Операционные системы: назначение, архитектура и обзор Linux, Mac OS и Windows

Тип работы: Реферат
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 13 страниц
В избранное:

Колледж “Адилет”

Реферат

Тема: “Операционные системы”

Студент: Алишер Назым УиА 20-1

Руководитель: Преподаватель Экономической

Информатикой и IT Айсымбат Пәйзолла

г. Алматы 2021

План

Введение

Назначение и основные функции операционной системы

Операционная система LINUX

Операционные системы семейства Mac OS

Операционные системы фирмы Microsoft

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 культуры человека.

При включении компьютера операционная система загружается в память раньше остальных программ и затем служит платформой и средой для их работы. Без операционной системы невозможно представить работу с компьютером. Знание операционной системы необходимо для успешного пользования современными компьютерами. Предшественником ОС следует считать служебные программы (такие, как загрузчики), а также библиотеки часто используемых подпрограмм, начавшие разрабатываться с появлением универсальных компьютеров 1-го поколения (конец 1940-х годов) . Служебные программы минимизировали физические манипуляции оператора с оборудованием, а библиотеки позволяли избежать многократного программирования одних и тех же действий (осуществления операций ввода-вывода, вычисления математических функций и т. п. ) .

Целью данной работы является анализ общих основ операционных систем и характеристика развития самых известных ОС - Linux, Windows и Mac. Информационными основами для этого реферата послужили учебные и справочные пособия по информатике, материалы веб-сайтов и Интернет изданий, посвящённые компьютерным технологиям.

Назначение и основные функции операционной системы

Операционная система - это комплекс взаимосвязанных системных программ, функциями которого является контроль использования и распределения ресурсов вычислительной системы и организация взаимодействия пользователя с компьютером.

Операционная система (ОС) играет роль связующего звена между аппаратурой компьютера и выполняемыми программами, а также пользователем.

Операционные системы, развиваясь вместе с ЭВМ, прошли длинный путь от простейших программ в машинных кодах размером всего в несколько мегабайт до современных, написанных на языках высокого уровня, размер которых исчисляется гигабайтами. 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. Главным результатом стало усложнение настройки и программного интерфейса при упрощении пользовательского.

Важной особенностью многих ОС является способность их взаимодействия друг с другом, посредством сети, что позволяет компьютерам взаимодействовать друг с другом, как в рамках локальных вычислительных сетей (ЛВС), так и в глобальной сети Интернет.

Любая операционная система оперирует некоторыми сущностями, которые вместе со способами управления ими во многом характеризуют ее свойства . К таким сущностям могут относиться понятия процесса, объекта, файла и т. д. Каждая ОС имеет свой набор таких сущностей. К примеру, в ОС Windows к таким сущностям можно отнести понятие объекта, и уже через управление этой сущностью предоставляются все возможные функции.

Процесс. Управление процессами

Процесс - это некоторая сущность, которая присутствует практически во всех ОС, это программа, использующая множество ресурсов. Рассмотрим две программы (то есть код и данные, которые используются) и рассмотрим все те ресурсы, которые принадлежат программе (это могут быть: пространство оперативной памяти, данные на внешнем запоминающем устройстве, права владения линиями связи и тд) . Если множества ресурсов, принадлежащих двум программам, совпадают, то в этом случае мы не можем говорить об этих программах, как о двух процессах, - это один процесс. Если у каждой программы есть свое множество ресурсов, причем, эти множества могут пересекаться, но не совпадать, то мы говорим о двух процессах.

Под управление процессами понимается :

1) Управление использованием времени центрального процессора. Это ещё иногда называют планированием ЦП, то есть управление тем, в какой момент времени какая из задач или какой из процессов будет владеть активностью ЦП: на какой из процессов будет работать ЦП.

2) Управление «подкачкой» и буфером ввода. Процессором обрабатывается несколько процессов, и перед нами стоит задача освободить реальную оперативную память для других задач. В этом случае возникает необходимость какие-то из обрабатываемых задач откачать на внешнее запоминающее устройство. Как более или менее выгодно организовать процесс откачки является одной из задач ОС. Если в системе образовывается масса задач, то вся вычислительная система не может принять для работы в мультипрограммном режиме все задачи. В этом случае образуется, так называемый, буфер ввода задач, или буфер ввода процессов, то есть буфер, в котором аккумулируются те процессы, которые ожидают начала своей обработки процессором. Возникает проблема очередности выбора процессов из этого буфера для начала обработки. Это задача планирования буфера.

