Классификация операционных систем. ОС реального времени

Универсальные ОС рассчитаны на решение любых задач пользователей, но, как правило, форма эксплуатации вычислительной системы может предъявлять особые требования к ОС, т.е. к элементам ее специализации.

По способу загрузки можно выделить загружаемые ОС (большинство) и системы, постоянно находящиеся в памяти вычислительной системы. Последние, как правило, специализированные и используются для управления работой специализированных устройств (например, в БЦВМ баллистической ракеты или спутника, научных приборах, автоматических устройствах различного назначения и др.).

По особенностям алгоритмов управления ресурсами . Главным ресурсом системы является процессор, поэтому дадим классификацию по алгоритмам управления процессором, хотя можно, конечно, классифицировать ОС по алгоритмам управления памятью, устройствами ввода-вывода и.т.д.

Поддержка многозадачности (многопрограммности). По числу одновременно выполняемых задач ОС делятся на 2 класса: однопрограммные (однозадачные) – например, MS-DOS, MSX, и многопрограммные (многозадачные) – например, ОС ЕС ЭВМ, OS/360, OS/2, UNIX, Windows разных версий.

Однопрограммные ОС предоставляют пользователю виртуальную машину, делая более простым и удобным процесс взаимодействия пользователя с компьютером. Они также имеют средства управления файлами, периферийными устройствами и средства общения с пользователем. Многозадачные ОС , кроме того, управляют разделением совместно используемых ресурсов (процессор, память, файлы и т.д.), это позволяет значительно повысить эффективность вычислительной системы.

Поддержка многопользовательского режима. По числу одновременно работающих пользователей ОС делятся: на однопользовательские (MS-DOS, Windows 3х, ранние версии OS/2) и многопользовательские (UNIX, Windows NT/2000/2003/XP/Vista).

Главное отличие многопользовательских систем от однопользовательских – наличие средств защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей. Следует заметить, что может быть однопользовательская мультипрограммная система.

Виды многопрограммной работы. Специфику ОС во многом определяет способ распределения времени между несколькими одновременно существующими в системе процессами (или потоками). По этому признаку можно выделить 2 группы алгоритмов: не вытесняющая многопрограммность (Windows3.x, NetWare) и вытесняющая многопрограммность (Windows 2000/2003/XP, OS/2, Unix).

В первом случае активный процесс выполняется до тех пор, пока он сам не отдает управление операционной системе. Во втором случае решение о переключении процессов принимает операционная система. Возможен и такой режим многопрограммности, когда ОС разделяет процессорное время между отдельными ветвями (потоками, волокнами) одного процесса.

Многопроцессорная обработка. Важное свойство ОС – отсутствие или наличие средств поддержки многопроцессорной обработки. По этому признаку можно выделить ОС без поддержки мультипроцессирования (Windows 3.x, Windows 95) и с поддержкой мультипроцессирования (Solaris, OS/2, UNIX, Windows NT/2000/2003/XP).

Поскольку ОС представляет собой сложную программную систему, она использует для собственных нужд значительную часть ресурсов компьютера. Часто эффективность ОС оценивают ее производительностью (пропускной способностью) – количеством задач пользователей, выполняемых за некоторый промежуток времени, временем реакции на запрос пользователя и др.

На все эти показатели эффективности ОС влияет много различных факторов, среди которых основными являются архитектура ОС, многообразие ее функций, качество программного кода, аппаратная платформа (компьютер) и др.

Надежность и отказоустойчивость . Операционная система должна быть, по меньшей мере, так же надежна, как компьютер, на котором она работает. Система должна быть защищена как от внутренних, так и от внешних сбоев и отказов. В случае ошибки в программе или аппаратуре система должна обнаружить ошибку и попытаться исправить положение или, по крайней мере, постараться свести к минимуму ущерб, нанесенный этой ошибкой пользователям.

Надежность и отказоустойчивость ОС, прежде всего, определяются архитектурными решениями, положенными в ее основу, а также отлаженностью программного кода (основные отказы и сбои ОС в основном обусловлены программными ошибками в ее модулях). Кроме того, важно, чтобы компьютер имел резервные дисковые массивы, источники бесперебойного питания и др., а также программную поддержку этих средств.

Безопасность (защищенность) . Ни один пользователь не хочет, чтобы другие пользователи ему мешали. ОС должна защищать пользователей и от воздействия чужих ошибок, и от попыток злонамеренного вмешательства (несанкционированного доступа). С этой целью в ОС как минимум должны быть средства аутентификации – определения легальности пользователей, авторизации – предоставления легальным пользователям установленных им прав доступа к ресурсам, и аудита – фиксации всех потенциально опасных для системы событий.

Свойства безопасности особенно важны для сетевых ОС. В таких ОС к задаче контроля доступа добавляется задача защиты данных, передаваемых по сети.

