Так же, как Windows 95 был настоящий шаг в сторону от оболочки Windows 3.1 (первая эволюции), от всех тех, менеджеров программ, Windows 8 был сделан реальный шаг в сторону от оболочки Windows 95 (вторая эволюция), от Панели задач, Рабочего стола и меню Пуск.

Краткая информация об эволюции Linux. Первые Unix и, правда, были не слишком-то адаптированы для рядового пользователя, но ведь и рядовых пользователей тогда было не так уж много и все они были достаточно хорошо «подкованы» по части администрирования систем. Потому не стоит упрекать разработчиков за отсутствие достойной визуализации, а стоит похвалить их за смелость, ведь они продолжили развивать ту ветвь операционных систем, которой не очень-то прочили хорошее будущее.

Отличительной особенностью Unix-систем всегда было то, что они не монолитны, как Windows: их ядро состоит из множества самостоятельных модулей, которые могут работать независимо. Это позволяет «пересобрать» систему прямо в процессе работы с ней, что, конечно, нравится тем, кто хоть немного программирует. За счет своей атомарности такая «ось» лучше (читай стабильнее и быстрее) работает. Процесс ее работы чем-то похож на сбор яблок: кто соберет быстрее, несколько гномов или 1 рослый и сильный человек? Человек просто залезет на одно дерево и будет собирать плоды в корзину, затем на другое. А гномы разделят между собой сад по принципу «1 работник – 1 дерево» и разом сделают всю работу. При этом будут собраны и упавшие яблоки (вероятно нескольких садоводов бросят и на «земельные» работы), и те, что только созрели на самой верхушке дерева (проворный и легкий гном легко доберется и до самой верхней ветви).

У большинства Unix систем нет 1 производителя и разработчика, ведь коды ее открыты и могут быть переписаны кем угодно и как угодно - такое себе народное творчество. Но некоторые версии все же разрабатываются централизовано.

История самого Linux началась с попытки создания свободной операционной системы как говорят «с нуля» в рамках проекта GNU. Linux получила ядро от Unix и был снабжен множеством «примочек». Если первые версии этой ОС были консольными и «непонятными» для большинства пользователей, то последние уже вполне схожи с Windows по внешнему виду и набору функционала и даже позволяют работать с привычными для пользователей этой ОС приложениями.

Краткая информация об эволюции MacOS. Разработанная как надежная и производительная операционная система MacOS изначально удивляла всех тем, что работала она исключительно на компьютерах производства Apple. «Так будет надежнее для нее, а для нас с Вами - спокойнее!», - говорили разработчики, правда, все же сделали небольшое отступление от этого правила, и все же разрешили ставить последние версии на любую аппаратную часть.

Первая MacOS появилась в 1984 году, но что-то более или менее похожее на ту красоту, которую мы привыкли видеть на «маках» изобрели только ближе в 2000 году. При этом первая версия именовалась очень просто: System 1.0, а вот приятные слуху «Lion», «Leopard» и т.д. - это уже достояние наших времен. В процессе своего развития MacOS прошла путь от полной нестабильности (да, были времена, когда ошибка работы 1 приложения всю систему просто выключала) до абсолютной надежности, многозадачности и многого другого.

Заключение

В реферате были рассмотрены следующие вопросы:

Понятие операционной системы;

Обзор существующих операционных систем;

Эволюция операционных систем.

Таким образом, тема реферата была раскрыта.

Код для цитирования: Скопировать