Размещено на http://www.allbest.ru/

РОСЖЕЛДОР

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Ростовский государственный университет путей сообщения

(ФГБОУ ВПО РГУПС)

Лискинский техникум железнодорожного транспорта имени И.В. Ковалева

(ЛТЖТ - филиал РГУПС)

реферат

по дисциплине

ИНФОРМАТИКА

Операционные системы

Выполнил: студент(ка) группыДК-22

вариант 18 Олейникова Виктория

2014



Оглавление

операционный система оперативный программа

Введение

1. Понятие операционной системы

1.1 Назначение и классификация операционных систем

1.2 Состав операционной системы и назначение компонент

1.3 Обзор файловых систем

2. Характеристика современных операционных систем

Заключение

Список использованных источников



Введение

Среди всех системных программ, с которыми приходится иметь дело пользователям компьютеров, особое место занимают операционные системы.

Операционная система - это программа, которая запускается сразу. 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 услуги. Таким образом, выбор ОС очень важен, так как он определяет, с какими программами Вы сможете работать на своем компьютере. От выбора ОС зависит также производительность Вашей работы, степень защиты данных, необходимые аппаратные средства и т.д. Однако, выбор операционной системы также зависит от технических характеристик (конфигурации) компьютера. Чем более современнее операционная система, тем она не только предоставляет больше возможностей и более наглядна, но также тем больше она предъявляет требований к компьютеру (тактовая частота процессора, оперативная и дисковая память, наличие и разрядность дополнительных карт и устройств).

Основная причина необходимости ОС состоит в том, что элементарные операции для работы с устройствами компьютера и управление его ресурсами - то операции очень низкого уровня, поэтому действия, которые необходимы пользователю и прикладным программам, состоят из нескольких сотен или тысяч таких элементарных операций.

Операционная система скрывает от пользователя эти сложные и ненужные подробности и предоставляет ему удобный интерфейс для работы. Она выполняет различные вспомогательные действия, например, копирование и печать файлов.

ОС осуществляет загрузку в оперативную память всех программ, передает им управление в начале их работы, выполняет различные действия по запросу выполняемых программ и освобождает занимаемую программами оперативную память при их завершении.

1. Понятие операционной системы

Операционная система представляет комплекс системных и служебных программных средств. С одной стороны, она опирается на базовое программное обеспечение компьютера, входящее в его систему BIOS (базовая система ввода-вывода), с другой стороны, она сама является опорой для программного обеспечения более высоких уровней - прикладных и большинства служебных приложений. Приложениями операционной системы принято называть программы, предназначенные для работы под управлением данной системы.

Операционная система -- это программа, которая загружается при включении компьютера. Она производит диалог с пользователем, осуществляет управление компьютером, его ресурсами (оперативной памятью, местом на дисках и т.д.), запускает другие (прикладные) программы на выполнение. Операционная система обеспечивает пользователю и прикладным программам удобный способ общения (интерфейс) с устройствами компьютера.

Операционная система имеет несколько основных функций:

1. Графический интерфейс - это удобная оболочка, с которой работает пользователь.

2. Многозадачность - включает в себя возможность одновременной или поочередной работы сразу с несколькими приложениями, обмена данными между приложениями, а также возможность совместного использования программных, аппаратных, сетевых и прочих ресурсов вычислительной системы несколькими приложениями.

3. Ядро (командный интерпретатор) - это «переводчик» с программного языка на язык машинных кодов.

4. Драйверы - это специализированные программы для управления различными устройствами, входящие в состав компьютера.

5. Файловая система - предназначена для хранения данных на дисках и обеспечения доступа к ним. Данные о том, в каком месте диска записан тот или иной файл, хранятся в системной области диска в специальных таблицах размещения файлов (FAT-таблицах).

6. Разрядность - на данный момент существуют: 16-разрядные операционные системы (Dos, Windows 3.1, Windows 3.11), 32-разрядные операционные системы (Windows98, Windows 2000, WindowsMe), 64-разрядные операционные системы(Windows XP, WindowsVista).

