1. История развития и понятие операционных систем

1. История развития и понятие операционных систем.

2. Введение в предмет Операционные системы

• Место в программе: Общепрофессиональный цикл .
• Связь: Аппаратное обеспечение (Hardware) <-> Программное обеспечение
(Software).
• Роль: Самый главный посредник и управляющий.

3. Цели и задачи занятия

• Цель занятия: Сформировать целостное представление об операционной
системе и ее историческом развитии.
• Задачи (этапы занятия):
Определение: Дать четкое определение понятию “Операционная система”
Назначение: Разобрать ключевые функции и роль ОС в вычислительной
системе
История: Проследить эволюцию ОС от ламповых машин до мобильных
устройств.
Классификация: Изучить основные виды и семейства операционных систем.
Связь с практикой: Понять, как знания истории помогают в современной
работе

4. Определение операционной системы

• Операционная система (ОС) - это базовая система программного
обеспечения, которая выполняет две основные задачи:
Управление ресурсами: Распределяет и контролирует аппаратные средства
компьютера (процессорное время, память, устройства ввода-вывода) .
Обеспечение интерфейса: Предоставляет пользователям и прикладным
программам удобный способ взаимодействия с компьютером (интерфейс)

5. 1940-е – 1950-е годы. Эпоха “Голого железа”

• Период: 1945-1955 гг.
ОС: ОТСУТСТВУЮТ.
Как работали:
Режим: Монопольный доступ (одна
программа на всю машину).
Ввод данных: Перфокарты или
перфоленты.
Программирование: Напрямую в
машинных кодах или на ассемблере.
Главная проблема: Огромные простои процессора (человек медленнее
машины).

6. 1950-е – 1960-е. Появление первых систем (Пакетная обработка)

• Период: Конец 1950-х - 1960-е.
Первые прообразы ОС: Системы пакетной
обработки (Batch Processing) .
• Идея:
Все задания (задачи) собираются в пакет.
Специальная программа-монитор сама загружает
следующую программу из пакета после завершения предыдущей.
Появление библиотек подпрограмм (например, для вычисления математических
функций).
• Результат: Сокращение простоев процессора, увеличение пропускной способности
ЭВМ.

7. 1960-е. Рождение многозадачности и систем разделения времени

• Период: Середина 1960-х.
Ключевые инновации:
• Многозадачность (Multitasking): Переключение
процессора между несколькими программами.
Пока одна ждет ввода-вывода, вторая выполняет
вычисления .
• Разделение времени (Time-Sharing): Много
пользователей одновременно работают за своими
терминалами, и каждому кажется, что он работает с
машиной один .
• Система CTSS (Compatible Time-Sharing System) - одна из первых в 1961 г. .

8. 1970-е. Золотой век UNIX

• Период: 1969 - 1970-е годы.
Рождение UNIX:
• Разработана в Bell Labs (AT&T) Кеном Томпсоном и Деннисом Ритчи .
• Ключевые особенности:
Написана на высокоуровневом языке C (обеспечило переносимость).
Многопользовательская и многозадачная.
Простая философия: «Программа, которая делает одну вещь, но делает её хорошо».
Стабильность и надежность.

9. 1980-е. Эпоха персональных компьютеров и MS-DOS

• Период: Начало 1980-х.
Переломный момент: Появление IBM PC (1981 г.).
• ОС:
Для IBM PC была выбрана MS-DOS (Microsoft Disk Operating System).
Интерфейс: Командная строка (CLI).
Особенности: Однозадачная, однопользовательская, работа с файлами через
команды .

10. Середина 1980-х – 1990-е. Революция GUI: Windows и Macintosh

• Период: 1984 (Mac) - 1995 (Windows 95).
Графические интерфейсы (GUI):
• Apple Macintosh (1984): Первая массовая ОС с
GUI. Окна, иконки, мышь .
• Microsoft Windows:
1.0 (1985): «Надстройка» над MS-DOS .
3.1 (1992): Стабильность и популярность.
Windows 95: Полноценная ОС, встроенная поддержка интернета, «Пуск», «Панель
задач» .