Управление разделяемыми ресурсами. Имеется набор ресурсов, доступ к которым в определенные моменты времени организуется от имени различных процессов. Одна из функций, которая во многом определяет свойства ОС, это функция, обеспечивающая организацию взаимодействия процессов и использования общих ресурсов. Проблема с простым устройством легко решается, а вот если две программы имеют общий фрагмент оперативной памяти, то управление таким разделяемым ресурсом - сложная задача.

Типы операционных систем

Если ЦП выделен одному из процессов, то этот процесс будет занимать ЦП до наступления одной из следующих ситуаций:

Обращение к внешнему устройству.
Завершение процесса.
Зафиксированный факт зацикливания процесса.
Исчерпание выделенного данному процессу времени ∆t.

Как только наступила одна из этих ситуаций, управление передается другому процессу. Количество передач управления от одного процесса к другому минимизировано. Так как при передаче управления с одного процесса на другой ОС должна выполнить набор некоторых действий, а это потеря времени, то здесь эти потери минимизированы. Такой режим работы ОС называется пакетным режимом. ОС, которая работает в таком режиме, называется пакетной ОС.

При наступлении одного из упомянутых событий планировщик ОС выбирает из процессов, готовых к выполнению, некоторый процесс и передает ему ресурсы ЦП. А выбирает он этот процесс в зависимости от того алгоритма планирования, который был использован в данной конкретной ОС. Например, процесс может выбираться случайно. Второй способ заключается в том, что происходит как бы последовательный обход процессов, то есть мы взяли в работу сначала один из процессов, затем он освободился, и время ЦП будет предоставлено следующему по порядку процессу из готовых к выполнению. Третьим критерием, по которому отбирается очередная задача, может быть время, которое данный процесс не обслуживался ЦП. В этом случае система может выбирать процесс, у которого такое время самое большое. Эти алгоритмы должны быть реализованы в ОС, а значит, они должны быть простыми, иначе система будет работать неэффективно, сама на себя (хотя такие системы есть: в частности, этим страдает семейство Windows) . Такой тип ОС называется ОС разделения времени. Она работает в режиме, при котором минимизируется время реакции системы на запрос пользователя. В идеале, за счет того, что время ответа на запрос минимально, у пользователя должна создаваться иллюзия, что все ресурсы системы предоставлены только ему.

Файловая система

Каждая из операционных систем оперирует некоторыми сущностями, одной из которых является процесс. Есть вторая сущность, которая также важна - это понятие файла. Файловая система - это компонент операционной системы, обеспечивающий организацию создания, хранения и доступа к именованным наборам данных. Эти именованные наборы данных называются файлами.

Конструкция ОС

Практически любая ОС имеет понятие ядра. Ядром ОС обычно является ее резидентная часть, то есть та часть ОС, которая не участвует в процессах подкачки (она всегда присутствует в оперативной памяти) и работает в режиме ОС. В ядро входят базовые средства управления основными сущностями, характерными для данной ОС, а также может входить набор программ, обеспечивающих управление некоторыми физическими устройствами. В функции ядра, в частности, входит обработка прерываний.

Программы, управляющие ресурсами, иногда называют драйверами устройств (физических или логических) . К примеру, в ядро ОС должен входить драйвер оперативного запоминающего устройства.

Далее, вокруг ядра наращиваются программы управления ресурсами вычислительной системы. Первый уровень в основном состоит из драйверов физических устройств. Следующий уровень - управление логическими устройствами и так далее. Таких уровней может быть достаточно много. Вовсе не обязательно, что все компоненты работают в режиме ОС. Многие из компонентов, которые логически достаточно удалены от ядра, могут работать в обыкновенном пользовательском режиме. Так же не обязательно, чтобы все эти компоненты ОС работали в резидентном режиме. Обычно, для многих функций это не требуется.

Одной из главных частей ОС является интерфейс - универсальный механизм управления любым приложением ОС, независимо от его назначения и предметной области. Интерфейс является удобная оболочкой, с которой общается пользователь. Именно на неё обращают внимание при выборе ОС, - о ядре же, главной части ОС, вспоминают во вторую очередь. Поэтому нестабильная и ненадёжная с точки зрения ядра ОС, как, например, Windows 95, и пользовалась успехом благодаря красивой обёртке-интерфейсу.