Предсказуемость . Требования, которые пользователь может предъявить к системе, в большинстве случаев непредсказуемы. В то же время пользователь предпочитает, чтобы обслуживание не очень сильно менялось в течение предположительного времени. В частности, запуская свою программу в системе, пользователь должен иметь основанное на опыте работы с этой программной приблизительное представление, когда ему ожидать выдачи результатов.
Расширяемость. В отличие от аппаратных средств компьютера полезная жизнь операционных систем измеряется десятками лет. Примером может служить ОС UNIX, да и MS-DOS. Операционные системы изменяются со временем, как правило, за счет приобретения новых свойств, например, поддержки новых типов внешних устройств или новых сетевых технологий. Если программный код модулей ОС написан таким образом, что дополнения и изменения могут вноситься без нарушения целостности системы, то такую ОС называют расширяемой. Операционная система может быть расширяемой, если при ее создании руководствовались принципами модульности, функциональной избыточности, функциональной избирательности и параметрической универсальности.
Переносимость . В идеальном случае код ОС должен легко переноситься с процессора одного типа на процессор другого типа и с аппаратной платформы (которые различаются не только типом процессора, но и способом организации всей аппаратуры компьютера) одного типа на аппаратную платформу другого типа. Переносимые ОС имеют несколько вариантов реализации для разных платформ, такое свойство ОС называется также многоплатформенностью . Достигается это свойство за счет того, что основная часть ОС пишется на языке высокого уровня (например С, C++ и др.) и может быть легко перенесена на другой компьютер (машинно-независимая часть), а некоторая меньшая часть ОС (программы ядра) является машинно-зависимой и разрабатывается на машинном языке другого компьютера.
Совместимость . Существует несколько "долгоживущих" популярных ОС (разновидности UNIX, MS-DOS, Windows3.x, Windows NT, OS/2), для которых наработана широкая номенклатура приложений. Для пользователя, переходящего с одной ОС на другую, очень привлекательна возможность – выполнить свои приложения в новой операционной системе. Если ОС имеет средства для выполнения прикладных программ, написанных для других операционных систем, то она совместима с этими системами. Следует различать совместимость на уровне двоичных кодов и совместимость на уровне исходных текстов. Кроме того, понятие совместимости включает также поддержку пользовательских интерфейсов других ОС.
Удобство . Средства ОС должны быть простыми и гибкими, а логика ее работы ясна пользователю. Современные ОС ориентированы на обеспечение пользователю максимально возможного удобства при работе с ними. Необходимым условием этого стало наличие у ОС графического пользовательского интерфейса и всевозможных мастеров – программ, автоматизирующих активизацию функций ОС, подключение периферийных устройств, установку, настройку и эксплуатацию самой ОС.
Масштабируемость . Если ОС позволяет управлять компьютером с различным числом процессоров, обеспечивая линейное (или почти такое) возрастание производительности при увеличении числа процессоров, то такая ОС является масштабируемой. В масштабируемой ОС реализуется симметричная многопроцессорная обработка. С масштабируемостью связано понятие кластеризации – объединения в систему двух (и более) многопроцессорных компьютеров. Правда, кластеризация направлена не столько на масштабируемость, сколько на обеспечение высокой готовности системы.

Следует заметить, что в зависимости от области применения конкретной операционной системы может изменяться и состав предъявляемых к ней требований.

Производители могут предлагать свои ОС в различных, различающихся ценой и производительностью, конфигурациях. Например, Microsoft продает :

Windows 2003 Server (до 4-х процессоров) – для малого и среднего бизнеса;
Windows 2003 Advanced Server (до 8 процессоров, 2-узловой кластер) – для средних и крупных предприятий;
Windows 2003 DataCenter Server (16-32 процессора, 4-узловой кластер) – для особо крупных предприятий.

Классификация операционных систем

Операционные системы классифицируются по:

количеству одновременно работающих пользователей: однопользовательские, многопользовательские; числу процессов, одновременно выполняемых под управлением системы;

количеству решаемых задач: однозадачные, многозадачные; количеству поддерживаемых процессоров: однопроцессорные, многопроцессорные;

разрядности кода ОС: 8-разрядные, 16-разрядные, 32-разрядные, 64-разрядные; типу интерфейса: командные (текстовые) и объектно-ориентированные (графические); типу доступа пользователя к ЭВМ: с пакетной обработкой, с разделением времени, реального времени; типу использования ресурсов: сетевые, локальные.

В соответствии с первым признаком классификации многопользовательские операционные системы, в отличие от однопользовательских, поддерживают одновременную работу на ЭВМ нескольких пользователей за различными терминалами. Второй признак предполагает деление ОС на многозадачные и однозадачные. Понятие многозадачности означает поддержку параллельного выполнения нескольких программ, существующих в рамках одной вычислительной системы, в один момент времени. Однозадачные ОС поддерживают режим выполнения только одной программы в отдельный момент времени. В соответствии с третьим признаком многопроцессорные ОС, в отличие от однопроцессорных, поддерживают режим распределения ресурсов нескольких процессоров для решения той или иной задачи. Четвертый признак подразделяет операционные системы на 8-, 16-, 32- и 64-разрядные. При этом подразумевается, что разрядность операционной системы не может превышать разрядности процессора. В соответствии с пятым признаком ОС по типу пользовательского интерфейса делятся на объектно-ориентированные (как правило, с графическим интерфейсом) и командные (с текстовым интерфейсом). Согласно шестому признаку ОС подразделяются на системы:

пакетной обработки, в которых из программ, подлежащих выполнению, формируется пакет (набор) заданий, вводимых в ЭВМ и выполняемых в порядке очередности с возможным учетом приоритетности; разделения времени, обеспечивающих одновременный диалоговый (интерактивный) режим доступа к ЭВМ нескольких пользователей на разных терминалах, которым по очереди выделяются ресурсы машины, что координируется операционной системой в соответствии с заданной дисциплиной обслуживания; реального времени, обеспечивающих определенное гарантированное время ответа машины на запрос пользователя с управлением им какими-либо внешними по отношению к ЭВМ событиями, процессами или объектами.

