Архитектура операционной системы Windows

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Национальный исследовательский технологический университет

«МИСиС»

 

Институт ИТАСУ

Кафедра Инженерной кибернетики

 

 

РЕФЕРАТ

по курсу «Операционные системы и среды»

Тема

«Архитектура операционной системы Windows»

 

 

                       Выполнила:

                                                                                          Ильина Полина ММ-13-2

                          Проверил:

                   Широков А.И.

 

 

Москва 2014

Содержание

1. Введение

2. Операционная система

3. История развития операционных  систем Windows

4. Концепции операционных систем Windows.

• Windows 95
• Windows 98
• Windows NT
• Windows 2000
• Windows ME
• Windows XP
• Windows Vista

5. Заключение

6. Список литературы

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Операционные системы занимают особое место среди системных программ, с которыми работает пользователь компьютера.

Операционная система выполняет различные функции по запросам пользователя и программ, выполняет запуск программы и управляет компьютером, защищает данные, которые хранятся на компьютере. Каждая из программ пользуется услугами операционной системы, следовательно, программа может работать только под управлением определенной операционной системы, то есть именно той системы, которая обеспечивает для нее эти услуги.

Я считаю, что выбранная мною тема «Архитектура операционной системы Windows» является актуальной, потому что выбор операционной системы очень важен, так как она определяет, с какими программами можно работать на данном персональном компьютере. Также от выбора операционной системы зависят степень защиты данных, хранящихся на ПК, производительность работы, аппаратные средства. Для того чтобы у пользователя было как можно меньше затруднений в работе с операционной системой, она скрывает от него все самые сложные подробности работы компьютера и предоставляет ему понятный интерфейс для дальнейшей работы.

Цель данной работы состоит в том, чтобы изложить концепцию построения и работы операционной системы Windows.

До появления операционной системы Windows любая другая система требовала от пользователя таких знаний, как язык команд в управлении компьютером. Операционная система Windows изменила вид системной среды и правила работы в ней. Для удобства в системе появился удобный графический интерфейс с простыми правилами работы.

Операционная система – это  комплекс служебных и системных программных средств, которая с одной стороны, опирается на программное обеспечение ПК, в систему которого входит BIOS (базовая система ввода-вывода), с другой же стороны, операционная система является опорой для программного обеспечения более высоких уровней, таких как, прикладные и большинство служебных приложений. Приложения в операционной системе - это программы, которые предназначены для работы под управлением именно данной операционной системы.

На сегодняшний день операционная система Windows разработчика Microsoft бесспорно является самой популярно и распространенной операционной системой у пользователей на ПК. По некоторым данным установлено, что в мире более 150 млн. IBM PC-совместимых компьютеров. Установлено, что из 150 млн. компьютеров на 100 млн. стоит операционная система Windows. Из вышесказанного можно сделать вывод, что ознакомление с компьютером лучше всего начинать с ознакомления операционной системы Windows, ведь именно без данной системы работа на ПК немыслима для большинства пользователей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Операционная система

Прежде всего, под операционной системой понимают программу, которая загружается при включении ПК, а также набор программ, которые позволяют управлять ресурсами (оперативной памятью, жестким диском, процессором, периферией) компьютера.

Основными функциями операционной системы являются:

• Графический интерфейс – оболочка пользовательского интерфейса; для пользователя представлена на дисплее в виде графических изображений.
• Многозадачность – свойство, которое включает в себя возможность как одновременной, так и поочередной работы с несколькими приложениями сразу.
• Файловая система – обеспечивает хранение и именование данных на носителях информации в компьютерах или в любом другом электронном устройстве.
• Командный интерпретатор – программа, которая выполняет перевод команды языка на машинный код.
• Драйверы – программы, которые предназначены для управления устройствами, входящими в состав компьютера.
• Разрядность – наименьший размер частей памяти, которыми мы оперируем.

 

Помимо основных функций в операционных системах также существуют дополнительные функции, которые включают в себя:

• Поддержка функционирования локальной сети без необходимого программного обеспечения.
• Оформление рабочей среды операционной системы, в особенности средствами, которые относятся к мультимедиа.
• Средства защиты данных на ПК от внезапного доступа к ним, их просмотра и в дальнейшем изменение этих данных.
• Реализацию работы с компьютером лицам, которые имеют физические ограничения (например, органы слуха, зрения).
• Предоставление поочередной работы для любого пользователя на одном ПК с сохранением в дальнейшем персональных настроек рабочей среды персонально для каждого.

