Операционная система компьютера

Оглавление

Введение 3

Понятие «операционная система» 4

Функции операционных систем 5

История возникновения операционной системы компьютера 7

Операционная система DOS 8

Операционная оболочка Windows 10

Операционная система UNIX 12

Структура операционной системы 13

Управление задачами и памятью в операционных системах 15

Оперативная память 15

Виртуальная память 17

Защита памяти 18

Основные понятия и концепции организации ввода/вывода 19

Файловая система 24

Цели и задачи файловой системы 25

Заключение 27

Список литературы 28

 

Введение

Трудно назвать другую сферу человеческой, которая развивалась  бы столь стремительно и порождала  бы такое разнообразие проблем, как  информатизация и компьютеризация  общества. История развития информационных технологий характеризуется быстрым  изменением концептуальных представлений, технических средств, методов и  сфер их применения.

В современных реалиях  весьма актуальным для большинства  людей стало умение пользоваться промышленными информационными  технологиями. Проникновение компьютеров  во все сферы жизни общества убеждает в том, что культура общения с  компьютером становится общей культурой человека.

Среди всех системных программ, с которыми приходится иметь дело пользователям компьютеров, особое место занимают операционные системы. Операционная система 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 неё эти услуги.

 

 

 

 

 

 

 

Понятие «операционная  система»

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  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, также выполняет различные вспомогательные действия, например копирование или печать файлов.

Функции операционных систем

Основные:

• Выполнение по запросу программ (ввод и вывод данных, запуск и остановка других программ, выделение и освобождение дополнительной памяти и др.).
• Загрузка программ в оперативную память и их выполнение.
• Стандартизованный доступ к периферийным устройствам (устройства ввода-вывода).
• Управление оперативной памятью (распределение между процессами, организация виртуальной памяти).
• Управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как жёсткий диск, оптические диски и др.), организованным в той или иной файловой системе.
• Обеспечение пользовательского интерфейса.
• Сохранение информации об ошибках системы.

 

Дополнительные функции:

• Параллельное или псевдопараллельное выполнение задач (многозадачность).
• Эффективное распределение ресурсов вычислительной системы между процессами.
• Разграничение доступа различных процессов к ресурсам.
• Организация надёжных вычислений (невозможности одного вычислительного процесса намеренно или по ошибке повлиять на вычисления в другом процессе), основана на разграничении доступа к ресурсам.
• Взаимодействие между процессами: обмен данными, взаимная синхронизация.
• Защита самой системы, а также пользовательских данных и программ от действий пользователей (злонамеренных или по незнанию) или приложений.
• Многопользовательский режим работы и разграничение прав доступа (см. аутентификация, авторизация).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

История возникновения  операционной системы компьютера

Первые (1945-1955г.г.) компьютеры работали без операционных систем, как правило, на них работала одна программа.Пользователь получал машину в единоличное пользование; он приходил с программой и данными, обычно записанными  на перфокартах или магнитных  лентах. Программа загружалась в  машину, которая начинала работать, до тех пор пока программа не завершалась  или не выдавала ошибку. Отладка  программ осуществлялась при помощи панели управления, снабжённой тумблерами и лампочками. Наибольших успехов  в этом достиг Алан Тьюринг на ранней машине Манчестерский Марк I, к тому времени он уже разрабатывал основные принципы работы операционных систем.

Более поздние машины имели  библиотеки, которые связывались  с пользовательской программой для  поддержки таких операций как  ввод и вывод. Это было началом  современных операционных систем. Однако машины всё ещё выполняли одну задачу за один промежуток времени.

В 1950—1960-х годах сформировались и были реализованы основные идеи, определяющие функциональность ОС: пакетный режим, разделение времени и многозадачность, разделение полномочий, реальный масштаб  времени, файловые структуры и файловые системы.

Существует несколько  видов операционных систем: DOS, Windows, UNIX разных версий и др. Наиболее распространенной является операционная система Windows. Существует несколько версий Windows: Windows-3.1, Windows-95, Windows-98, Windows-2000, Windows NT.

 

 

 

Операционная  система DOS

Состоит из следующих частей:

Базовая система ввода-вывода (ВIOS), находящаяся в постоянной памяти (постоянном запоминающем устройстве, ПЗУ) компьютера. Эта часть операционной системы является «встроенной» в компьютер. Ее назначение состоит в выполнении наиболее простых и универсальных услуг операционной системы, связанных с осуществлением ввода-вывода. Базовая система ввода-вывода содержит также тест функционирования компьютера, проверяющий работу памяти и устройств компьютера при включении его электропитания. Кроме того, базовая система ввода-вывода содержит программу вызова загрузчика операционной системы.

Загрузчик операционной системы - это очень короткая программа, находящаяся  в первом секторе каждой дискеты с операционной системой DOS. Функция этой программы заключается в считывании в память еще двух модулей операционной системы, которые и завершают процесс загрузки DOS.

Командный процессор  DOS обрабатывает команды, вводимые пользователем. Командный процессор находится в дисковом файле. COMMAND.COM на диске, с которого загружается операционная система. Некоторые команды пользователя, например Туре, Dir или Сор) командный процессор выполняет сам. Такие команды называются внутренними. Для выполнения остальных (внешних) команд пользователя командный процессор ищет на дисках программу с соответствующим именем и если находит ее, то загружает в память и передает ей управление. По окончании работы программы командный процессор удаляет программу из памяти и выводит сообщение о готовности к выполнению команд (приглашение DOS).

