Основные принципы построения операционных систем

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Факультет «Компьютерный инжиниринг»

Предмет: Операционые системы

Самостоятельная работа

на тему:

Основные принципы построения операционных систем

Выполнил: Ражабов Д.

Студент группы 617-20

Принял: Абдуллаев Т.М.

Фергана-2023



Содержание

1. История появления операционных систем. Их функции

2. Основные принципы построения операционных систем

3. Управление процессами и потоками

4. Основные классификации ОС

5. Классификация операционных систем по семействам

6. Операционная система Windows 10

Литература



Введение

Особое место среди системных программ отведено операционным системам. ОС управляет компьютером, запускает программы, обеспечивает защиту данных, отвечает за различные сервисные функции по запросам пользователя и программ. Любая программа пользуется услугами ОС. Каждая программа способна работать только под управлением той ОС, которая обеспечивает для нее услуги.

Главная причина необходимости ОС - это элементарные операции для работы с устройствами компьютера и управление его ресурсами. ОС позволяет спрятать от пользователя эти сложные и ненужные подробности и дает ему удобный интерфейс для работы, выполняет различные вспомогательные действия, например, копирование и печать файлов, а также 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. История появления операционных систем. Их функции

История появления и развития системного обеспечения началась с того момента, когда люди осознали, что любая программа требует операций ввода-вывода данных. Это произошло в 50-е годы прошлого столетия. Собственно, операционные системы появились чуть позже. Основной причиной их появления было желание автоматизировать процесс подготовки вычислительного комплекса к выполнению программы.

Для автоматизации труда программиста стали разрабатывать специальные алгоритмические языки высокого уровня, а для автоматизации труда оператора вычислительного комплекса была разработана специальная управляющая программа, загрузив которую в память один раз оператор мог ее далее использовать неоднократно и более не обращаться к процедуре программирования ЭВМ через пульт оператора. Именно эту управляющую программу и стали называть операционной системой. Со временем на нее стали возлагать все больше задач, она стала расти в объеме.

Разработчики стремились к тому, чтобы операционная система как можно более эффективно распределяла вычислительные ресурсы компьютера, ведь в 60-е годы операционные системы уже позволяли организовать параллельное выполнение нескольких программ. Помимо задач распределения ресурсов появились задачи обеспечения надежности вычислений. К началу 70-х годов диалоговый режим работы с компьютером стал преобладающим, и у операционных систем стремительно начали развиваться интерфейсные возможности. На сегодняшний день операционная система (ОС) представляет собой комплекс системных управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между аппаратурой компьютера и пользователем с его задачами, а с другой стороны, предназначены для наиболее эффективного расходования ресурсов вычислительной системы и организации надежных вычислений.



Основные функции операционных систем:

· Прием от пользователя (или от оператора системы) заданий, или команд, сформированных на соответствующем языке, и их обработка.

· Загрузка в оперативную память подлежащих исполнению программ.

· Распределение памяти, а в большинстве современных систем и организация виртуальной памяти.

· Запуск программы.

· Идентификация всех программ и данных.

· Прием и исполнение различных запросов от выполняющихся приложений.

· Обслуживание всех операций ввода-вывода.

· Обеспечение работы систем управлений файлами и/или систем управления базами данных.

· Обеспечение режима мультипрограммирования, то есть организация параллельного выполнения двух или более программ на одном процессоре, создающая видимость их одновременного исполнения.

· Планирование и диспетчеризация задач.

· Организация механизмов обмена сообщениями и данными между выполняющимися программами.

· Обеспечение взаимодействия связанных между собой компьютеров (для сетевых ОС).

· Защита одной программы от влияния другой, обеспечение сохранности данных, защита самой операционной системы от исполняющихся на компьютере приложений.

· Аутентификация и авторизация пользователей. Аутентификация - процедура проверки имени пользователя и его пароля на соответствие тем значениям, которые хранятся в его учетной записи. Авторизация - в соответствии с учетной записью пользователя, который прошел аутентификацию, ему назначаются определенные права.

· Удовлетворение жестким ограничениям на время ответа в режиме реального времени (характерно для операционных систем реального времени).

· Обеспечение работы систем программирования, с помощью которых пользователи готовят свои программы.

· Предоставление услуг на случай частичного сбоя системы.

2. Основные принципы операционных систем

· Принцип модульности. Обособление составных частей ОС в отдельные модули (функционально законченные элементы системы), выполненное в соответствии с принятыми межмодульными интерфейсами.

