Операционные системы, среды и оболочки (стр. 4 )

Модуль №: _4_ Семейства операционных систем

Тема лекционных занятий: Семейства операционных систем и их управление.

Лекция 7

Основные характеристики Windows

1. Х-разрядная архитектура означает, что операции над Х-разрядным данными выполняются, поскольку в них требуется программная реализация над Х-разрядными данными.

2. Многозадачность - способность "одновременно" (параллельно) выполнять несколько программ. На самом деле процессор может выполнять инструкции только одной программы. ОС настолько оперативно реагирует на потребности той или иной программы, что создается впечатление одновременности их работы.

Многозадачность может быть кооперативной и вытесняющей. При кооперативной многозадачности (cooperative multitasking) операционная система не занимается решением проблемы распределения процессорного времени. Распределяют его сами программы.

При вытесняющей многозадачности распределением процессорного времени между программами занимается операционная система. Она выделяет каждой задаче фиксированный квант времени процессора. По истечении кванта времени система вновь получает управление, чтобы выбрать другую задачу для ее активизации. Если задача обращается к операционной системе до истечения ее кванта времени, то это также служит причиной переключения задач.

3. Многопоточность операционной системы означает, что работающие программы (процессы) могут разделяться на несколько частей, самостоятельно претендующих на процессорное время. Это обеспечивает одновременное выполнение программой нескольких не связанных друг с другом операций. Например, в текстовом процессоре могут одновременно выполняться автоматическая проверка орфографии и редактирование документа.

4. Графический пользовательский интерфейс обеспечивает удобства в запуске и переключении приложений (программ Windows). Основными компонентами пользовательского интерфейса являются рабочий стол и панель задач (обеспечивает запуск и переключение приложений). На рабочем столе размещены графические объекты, соответствующие приложениям, документам, сетевым устройствам. Каждый графический объект имеет поименованный ярлычок. С помощью мыши, ярлычков, главного меню и панели задач пользователь может легко запускать, переключать и управлять приложениями (программами).

5. Подключение новых периферийных устройств по технологии Plug and Play. Система самостоятельно создает и изменяет файлы конфигурации, распознает конкретное техническое устройство, производит его автонастройку. Подобная технология получила название Plug and Play - "включай и работай", т. е. эта технология ориентирована на поддержку любого типа устройств, включая мониторы, видеоплаты, принтеры, звуковые карты, модемы, приводы CD, контроллеры магнитных дисков. При ее использовании обеспечиваются следующие вспомогательные функции: распознавание устройств для установки и настройки, динамическое изменение состояния системы, интеграция драйверов устройств, системных компонентов и пользовательского интерфейса.

6. Пользование виртуальной памяти. Виртуальная память - расширение адресного пространства задачи, полученное за счет использования части внешней памяти.

В оперативной памяти всегда находится часть виртуального пространства, выделяемого для решения задачи, остальная его часть располагается на дисковой памяти. Если оперативной памяти не хватает для обеспечения работы текущего (активного) приложения, то приложение или его часть, которые не используют в данный момент микропроцессор, выгружаются (вытесняются) из оперативной памяти на диск. На их место в оперативную память загружается (подкачивается) необходимый фрагмент активного приложения. Когда одному из выгруженных приложений передается управление, оно вновь загружается в оперативную память, что может привести к выгрузке на диск другого, пассивного в данный момент приложения. Таким образом, программы циркулируют между диском и оперативной памятью.

Поддержка виртуальной памяти позволяет открыть большое количество приложений одновременно, но выгрузка на диск и загрузка с диска снижают производительность компьютера. Используемая для этой цели часть внешней памяти называется файлом подкачки. Процесс подкачки известен под названием свопинг
. Объем файла подкачки может в несколько раз превышать объем оперативной памяти.

Файл подкачки - файл на жестком диске, используемый для организации виртуальной памяти.

7. Совместимость с ранее созданным программным обеспечением. Под совместимостью с программным обеспечением понимают способность операционной системы исполнять программные продукты, созданные в другой oперационной системе.

8. Наличие коммуникационных программных средств. Важнейшим направлением развития Windows является включение в ее структуру используемых и специальных программных средств для поддержи различных коммуникаций и компьютерных сетей.

