История развития операционных систем

Содержание

Введение……………………………………………………………...…….……..3

Глава 1. Теоретические основы операционных систем…………..…..….……5

1. Назначение и типы операционных систем………….……….……5
2. Общая история развития операционных систем………..…………8
3. Особенности современного этапа развития операционных систем……………………………………………………………..……19

Глава 2. История развития наиболее распространенных операционных систем…………………………………………………………………………….24

2.1. Операционная система Unix…………………………………………24

2.2. Операционная система Linux …………………………………….…27

2.3. Операционная система Windows……………………………………29

Заключение…………………………………………………………………...…33

Список используемой литературы……………………………………..……34

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Особое место среди всех системных программ, с которыми приходится иметь дело пользователям компьютеров, 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 операционной системы, а потому может работать только под управлением той операционной системы, которая обеспечивает для неё эти услуги.

Операционная система  в наибольшей степени определяет облик всей вычислительной системы  в целом. Несмотря на это, пользователи, активно использующие вычислительную технику, зачастую испытывают затруднения  при попытке дать определение  операционной системе. Частично это  связано с тем, что операционная система выполняет две по существу мало связанные функции: обеспечение пользователю-программисту удобств посредством предоставления для него расширенной машины и повышение эффективности использования компьютера путем рационального управления его ресурсами.

История операционных систем частично повторяет историю аппаратного обеспечения компьютеров [4, стр.56].

Операционные системы (ОС) предоставляют набор функциональности, необходимой для работы большинства  приложений на компьютере, а также  связующие механизмы для контроля и синхронизации. На первых компьютерах  не было операционных систем, поэтому  каждая исполняемая программа должна была знать полную аппаратную спецификацию машины и выполнять стандартные  задачи, а также иметь собственные  драйверы для периферийных устройств, таких как принтеры и кардридеры. Возрастающая сложность оборудования и пользовательских программ привела  к появлению операционных систем.

Основной целью данной работы является изучение истории развития операционных систем.

Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- Рассмотреть теоретические вопросы операционных систем

- Изучить назначение и типы операционных систем

- Подробно рассмотреть вопрос истории развития наиболее распространенных операционных систем

- Изучить особенности современного этапа развития операционных систем

При написании данной работы использовались труды как отечественных  авторов (Бормотов С.В., Девянин П.Н., Романов А.Н.), так и зарубежных авторов ( Олифер В.Г., Олифер Н.А., 7. Уинзор Дж.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 1. Теоретические основы операционных систем

1. Назначение и типы операционных систем

Операционная система (ОС) - комплекс программ, которые обеспечивают управление аппаратурой ЭВМ, планирование эффективного использования её ресурсов и решение задач по заданиям пользователей.

Основная цель ОС, обеспечивающей работу ЭВМ в любом из описанных  режимов, - динамическое распределение  ресурсов и управление ими в соответствии с требованиями вычислительных процессов (задач).

Ресурсом является всякий объект, который может распределяться операционной системой между вычислительными  процессами в ЭВМ. Различают аппаратные и программные ресурсы ЭВМ. К  аппаратным ресурсам относятся микропроцессор (процессорное время), оперативная память и периферийные устройства; к программным  ресурсам - доступные пользователю программные средства для управления вычислительными процессами и данными. Важнейшими программными ресурсами  являются программы, входящие в систему  программирования; средства программного управления периферийными устройствами и файлами; библиотеки системных  и прикладных программ; средства, обеспечивающие контроль и взаимодействие вычислительных процессов (задач) [6, стр.67].

Операционная система  распределяет ресурсы в соответствии с запросами пользователей и  возможностями ЭВМ и с учетом взаимодействия вычислительных процессов. Функции ОС также реализуются  рядом вычислительных процессов, которые  сами потребляют ресурсы (память, процессорное время и др.) Вычислительные процессы, относящиеся к ОС, управляют вычислительными  процессами, созданными по запросу  пользователей.