В соответствии с седьмым признаком классификации ОС делятся на сетевые и локальные. Сетевые ОС предназначены для управления ресурсами компьютеров, объединенных в сеть с целью совместного использования данных, и предоставляют мощные средства разграничения доступа к данным в рамках обеспечения их целостности и сохранности, а также множество сервисных возможностей по использованию сетевых ресурсов. В настоящее время распространены следующие семейства операционных систем: DOS; OS/2; UNIX; Windows; ОС реального времени. ОС семейства DOS Первый представитель этого семейства - система MS-DOS (Microsoft Disk Operating System - дисковая операционная система фирмы Microsoft) была выпушена в 1981 году в связи с появлением IBM PC. Операционные системы семейства DOS являются однозадачными и обладают следующими характерными чертами и особенностями:

интерфейс с ЭВМ осуществляется с помощью команд, вводимых пользователем; модульность структуры, упрощающая перенос системы на другие типы ЭВМ; небольшой объем доступной оперативной памяти (640 Кбайт).

Существенным недостатком операционных систем семейства DOS является отсутствие средств защиты от несанкционированного доступа к ресурсам ПК и ОС. В настоящее время широкое распространение получила ОС MS-DOS 6.22. ОС семейства OS/2 ОС OS/2 была разработана фирмой IBM в 1987 году в связи с созданием нового семейства ПК PS/2. OS/2 (Operating System/2) является многозадачной операционной системой второго поколения. Она является 32-разрядной графической многозадачной операционной системой для IBM PC-совместимых компьютеров, позволяет организовать параллельную работу нескольких прикладных программ, обеспечивая при этом защиту одной программы от другой и операционной системы от работающих в ней программ. ОС OS/2 обладает удобным графическим пользовательским интерфейсом и совместима с файловой системой DOS, что дает возможность использовать данные как в DOS, так и в OS/2 без каких-либо преобразований.

Cвойства операционных систем.

Любая операционная система представляет собой некую рабочую среду, в которой пользователь может выполнять различные функции, естественно в рамках допустимого. Определить, может ли выполнять ту или иную программу та или инаф операционная система не возможно до тех пор, пока эта программа не будет запущена. Есть программы, которые не смогут выполнять каких-либо функций на компьютере без какого-либо компонента компьютера. Например, незачем устанавливать на компьютер программу для скачивания изображений из буфера обмена данных со сканера, если самого сканера у Вас нет.

Современные операционные системы имеют графический интерфейс, мода на него началась еще в начале 80-х годов с выхода первой версии операционной системы MacOS для компьютеров ApplePC.

Что собой представляет графический интерфейс? Точное определения графического интерфейса следующее: Graphical User Interface - Графический Интерфейс Пользователя, или GUI. Если попробовать перевести слово "интерфейс" на русский язык , то получиться что-то вроде "междумордъе" или "междуличье". Вообще, графический интерфейс - это отдельная тема для разговора. Все, что видит пользователь, когда работает на компьютере в графической среде - это и есть графический интерфейс. Элементами ГИ являются рабочий стол, ярлыки на рабочем столе, кнопки, меню, различные ссылки и прочее. Что же было до того, как появился графический интерфейс? Была темнота, причем в прямом смысле этого слова. До появления Windows в компьютерном мире существовало очень мало операционных систем. Это MacOS, Unix, DOS. Графический интерфейс позволил максимально упростить работу с компьютером, поскольку в нем стало возможным работать с мышкой.

Мышь - неотьемлимая часть управления графическим интерфейсом, ведь управление им без мышки, особенно во всех современных операционных системах, весьма затруднительно, но далеко не невозможно. На всякий пожарный есть клавиатурные комбинации, которые были придуманы еще во времена DOS. А придуманы они были для того, чтобы некоторые функции можно было выполнять без ввода с клавиатуры команд. В самом DOSе клавиатурные команды не работали, они работали в программах, которые из него запускались.

Именно DOS был самой распространённой операционной системой. DOS не имел графического интерфейса и не имеет его и сейчас. Работа в DOS - это работа в текстовом режиме. Пользователь вводит команды с клавиатуры, нажимает ENTER и получает результат, неважно какой, отрицательный или положительный. Каждое действие пользователь прописывал вручную. Это был период с 1968 по 1986, пока в компьютерном мире не стали проявляться первые попытки создать нормальный графический интерфейс с использованием мышки.

Unix напоминал DOS, однако первоначально это вообще была игрушка, а уж после операционная система. Обязательным элементом управления графическим интерфейсом является манипулятор мышь.