Сетевые средства операционной системы Windows позволяют:

·  обеспечить передачу данных между двумя соединенными кабелями;

·  организовать электронную почту в локальной и глобальной сети;

·  выполнить факсимильную передачу;

·  обменяться файлами с удаленным компьютером и подключиться к глобальной сети.

9. Наличие средств мультимедиа. Система Windows обеспечивает интерактивную работу с видео и аудио программами при помощи специальных аппаратных и программных средств. Атрибутом мультимедиа-компьютера являются звуковая плата, которая обеспечивает преобразование звука в компьютерную форму и обратно, и видеоплата, которая преобразует видеоинформацию в компьютерную форму и обратно. К звуковой плате подключаются различные акустические системы.

10. Интеграция с глобальной сетью Интернет. Операционная система Windows содержит прикладную программу (броузер), позволяющую получать из Internet различные документы, просматривать и редактировать их содержимое

11. Надежность и качества управления.

12. Поддержка длинных имен файлов. В Windows имена файлов могут иметь длину до 255 символов.

Базовая архитектура системы

Системная виртуальная машина представляет собой операционную среду, поддерживающую работу всех приложений Windows и подсистема, обеспечивающих интерфейс прикладного программирования.

Приложения Win32 представляют 32-разрядные приложения Windows, использующие 32-разрядную модель процессоров 80386 и выше и подмножество интерфейса прикладного программирования. Каждое приложение Win32 имеет свое адресное пространство, недоступное другим приложениям.

Оболочка ОС есть 32-разрядное приложение Windows, обеспечивающее взаимодействие пользователя с системой.

Приложения Win16 представляет собой старые 16-разрядные приложения Windows. Эти приложения делят между собой единое адресное пространство и не могут употребляться в соответствии с принципом многозадачности.

Подсистема системного сервиса уровня API (Application Program Interface) - интерфейса прикладного программирования - обеспечивает совместимость с API с ОС Windows младших версий, а также поддержку 32-разрядного интерфейса прикладного программирования.

Kernel - модуль Windows, который поддерживает низкоуровневые функции по работе с файлами и управлению памятью и процессами. Этот модуль обеспечивает сервис для 16- и 32-разрядных приложений.

GDI (Graphics Device Interface) - модуль Windows, обеспечивающий реализацию графических функций по работе с цветом, шрифтами и графическими примитивами для монитора и принтеров.

User - модуль Windows, который является диспетчером окон и занимается созданием и управлением отображаемыми на экране окнами, диалоговыми окнами, кнопками и другими элементами пользовательского интерфейса.

Виртуальные машины MS DOS обеспечивают выполнение программ MS DOS под управлением Windows. Пользователь может запустить несколько виртуальных машин MS DOS.

Базовая система включает в свой состав ряд важнейших подсистем:

·  Подсистема управления файлами способна поддерживать различные файловые системы, доступ к которым может осуществлять одновременно. Работает в 32-разрядном режиме, при этом допускает использование драйверов устройства MS DOS, которые могут потребоваться для поддержки конкретных аппаратных устройств.

·  Сетевая подсистема представляет собой средство поддержки сети. Система осуществляет доступ к удаленным файлам при помощи файловой подсистемы Windows.

·  Сервис операционной системы включает в свой состав подсистему поддержки самонастраивающейся аппаратуры Plug and Play, а также набор различных прикладных функций, например выдачи текущих даты и времени.

·  Подсистема управления виртуальной машины реализует все действия по управлению задачами, управлению памятью, загрузкой и завершением программ, а также обслуживанием виртуальных драйверов устройств.

·  Драйверы устройств могут быть самыми разнообразными, в том числе драйверами реального режима или виртуальными драйверами внешних устройств. Драйверы внешних устройств позволяют нескольким приложениям одновременно использовать одно устройство, например экран монитора.

В операционную систему Windows входит ограниченный набор прикладных и служебных программ, с помощью которых можно решать некоторые простейшие повседневные задачи, пока на компьютере не установлены более мощные программы средства. Такие программы, входящие в поставку Windows, называются стандартные приложения. Стандартные приложения - это комплекс простых программ, поставляемых вместе с ОС Windows. К прикладным программам относятся простой текстовый редактор "Блокнот", графический редактор Paint, простой текстовый процессор WordPad.

Блокнот это простейший текстовый редактор. Который можно использовать в качестве удобного средства просмотра текстовых файлов (формат. txt). Запускается по схеме Пуск/Программы/Стандартные/Блокнот.