Считается, что ресурс работает в режиме разделения, если каждый из вычислительных процессов занимает его в течение некоторого интервала  времени. Например, два процесса могут  разделять процессорное время поровну, если каждому процессу дается возможность  использовать процессор в течение  одной секунды из каждых двух секунд. Аналогично происходит разделение всех аппаратурных ресурсов, но интервалы  использования ресурсов процессами могут быть неодинаковыми. Например, процесс может получить в своё распоряжение часть оперативной  памяти на весь период своего существования, но микропроцессор может быть доступен процессу только в течение одной  секунды из каждых четырёх. Операционная система является посредником между ЭВМ и её пользователем. Она делает работу с ЭВМ более простой, освобождая пользователя от обязанностей распределять ресурсы и управлять ими.

Операционная система  осуществляет анализ запросов пользователя и обеспечивает их выполнение. Запрос отражает необходимые ресурсы и  требуемые действия ЭВМ и представляется последовательностью команд на особом языке директив операционной системы. Такая последовательность команд называется заданием.

Типы операционных систем

Операционная система  может выполнять запросы пользователей  в пакетном или диалоговом режиме или управлять устройствами в  реальном времени. В соответствии с  этим различают операционные системы  пакетной обработки, разделения времени  и диалоговые.

Таблица 1 - Типы операционных систем

Операционные системы	Характеристики операционной системы
	Характер взаимодействия пользователя с заданием	Число одновременно обслуживаемых  пользователей	Обеспечиваемый режим  работы ЭВМ
Пакетной обработки	Взаимодействие невозможно или ограничено	Один или несколько	Однопрограммный или мультипрограммный
Разделения времени	Диалоговый	Несколько	Мультипрограммный
Реального времени	Оперативный		Многозадачный
Диалоговая	Диалоговый	Один	Однопрограммный

 

Операционные  системы пакетной обработки.

Операционная система  пакетной обработки - это система, которая  обрабатывает пакет заданий, т.е. несколько  заданий, подготовленных одним или  разными пользователями. Взаимодействие между пользователем и его  заданием во время обработки невозможно или крайне ограничено. Под управлением  операционной системы пакетной обработки  ЭВМ может функционировать в  однопрограммном и мультипрограммном  режимах.

Операционные  системы разделения времени.

Такие системы обеспечивают одновременное обслуживание многих пользователей, позволяя каждому пользователю взаимодействовать со своим заданием в режиме диалога. Эффект одновременного обслуживания достигается разделением  процессорного времени и других ресурсов между несколькими вычислительными  процессами, которые соответствуют  отдельным заданиям пользователей. Операционная система предоставляет  ЭВМ каждому вычислительному  процессу в течение небольшого интервала  времени; если вычислительный процесс  не завершился к концу очередного интервала, он прерывается и помещается в очередь ожидания, уступая ЭВМ  другому вычислительному процессу. ЭВМ в этих системах функционирует  в мультипрограммном режиме [7, стр.114].

Операционная система  разделения времени может применяться  не только для обслуживания пользователей, но и для управления технологическим  оборудованием. В этом случае “пользователями" являются отдельные блоки управления исполнительными устройствами, входящими  в состав технологического оборудования: каждый блок взаимодействует с определённым вычислительным процессом в течение  интервала времени, достаточного для  передачи управляющих воздействий  на исполнительное устройство или приёма информации от датчиков.

Операционные  системы реального времени.

Данные системы гарантируют  оперативное выполнение запросов в  течение заданного интервала  времени. Запросы могут поступать  от пользователей или от внешних  по отношению к ЭВМ устройств, с которыми системы связаны каналами передачи данных. При этом скорость вычислительных процессов в ЭВМ  должна быть согласована со скоростью  процессов, протекающих вне ЭВМ, т.е. согласована с ходом реального  времени. Эти системы организуют управление вычислительными процессами таким образом, чтобы время ответа на запрос не превышало заданных значений. Необходимое время ответа определяется свойствами объектов (пользователей, внешних  устройств), обслуживаемых системой.