Общими свойствами большинства современных операционных систем является так же многозадачность. Что это такое? Многозадачность - это возможность операционной системы с помощью процессора выполнять одновременно сразу несколько программ, а по современным меркам за единицу времени современная система может выполнять сразу более чем несколько программ, тут речь идет уже о десятках, о сотнях программ, которые выполняются компьютером одновременно. Это легко представить из простого примерщика. На заводе работает один человек, который сам выполняет производство, скажем, спичек. Он сам готовит древесину, потом он сам выстругивает спички, потом обмакивает их по очереди в сере и в конце упаковывает их по коробкам. Как Вы думаете, насколько эффективно он работает? А если добавить еще три десятка таких же рабочих, эффективность работы завода увеличиться, как Вы думаете? И если каждый будет выполнять свое дело: один - древесину готовить, другой - ее обмакивать, а третий - упаковывать, увеличиться производительность завода? Я думаю, что да. Вот именно на этом принципе основана многозадачность. Многопользовательский режим. Это то, чего в полной мере не реализовано в системе Windows, но зато уже давно реализовано в Linux и еще раньше реализовано в UNIX. Многопользовательский режим – это когда на одном компьютере может одновременно работать сразу несколько человек. Мы ведь с Вами знаем, что персональный компьютер - он потому то и персональный, что на нем может работать только один человек. Но операционные системы сейчас устраивают так, что они позволяют обслуживать одновременно несколько пользователей. Правда, на это обычно уходит много оперативной памяти. Вспомним пример со спичечным заводом: один станок может одновременно обслуживать несколько служащих.

Основные критерии подхода к выбору операционной системы.

Новые информационно-коммуникационные технологии являются одним из наиболее важных факторов, влияющих на формирование общества 21 века, развития культурного многообразия и общечеловеческих ценностей.

Широкое распространение информационных технологий привело к радикальным изменениям всей деятельности библиотек, связанной с обслуживанием пользователей.

Современные библиотеки превращаются из хранилищ печатных документов в автоматизированные центры, электронные библиотеки, службы электронной доставки документов, доступные через электронную почту, глобальные телекоммуникационные системы . Наряду с этим региональные библиотеки являются одними из главных информационных, культурно-просветительных и досуговых центров своих регионов.

В Смоленской областной универсальной библиотеке создан и успешно функционирует в течение 1,5 лет Мультимедийный культурный центр . Основная цель создания центра - реализация более широкого доступа заинтересованных пользователей к информации по культуре и искусству на базе современных информационных технологий, а также содействие в формировании в нашем регионе единого информационно-культурного пространства.

Обоснованность создания была обусловлена появлением в фондах библиотеки значительного количества единиц хранения на нетрадиционных носителях. На сегодняшний день фонды центра насчитывают 13 тысяч грампластинок, около 400 видеокассет , 300 аудиокассет, более 200 музыкальных и мультимедийных дисков.

За время существования центра наряду с такими организациями, как телерадиокомпании, высшие и средние специальные учебные заведения, творческие союзы и т. д. стали научные работники , преподаватели и учащиеся, творческие работники, любители различных видов искусств.

Сегодня центр предоставляет пользователям достаточно широкие возможности: прослушать из оцифрованного фонда архива грампластинок понравившуюся, открыть для себя сокровища лучших музеев и галерей мира, посетить памятные места, познакомится с ведущими исполнителями и их аранжировками, выбрать из коллекции собраний любимый отечественный кинофильм и театральную классику, раритеты - и все это не расходуя средств на перелеты, переезды, долгие поиски необходимого.

На базе центра функционирует аппаратно-программный комплекс перевода музыкальных произведений, кинофотодокументов в цифровой вид в современном формате MPEG, что позволяет не только оцифровать фонды и сохранить их путем создания электронной базы, но и дает возможность нетрадиционного доступа пользователей к богатому фонду архивных аудиовизуальных материалов.

Достаточно детально комплекс был представлен в докладе нашей библиотеки на научно-практических конференциях ЭХОЛОТ 2001, 2002. Останавливаться подробно на работе комплекса нет необходимости, но в нескольких словах ознакомлю аудиторию с его основными функциями.

margin-top:0cm" type="disc">алфавитному каталогу (имя композитора); каталогу авторов и названий (название музыкального произведения).

Кроме того, существует возможность расширенного поиска по;

автору; заглавию; сведения об ответственности (исполнитель музыкального произведения, инструменталист, дирижер); издателю (распространителю); году издания; содержанию (концерт, ария, из каких опер и т. д.); указателю произведений.

Одной из важнейших функций комплекса является создание страховых копий уже оцифрованных материалов, что дает возможность долговременного их хранения и многократного использования.

Программа доступна в обращении, имеет дружественный интерфейс, интуитивно понятна, что упрощает обучение пользователей, исключает необходимость специальных настроек.

Информационные системы" href="/text/category/informatcionnie_sistemi/" rel="bookmark">информационной системе решение достаточно мощное по потенциалу, для того чтобы обеспечить запас прочности и возможности для расширения мультимедиа объемов.

В качестве сервера технически может быть использован вполне рядовой компьютер с достаточно большим диском, но не экстремально большим - порядка 40-80 Гигабайт. Такой компьютер обеспечивает работу по оцифровке и вмещает в себя музыкальный архив. Если информационного объема не хватает всегда можно доставить дополнительные диски с большим объемом.