· Принцип генерируемости ОС. Определяет такой способ исходного представления ядра ОС и основных компонентов ОС, который позволяет производить их настройку, исходя из конкретной конфигурации конкретного вычислительного комплекса и круга решаемых задач.

· Принцип функциональной избыточности. Учитывает возможность проведения одной и той же работы различными средствами.

· Принцип виртуализации. Представляет структуру системы в виде определенного набора планировщиков процессов и распределителей ресурсов и позволяет использовать единую централизованную схему распределения ресурсов, организуя тем самым работу виртуальной машины.

· Принцип независимости программ от внешних устройств. Связь программ с конкретными устройствами производится не на уровне трансляции программы, а в период планирования ее исполнения.

· Принцип совместимости. Способность ОС выполнять программы, написанные для других ОС или для более ранних версий данной операционной системы, а также для другой аппаратной платформы.

· Принцип открытой и наращиваемой ОС. Позволяет не только использовать возможности генерации, но и вводить в ее состав новые модули.

· Принцип обеспечения безопасности при выполнении вычислений.

Является желательным свойством для любой многопользовательской системы.

операционный система классификация windows

3. Управление процессами и потоками

Процесс - это программный модуль, выполняемый в центральном процессоре (CPU). В обычных ОС процесс появляется при запуске какой-нибудь программы. Он всегда находится в активном состоянии. В ОС реального времени многие процессы могут находиться в состоянии бездействия, т.е. находятся в пассивном состоянии.

ОС контролирует следующую деятельность, связанную с процессами:

· создание и удаление процессов;

· планирование процессов;

· синхронизацию процессов;

· коммуникацию процессов;

· разрешение тупиковых ситуаций.

Понятию поток выполнения соответствует последовательный переход процессора от одной команды программы к другой.

Операционная система распределяет процессорное время между потоками. Процессу назначается адресное пространство и набор ресурсов, которые совместно используются всеми потоками.

Создание потоков требует от ОС меньше накладных расходов, чем процессов. В отличие от процессов, которые принадлежат разным конкурирующим за ресурсы приложениям, все потоки одного процесса всегда принадлежат одному приложению. Вследствие этого операционная система изолирует потоки в гораздо меньшей степени, нежели процессы в традиционной мультипрограммной системе. Чтобы организовать взаимодействие и обмен данными, потокам не требуется обращаться к ОС, им достаточно использовать общую память - один поток записывает данные, а другой их читает.

4. Основные классификации ОС

1. По назначению:

· специализированные;

· универсальные.

2. По характеру взаимодействия:

· Пакетные ОС;

· Диалоговые ОС;

· ОС с графическим интерфейсом;

· Встроенные ОС, не взаимодействующие с пользователем.

3. По числу одновременных пользователей:

· Однопользовательские ОС позволяют работать на компьютере только одному человеку;

· Многопользовательские ОС поддерживают одновременную работу на ЭМВ нескольких пользователей за различными терминалами.

4. По числу одновременного выполнения задач:

· Однозадачные ОС поддерживают выполнение только одной программы в отдельный момент времени;

· Многозадачные ОС (мультизадачные) поддерживают параллельное выполнение нескольких программ, существующих в рамках одной вычислительной системы на некотором отрезке времени.

5. По аппаратурной основе:

· Однопроцессорные ОС;

· Многопроцессорные ОС. В задачи такой системы входит эффективное распределение выполняемых заданий по процессорам и организация согласованной работы всех процессоров.

· Сетевые ОС. Они включают возможность доступа к другим компьютерам локальной сети, работы с файловыми и другими серверами.

· Распределенные ОС. Распределенная система, используя ресурсы локальной сети, представляет их пользователю как единую систему, не разделенную на отдельные машины.

6. По способу построения:

· Микроядерные;

· Монолитные.

5. Классификация операционных систем по семействам

1. Операционные системы семейства OS/2

OS/2 - семейство многозадачных операционных систем с графическим интерфейсом, есть версии для многопроцессорных машин. OS/2 создавалась для собственных нужд и задач фирмы IBM.

OS/2 использовалась IBM в качестве основы некоторого числа программных решений, таких как комментаторские системы олимпийских игр, программное обеспечение для банков.

2. Операционные системы семейства UNIX

Первая система UNIX была разработана в 1969 г. в подразделении Bell Labs компании АТ & Т. С тех пор было создано большое количество различных UNIХ-систем.