 

 

Внешние команды DOS - это программы, поставляемые вместе с операционной системой в виде отдельных файлов. Эти программы выполняют действия обслуживающего характера, например форматирование дискет, проверку дисков и т.д. Драйверы устройств - это специальные программы, которые дополняют систему ввода-вывода DOS, управляют конкретной моделью внешнего устройства и учитывают все его особенности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Операционная  оболочка Windows

Разработана фирмой Microsoft надстройка над операционной системой DOS, обеспечивающая большое количество удобств для программистов и пользователей. Большинство пользователей компьютеров используют Windows и разнообразные прикладные программы под Windows в своей работе. Широчайшее распространение Microsoft Windows сделало ее фактическим стандартом для IBM.

В ОС Windows гораздо лучше, по сравнению с другими ОС, налажено взаимодействие между пользователем и компьютером. Большинство повседневных задач выполняется с меньшими, чем когда-либо затратами времени. Решено также большинство проблем с распределением памяти. Встроенная сетевая поддержка делает тривиальной задачей надежный обмен информацией по сети. В Windows предусмотрена возможность давать файлам длинные имена, что значительно облегчает работу пользователя. Поддержка в Windows стандарта "plug-and-play" упрощает модернизацию оборудования. Ярлыки помогают быстро обращаться к часто используемым файлам, программам и папкам. Большая часть всего этого достигнута без ущерба для производительности. А многие процессы, например печать, идут теперь гораздо быстрее благодаря 32-битному режиму и другим усовершенствованиям.

В отличие от оболочек типа Norton Commander, Windows не только обеспечивает удобный и наглядный интерфейс для операций с файлами, дисками и т.д., но и предоставляет новые возможности для запускаемых в "родной" среде программ. Одна из основных целей разработчиков Windows – создание документированного интерфейса, резкое снижение требований к подготовке пользователя, упрощение работы. Следует также признать, что интерфейс Windows обладает массой достоинств.

 

 

Предусмотрено все или  почти все для удобной и  безопасной работы, почти любую операцию можно выполнить множеством способов, а продуманная система подсказок, сообщений и предупреждений поддерживает пользователя в течение всего  сеанса работы.

Интерфейс, разработанный  корпорацией Microsoft является одним из лучших и стал своеобразным эталоном для подражания. В Microsoft Windows программисту доступна вся мощь этого интерфейса - он избавляется от необходимости организовывать меню, работу с клавиатурой и мышью (достаточно воспользоваться стандартными средствами). Интерфейс с пользователем Windows является полным и цельным. В нем решены не только проблемы организации меню, но и все общение с пользователем организовано стандартными средствами.

Основная идея создания Windows была высказана главой фирмы Microsoft, Биллом Гейтсом. Он рассматривает Windows как электронный письменный стол, где должно быть все, что есть на рабочем месте: книга для записей, блокнот, калькулятор, часы и т.п. И точно так же на "письменном столе" Windows могут одновременно вводиться в действие несколько программ. Первая версия системы была выпущена фирмой Microsoft в 1985 году, а сейчас рынки программного обеспечения во всем мире завоевывает последняя версия - Windows-2000.

 

 

 

 

 

 

 

Операционная  система UNIX

Операционная система UNIX – исключительно  удачная реализация  простой мультипрограммной  и многопользовательской операционной системы. Первоначально ОС предназначалась для разработки программного обеспечения. ОС UNIX обладает простым, но очень мощным командным языком и независимой от устройств файловой системой. При создании ОС

UNIX  использовался   язык  высокого  уровня  С,  поэтому  системные  и  прикладные программы получились легко переносимыми (мобильными). Компилятор  с языка С для всех  оттранслированных  программ  дает  реентерабельный  и  разделяемый  код, что позволяет эффективно использовать имеющиеся в системе ресурсы.

При разработке ОС UNIX преследовались следующие цели:

• сохранить простоту и обойтись минимальным количеством функций;
• общность – одни и те же методы и механизмы должны были использоваться во многих случаях;
• создать  операционную  среду,  в  которой  большие  задачи  можно  решать, комбинируя небольшие программы, а не создавая программы заново.

Общность в ОС UNIX проявляется  во многих аспектах:

• обращение к файлам, устройствам ввода/вывода и буферам межпроцессных сообщений выполняется с помощью одних и тех же средств;
• одни  и  те  же  механизмы  именования,  присвоения  альтернативных  имен  и защиты от несанкционированного доступа применяются к файлам с данными, к каталогам и устройствам;
• одни и те же механизмы обслуживают программные и аппаратные прерывания.

Структура операционной системы

• Ядро – переводит команды с языка программ на язык           «машинных кодов», понятный компьютеру.
• Драйверы – программы, управляющие устройствами.
• Интерфейс – оболочка, с помощью которой пользователь общается с компьютером.

Операционная система  обеспечивает совместное функционирование всех устройств компьютера и предоставляет  пользователю доступ к его ресурсам.

Процесс работы компьютера в определенном смысле сводится к  обмену файлами между устройствами. В операционной системе имеются  программные модули, управляющие  файловой системой.

В состав операционной системы  входит специальная программа —  командный процессор, которая запрашивает  у пользователя команды и выполняет  их. Пользователь может дать, например, команду выполнения какой-либо операции над файлами (копирование, удаление, переименование), команду вывода документа  на печать и т. д. Операционная система  должна эти команды выполнить.