Кроме основных (базовых) функций операционные системы могут представлять различные дополнительные функции. Конкретный выбор операционной системы определяется совокупностью предоставляемых функций конкретными требованиями к рабочему месту. Прочие функции операционных систем могут включать следующие:

· Возможность поддерживать функционирование локальной компьютерной сети без специального программного обеспечения;

· Обеспечение доступа к основным службам Интернета средствами, интегрированными в состав операционной системы;

· Возможность создания системными средствами сервера Интернет, его обслуживание и управление, в том числе дистанционное посредством удаленного соединения;

· Наличие средств защиты данных от несанкционированного доступа, просмотра и внесения изменений;

· Возможность оформления рабочей среды операционной системы, в том числе и средствами, относящимися к мультимедиа;

· Возможность обеспечения комфортной поочередной работы различных пользователей на одном персональном компьютере с сохранением персональных настроек рабочей среды каждого из них;

· Возможность автоматического исполнения операций обслуживания компьютера и операционной системы по заданному расписанию или под управлением удаленного сервера;

· Возможность работы с компьютером для лиц имеющих физические недостатки, связанные с органами зрения, слуха и другими.

Рисунок 1 Интегрированное средство в операционных системах Windows, для доступа в интернет

1.1 Назначение и классификация операционных систем

Назначение OC:

- 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 интерфейса (Интерфейс- совокупность аппаратуры и программных средств, необходимых для подключения периферийных устройств к персональной электронной вычислительной машине (ПЭВМ)) между пользователем и ВС, т.е. ОС предоставляет пользователю виртуальную ВС. Это означает, что ОС в значительной степени формирует у пользователя представление о возможностях ВС, удобстве работы с ней, ее пропускной способности. Различные ОС на одних и тех же технических средствах могут предоставить пользователю различные возможности для организации вычислительного процесса или автоматизированной обработки данных. В программном обеспечении ВС операционная система занимает основное положение, поскольку осуществляет планирование и контроль всего вычислительного процесса. Любая из компонент программного обеспечения обязательно работает под управлением ОС.

Настоящая операционная система должна:

- быть общепризнанной и использоваться как стандартная система на многих компьютерах;

- работать со всеми устройствами компьютера, в том числе и выпущенными давно;

- обеспечивать запуск самых разных программ, написанных разными людьми и в разное время;

- предоставлять средства для проверки, настройки, обслуживания компьютерной системы.

Современные операционные системы являются многозадачными, то есть пользователь может запускать одновременно несколько приложений, наблюдая результат выполнения каждой из них. Это возможно благодаря конструкции ОС и функциональности современных процессоров - не зря операционные системы пишутся для процессора, а не наоборот. Современный процессор представляет собой не одноядерное, а двухъядерное и даже четырехъядерное решение, что увеличивает его производительность во много раз. Этим пользуется операционная система, оптимально распределяя ресурсы процессора между всеми запущенными процессами.

Главными характеристиками операционной системы являются стабильность ее работы и устойчивость к различным угрозам - внешним (вирусам) и внутренним (аппаратным сбоям и конфликтам).

Классификация ОС:

В зависимости от алгоритма управления процессором, операционные системы делятся на:

- Однозадачные и многозадачные

- Однопользовательские и многопользовательские

- Однопроцессорные и многопроцессорные системы

- Локальные и сетевые.

По числу одновременно выполняемых задач операционные системы делятся на два класса:

- Однозадачные (MS DOS)

- Многозадачные (OS/2, Unix, Windows)

В однозадачных системах используются средства управления периферийными устройствами, средства управления файлами, средства общения с пользователями. Многозадачные ОС используют все средства, которые характерны для однозадачных, и, кроме того, управляют разделением совместно используемых ресурсов: процессор, ОЗУ, файлы и внешние устройства.