Требования, предъявляемые к рабочим станциям и вовсе не велики - персональный компьютер с ОС WIN 95/98 и звуковая карта, т. к. пользователь вводит интересующие его реквизиты, а информация выводится в виде мультимедиа.

Несколько слов о дополнительных возможностях, которыми обладает система. Прежде всего - универсальность.

1. С точки зрения единого представления данных, которые мы получаем с самых разных носителей. Данная система сможет заменить традиционные проигрыватели грампластинок, компакт-дисков, видеодисков, множество носителей, таких которые еще не стали популярны, такие как DVD, новые форматы представления цифрового видео.

2. Универсальность применения любой модели РС и не обязательно на базе процессоров INTEL.

3. Универсальность с точки зрения коммуникационных средств. Кроме непосредственно кабельного соединения в локальной сети могут быть использованы самые разнообразные способы удаленного доступа, включая INTERNET.

Немного о тех проблемах, сложностях с которыми мы столкнулись с начала работы центра:

1. Проблема технического оснащения, в плане воспроизводящей аналоговой аудиоаппаратуры. Главной задачей является перевод в цифровое поле. Необходимо сначала оцифровать, а потом уже компьютер может быть превращен в фильтр для записей, что позволит ее отредактировать или не отредактировать для сохранения ее оригинальности.

2. Проблема качества оцифровки информации. Подавляющее большинство единиц хранения представляют собой тиражные грампластинки, которые были изготовлены достаточно большим тиражем, но с достаточно не высоким качеством. Сразу возникли вопросы - какова цель - или оцифровка, качественная обработка и сохранение записей или оцифровка и обеспечение свободного и удобного доступа пользователей к фонду. Решение данной проблемы, как нам видится, лежит в создании специализированной звукостудии по оцифровке регионального аудионаследия в рамках корпоративного проекта. Но это тема отдельного детального разговора.

3. Вопрос приоритетности отбора произведений для оцифровки. В связи с тем, что подобного опыта на начало работы центра не было, то было принято решение взять за основу алфавитный каталог. Хотя, наверное это одно из возможных решений. По нашим статистическим данным из общего фонда коллекции порядка 13 тысяч грампластинок, оцифровано 1200 или 4800 фонограмм. Это связано с тем, что при ежедневной работе сотрудников центра по оцифровке 2-3 часа, за месяц оцифровывается в среднем 70-80 грампластинок или 250-300 фонограмм.

4. Очень важен, как нам кажется, вопрос по стандартизации оцифрованных фондов различных организаций, возможно выработке в этом направлении единой правовой базы, проще единых "правил игры".

Заканчивая, хотелось бы отметить, что оцифровка аудиофондов, сохранение их, возможность широкого доступа к ним на базе современных технологий является одной из важных и приоритетных задач. Как показывает опыт нашей работы, оцифрованные аудиофонды востребованы, процесс развивается и мы надеемся, что наш скромный опыт послужит примером, а возможно и толчком к развитию подобных технологий, что в дальнейшем даст возможность межсистемной и межрегиональной интеграции по данному направлению.

Все многообразие существующих (и ныне не использующихся) ОС можно классифицировать по множеству различных признаков. Остановимся на основных классификационных признаках.

1. По назначению ОС делятся на универсальные и специализированные. Специализированные ОС, как правило, работают с фиксированным набором программ (функциональных задач). Применение таких систем обусловлено невозможностью использования универсальной ОС по соображениям эффективности, надежности, защищенности и т.п., а также вследствие специфики решаемых задач .

2. По способу загрузки можно выделить загружаемые ОС (большинство) и системы, постоянно находящиеся в памяти вычислительной системы. Последние, как правило, специализированные и используются для управления работой специализированных устройств (например, в БЦВМ баллистической ракеты или спутника, научных приборах, автоматических устройствах различного назначения и др.).

3. По особенностям алгоритмов управления ресурсами . Главным ресурсом системы является процессор, поэтому дадим классификацию по алгоритмам управления процессором, хотя можно, конечно, классифицировать ОС по алгоритмам управления памятью, устройствами ввода-вывода и.т.д.

ü Однопрограммные ОС предоставляют пользователю виртуальную машину, делая более простым и удобным процесс взаимодействия пользователя с компьютером. Они также имеют средства управления файлами, периферийными устройствами и средства общения с пользователем.

ü Многозадачные ОС, кроме того, управляют разделением совместно используемых ресурсов (процессор, память, файлы и т.д.), это позволяет значительно повысить эффективность вычислительной системы.

Многопроцессорные ОС классифицируются по способу организации вычислительного процесса на асимметричные ОС (выполняются на одном процессоре, распределяя прикладные задачи по остальным процессорам) и симметричные ОС (децентрализованная система).

4. По области использования и форме эксплуатации. Обычно здесь выделяют три типа в соответствии с использованными при их разработке критериями эффективности:

Системы пакетной обработки (OS/360, OC EC);

Системы разделения времени (UNIX, VMS);

Системы реального времени (QNX, RT/11).

Первые предназначались для решения задач в основном вычислительного характера, не требующих быстрого получения результатов. Критерий создания таких ОС – максимальная пропуская способность при хорошей загрузке всех ресурсов компьютера. В таких системах пользователь отстранен от компьютера.

Системы разделения времени обеспечивают удобство и эффективность работы пользователя, который имеет терминал и может вести диалог со своей программой.

