Программные продукты и их классификация. Операционная система

ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА
Операционная система (ОС) - комплекс системных программ,
расширяющий
возможности
вычислительной
системы,
а
также
обеспечивающий управление её ресурсами, загрузку и выполнение
прикладных программ, взаимодействие с пользователями.
В большинстве вычислительных систем ОС являются основной, наиболее
важной (а иногда единственной) частью системного ПО.
Существуют две группы определений ОС: «набор программ, управляющих
оборудованием» и «набор программ, управляющих другими программами».
Обе они имеют свой точный технический смысл, который, однако, становится
ясен только при более детальном рассмотрении вопроса о том, зачем
вообще нужны ОС.

3.

ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ ПРОСТЕЙШИЕ ОС
§ Загрузка приложений в оперативную память и их выполнение.
§ Стандартизованный доступ к периферийным устройствам (устройства
ввода-вывода).
§ Управление оперативной памятью (распределение между
процессами, виртуальная память).
§ Управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких
как жёсткий диск, компакт-диск и т. д.), организованным в той или
иной файловой системе.
§ Пользовательский интерфейс.
§ Сетевые операции, поддержка стека протоколов.
Дополнительные функции ОС:
§ Параллельное или псевдопараллельное выполнение задач
(многозадачность).
§ 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.
§ Разграничение прав доступа и многопользовательский режим работы
(аутентификация, авторизация).

4.

ИЗЛИШНИЕ ОС ДЛЯ ПРИЛОЖЕНИЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Есть приложения вычислительной техники, для которых ОС излишни.
Например, встроенные микрокомпьютеры содержатся сегодня во многих
бытовых приборах, автомобилях (иногда по десятку в каждом), сотовых
телефонах и т. п.
Зачастую такой компьютер постоянно исполняет лишь одну программу,
запускающуюся по включении.
И простые игровые приставки - также представляющие собой
специализированные микрокомпьютеры - могут обходиться без ОС, запуская
при включении программу, записанную на вставленном в устройство
«картридже» или компакт-диске.
Тем не менее, некоторые микрокомпьютеры и игровые приставки всё же
работают под управлением особых собственных ОС.
В большинстве случаев это UNIX-подобные системы (последнее особенно
верно в отношении программируемого коммутационного
оборудования: межсетевых экранов, маршрутизаторов).

5.

НЕОБХОДИМОСТЬ ОС
§ вычислительная система используется для различных задач, причём
программы, исполняющие эти задачи, нуждаются в сохранении данных и
обмене ими. Из этого следует необходимость универсального механизма
сохранения данных; в подавляющем большинстве случаев ОС отвечает на
неё реализацией файловой системы. Современные ОС, кроме того,
предоставляют возможность непосредственно «связать» вывод одной
программы со вводом другой, минуя относительно медленные дисковые
операции;
§ различные программы нуждаются в выполнении одних и тех же рутинных
действий. Например, простой ввод символа с клавиатуры и отображение его
на экране может потребовать исполнения сотен машинных команд, а
дисковая операция - тысяч. Чтобы не программировать их каждый раз
заново, ОС предоставляют системные библиотеки часто используемых
подпрограмм (функций);

6.

НЕОБХОДИМОСТЬ ОС
§ между программами и пользователями системы необходимо распределять
полномочия, чтобы пользователи могли защищать свои данные от
несанкционированного доступа, а возможная ошибка в программе не
вызывала тотальных неприятностей;
§ необходима возможность имитации «одновременного» исполнения
нескольких программ на одном компьютере (даже содержащем лишь один
процессор), осуществляемой с помощью приёма, известного как
«разделение времени». При этом специальный компонент, называемый
планировщиком, делит процессорное время на короткие отрезки и
предоставляет их поочерёдно различным исполняющимся программам
(процессам);
§ наконец, оператор должен иметь возможность так или иначе управлять
процессами выполнения отдельных программ. Для этого
служат операционные среды, одна из которых - оболочка и набор
стандартных утилит - является частью ОС (прочие, такие, как графическая
операционная среда, образуют независимые от ОС прикладные платформы).

7.

ХАРАКТЕРИСТИКА ОС
§ использующие файловые системы (с универсальным механизмом доступа
к данным);
§ многопользовательские (с разделением полномочий);
§ многозадачные (с разделением времени).
Многозадачность и распределение полномочий требуют определённой
иерархии привилегий компонентов самой ОС.
В составе ОС различают три группы компонентов:
§ ядро, содержащее планировщик; драйверы устройств, непосредственно
управляющие оборудованием; сетевая подсистема, файловая система;
§ системные библиотеки;
§ оболочка с утилитами.

