История развития операционных систем. Их различия

 

 

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОЦИАЛЬНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Кафедра социальной и педагогической информатики

 

 

Курсовая работа

 ПО  ПРЕДМЕТУ  АРХИТЕКТУРА КОМПЬЮТЕРА

 

Тема: «История развития операционных систем. Их различия»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва, 2014 
Содержание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

        Контакт с компьютером - это контакт с его программным обеспечением и, прежде всего, с операционной системой (ОС). Именно она формирует интерфейс между аппаратурой компьютера и человеком, причем задача создателей ОС состоит в том, чтобы сделать этот интерфейс, как теперь принято говорить, как можно более дружественным.

Операционная система составляет основу программного обеспечения ПК. Операционная система представляет комплекс системных и служебных программных средств, который обеспечивает взаимодействие пользователя с компьютером и выполнение всех других программ.

С одной стороны, она опирается на базовое программное обеспечение ПК, входящее в его систему BIOS, с другой стороны, она сама является опорой для программного обеспечения более высоких уровней – прикладных и большинства служебных приложений.

Для того чтобы компьютер мог работать, на его жестком диске должна быть установлена (записана) операционная система. При включении компьютера она считывается с дисковой памяти и размещается в ОЗУ. Этот процесс называется загрузкой операционной системы.

 

 

 

 

 

 

 

1. История развития ОС

 

Первое поколение (1945-1955): электронные лампы и коммутационные панели.

На первых машинах использовались механические реле, но они были очень медлительны, длительность такта составляла несколько секунд. Позже реле заменили электронными лампами. Машины получались громоздкими, занимающими целые комнаты, с десятками тысяч электронных ламп, но все равно они были в миллионы раз медленнее, чем даже самый дешевый современный персональный компьютер.

К началу 50-х, с выпуском перфокарт, установившееся положение несколько улучшилось. Стало возможно вместо использования коммутационных панелей записывать программы на карты и считывать их с карт, но во всем остальном процедура вычислений оставалась прежней.

 

Второе поколение (1955-1965): транзисторы и системы пакетной обработки.

В середине 50-х изобретение и применение транзисторов радикально изменило всю картину. Компьютеры стали достаточно надежными, машины с высокой вероятностью могли работать довольно долго, выполняя при этом полезные функции. Впервые сложилось четкое разделение между проектировщиками, сборщиками, операторами, программистами и обслуживающим персоналом.

Машины, теперь называемые мэйнфреймами, располагались в специальных комнатах с кондиционированным воздухом, где ими управлял целый штат профессиональных операторов. Большие компьютеры второго поколения использовались главным образом для научных и технических вычислений, таких как решение дифференциальных уравнений в частных производных, часто встречающихся в физике и инженерных расчетах. В основном на них программировали на языке FORTRAN и ассемблере, а типичными операционными системами были FMS (Fortran Monitor System) и IBSYS (операционная система, созданная корпорацией IBM для компьютера IBM 7094).

 

Третье поколение (1965-1980): интегральные схемы и многозадачность.

К началу 60-х годов большинство производителей выпускало две полностью несовместимые линейки компьютеров. С одной стороны, существовали большие компьютеры с пословной обработкой текста типа IBM 7094, использовавшиеся для числовых вычислений в науке и технике. С другой стороны, выпускались коммерческие компьютеры с посимвольной обработкой, такие как IBM 1401, широко применявшиеся в банках и страховых компаниях для сортировки и печати данных.

Корпорация IBM выпустила линейку машин IBM/360. Это была серия программно совместимых машин, начиная от компьютеров размером с IBM 1401 и заканчивая машинами, значительно более мощными, чем IBM 7094. Они различались только ценой и производительностью. Так как все машины имели одинаковую архитектуру и набор команд, программы, написанные для одного компьютера, могли работать на всех других. Самым важным достижением явилась многозадачность.

 

Четвертое поколение (с 1980 года по наши дни): персональные компьютеры.