Операционная система LINUX

Linux произносится как 'Линукс, с ударением на первом слоге.

Linux - это современная POSIX-совместимая и Unix-подобная операционная система для персональных компьютеров и рабочих станций.

Это многопользовательская сетевая операционная система с сетевой оконной графической системой X Window System. ОС Linux поддерживает стандарты открытых систем и протоколы сети Internet и совместима с системами Unix, DOS, MS Windows. Все компоненты системы, включая исходные тексты, распространяются с лицензией на свободное копирование и установку для неограниченного числа пользователей.

Разработка ОС Linux выполнена Линусом Торвалдсом (Linus Torvalds) из университета Хельсинки и не поддающейся подсчету обширной командой из тысяч пользователей сети Internet, сотрудников исследовательских центpов, фондов, унивеpситетов и т. д.

Возможности, которые предоставляет ОС Linux .

дает возможность бесплатно и легально иметь современную ОС для использования как на работе, так и дома;
обладает высоким быстродействием;
работает надежно, устойчиво, совершенно без зависаний;
не подвержена вирусам;
позволяет использовать полностью возможности современных ПК, снимая ограничения, присущие DOS и MS Windows по использованию памяти машины и ресурсов процессора(ов) ;
эффективно управляет многозадачностью и приоритетами, фоновые задачи (длительный расчет, передача электронной почты по модему, форматирование дискеты и т. д. и т. п. ) не мешают интерактивной работе;
позволяет легко интегрировать компьютер в локальные и глобальные сети, в т. ч. в Internet; работает с сетями на базе Novell и MS Windows;
позволяет выполнять представленные в формате загрузки прикладные программы других ОС - различных версий Unix, DOS и MS Windows;
обеспечивает использование огромного числа разнообразных программных пакетов, накопленных в мире Unix и свободно распространяемых вместе с исходными текстами;
предоставляет богатый набор инструментальных средств для разработки прикладных программ любой степени сложности, включая системы класса клиент-сервер, объектно-ориентированные, с многооконным текстовым и/или графическим интерфейсом, пригодных для работы как в Linux, так и в других ОС;
дает пользователю и особенно разработчику замечательную учебную базу в виде богатой документации и исходных текстов всех компонент, включая ядро самой ОС;
дает всем желающим попробовать свои силы в разработке, организовать общение и совместную работу через Internet с любыми из разработчиков ОС Linux и сделать свой вклад, став соавтором системы.