Системы реального времени предназначены для управления техническими объектами (станок, спутник, технологический процесс, например доменный и т.п.), где существует предельное время на выполнение программ, управляющих объектом.

5. По аппаратной платформе(типу вычислительной техники), для которой они предназначаются, операционные системы делят на следующие группы.

Операционные системы для смарт-карт. Некоторые из них могут управлять только одной операцией, например, электронным платежом. Некоторые смарт-карты являются JAVA-ориентированным и содержат интерпретатор виртуальной машины JAVA. Апплеты JAVA загружаются на карту и выполняются JVM-интерпретатором. Некоторые из таких карт могут одновременно управлять несколькими апплетами JAVA, что приводит к многозадачности и необходимости планирования.

Встроенные операционные системы. Управляют карманными компьютерами (lialm OS, Windows CE – Consumer Electronics – бытовая техника), мобильными телефонами, телевизорами, микроволновыми печами и т.п.

Операционные системы для персональных компьютеров, например, Windows 9.x, Windows ХР, Linux, Mac OSX и др.

Операционные системы мини-ЭВМ, например, RT-11 для PDP-11 – OC реального времени, RSX-11 M для PDP-11 – ОС разделения времени, UNIX для PDP-7.

Операционные системы мэйнфреймов (больших машин), например, OS/390, происходящая от OS/360 (IBM). Обычно ОС мэйнфреймов предполагает одновременно три вида обслуживания: пакетную обработку, обработку транзакций (например, работа с БД, бронирование авиабилетов, процесс работы в банках) и разделение времени.

Серверные операционные системы, например, UNIX, Windows 2000, Linux. Область применения – ЛВС, региональные сети, Intranet, Internet.

Кластерные операционные системы. Кластер – слабо связанная совокупность нескольких вычислительных систем, работающих совместно для выполнения общих приложений и представляющихся пользователю единой системной, например, Windows 2000 Cluster Server, Windows 2008 Server, Sun Cluster (базовая ОС – Solaris).

1. Особенности алгоритмов управления ресурсами

a. Многозадачные и однозадачные. Многозадачные делятся на вытесняющие (процесс может быть принудительно снят с обслуживания) многозадачность и не вытесняющие многозадачность

b. Однопользовательские и многопользовательские

c. Системы поддерживающие многопотоковую обработку и не поддерживающие

d. Многопроцессорные и однопроцессорные. Многопроцессорные ОС могут классифицироваться по способу организации вычислительного процесса на симметричные и асимметричные (Асимметричные – все основное – на одном проце, остальное – на другом; симметричные – все на 1 проце)

2. Особенности аппаратной платформы

a. Персональные компы b. Мини-компы

c. Мейнфреймы d. Кластеры e. Сети ЭВМ

3. Особенности областей использования

a. Система пакетной обработки – для задач вычислит характера, главный критерий эффективности – максимальная пропускная способность

b. Система разделения времени – каждой задаче выделяется определенный квант времени – Удобство работы пользователя

c. Система реального времени – Способна выдерживать заранее заданные интервалы времени между запуском прои и получением результата, это время – время реакции системы, соответствующее свойство системы – реактивность (главный критерий эффективности)

4. Особенности методов построения

a. По способу организации ядра системы выделяются монолитное ядро или микроядро (почти во всех ОС, но не в чистом виде).

b. Функциональные и объектно-ориентированные ОС – какие концепции использовались при написании ОС

c. Наличие нескольких прикладных сред (например, под Виндой идет все из ДОСа)

d. ОС с распределенной организацией

РАЗНОВИДНОСТИ СОВРЕМЕННЫХ ОС

1. MS-DOS является наиболее широко распространенной операционной системой для персональных компьютеров. Имеет графический интерфейс, но ограничение памяти, доступной DOS-программ - 640 К. Еще один "черный шар" против DOS - полное отсутствие мультизадачности. DOS предназначена для одновременного выполнения только одной прои

2. Windows 3.1x - Обеспечена возможность работы со всеми прикладными программами MS-DOS (текстовыми процессорами, СУБД, электронными таблицами и пр.). Windows 3.1 может работать в одном из трех режимов: Real (реальном), Standart (стандартном), 386 Enhanced (расширенном)

3. Windows 95 - способность работать с 16-разрядными прикладными программами Windows, программами, унаследованными от DOS, и старыми драйверами устройств реального режима и в то же время совместимой с истинными 32-разрядными прикладными программами и 32-разрядными драйверами виртуальных устройств.

4. Windows NT представляет собой операционную систему сервера, приспособленную для использования на рабочей станции (для получения приемлемой производительности необходимы быстродействующий процессор и по меньшей мере 16 Mb ОЗУ). Собственные прикладным программам выделяется 2 Gb особого адресного пространства, от границы 64 К до 2 Gb (первые 64 К полностью недоступны)

5. OS/2 Warp - это новая ОС с графическим интерфейсам пользователя (ГИП), в то время как Windows представляет собой ГИП, работающий "поверх" DOS. OS/2 является полностью защищенной операционной системой, благодаря чему невозможны конфликты между программами в памяти. OS/2 способна выполнять одновременно несколько прикладных программ.