Все ОС, относящиеся к этому семейству, являются многозадачными, многопользовательскими, с графическим интерфейсом, обеспечивают достаточную надежность и защиту данных. Эти ОС ставятся на различные аппаратные платформы (как на ПК, так и на большие машины такие как мэйнфреймы и суперЭВМ).

3. Операционные системы семейства Linux

Linux является одной из распространенных систем версий UNIX. Она может организовывать работу как рабочих станций, так и сервера. Поддерживает технологию Plug & Play (стандарт аппаратной и программной архитектуры, который делает возможным распознавание устройств).

Linux - это многозадачная и многопользовательская операционная система для бизнеса, образования и индивидуального программирования. Как и все UNIХ-системы, она ориентирована на работу в сети.

4. Операционные системы семейства Windows

История Windows началась в 1985 году, когда появилась первая версия системы (оболочки). Через несколько лет вышла вторая версия, но особой популярности система Windows не завоевала. В 1990 году вышла Windows 3.0, которая стала применяться на многих ПК (графический интерфейс, многозадачный режим, появление множества программ, работающих под управлением Windows). Последующие версии Windows были направлены на повышение надежности, на поддержку средств мультимедиа и работу в компьютерных сетях.

Всех представителей ОС Windows можно разделить на две линейки:

· Windows 9.х (95/98/Me);

· Windows NT (NT4/2000/XP/2003 Server/Vista/2008 Server/7).

6. Операционная система Windows 10

1. История создания

Операционная система Windows 10 появилась относительно недавно - она стала доступной с 29 июля 2015 года. Компания Microsoft при разработке продолжала свой путь, направленный на унификацию.

Допускается установка на компьютеры, ноутбуки, планшеты, а также смартфоны и консоли Xbox One. Единая платформа обеспечивает возможность синхронизации настроек, как это уже было на предшествующих версиях. Отдельного внимания заслуживает распространение операционной системы. Разработчик предложил отличную возможность для пользователей данных ОС - выполнить обновление бесплатно в течение одного года с момента выпуска.

Новая версия ОС не должна была ассоциироваться с предшественниками. Другой важный момент заключается в относительно коротких сроках разработки. Это связывается с тем, что оптимальные решения во многих направления компания Microsoft уже создала ранее. Перед нею стояла задача аккумулировать все лучшее, что было ранее и добавить полезные функции.

2. Отличительные особенности

· Универсальность;

· Улучшенный пуск;

· Универсальный поиск;

· Возможность использования виртуальных рабочих столов;

· Прикрепление окон;

· Менеджер файлов;

· Улучшенная командная строка;

· Просмотр задач;

· Доработки проводника и т.д.

3. Плюсы и минусы Windows 10

Плюсы Windows 10:

· Возвращение меню Пуск;

· Обновление браузера;

· Доступность облачного хранилища;

· Оптимизация проигрывателя видео;

· Удобство пользования;

· Оптимизация командной строки;

· Сохранение системных требований;

· Появление DirectX 12.

Минусы Windows 10:

· Слежка за клиентами;

· Периодические «тормоза»;

· Запрет дисководов;

· Отсутствие встроенных игрушек;

· Удаление привычного Медиа Центр;

· Трудности с автоматическими обновлениями;

· Трудности с установкой;

· Сложности с выбором своего региона на Windows 10.



Заключение

Распространение компьютеров стимулировало очень большое количество новых идей, ведь компьютерный мир - это новое, пока еще мало изученное и освоенное творческое пространство. Однако зачастую оказывается, что для воплощения всех творческих идей не хватает вычислительной мощности компьютера, и ее приходится увеличивать, внедрять новые технологии, ускоряющие скорость работы. Чем выше скорость работы компьютера, тем шире творческое пространство, позволяющее человеку реализовывать свои фантазии в электронном виде. Однако человеческие потребности безграничны, чем больше будет усиливаться мощь компьютеров, тем больше он будет от них требовать.

Происходящая сейчас модернизация и компьютеризация представляет собой процесс: человек совершенствует компьютерные системы, а они, в свою очередь, совершенствуют его. Происходящие в настоящее время процессы развития и модернизации компьютеров чрезвычайно быстры, и прогнозировать их даже на ближайшие время практически невозможно.



Литература

1. Илюшкин Б.И. Операционные системы. Процессы и потоки: Учеб. пособие - СПб.: СЗТУ, 2005, - 103 с.

2. Конспект лекций по дисциплине ОС на тему: "Классификация ОС": [Электронный ресурс].

3. Windows 10. Минусы и плюсы операционной системы: [Электронный ресурс]

Размещено на allbest.ru