В зависимости от областей использования многозадачные ОС подразделяются на три типа:

- Системы пакетной обработки (ОС ЕС)

- Системы с разделением времени (Unix, Linux, Windows)

- Системы реального времени (RT11)

Рисунок 2 Скриншот рабочего стола Unix

1.2 Состав операционной системы и назначение компонент

Важнейшим достоинством большинства ОС является модульность. Это свойство позволяет объединить в каждом модуле определенные логически связанные группы функций. Если возникает необходимость в замене или расширении такой группы функций, это можно сделать путем замены или модификации лишь одного модуля, а не всей системы. Большинство ОС состоит из следующих основных модулей: базовая система ввода-вывода (BIOS - BasicInputOutputSystem); загрузчик операционной системы (BootRecord); ядро ОС; драйверы устройств; командный процессор; внешние команды (файлы). Базовая система ввода-вывода (BIOS) - это набор микропрограмм, реализующих основные низкоуровневые (элементарные) операции ввода-вывода. Они хранятся в ПЗУ компьютера и записываются туда при изготовлении материнской платы.

Данная система, по сути, «встроена» в компьютер и является одновременно его аппаратной частью и частью операционной системы. Первая функция BIOS - автоматическое тестирование основных компонентов компьютера при его включении. При обнаружении ошибки на экран выводится соответствующее сообщение и / или выдается звуковой сигнал. Далее BIOS осуществляет вызов блока начальной загрузки операционной системы, находящейся на диске (эта операция выполняется сразу по окончании тестирования). Загрузив в ОЗУ этот блок, BIOS передает ему управление, а он в свою очередь загружает другие модули ОС. Еще одна важная функция BIOS - обслуживание прерываний. При возникновении определенных событий (нажатие клавиши на клавиатуре, щелчок мыши, ошибка в программе и т.д.) вызывается одна из стандартных подпрограмм BIOS по обработке возникшей ситуации. Загрузчик операционной системы - это короткая программа, находящаяся в первом секторе любого загрузочного диска (дискеты или диска с операционной системой). Функция этой программы заключается в считывании в память основных дисковых файлов ОС и передаче им дальнейшего управления ЭВМ. Ядро ОС реализует основные услуги, загружается в ОЗУ и остается в ней постоянно.

1.3 Обзор файловых систем

Файловая система FAT

FAT является наиболее простой из поддерживаемых Windows NT файловых систем. Основой файловой системы FAT является таблица размещения файлов, которая помещена в самом начале тома. На случай повреждения на диске хранятся две копии этой таблицы. Кроме того, таблица размещения файлов и корневой каталог должны храниться в определенном месте на диске (для правильного определения места расположения файлов загрузки).

Диск, отформатированный в файловой системе FAT, делится на кластеры, размер которых зависит от размера тома. Одновременно с созданием файла в каталоге создается запись и устанавливается номер первого кластера, содержащего данные. Такая запись в таблице размещения файлов сигнализирует о том, что это последний кластер файла, или указывает на следующий кластер.

Обновление таблицы размещения файлов имеет большое значение и требует много времени. Если таблица размещения файлов не обновляется регулярно, это может привести к потере данных. Длительность операции объясняется необходимостью перемещения читающих головок к логической нулевой дорожке диска при каждом обновлении таблицы FAT.

Каталог FAT не имеет определенной структуры, и файлы записываются в первом обнаруженном свободном месте на диске. Кроме того, файловая система FAT поддерживает только четыре файловых атрибута: «Системный», «Скрытый», «Только чтение» и «Архивный».

Файловая система HPFS

Файловая система HPFS впервые была использована для операционной системы OS/2 1.2, чтобы обеспечить доступ к появлявшимся в то время на рынке дискам большого размера. Кроме того, назрела необходимость расширения существующей системы имен, улучшения организации и безопасности для удовлетворения растущих потребностей рынка сетевых серверов. В файловой системе HPFS поддерживается структура каталогов FAT и добавлена сортировка файлов по именам. Имя файла может содержать до 254 двухбайтовых символов. Файл состоит из «данных» и специальных атрибутов, что создает дополнительные возможности для поддержки других типов имен файлов и повышению уровня безопасности. Кроме того, наименьший блок для хранения данных теперь равен размеру физического сектора (512 байт), что позволяет снизить потери дискового пространства.