ОС как виртуальная машина и как система управления ресурсами. Задачи ОС

ОС как виртуальная машина

Чтобы успешно решать свои задачи, ныне пользователь или программист может обойтись без досконального знания аппаратного устройства компа и может даже не знать системы команд процессора.Программное и аппаратное обеспечение можно выстроить в виде иерархии, каждый уровень которой представляет собой виртуальную машину со своим интерфейсом-Аппаратная часть-операционная система-системные библиотеки-прикладные прои.ОС как интерфейс между пользователем и компом (виртуальная машина).При разработке ОС широко применяется абстрагирование, которое является важным методом упрощения, и позволяет сконцентрироваться на взаимодействии высокоуровневых компонентов систем, игнорируя детали их реализации. В этом смысле ОС представляет собой интерфейс между пользователем и компом.

Архитектура большинства компьютеров на уровне машинных программ очень неудобна для написания прикладным программ. Например, работа с диском предполагает знание внутреннего устройства его электронных компонента – контроллера, для ввода команд вращения диска, поиска и форматирования дорожек, чтения и записи секторов. Средний программист не в состоянии учитывать все особенности работы оборудования (разработки драйверов устройств), а должен иметь простое высокоуровневое абстрактное представление пространства диска, как набор файлов.

ФАЙЛ можно открыть для чтения или записи и использовать для получения или сброса инфы, потом закрывать. Это проще чем задумываться о деталях перемещения головок диска или организации работы мотора. Аналогично, с помощью простых абстракций скрываются от программиста все подробности организации прерываний работы таймера, управление памятью и т.д. ОС представляется пользователю как интерфейс, или виртуальная машина с которой проще работать чем непосредственно с оборудованием компа.

ОС как менеджер ресурсов.

ОС предназначена для управления всеми частями весьма сложной архитектуры компа. Например, когда несколько программ работающих на одном компьютере будут пытаться одновременно осуществить вывод на принтер без управления со стороны ОС, была бы мешанина строчек и страниц. ОС предотвращает такого рода хаос за счет буферизации инфы, предназначенной для печати на диске, и организации очереди на печать. Для многопользовательских компьютеров необходимость управления ресурсами и их защиты еще более очевидна. ОС как менеджер ресурсов осуществляет упорядочение и контролирование распределения процессора, памяти и других ресурсов между различными программами.ОС как защитник пользователей и их программ.При совместной работе нескольких пользователей на одной ВС возникает проблема организации их безопасной деятельности. Необходимо обеспечивать сохранение инфы на диске чтобы никто не мог удалить или повредить чужие файлы. Прои одних пользователей не должны производить вмешательства в прои других пользователей, а так же нужно пресекать попытки несанкционированного использования ВС. Эту деятельность осуществляет ОС как организатор безопасной работы пользователей и их программ.ОС как постоянно функционирующее ядро.ОС это программа постоянно работающая на компьютере и взаимодействующая со всеми прикладными программами.Однако, во многих современных ОС постоянно работает на компьютере лишь часть ОС, которую принято называть ядром ОС.

Т.о. существует много точек зрения на то, что такое ОС. Невозможно дать ей адекватное строгое определение. Проще сказать не что есть ОС, а для чего она нужна и что она делает. Для выяснения этого вопроса полезно рассматривать историю развития вычислительных систем.

ОС выполняет множество функций, которые обычно группируются в соответствии с видом ресурса, которым управляет операционная система, либо со специфической задачей, применимой ко всем видам ресурсов. Можно выделить следующие функции современной многозадачной многопользовательской операционнной системы: управление процессами, управление памятью, управление файлами и внешними устройствами, защита данных и администрирование, интерфейс прикладного программирования, пользовательский интерфейс.Наиболее общим подходом к структуризации ОС является её разделение всех её модулей на две группы:

ядро – модули, выполняющие основные функции ОС, решающие внутрисистемные задачи организации вычислительного процесса, такие как переключение контекста, управление памятью, обработка прерываний, работа с внешними устройствами и т.п. компоненты, реализующие дополнительные функции ОС – всевозможные служебные прои, или утилиты

Классификация операционных систем

операционный программа информационный

Классификация операционных систем - классификация (от лат. classis - разряд, класс и facio - делаю, раскладываю), операционная система (ОС) - это набор программ, управляющий работой компьютера, других программ, обеспечивающий взаимодействие с пользователем. Единой классификации операционных систем в настоящее время не существует. В зависимости от разных критериев все OС можно разделить на классы.

Наиболее важными из них являются:

* Client / Server;

* бесплатные / платные;

* версия оригинальная / локализованная;

* интерфейс Text Mode / Graphic Mode

* архитектура 16-bit / 32-bit / 64-bit;

* объем большой / маленький;

* версия сетевая / псевдо - сетевая & локальная;

* память процесса с защитой / без защиты;

* однозадачные / многозадачные;

* однопользовательские / многопользовательские;

* стабильная / нестабильная;

* virus friendly / no virus friendly.

Классификация ОС по функциональным признакам

Основными функциями ОС является:

* распределение ОЗУ между программами;

* организация очередности исполнения программ и ЦП;

* обеспечение взаимодействия пользователя с компьютером.