Следующий период эволюции операционных систем связан с появлением больших интегральных схем — кремниевых микросхем, содержащих тысячи транзисторов на одном квадратном сантиметре. Это поколение стало поколением персональных компьютеров на базе микропроцессоров. По архитектуре персональные компьютеры (первоначально называемые микрокомпьютерами) были во многом похожи на мини-компьютеры но, конечно, отличались по цене. Было создано несколько семейств микрокомпьютеров. В 1974 году фирма Intel представила первый 8-разрядный микропроцессор общего назначения 8080. Следующее поколение микропроцессоров было 16-разрядным. Компания Microsoft предложила IBM пакет, включавший собственный интерпретатор BASIC и операционную систему DOS (дисковая операционная система). Операционные системы СР/М, MS-DOS и APPLE DOS имели интерфейс командной строки, с помощью которого пользователи вводили команды с клавиатуры. Компания Microsoft разработала операционную систему Windows. Изначально Windows представляла собой лишь графическую среду, работающую поверх 16-разрядной ОС MS-DOS; другими словами, она являлась скорее оболочкой, нежели настоящей операционной системой. Что же касается текущих версий Windows, это — потомки ОС Windows NT, написанной «с нуля».

Другой значимый претендент на лидерство в мире персональных компьютеров — операционная система UNIX и различные ее ответвления. С середины 80-х годов начали расти и развиваться сети персональных компьютеров, управляемых сетевыми и распределенными операционными системами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. РАЗЛИЧИЯ ОС

 

Операционные системы различаются особенностями реализации алгоритмов управления ресурсами компьютера, областями использования.

Так, 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)

Системы пакетной обработки предназначены для решения задач, которые не требуют быстрого получения результатов. Главной целью ОС пакетной обработки является максимальная пропускная способность или решение максимального числа задач в единицу времени.

Эти системы  обеспечивают высокую производительность при обработке больших объемов информации, но снижают эффективность работы пользователя в интерактивном режиме.

В системах с разделением времени для выполнения каждой задачи выделяется небольшой промежуток времени, и ни одна задача не занимает процессор надолго. Если этот промежуток времени выбран минимальным, то создается видимость одновременного выполнения нескольких задач. Эти системы обладают меньшей пропускной способностью, но обеспечивают высокую эффективность работы пользователя в интерактивном режиме.

Системы реального времени применяются  для управления технологическим процессом или техническим объектом, например, летательным объектом, станком и т.д.

По числу одновременно работающих пользователей на ЭВМ ОС разделяются на однопользовательские (MS DOS) и многопользовательские (Unix, Linux, Windows 95 - XP)

В многопользовательских ОС каждый пользователь настраивает для себя интерфейс пользователя, т.е. может создать собственные наборы ярлыков, группы программ, задать индивидуальную цветовую схему, переместить в удобное место панель задач и добавить в меню Пуск новые пункты.

В многопользовательских ОС существуют средства защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей.

Многопроцессорные и однопроцессорные операционные системы. Одним из важных свойств ОС является наличие в ней средств поддержки многопроцессорной обработки  данных. Такие средства существуют в OS/2, Net Ware, Widows NT.По способу организации вычислительного процесса эти ОС могут быть разделены на асимметричные и симметричные.

Одним из важнейших признаков классификации ЭВМ является разделение их на локальные и сетевые. Локальные ОС применяются на автономных ПК или ПК, которые используются в компьютерных сетях в качестве клиента.

В состав локальных ОС входит клиентская часть ПО для доступа к удаленным ресурсам и услугам. Сетевые ОС предназначены для управления ресурсами ПК включенных в сеть с целью совместного использования ресурсов. Они представляют мощные средства разграничения доступа к информации, ее целостности и другие возможности использования сетевых ресурсов.

Операционные системы, развиваясь вместе с ЭВМ, прошли длинный путь от простейших программ в машинных кодах длинной в несколько килобайт до монстров, написанных на языках высокого уровня, размер которых исчисляется десятками мегабайт. Такой значительный рост размера операционных систем обусловлен, главным образом, стремлением разработчиков ’украсить’ операционную систему, расширить ее возможности, добавить возможности, изначально несвойственные операционным системам, а также сделать интерфейс пользователя интуитивным. Все эти попытки дали свои результаты, и положительные, и отрицательные (усложнение настройки и программного интерфейса при упрощении пользовательского).