Записи в каталоге файловой системы HPFS содержат больше сведений, чем в FAT. Наряду с атрибутами файла здесь хранятся сведения о создании и внесении изменений, а также дата и время доступа. Записи в каталоге файловой системы HPFS указывают не на первый кластер файла, а на FNODE. FNODE может содержать данные файла, указатели на данные файла или другие структуры, указывающие на данные файла.

HPFS старается по возможности располагать данные файла в смежных секторах. Это приводит к повышению скорости последовательной обработки файла.

HPFS делит диск на блоки по 8 МБ каждый и всегда пытается записать файл в пределах одного блока. Для каждого блока 2 КБ зарезервировано под таблицу распределения, в которой содержится информация о записанных и свободных секторах в пределах блока. Разбиение на блоки приводит к повышению производительности, так как головка диска для определения места для сохранения файла должна возвращаться не к логическому началу диска (как правило, это нулевой цилиндр), а к таблице распределения ближайшего блока.

Файловая система NTFS

С точки зрения пользователя файловая система NTFS организует файлы по каталогам и сортирует их так же, как и HPFS. Однако в отличие от FAT и HPFS на диске нет специальных объектов и отсутствует зависимость от особенностей установленного оборудования (например, сектор размером 512 байт). Кроме того, на диске отсутствуют специальные хранилища данных (таблицы FAT и суперблоки HPFS).

Целью файловой системы NTFS является следующее.

- Обеспечение надежности, имеющей большое значение для высокопроизводительных систем и файловых серверов.

- Предоставление платформы дополнительной функциональности.

- Поддержка требований POSIX.

- Устранение ограничений, характерных для файловых систем FAT и HPFS.

Рисунок 3 Структура файловой системы FAT

2. Характеристика современных операционных систем

Год за годом происходит эволюция структуры и возможностей операционных систем. В последнее время в состав новых операционных систем и новых версий уже существующих операционных систем вошли некоторые структурные элементы, которые внесли большие изменения в природу этих систем. Современные операционные системы отвечают требованиям постоянно развивающегося аппаратного и программного обеспечения. Они способны управлять работой многопроцессорных систем, работающих быстрее обычных машин, высокоскоростных сетевых приспособлений и разнообразных запоминающих устройств, число которых постоянно увеличивается. Из приложений, оказавших влияние на устройство операционных систем, следует отметить мультимедийные приложения, средства доступа к Internet, а также модель клиент/сервер.

Неуклонный рост требований к операционным системам приводит не только к улучшению их архитектуры, но и к возникновению новых способов их организации. В экспериментальных и коммерческих операционных системах были опробованы самые разнообразные подходы и структурные элементы, большинство из которых можно объединить в следующие категории.

- Архитектура микроядра.

- Многопоточность.

- Симметричная многопроцессорность.

- Распределенные операционные системы.

- Объектно-ориентированный дизайн.

Отличительной особенностью большинства операционных систем на сегодняшний день является большое монолитное ядро. Ядро операционной системы обеспечивает большинство ее возможностей, включая планирование, работу с файловой системой, сетевые функции, работу драйверов различных устройств, управление памятью и многие другие. Обычно монолитное ядро реализуется как единый процесс, все элементы которого используют одно и то же адресное пространство. В архитектуре микроядра ядру отводится лишь несколько самых важных функций, в число которых входят работа с адресными пространствами, обеспечение взаимодействия между процессами (interprocesscommunication -- IPC) и основное планирование. Работу других сервисов операционной системы обеспечивают процессы, которые иногда называют серверами. Эти процессы запускаются в пользовательском режиме и микроядро работает с ними так же, как и с другими приложениями.