Операционные системы семейства Mac OS

Вот уже несколько лет лидера на рынке операционных систем, компанию Microsoft, постепенно теснят другие производители. ОС Windows, конечно, еще монополист в этом отношении и регулярно выпускает новые продукты, однако компании-конкуренты тоже не дремлют и активно развивают свои системы - например, Apple со своей Mac OS.
Mac OS (Macintosh Operating System) представляет собой семейство проприетарных (частных) операционных систем с графическим интерфейсом, созданных специально для компьютеров Apple Macintosh. Стоит отметить, что многие эксперты ИТ-отрасли считают Mac OS первой из современных оперативных систем, которая применила графический интерфейс пользователя, в отличие от традиционной командной строки. То есть теперь можно было использовать все доступные системные объекты и функции в виде графических компонентов экрана (окон, значков, меню, кнопок, списков и т. п. ) . При этом в отличие от интерфейса командной строки, пользователь имел произвольный доступ (с помощью клавиатуры или указательного устройства ввода - манипулятора "мышь") ко всем видимым экранным объектам - элементам интерфейса. К слову, некоторые программисты в то время сравнивали работу в графическом интерфейсе с управлением собственным миром - настолько эта технология была удобна.
Таким образом, Mac OS задала некую планку, к которой начали стремиться разработчики других операционных систем.
Появление операционной системы Mac OS относится к 1984 году, когда компания Apple Computer представила ЭВМ Macintosh. Новинка обладала уникальными для того времени возможностями - пользователи управляли своим компьютером не только вводимыми с клавиатуры командами и инструкциями, но и с помощью нового в те времена устройства, названного мышью. Мышь управляла указателем (курсором), который, в свою очередь, на экране монитора управлял видимыми графическими объектами - папками, ярлыками файлов и т. д. Кроме того, операционная система Mac OS впервые использовала всем знакомый сегодня оконный интерфейс, который предназначался для представления и организации информации.
Стоит отметить, что впоследствии ряд других компаний использовал в своих продуктах идеи Apple, например, компания Microsoft, которая представила похожую на Mac OS графическую оболочку для своей операционной системы MS-DOS, названную Windows (в переводе с английского - окна) .
В противовес продуктам конкурентов Apple хотел, чтобы компьютеры Macintosh стали альтернативой большинству ЭВМ. В компании даже придумали определение для своей продукции. В понимании Apple компьютер Macintosh представлял собой продукт "для всех остальных" ("for the rest of us"), то есть для того меньшинства, которое не пользуется PC. Данное обстоятельство указывало на уникальность Macintosh. Но при этом операционная система, во многом благодаря которой компьютеры Mac отличались от остальных ЭВМ, вплоть до середины 90-х годов ХХ века не имела официального названия.
Ранние версии Mac OS были совместимы только с компьютерами Macintosh, основанными на процессорах Motorola 68k, позже оперативная система от Apple была совместима с архитектурой процессора PowerPC (PPC) . Последние версии ОС - Mac OS X - стали совместимы с архитектурой Intel x86. Однако политика компании не позволяет устанавливать Mac OS на любые устройства, основанные архитектуре Intel x86. Оперативная система Mac может устанавливаться только на компьютеры и ноутбуки Apple.
Однако, как показывает практика, взломанную (пиратскую) версию Mac OS можно установить практически на любой компьютер, поддерживающий архитектуру Intel x86. Такие пиратские версии оперативной системы разрабатываются сообществом OSx86 и доступны посредством файлообменных сетей. Но, стоит отметить, что установка Mac OS на компьютерах, выпущенных не компанией Apple, незаконна, поскольку противоречит условиям лицензии на операционную систему. При этом стоит учесть, что технических противопоказаний для такого шага нет: с 2006 года компьютеры Apple используют процессоры Intel (старые Macintosh были построены на базе PowerPC) и мало отличаются по составу комплектующих от обычных ПК, а сама Mac OS совместима с большим ассортиментом комплектующих персональных компьютеров. Поэтому Apple не полагается на одну лишь законопослушность пользователей, а защищает свою операционную систему от нелегального использования аппаратными методами - в компьютеры Macintosh устанавливают дополнительный чип, и без него инсталляция ОС блокируется.
На сегодняшний день самой распространенной операционной системой от компании Apple, безусловно, является Mac OS X, последняя версия (10, 6) которой вышла в июне 2009 года и называется Snow Leopard, а бета-версия данной ОС увидела свет в 2000 году. В данном случае X - это римская цифра десять. Дело в том, что первая официальная версия Mac OS X была одновременно десятой версией операционных систем для компьютеров Apple. Она вышла в свет в 2001 году, под кодовым именем Puma.
Mac OS X - операционная система, основанная на микроядре Mach (применяется для решения задач с использованием распределенных вычислений) и ряде подсистем BSD 4. 4 (используется для распространения программного обеспечения в исходных кодах для обмена опытом между учебными заведениями), выпускается для компьютеров Macintosh на базе процессоров PowerPC и Intel. Mac OS X является POSIX-совместимой операционной системой, то есть может использовать набор стандартов, описывающих интерфейсы между операционной системой и прикладной программой.
Mac OS X значительно отличается от предыдущих версий Mac OS. В основе системы лежит Darwin - открытая POSIX-совместимая операционная система, выпущенная Apple Inc. в 2000 году. Данная ОС совмещает в себе код, написанный самой Apple, с кодами, полученными от систем NeXTSTEP, FreeBSD, а также свободных программных проектов. В общих чертах Darwin является набором основных компонентов, используемых как в Mac OS X (компьютеры и ноутбуки Mac), так и в iPhone OS (телефоны) .
Если сравнивать Mac OS с основным конкурентом ОС Windows от Microsoft, то можно выделить несколько основных отличий.
Во-первых, надежность и стабильность работы операционной системы. В этом отношении лидерство можно отдать Apple.

... продолжение

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.