Операционные системы  реального времени используются в информационно-поисковых системах и системах управления технологическим  оборудованием. ЭВМ в таких системах функционирует чаще в многозадачном  режиме.

Диалоговые операционные системы.

Данные операционные системы  получили широкое распространение  в персональных ЭВМ. Эти системы  обеспечивают удобную форму диалога  с пользователем через дисплей  при вводе и выполнении команд. Для выполнения часто используемых последовательностей команд, т.е. заданий, диалоговая операционная система предоставляет  возможность пакетной обработки. Под  управлением диалоговой ОС ЭВМ обычно функционирует в однопрограммном  режиме.

 

2. Общая история развития операционных систем

Первые ЭВМ были построены  и нашли практическое применение в 40-е годы XX века. Первоначально  они использовались для решения  единственной частной задачи – расчет траектории артиллерийских снарядов в  системах ПВО. В силу специфики применения (решение единственной задачи), первые ЭВМ не использовали никакой операционной системы. В тот период времени, решением задач на ЭВМ занимались в основном сами же разработчики ЭВМ, а процесс  использования ЭВМ представлял  собой не столько решение прикладной задачи, сколько исследовательскую  работу в области вычислительной техники.

Вскоре ЭВМ начали успешно  применять для решения других задач: анализ текстов и решение  сложных прикладных задач из области  физики. Круг потребителей услуг ЭВМ  несколько расширился. Однако, для  решения каждой конкретной задачи в  то время необходимо было написать заново не только код, реализующий алгоритм решения, но и процедуры ввода-вывода и другие процедуры управления процессом  вычисления.

Поэтому для разрешения указанных  проблем были созданы специальные  библиотеки процедур ввода-вывода (BIOS – Base Input-Output System). Тщательно отлаженные и эффективные процедуры из BIOS можно было легко использовать с  любыми новыми программами, не затрачивая время и силы на разработку и отладку  стандартных процедур для ввода и вывода данных [8, стр.45].

Таким образом, с появлением BIOS программное обеспечение разделилось  на системное и прикладное программное  обеспечение. Причем прикладное программное  обеспечение непосредственно ориентировано  на решение полезных задач, в то время  как системное программное обеспечение  ориентировано исключительно на поддержку работы и упрощение  разработки прикладного программного обеспечения.

Однако, BIOS еще не является операционной системой, т.к. не выполняет  важнейшую для любой операционной системы функцию – управление процессом вычислений прикладной программы. Кроме того, BIOS не обеспечивает и  другие важные функции операционной системы – хранение и запуск прикладных программ. BIOS и библиотеки математических процедур, которые появились примерно в то же время, просто облегчали процесс  разработки и отладки прикладных программ, делали их более простыми и надежными. Тем не менее, создание BIOS стало первым шагом на пути к  созданию полноценной операционной системы.

Система пакетной обработки - прообраз современной операционной системы

По мере дальнейшего развития электронно-вычислительных машин, с  расширением сферы их применения, на первый план быстро вышла проблема недостаточной эффективности использования  дорогостоящей ЭВМ.

В 50-е годы персональных компьютеров  еще не было, и любая ЭВМ была очень дорогой, громоздкой и относительно редкой машиной. Для доступа к  ней со стороны различных научных  учреждений составлялось специальное  расписание. К указанному времени  программист должен был прийти в  машинный зал, загрузить свою задачу с колоды перфокарт, дождаться завершения вычислений и распечатать результаты.

При использовании жесткого расписания, если программист не успевал  закончить расчеты за отведенное время, он все равно должен был  освободить машину, так как для  нее была запланирована новая  задача. Но это означает, что машинное время было затрачено впустую  – результатов то не получено! Если же по какой либо причине расчеты  завершались раньше ожидаемого срока, то машина просто простаивала.