Современные операционные системы

- системы  разделения времени, обеспечивающие одновременный диалоговый (интерактивный) доступ к компьютеру нескольких пользователей через терминалы. Ресурсы компьютера выделяются при этом каждому пользователю “по очереди” в соответствии с той или иной дисциплиной обслуживания. Этот тип ОС предназначен для обеспечения удобства работы группы пользователей;

- системы  реального времени, которые должны  обеспечивать гарантированное время  ответа на внешние события.  Такие ОС служат для управления  внешними по отношению к компьютеру  процессами и объектами.

     По  четвертому признаку ОС делятся на однопроцессорные, многопроцессорные, сетевые и распределенные.

     ОС  не могут, как правило, предоставить пользователям возможности, которыми не обладает компьютер. Они в состоянии  только эффективно использовать аппаратные средства компьютера. Поэтому мы сначала перечислим возможные режимы работы ПЭВМ., чтобы понять, какими типами ОС они могут комплектоваться.

     В настоящее время ПЭВМ поддерживают спектр режимов работы, среди которых:

- однопрограммный  режим;

- однопользовательский  многопрограммный, или просто многопрограммный  режим;

- многопользовательский  многопрограммный, или просто многопрограммный  режим;

- система  виртуальных машин (дальнейшее  развитие мультипрограммирования, основным признаком которого является возможность одновременной нескольких ОС, что уже отмечалось).

     С точки зрения работы микропроцессора  режимы 2 и 3 близки друг другу, но для  обеспечения последнего необходимо наличие нескольких терминалов (дисплеев и клавиатур). Многопрограммные режимы могут реализовываться как на одно-, так и на многопроцессорных ПЭВМ.

     Для поддержки перечисленных режимов  работы ПЭВМ существуют следующие типы ОС:

- однопользовательские  однозадачные, или просто однозадачные;

- однопользовательские  многозадачные, или просто многозадачные;

- многопользовательские  многозадачные, или просто многопользовательские.

     Для обеспечения работы ПЭВМ в режиме системы виртуальных машин необходим  монитор виртуальных машин.

При рассмотрении режимов работы ПЭВМ и ОС не случайно использовались различные термины - соответственно “программа” и “задача”. Без дополнительных пояснений здесь не обойтись, что мы сейчас и сделаем.

На аппаратном уровне случаи одновременного выполнения последовательностей команд нескольких программ или одной программы неразличимы. Понятие же “задача” вообще не вводится, а посему можно использовать лишь термин “программа”, понимая под многопрограммностью способность одновременного (при наличии одного процессора - только попеременного) выполнения нескольких последовательностей команд.

     На  уровне же ОС дело обстоит несколько  иначе: считается, что система организует выполнение задачи, формируемой из самой программы или из логически  законченного фрагмента программы. Поэтому в данном случае правомерно говорить об одно- или многозадачности. Однако следует иметь в виду, что многозадачность бывает разная. Простейшим случаем многозадачности является поддержка одновременного нескольких программ без возможности разбиения программы на несколько задач. “Чистая” же многозадачность предполагает обеспечение такой возможности. Это дополнительно требует наличия в составе ОС средств для взаимодействия и синхронизации процессов. В связи с различными видами многозадачности применительно к ОС иногда употребляют термины многопрограммность для обозначения простейшего случая многозадачности и собственно “многопрограммность” для обозначения полностью реализованного многозадачного режима. Мы же будем употреблять только термин “многозадачность”, понимая его в широком смысле. В целях конкретизации при этом будет использоваться понятие “ гранула параллелизма”, которой может являться программа целиком, процесс (задача) как часть программы или даже цепочка команд в рамках процесса.

Дополнительно заметим, что многопользовательская  ОС должна быть многозадачной (иначе нельзя будет обслуживать нескольких пользователей одновременно), хотя последняя возможность в отдельности каждому пользователю может и не предоставляться.

     Для многопользовательских и многозадачных  ОС важным показателем является дисциплина обслуживания. В соответствие с этим различают вытесняющий и согласующий режимы многозадачной работы.

При вытесняющей  организации выделением задачам  процессорного времени занимается исключительно ОС. Примерами такого режима являются квантование, когда  каждой задаче процессор выделяется по очереди, причем на фиксированный промежуток времени, и приоритетное обслуживание. Вытеснение поддерживают ОС OS/2 и UNIX, а также интерфейсная система DESQview.