В современные операционные системы входит минимальный набор прикладного программного обеспечения, используемый для выполнения практических задач, таких как:

• Редактирование, печать и чтение документов
• Воспроизведение видеозаписи, а также редактирование звукозаписи
• Выполнение арифметических и математических расчетов
• Создание, передача и прием сообщений электронной почты

 

Все вышеперечисленные возможности операционных систем на этом не исчерпываются, так как функции операционных систем незамедлительно расширяются, соответственно, средства их исполнения совершенствуются.

 

 

 

 

 

 

История развития операционных систем Windows

В течение многих лет с момента появления персональные компьютеры обходились без определенных «пользовательских оболочек», работая под управлением операционной системы (MS DOS, PC DOS). Операции управления на таком компьютере производились следующим образом – ввод с клавиатуры некоторых слов – директив.

Чтобы осознано работать с персональной ЭВМ, для этого необходимо было хорошо знать операционную систему, так как работа на ЭВМ незначительно отличалась от работы на мини-ЭВМ. Процесс работы с компьютером был неинтересен: необходимо было вводить в строго определенной последовательности директивы DOS, чтобы передать полученную информацию другим программам. Такой подход не способствовал широкому распространению персональных ЭВМ среди пользователей.

Одним из самых ярких недостатков операционной системы MS DOS, которая стала стандартом для IBM PC-совместных компьютеров в 80-е годы, был незамысловатый пользовательский интерфейс. Фирме Microsoft необходимо было позаботиться о более благоприятном интерфейсе операционной системы, к тому же на рынке уже появился компьютер Macintosh фирмы Apple с приятным конным графическим пользовательским интерфейсом (Graphics User Interface, GUI), который представлялся выигрышнее  командной строки MS DOS IBM PC. В оконном интерфейсе для каждой выполняемой программы отводиться экранное окно, которое может занимать как часть экрана, так и полностью весь экран.

И все же, фирма Microsoft вела самостоятельные разработки в области графического интерфейса пользователя. Она стремилась к тому, чтобы оконная среда представляла собой не только оболочку для MS DOS, которая позволяла запускать программы и работать с файлами,  но и предоставляла бы разработчикам собственный интерфейс для программирования – Application Interface Programming (API).

Ещё в конце 1982 года программисты Microsoft приступили к созданию универсального набора графических процедур, который впоследствии был назван графическим интерфейсом с компьютером (Computer Graphic Interface, CGI). Но уже в 1983 году корпорация объявила о том, что начала производить разработки операционной оболочки Windows 1.0.

После начала работ над Computer Graphic Interface корпорация Microsoft начала работы по созданию графической среды для компьютеров с MS DOS.

Создание оболочки GGI вызвало небывалый интерес у пользователей IBM – совместных компьютеров к объявлению корпорацией VisiCorp о разработке многооконной операционной оболочки VisiOn.  В связи с конкуренций предположительно было то, что Microsoft создаст свою собственную оболочку, что она и сделала. Оболочка была названа Windows.

Многие особенности и свойства Windows были изменены в последующем, но некоторые из положений были ясны с самого начала разработки. Прежде всего, Windows должна быть многозадачной, то есть должна удовлетворять такому свойству, как запускание системой нескольких программ одновременно. Из-за того, что пользователям было трудно отказаться от привычных программных средств, Windows должна была запускать приложения DOS. Эта цель оказалась слишком трудной в реализации, поэтому проект был задержан на многие месяцы. Ещё одна особенность Windows заключалась в том, что она должна была работать со всеми типами принтеров и дисплеев.

Когда графический интерфейс Computer Graphic Interface перешел в фазу тестирования, то он уже не являлся самостоятельным продуктом. Вскоре CGI был переименован в GDI (the Graphic Device Interface – Интерфейс с графическими устройствами) и стал одной из частей Windows, который включил в себя не только процедуры работы с дисплеем, но и с принтером. Чтобы это было возможно, в GDI были включены функции, которые обеспечивают поддержку типографско-издательских особенностей в работе с текстами, а также процедуры манипулирования графическими объектами.