11. 1990-е – 2000-е. Война систем: Linux и Windows NT

• Конец 90-х - 2000-е:
• 1.Linux:
Разработан Линусом Торвальдсом в 1991 г. как ядро.
Бесплатная, открытая (Open Source) система.
Стандарт для серверов и суперкомпьютеров .
• 2.Windows NT/2000/XP:
Новая архитектура Microsoft (не на основе DOS).
Стабильность, безопасность, поддержка многозадачности.
Завоевала корпоративный сектор и дома.

12. 2000-е – 2020-е. Современность: Мобилизация и Облака

• Наши дни:
• Мобильные ОС:
iOS (2007): от Apple для iPhone.
Android (2008): на базе Linux от Google.
• Облачные технологии: ОС для серверов распределенных вычислений
(виртуализация).
• Встраиваемые системы (IoT): ОС для умных домов, автомобилей,
микроволновок.

13. Классификация операционных систем

• Операционные системы можно классифицировать по разным признакам:
• 1.По интерфейсу:
Командные (CLI): MS-DOS, Linux (bash) .
Графические (GUI): Windows, macOS, Android .
• 2.По количеству задач:
Однозадачные: MS-DOS (в прошлом).
Многозадачные: Windows, UNIX, Linux .
• 3.По количеству пользователей:
Однопользовательские: Windows 10/11 (домашняя версия).
Многопользовательские: UNIX, Linux, Windows Server .
• 4.По типу доступа (лицензии):
Проприетарные (Закрытый код): Windows, macOS.
Свободные (Open Source): Linux, FreeBSD .

14. Что такое ядро операционной системы? (Kernel)

• Ядро (Kernel) - центральная, самая привилегированная часть ОС.
Работает в режиме ядра (Ring 0) - имеет полный доступ к аппаратуре.
Обеспечивает: управление процессами, памятью, файловыми системами,
драйверами.
Прикладные программы работают в пользовательском режиме (Ring 3) и
обращаются к ядру через системные вызовы (System Calls).

15. Что такое драйверы и файловые системы?

• Драйверы (Device Drivers) - специальные программы, которые позволяют
ОС взаимодействовать с конкретным аппаратным устройством.
Каждое устройство требует своего драйвера.
Без драйвера устройство не работает или работает некорректно.
• Файловая система (File System) - способ организации и хранения данных на
диске.
Примеры: FAT32 (старый, но вездесущий), NTFS (Windows), ext4 (Linux), APFS
(macOS).
ОС без файловой системы не может понять, где и как лежат файлы.

16. Как загружается компьютер? (Boot Process)

• Этапы загрузки ОС:
1.Включение питания (Power On).
2.BIOS/UEFI - проверяет железо (POST - Power-On Self Test)
3.Поиск загрузочного устройства (диск, SSD, флешка)
4.Загрузчик (Boot Loader) - например, GRUB (Linux) или BOOTMGR (Windows).
5.Загрузка ядра ОС в оперативную память
6.Инициализация драйверов и системных служб
7.Запуск пользовательской оболочки - рабочий стол.

17. Что такое виртуализация?

• Виртуализация - технология, позволяющая запускать несколько операционных
систем одновременно на одном физическом компьютере.
• Гипервизор (Hypervisor) - программа, управляющая виртуальными машинами.
Каждая виртуальная машина (ВМ) имеет свои виртуальные: процессор, память,
диск, сетевые интерфейсы.
Виртуальные машины изолированы друг от друга - ошибки в одной не влияют на
другие.
• Где используется:
Облачные платформы (AWS, Google Cloud, Yandex Cloud)
Серверные фермы и дата-центры
Разработка и тестирование ПО.
Студенческие лабораторные работы (VirtualBox, VMware)

18. Итоги лекции и ключевые выводы

• Главные выводы:
Операционная система - это связующее звено между пользователем и
«железом».
История ОС - это путь от ручного управления до повсеместной мобильной и
облачной автоматизации.
Ядро - главная часть ОС, работающая в привилегированном режиме.
Драйверы и файловые системы - важные компоненты, без которых ОС
бесполезна.
Виртуализация - современная технология, позволяющая запускать много ОС
на одном компьютере.