     В случае согласующейся организации  каждая задача, получившая управление, сама определяет, когда ей отдать процессор другой системе. Иначе говоря, здесь инициатива исходит не от ОС, а главным образом от самой задачи. Согласование применяется в сетевой ОС фирмы Novell, а также в интерфейсной системе MS Windows.

В общем случае согласование эффективнее и надежнее вытеснения, так как позволяет самой программе выбирать удобный и безопасный метод своего прерывания. Однако при этом ни одна из программ не должна узурпировать процессор, добровольно отказываясь от монопольного его использования.

     Очевидно, однозадачная ОС может быть поставлена на поддерживающую любой режим работы ПЭВМ, что и делается многими пользователями. Однако, на что уже обращалось внимание читателя, современные мощные ПЭВМ имеют такие ресурсы, которые  не могут быть эффективно использованы одним пользователем даже в многопрограммном режиме. На таких машинах целесообразнее применять многопользовательские ОС.

Для IBM - совместимых ПЭВМ разработаны и  используются следующие классы ОС:

- ОС  семейства DOS;

- ОС семейства MS WINDOWS (WINDOWS 95 и WINDOWS 98);

- ОС  семейства NT;

- ОС  семейства OS/2;

- ОС  семейства UNIX.

     Наибольшее  распространение в настоящее  время имеют представители семейства  интерфейсных многооконных операционных систем MS WINDOWS (WINDOWS 95 и WINDOWS 98). Применяются операционные системы семейства DOS. Многие пользователи применяют операционные системы семейства UNIX и сетевые операционные системы Windows NT. Операционная система OS/2 не получила широкого распространения. Данное соотношение в ближайшие годы сохранится. Сделаем относительно нее следующие замечания:

некоторые UNIX - подобные системы являются менее  требовательными к ресурсам ПЭВМ и способны функционировать на ПЭВМ менее мощных классов;

можно использовать и меньший, чем указано, объем ОЗУ, однако при этом некоторые программы могут оказаться неработоспособными, а эффективность ОС снизится.[9] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

II. Историческое развитие операционных систем

2.1 UNIX

     `Первая система UNIX была разработана в 1969 г. в подразделении Bell Labs компании AT&T. С тех пор было создано большое количество различных UNIX-систем. Юридически лишь некоторые из них имеют полное право называться «UNIX»; остальные же, хотя и используют сходные концепции и технологии, объединяются термином «UNIX-подобные» (англ. Unix-like). Для краткости в данной статье под UNIX-системами подразумеваются как истинные UNIX, так и UNIX-подобные ОС.

     Некоторые отличительные признаки UNIX-систем включают в себя:

использование простых текстовых файлов для  настройки и управления системой;

широкое применение утилит, запускаемых в командной  строке;

взаимодействие  с пользователем посредством  виртуального устройства — терминала;

представление физических и виртуальных устройств  и некоторых средств межпроцессового  взаимодействия как файлов;

использование конвейеров из нескольких программ, каждая из которых выполняет одну задачу.

     Первоначально UNIX была разработана в конце 1960-х  годов сотрудниками Bell Labs, в первую очередь Кеном Томпсоном, Денисом  Ритчи и Дугласом МакИлроем.

В 1969 году Кен  Томпсон, стремясь реализовать идеи, которые были положены в основу MULTICS, но на более скромном аппаратном обеспечении (DEC PDP-7), написал первую версию новой  операционной системы, а Брайан Керниган придумал для неё название — UNICS (UNIplexed Information and Computing System) — в противовес MULTICS (MULTIplexed Information and Computing Service). Позже это название сократилось до UNIX.

     В ноябре 1971 года вышла версия для PDP-11, наиболее успешного семейства миникомпьютеров 1970-х (в СССР его аналоги, выпускавшиеся Министерством Электронной Промышленности были известно как СМ ЭВМ и «Электроника», позже ДВК, производились в Киеве, Воронеже, Зеленограде). Эта версия получила название «первая редакция» (Edition 1) и была первой официальной версией. Системное время все реализации UNIX отсчитывают с 1 января 1970.