Когда в ноябре 1985 года Windows появился на прилавках магазинов и пробыл до 1987 года, то на рынок программного обеспечения он не оказал большого влияния, хотя ожидалось обратное. Соответственно, альтернативой MS DOS Windows не стал, как надеялась Microsoft. Но всё же, немалое число пользователей, а таких было около 51%, покупали Windows не ради созданных именно для него приложений,  которых было довольно-таки мало, если ставить в сравнение обычные программы для MS DOS, а также не из-за графического интерфейса. Причина заключалась в том, что, пользователи хотели иметь возможность быстро переключаться с одного приложения DOS на другое.

В 1987 году произошли резкие изменения в работе Windows. Появились мощные и известные приложения, которые были написаны именно для работы под операционную систему Windows. После выхода третьей версии Windows все стало определенно ясно, что Windows не только завоюет место на рынке среди программного обеспечения, но и станет основной стратегической политикой компании Microsoft.  

В начале 90-х годов фирма Microsoft добилась технических успехов в разработке графического интерфейса. Во-первых, корпорация Microsoft серьезно продвинулась в разработке графического интерфейса во многом благодаря тому, что одновременно она вела разработки другого графического интерфейса под названием Presentation Manager для операционной системы OS/2. Разработки данного графического интерфейса производились совместно с корпорацией IBM. Во-вторых, Microsoft нашла самостоятельное решение для того, чтобы использовать всю оперативную память программами, которые основывались на Windows API.

Главным событием был выпуск графической операционной оболочки Microsoft Windows 3.0, которую признали лучшим продуктом года. Windows имела удобный графический пользовательский интерфейс (в сравнении с тем, что до сих пор появлялось для IBM PC), предоставляла весомый комплекс услуг. Также она оперировала всем объемом памяти, адресуемым микропроцессором 80286, 80386 и выше. Windows 3.0 имела возможность использовать виртуальную память с 32-разрядными микропроцессорами и при наличии не менее 2 Мб памяти. Такой режим работы назвали 386 расширенным или 386 Enhanced Mode.

Система Windows 3.0 имела многозадачные возможности (свойство операционной системы, которое позволяет обеспечивать обработку сразу нескольких процессов одновременно). DOS-программы под Windows 3.0 были выполнены в режиме вытесняющей многозадачности – это один из видов многозадачности, при котором операционная система может прервать текущий процесс на неопределенное время без какой-либо помощи.

Программы, которые соответствовали Windows API, были выполнены в режиме кооперативной многозадачности. Кооперативную многозадачность ещё можно назвать многозадачностью «второй ступени», так как данная многозадачность использует более современные методы, чем просто переключение, которое было реализовано многими другими программами.  1Мб составлял тот объем оперативной памяти, при котором Windows могла функционировать в стандартном режиме (Standard Mode). Помимо этого, Windows также продолжала работать на машинах класса IBM PC-XT причем с использованием только нижних 640 Кб памяти, который назывался реальным режимом (Real Mode).

Если рассматривать Windows с формальной точки зрения, то она не была операционной системой, она лишь достраивала ядро и командный процессор системы MS-DOS собственным ядром и графическим интерфейсом. Но пользователю было более существенно то, что работая с операционной системой Windows, не возникает существенных проблем с выполнением MS-DOS приложений, а приложения, которые были написаны для Windows, взаимодействуют с её графическим интерфейсом, пользуются сервисом Windows и все доступной для Windows-приложений памятью. Корпорация Microsoft независимо от всех производила программные продукты для Windows, такие как текстовый процессор Word и электронные таблицы Excel. Но самое важное для продвижения на рынке операционной системы Windows было то, что в считанные месяцы на производство программ для Windows перешло большинство независимых программных фирм.

В апреле 1992 года появилась операционная система Windows 3.1. Именно с появлением этой операционной системы Windows стал официально называться операционной системой. Интерфейс у новой разработки был немного улучшен, а именно, были усовершенствованы возможности управления экранными объектами мышью, динамический обмен данными между приложениями Dynamic Data Exchange (DDE) стал поддерживаться непосредственно Windows. Также в систему добавили средства мультимедиа, которые до этого поставлялись отдельно в пакете Windows Multimedia Extensions; встроена поддержка системы масштабирования шрифтов (True Type) для расширения издательских возможностей.