На сегодняшний день на рынке программного обеспечения для IBM PC-совместимых компьютеров сосуществуют несколько семейств операционных систем. Однозадачные однопользовательские ОС MS-DOS и PC-DOS являются самыми распространенными ввиду своей простоты и ’неприхотливости’, большую роль здесь играет и то, что подавляющее большинство программ работает именно под их управлением. MS-DOS и PC-DOS характеризуются минимальным пользовательским и программным интерфейсами, в тоже время, работая со всевозможными программными оболочками, интегрированными средами (такими как Microsoft Windows или DESQview), создают комфортабельную среду для пользователя и программы.

ОС Microsoft Windows NT, ориентированная на работу в разнородных сетях, высоконадежна, однако, это достигнуто за счет частичной потери совместимости с MS-DOS.

Операционная система OS/2 стоит особняком: будучи полноправной многозадачной операционной системой, со своим оригинальным графическим пользовательским и программным интерфейсами, она сохраняет совместимость с MS-DOS и PC-DOS (начиная с версии WARP 3.0 и с Microsoft Windows).

ОС UNIX - одна из старейших и наиболее простых операционных систем, изначально была рассчитана на разработку программ (для нее самой и не только) на мини-ЭВМ и позволяла без больших затрат труда программиста переносить программу из одной системы ЭВМ на другую. Неудивительно, что сейчас продается много различных вариантов мобильной операционной системы UNIX, таких как XENIX, UNIXWARE, SUN-OS, LINUX, BSD.

 

Рассмотрим программные интерфейсы Microsoft Windows, ОS/2 и UNIX (согласно стандарту POSIX) для персональных ЭВМ, совместимых с IBM PC.

Все рассматриваемые операционные системы работают в многозадачном однопользовательском режиме работы (UNIX также поддерживает и многопользовательский режим); поддерживают иерархическую файловую систему, межпроцессорное взаимодействие, встроенные средства отладки программ, стандартизируют программный интерфейс для многих внешних устройств, обычно трактуя их как файлы с последовательным доступом.

Все рассматриваемые операционные системы обеспечивают выделение участка памяти для нужд программы, изменение его размера и освобождение. По-разному поддерживается концепция виртуальной памяти.

Операционная система OS/2 использует страничную модель памяти, то есть программа получает память порциями по 4 кб; подкачка также осуществляется порциями по 4 кб. Программа не может управлять процессом подкачки. Важной особенностью OS/2 является возможность создания специальных разделяемых областей памяти, которые могут использоваться для межпроцессного взаимодействия.

Операционная система Windows XP - это современная многозадачная многопользовательская 32 - разрядная ОС с графическим интерфейсом пользователя.

Операционные системы семейства Windows являются наиболее распространенными ОС, которые установлены в домашних и офисных ПК.

Windows до разработки процессора 80386 работала в реальном режиме (’real mode’) и защищенном режиме 80286-го процессора (’standart mode’). В реальном режиме механизм подкачки не использовался; при наличии 286-го процессора ОС позволяла выгружать на диск только MS-DOS-освские программы. С появлением процессора 80386 и использованием его защищенного режима, возможности использования виртуальной памяти резко расширились: появилась возможность выгрузить на диск любой сегмент памяти компьютера. С помощью системных вызовов, программа пользователя может управлять многими нюансами распределения памяти: разрешением на выгрузку страницы, сборкой мусора, перемещением объектов в памяти.

Современная операционная система - сложный комплекс программных средств, предоставляющих пользователю не только стандартизированный ввод-вывод и управление программами, но и упрощающий работу с компьютером. Программный интерфейс операционных систем позволяет уменьшить размер конкретной программы, упростить ее работу со всеми компонентами вычислительной системы.