Такой подход позволяет разделить задачу разработки операционной системы на разработку ядра и разработку сервера. Серверы можно настраивать для требований конкретных приложений или среды.

Выделение в структуре системы микроядра упрощает реализацию системы, обеспечивает ее гибкость, а также хорошо вписывается в распределенную среду.

Многопоточность (multithreading) -- это технология, при которой процесс, выполняющий приложение, разделяется на несколько одновременно выполняемых потоков. Ниже приведены основные различия между потоком и процессом.

Поток:Диспетчеризуемая единица работы, включающая контекст процессора (куда входит содержимое программного счетчика и указателя вершины стека), а также свою собственную область стека (для организации вызова подпрограмм и хранения локальных данных). Команды потока выполняются последовательно; поток может быть прерван при переключении процессора на обработку другого потока.

Процесс: Набор из одного или нескольких потоков, а также связанных с этими потоками системных ресурсов (таких, как область памяти, в которую входят код и данные, открытые файлы, различные устройства). Эта концепция очень близка концепции выполняющейся программы. Разбивая приложение на несколько потоков, программист получает все преимущества модульности приложения и возможность управления связанными с приложением временными событиями.

Многопоточность оказывается весьма полезной для приложений, выполняющих несколько независимых заданий, которые не требуют последовательного исполнения. В качестве примера такого приложения можно привести сервер базы данных, который одновременно принимает и обрабатывает несколько запросов клиентов. Если в пределах одного и того же процесса обрабатываются несколько потоков, то при переключении между различными потоками непроизводительный расход ресурсов процессора меньше, чем при переключении между разными процессами. Кроме того, потоки полезны при описанном в последующих главах структурировании процессов, которые являются частью ядра операционной системы.

До недавнего времени все персональные компьютеры, рассчитанные на одного пользователя, и рабочие станции содержали один виртуальный микропроцессор общего назначения. В результате постоянного повышения требований к производительности и понижения стоимости микропроцессоров производители перешли к выпуску компьютеров с несколькими процессорами.

Для повышения эффективности и надежности используется технология симметричной многопроцессорности (symmetricmultiprocessing -- SMP).

Этот термин относится к архитектуре аппаратного обеспечения компьютера, а также к образу действий операционной системы, соответствующему этой архитектурной особенности. Симметричную многопроцессорность можно определить как автономную компьютерную систему со следующими характеристиками.

- В системе имеется несколько процессоров.

- Эти процессоры, соединенные между собой коммуникационной шиной или какой-нибудь другой схемой, совместно используют одну и ту же основную память и одни и те же устройства ввода-вывода.

- Все процессоры могут выполнять одни и те же функции (отсюда название симметричная обработка).

Операционная система, работающая в системе с симметричной многопроцессорностью, распределяет процессы или потоки между всеми процессорами. У многопроцессорных систем есть несколько потенциальных преимуществ по сравнению с однопроцессорными, в число которых входят следующие.

Производительность. Если задание, которое должен выполнить компьютер, можно организовать так, что какие-то части этого задания будут выполняться параллельно, это приведет к повышению производительности по сравнению с однопроцессорной системой с процессором того же типа. Сформулированное выше положение проиллюстрировано на рис. 2.12. В многозадачном режиме в один и тот же момент времени может выполняться только один процесс, тогда как остальные процессы вынуждены ожидать своей очереди. В многопроцессорной системе могут выполняться одновременно несколько процессов, причем каждый из них будет работать на отдельном процессоре.

Надежность. При симметричной мультипроцессорной обработке отказ одного из процессоров не приведет к остановке машины, потому что все процессоры могут выполнять одни и те же функции. После такого сбоя система продолжит свою работу, хотя производительность ее несколько снизится.

Наращивание. Добавляя в систему дополнительные процессоры, пользователь может повысить ее производительность.

Масштабируемость. Производители могут предлагать свои продукты в различных, различающихся ценой и производительностью, конфигурациях, предназначенных для работы с разным количеством процессоров.