     Первые  версии UNIX были написаны на ассемблере и не имели встроенного компилятора  с языком высокого уровня. Примерно в 1969 году Кен Томпсон при содействии Дениса Ритчи разработал и реализовал язык Би (B), представлявший собой упрощённый (для реализации на миникомпьютерах) вариант разработанного в 1966 языка BCPL. Би, как и BCPL, был интерпретируемым языком. В 1972 году была выпущена вторая редакция UNIX, переписанная на языке Би. В 1969—1973 годах на основе Би был разработан компилируемый язык, получивший название Си (C).

     В 1973 году вышла третья редакция UNIX, со встроенным компилятором языка Си. 15 октября того же года появилась  четвёртая редакция, с переписанным на Си системным ядром (в духе системы Multics, также написанной на языке высокого уровня (ПЛ/1)), а в 1975 — пятая редакция, полностью переписанная на Си.

     С 1974 года UNIX стал бесплатно распространяться среди университетов и академических  учреждений. С 1975 года началось появление новых версий, разработанных за пределами Bell Labs, и рост популярности системы. В том же 1975 году Bell Labs выпустила шестую редакцию, известную по широко разошедшимся комментариям Джона Лайонса.

     К 1978 г. система была установлена более  чем на 600 машинах, прежде всего, в университетах. Седьмая редакция была последней единой версией UNIX. Именно в ней появился близкий к современному интерпретатор командной строки Bourne shell.

     В настоящее время UNIX используются в  основном на серверах, а также как  встроенные системы для различного оборудования. На рынке ОС для рабочих станций и домашнего применения лидером является Microsoft Windows, UNIX занимает только второе (Mac OS X) и третье (GNU/Linux) места.

     UNIX-системы  имеют большую историческую важность, поскольку благодаря им распространились некоторые популярные сегодня концепции и подходы в области ОС и программного обеспечения. Также, в ходе разработки Unix-систем был создан язык Си. 

2.2 0S/2

     Все началось с OC VM (Virtual Machine), что вышла в 1972 году. Выпущенный тогда продукт назывался VM/370 и был предназначен для поддержания сервера для определенного количества пользователей. Эта ОС, давно отметившая свой 25-летний юбилей, по истории которой можно изучать развитие технологий IBM в области серверных операционных систем и сетевых решений, является надежной и мощной базой для организации корпоративной информационно-вычислительной системы, ориентированной на многопользовательскую среду крупной современной фирмы. Система VM/ESA очень эффективно использует возможности аппаратного обеспечения и несколько менее требовательна к вычислительным ресурсам компьютера по сравнению с OS/390, что делает ее хорошим вариантом для использования в качестве платформы для корпоративной системы, информационного сервера крупной организации или сервера в Интернете. Позже IBM организовала совместный проект компаний Microsoft и IBM, нацеленный на создание операционной системы, лишенной недостатков. Первая версия 0S/2 вышла в конце 1987 года. Она была в состоянии использовать развитые вычислительные возможности процессора  и обладала средствами обеспечения связи с большими машинами фирмы IBM. В 1993 году фирма IBM выпустила 0S/2 2.1, полностью 32-разрядную систему, обладавшую способностью выполнять приложения, созданные для Windows, имевшую высокую производительность и поддерживающую большое количество периферийных устройств. В 1994 году вышла 0S/2 WARP 3. В этой реализации, помимо дальнейшего повышения производительности и снижения требований к аппаратным ресурсам, появилась поддержка работы в Интернете. Сейчас же из последних версий следует отметить лишь 0S/2 Warp4, способная работать с 64-разрядными процессорами. Кроме того, в ней довольно полно представлены средства взаимодействия с Интернетом, позволяющие 0S/2 выполнять не только клиентские программы, но и выступать в качестве веб-сервера. Начиная с третьей версии, фирмой IBM поставляются локализованные версии 0S/2 для России. Пройдя довольно большой и сложный путь, эта ОС для персональных компьютеров обладает сегодня такими особенностями, как реальная многозадачность, продуманные и надежные подсистемы управления памятью и администрирования процессов, встроенная поддержка работы в сети и дополнительные функции сетевого сервера, мощный язык программирования REXX, предназначенный для решения задач системного администрирования. Перечисленные возможности позволяют использовать 0S/2 в качестве операционной системы для мощных рабочих станций или сетевых серверов.