8.

СИСТЕМНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ ПРОГРАММЫ
Большинство программ, как системных (входящих в ОС), так и прикладных,
исполняются в непривилегированном («пользовательском») режиме
работы процессора и получают доступ к оборудованию (и, при
необходимости, к другим ресурсам ядра, а также ресурсам иных программ)
только посредством системных вызовов.
Ядро исполняется в привилегированном режиме: именно в этом смысле
говорят, что ОС (точнее, её ядро) управляет оборудованием.
В определении состава ОС значение имеет критерий операциональной
целостности (замкнутости): система должна позволять полноценно
использовать (включая модификацию) свои компоненты.
Поэтому в полный состав ОС включают и набор инструментальных средств
(от текстовых редакторов до компиляторов, отладчиков и компоновщиков).

9.

ЯДРО ОС
Ядро - центральная часть операционной системы, управляющая
выполнением процессов, ресурсами вычислительной системы и
предоставляющая процессам координированный доступ к этим ресурсам.
Основными ресурсами являются процессорное время, память и устройства
ввода-вывода.
Доступ к файловой системе и сетевое взаимодействие также могут быть
реализованы на уровне ядра.
Как основополагающий элемент ОС, ядро представляет собой наиболее
низкий уровень абстракции для доступа приложений к ресурсам
вычислительной системы, необходимым для их работы.
Как правило, ядро предоставляет такой доступ исполняемым процессам
соответствующих приложений за счёт использования
механизмов межпроцессного взаимодействия и обращения приложений к
системным вызовам ОС.
Описанная задача может различаться в зависимости от типа архитектуры
ядра и способа её реализации.

10.

КЛАССИФИКАЦИЯ ОС
Операционные системы могут быть классифицированы по базовой
технологии (UNIX-подобные, пост-UNIX/потомки UΝΙΧ), типу лицензии
(проприетарная или открытая), развивается ли в настоящее время
(устаревшие или современные), по назначению (универсальные, ОС
встроенных систем, ОС PDA, ОС реального времени, для рабочих станций
или для серверов), а также по множеству других признаков.
Microsoft Windows 7 - операционная система семейства Windows NT,
следующая заWindows Vista. В линейке Windows NT система носит номер
версии 6.1 (Windows 2000 - 5.0, Windows XP - 5.1,Windows Server 2003 5.2, Windows Vista и Windows Server 2008 - 6.0). Серверной версией
является Windows Server 2008 R2, версией для интегрированных систем Windows Embedded Standard 2011 (Quebec), мобильной - Windows Embedded
Compact 2011(Chelan, Windows CE 7.0)
Операционная система поступила в продажу 22 октября 2009 года, меньше
чем через три года после выпуска предыдущей операционной
системы, Windows Vista.

11.

КЛАССИФИКАЦИЯ ОС
Примером открытой операционной системы может служить Linux - ядро
операционной системы, соответствующее стандартам POSIX.
Разработка была начата финским сту-дентом Линусом Торвальдсом в 1991
году.
В основном код написан на Си с некоторыми расширениями Gcc и
на Ассемблере (с использованием AT&T-синтак-сиса GNU Assembler).
Распространяется в основном свободно на условиях GNU General Public
License.
Торговая марка Linux зарегистрирована на Л. Торвальдса.
Ядро Linux поддерживает многозадачность, виртуальную память,
динамические библиотеки, отложенную загрузку, производительную систему
управления памятью и многие сетевые протоколы.

12.

КЛАССИФИКАЦИЯ ОС
На сегодняшний день Linux - монолитное ядро с поддержкой загружаемых
модулей.
Драйверы устройств и расширения ядра обычно запускаются на «кольце 0»,
с полным доступом к оборудованию.
В отличие от обычных монолитных ядер, драйверы устройств легко
собираются в виде модулей и загружаются или выгружаются во время
работы системы.
Не задуманный изначально как многоплатформенное ядро, Linux на данный
момент портирован на очень широкий круг архитектур.
Системы на основе Linux используются в качестве основных практически на
всех суперкомпьютерах (более 80 % списка Top500), в том числе и на самых
мощных.

13.

СЕРВИСНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Сервисное программное обеспечение - это совокупность программных
продуктов, предоставляющих пользователю дополнительные услуги в работе
с компьютером и расширяющих возможности операционных систем.
По функциональным возможностям сервисные средства можно
подразделить на средства:
§ улучшающие пользовательский интерфейс;
§ защищающие данные от разрушения и несанкцио-нированного доступа;
§ восстанавливающие данные;
§ ускоряющие обмен данными между диском и ОЗУ;
§ средства архивации и разархивации;
§ антивирусные средства.