Важно отметить, что перечисленные выше преимущества являются скорее потенциальными, чем гарантированными. Чтобы надлежащим образом реализовать потенциал, заключенный в многопроцессорных вычислительных системах, операционная система должна предоставлять адекватный набор инструментов и возможностей.

Рисунок 4 Многозадачность и многопроцессорность

Часто можно встретить совместное обсуждение многопоточности и многопроцессорности, однако эти два понятия являются независимыми. Многопоточность -- полезная концепция для структурирования процессов приложений и ядра даже на машине с одним процессором. С другой стороны, многопроцессорная система может обладать преимуществами по сравнению с однопроцессорной, даже если процессы не разделены на несколько потоков, потому что в такой системе можно запустить несколько процессов одновременно. Однако обе эти возможности хорошо согласуются между собой, а их совместное использование может дать заметный эффект.

Заманчивой особенностью многопроцессорных систем является то, что наличие нескольких процессоров прозрачно для пользователя -- за распределение потоков между процессорами и за синхронизацию разных процессов отвечает операционная система. В этой книге рассматриваются механизмы планирования и синхронизации, которые используются, чтобы все процессы и процессоры были видны пользователю в виде единой системы. Другая задача более высокого уровня -- представление в виде единой системы кластера из нескольких отдельных компьютеров. В этом случае мы имеем дело с набором компьютеров, каждый из которых обладает своей собственной основной и вторичной памятью и своими модулями ввода-вывода. Распределенная операционная система создает видимость единого пространства основной и вторичной памяти, а также единой файловой системы. Хотя популярность кластеров неуклонно возрастает и на рынке появляется все больше кластерных продуктов, современные распределенные операционные системы все еще отстают в развитии отодно- и многопроцессорных систем. С подобными системами вы познакомитесь в шестой части книги.

Одним из последних новшеств в устройстве операционных систем стало использование объектно-ориентированных технологий. Объектно-ориентированный дизайн помогает навести порядок в процессе добавления к основному небольшому ядру дополнительных модулей. На уровне операционной системы объектно-ориентированная структура позволяет программистам настраивать операционную систему, не нарушая ее целостности. Кроме того, этот подход облегчает разработку распределенных инструментов и полноценных распределенных операционных систем.



Заключение

Windows наиболее распространенная операционная система, и для большинства пользователей она наиболее подходящая ввиду своей простоты, неплохого интерфейса, приемлемой производительности и огромного количества прикладных программ для нее.

Я имела возможность работать с операционными системами Microsoft от Windows 2000, до версии Windows 8, по-моемумнению наиболее удачной является ОС Windows 7, которая обладает более совершенной защитой, чем Windowsxp, более продуманный интерфейс и много разных других мелочей, делают эту ОС более привлекательной. Конечно же возникает вопрос, а как же Windows 8, да это более новая ОС, но её интерфейс больше приспособлен для мобильных устройств с сенсорным экраном, именно по этому она пока, что не так популярна, но как я наслышана, Microsofвыпустили обновление для Windows 8, Windows 8.1, в которойрешили немного вернуться к привычному пользователям рабочему столу.



Список использованных источников

1. Лекциопедия-библиотека лекционного материала. [Электронный ресурс] Режим доступа: http://lektsiopedia.org.

2. OS Journal [Электронный]. Режим доступа: http://www.ossite.ru/.

3. OSys.ru - operatingsystems[Электронный ресурс]. Режим доступа: http://osys.ru/.

4. Информатика. [Электронный ресурс] :учебник Л.З. Шауцуковой. Режим доступа:http://book.kbsu.ru/.

5. Михеева Е.В. Титова О.И. Информатика: Учебник для студентов учреждений сред. Проф. образования. М.: Академия,2010.

6. Информатика и информационно-коммуникационные технологии в школе [Электронный ресурс]: учеб.пособие/ сост. Попова О.В. Режим доступа: http://www.klyaksa.net/htm/kopilka/uchp/p6.htm.

Размещено на Allbest.ru