Операционные системы могут различаться особенностями реализации внутренних алгоритмов управления основными ресурсами компьютера (процессорами, памятью, устройствами), особенностями использованных методов проектирования, типами аппаратных платформ, областями использования и многими другими свойствами.

Поддержка многозадачности

По числу одновременно выполняемых задач операционные системы могут быть разделены на два класса:

* однозадачные (например, MS-DOS, MSX);

* многозадачные (OC EC, OS/2, UNIX, Windows 95/NT).

Однозадачные ОС в основном выполняют функцию предоставления пользователю виртуальной машины, делая более простым и удобным процесс взаимодействия пользователя с компьютером. Однозадачные ОС включают средства управления периферийными устройствами, средства управления файлами, средства общения с пользователем.

Многозадачные ОС, кроме вышеперечисленных функций, управляют разделением совместно используемых ресурсов, таких как процессор, оперативная память, файлы и внешние устройства.

Поддержка многопользовательского режима

По числу одновременно работающих пользователей ОС делятся на:

* однопользовательские (MS-DOS, Windows 3.x, ранние версии OS/2);

* многопользовательские (UNIX, Windows NT).

Главным отличием многопользовательских систем от однопользовательских является наличие средств защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей. Следует заметить, что не всякая многозадачная система является многопользовательской, и не всякая однопользовательская ОС является однозадачной.

Вытесняющая и не вытесняющая многозадачность

Важнейшим разделяемым ресурсом является процессорное время. Способ распределения процессорного времени между несколькими одновременно существующими в системе процессами (или нитями) во многом определяет специфику ОС. Среди множества существующих вариантов реализации многозадачности можно выделить две группы алгоритмов:

* не вытесняющая многозадачность (NetWare, Windows 3.x);

* вытесняющая многозадачность (Windows NT, OS/2, UNIX).

Основным различием между вытесняющим и не вытесняющим вариантами многозадачности является степень централизации механизма планирования процессов. В первом случае механизм планирования процессов целиком сосредоточен в операционной системе, а во втором - распределен между системой и прикладными программами. При не вытесняющей многозадачности активный процесс выполняется до тех пор, пока он сам, по собственной инициативе, не отдаст управление операционной системе для того, чтобы та выбрала из очереди другой готовый к выполнению процесс. При вытесняющей многозадачности решение о переключении процессора с одного процесса на другой принимается операционной системой, а не самим активным процессом.

Поддержка много поточности

Важным свойством операционных систем является возможность распараллеливания вычислений в рамках одной задачи. Много поточная ОС разделяет процессорное время не между задачами, а между их отдельными ветвями (потоками).

Многопроцессорная обработка

Другим важным свойством ОС является отсутствие или наличие в ней средств поддержки многопроцессорной обработки - мультипроцессирование. Мультипроцессирование приводит к усложнению всех алгоритмов управления ресурсами.

В наши дни становится общепринятым введение в ОС функций поддержки многопроцессорной обработки данных. Такие функции имеются в операционных системах Solaris 2.x фирмы Sun, Open Server 3.x компании Santa Crus Operations, OS/2 фирмы IBM, Windows NT фирмы Microsoft и NetWare 4.1 фирмы Novell.

Многопроцессорные ОС могут классифицироваться по способу организации вычислительного процесса в системе с многопроцессорной архитектурой:

* асимметричные ОС;

* симметричные ОС.

Асимметричная ОС целиком выполняется только на одном из процессоров системы, распределяя прикладные задачи по остальным процессорам. Симметричная ОС полностью децентрализована и использует весь пул процессоров, разделяя их между системными и прикладными задачами.

Поддержка сети

Выше были рассмотрены характеристики ОС, связанные с управлением только одним типом ресурсов - процессором. Важное влияние на облик операционной системы в целом, на возможности ее использования в той или иной области оказывают особенности и других подсистем управления локальными ресурсами - подсистем управления памятью, файлами, устройствами ввода-вывода.

Специфика ОС проявляется и в том, каким образом она реализует сетевые функции: распознавание и перенаправление в сеть запросов к удаленным ресурсам, передача сообщений по сети, выполнение удаленных запросов. При реализации сетевых функций возникает комплекс задач, связанных с распределенным характером хранения и обработки данных в сети: ведение справочной информации о всех доступных в сети ресурсах и серверах, адресация взаимодействующих процессов, обеспечение прозрачности доступа, тиражирование данных, согласование копий, поддержка безопасности данных.

Сетевая ОС имеет в своем составе средства передачи сообщений между компьютерами по линиям связи, которые совершенно не нужны в автономной ОС. На основе этих сообщений сетевая ОС поддерживает разделение ресурсов компьютера между удаленными пользователями, подключенными к сети. Для поддержания функций передачи сообщений сетевые ОС содержат специальные программные компоненты, реализующие популярные коммуникационные протоколы, такие как IP, IPX, Ethernet и другие.

Многопроцессорные системы требуют от операционной системы особой организации, с помощью которой сама операционная система, а также поддерживаемые ею приложения могли бы выполняться параллельно отдельными процессорами системы. Параллельная работа отдельных частей ОС создает дополнительные проблемы для разработчиков ОС, так как в этом случае гораздо сложнее обеспечить согласованный доступ отдельных процессов к общим системным таблицам, исключить эффект гонок и прочие нежелательные последствия асинхронного выполнения работ.