14.

СЕРВИСНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
По способу организации и реализации сервисные средства могут быть
представлены: оболочками, утилитами и автономными программами.
Разница между оболочками и утилитами зачастую выражается лишь в
универсальности первых и специализации вторых.
Оболочки, являющиеся надстройками над ОС, называются операционными
оболочками. Оболочки являются как бы настройками над ОС.
Утилиты и автономные программы имеют узкоспециализированное
назначение и выполняют каждая свою функцию. Но утилиты, в отличие от
автономных программ, выполняются в среде соответствующих оболочек.
При этом они конкурируют в своих функциях с программами ОС и другими
утилитами.
Поэтому классификация сервисных средств по их функциям и способам
реализации является достаточно размытой и весьма условной. Оболочки
предоставляют пользователю качественно новый интерфейс и освобождают
его от детального знания операции и команд ОС.

15.

УТИЛИТЫ
Утилиты предоставляют пользователю дополнительные услуги (не требующие
разработки специальных программ) в основном по обслуживанию дисков и
файловой системы.
Эти утилиты чаще всего позволяют выполнять следующие функции:
§ обслуживание дисков (форматирование, обеспечение сохранности
информации, возможности ее восстановления в случае сбоя и т. д.);
§ обслуживание файлов и каталогов (аналогично оболочкам);
§ создание и обновление архивов;
§ предоставление информации о ресурсах компьютера, о дисковом
пространстве, о распределении ОЗУ между программами;
§ печать текстовых и других файлов в различных режимах и форматах;
§ защита от компьютерных вирусов.

16.

УТИЛИТЫ
Из утилит, получивших наибольшую известность, можно назвать
многофункциональный комплекс Norton Utilities.
Они включают в себя:
§ средства диагностики и тестового контроля правильности работы ЭВМ и ее
отдельных частей, в том числе автоматического поиска ошибок и
неисправностей с определенной локализацией их в ЭВМ;
§ специальные программы диагностики и контроля вычислительной среды
информационной системы в целом, в том числе программно-аппаратный
контроль, осуществляющий автоматическую проверку работоспособности
системы обработки данных перед началом работы вычислительной системы в
очередную производственную смену.

17.

Домашнее задание
1. До конца второй пары прислать фото конспекта лекции, написанного вами
от руки, на почту [email protected] и обязательно подписать
фамилию, имя и группу (иначе не засчитывается)
2. Выбрать одну из тем, для каждого своя на последующих слайдах и до 16,00
прислать готовую презентацию и речь на почту:
Особенности построения серверных операционных
систем
• Операционные системы для мейнфреймов фирмы IBM
• Структура и особенности построения IBM ОС Z/OS и ОС i5/OS
• Архитектура платформы IBM Virtualization Engine
• Структура и особенности построения IBM OS/400 и ОС AIX
• Основные производители операционных систем
• Операционная система QNX
Микроядро и микроядерные операционные системы
Основные характеристики и сравнение клиентских операционных систем
Обзор коммерческих Unix-операционных систем различных производителей
Обзор свободно распространяемых Unix-операционных систем различных
производителей
Обзор Linux-операционных систем различных производителей
Сравнительная характеристика операционных системы реального времени
Обзор стандартов, регламентирующих разработку операционных систем
Установка нескольких операционных систем на ПК

18.

Домашнее задание
•Операционные системы многопроцессорных компьютеров
•Оптимизация операционной системы Windows 7
•Реестр операционной системы Windows XP
•Инсталляция операционной системы Windows 7
•Операционная система Windows 10
•Операционная система Windows 8
•Мобильные операционные системы основанные на Android
•Мобильная операционная система IOS
•Виртуальные машины и их операционные системы
•Средства виртуализации основных компаний-разработчиков операционных
систем
•Объектно-ориентированные технологии в разработке операционных систем
•Операционные системы Интернет-серверов
•Программные инструментальные средства анализа и оптимизации операционных
систем
•Настройка и оптимизация производительности операционных систем
•Особенности построения сетевых операционных систем
•Подготовка жесткого диска к установке операционной системы
•Надежные операционные системы
•Анализ архитектур ядер операционных систем
•Множественные прикладные среды. Методы и средства организации
•Средства аппаратной поддержки операционных систем
•Тенденции рынка операционных систем

English Русский Правила