Paint - простейший графический редактор. Файлы, созданные в этом графическом редакторе имеют расширение. bmp. Загрузить Paint можно следующим способом: Пуск/Программы/Стандартные/Paint.

WordPad - простой текстовый процессор. В отличие от Блокнота предоставляет возможность форматирования документа. Запускается по схеме Пуск/Программы/Стандартные/ WordPad.

Служебные программы предназначены для обслуживания персонального компьютера и самой операционной системы. Они позволяют находить и устранять дефекты файловой системы, оптимизировать настройки программного и аппаратного обеспечения, а также автоматизировать некоторые рутинные операции, связанные с обслуживанием компьютера. Сосредоточены они в Главном меню (Пуск/Программы/Стандартные/Служебные). Перечислим служебные программы ОС.

Архивация данных (Microsoft BackUp) - предназначена для автоматизации регулярного резервного копирования наиболее ценных данных на внешние носители.

Буфер обмена предназначен для просмотра текущего содержания буфера обмена Windows. С его помощью можно выполнить сохранение содержимого буфера обмена в виде файла специального формата (.CLP) или его загрузку.

Дефрагментация диска - служебное приложение, предназначенное для повышения эффективности работы жесткого диска путем устранения фрагментированности файловой структуры. Программа дефрагментации выполняет перекомпоновку файлов таким образом, что длинные файлы собираются из коротких.

Индикатор системных ресурсов. После запуска этого приложения на панели индикации устанавливается небольшой значок, посредством которого можно получить сведения о состоянии системных ресурсов (модулей памяти, предназначенные для обслуживания многозадачного режима работы).

Преобразование в FAT32 - это мастер-программ, которая позволяет автоматически преобразовать формат файловой системы из FAT16 в FAT32, если жестки диск имеет размер более 512Mбайт. Эту операцию можно производить на жестких дисках, уже заполненных информацией. Как правило, при этом высвобождается дополнительно 100-200 Мбайт рабочего пространства на каждый гигабайт емкости жесткого диска. Обратное преобразование в рамках той же программы невозможно. Следует также иметь в виду, что если тот же жесткий диск используется для работы других операционных систем, то его не следует преобразовывать в новый формат.

Проверка диска - выявляет логические ошибки в файловой системе и физические ошибки, связанные с дефектами поверхности жесткого диска.

Сведения о системе. Эта программа предназначена для повышения плотности записи данных на жесткий диск. В ее основе лежит принцип устранения избыточности информации.

Агент сжатия предназначена для дополнительного уплотнения файла сжатого тома.

Системный монитор - программа, предназначенная для визуального или протокольного наблюдения за функционированием компьютера и операционной системы. Она позволяет контролировать загрузку процессора, распределение оперативной памяти, обмен данными между дисками и другие параметры вычислительной системы.

Таблица символов. Программа выводит окно со специальными символьными наборами.

Кроме, прикладных и служебных программ ОС Windows содержит стандартные средства мультимедиа (Пуск/Программы/Стандартные/ Стандартным средствам мультимедиа относятся:

- регулятор громкости;

- лазерный проигрыватель;

- универсальный проигрыватель;

- программа звукозаписи.

Сравнительная характеристика операционных систем семейства Windows

Сравним ОС Windows98 с Windows3+. Принципиальная новизна операционной системы Windows98 состоит именно в том, что концепция объектно-ориентированного подхода реализована в ней наиболее полно, т. е Windows98 - объектно-ориентированная ОС.

В основе объектно-ориентированно подхода лежит понятие объекта, а суть его выражается формулой "объект=данные+процедуры".

Объектно-ориентированный подход реализуется через модель рабочего стола. Windows98 обходится без привычного в Windows3+ диспетчера программ. Пользователь работает с задачами и приложениями так же, как с документами на своем письменном столе.

Итак, одно из главных отличий Windows98 от Windows3+ (и от подавляющего большинства других операционных систем) состоит в том, что основной упор в ней делается на документ, а программа, задача, приложение или программный код вообще рассматриваются только как инструмент для работы с документом.

Другая принципиальная особенность Windows98 состоит в том, что она, в отличие от Windows3+, является "настоящей" операционной системой (а не операционной оболочкой, выполняемой под управлением MS-DOS). Под словом "настоящая" подразумевается то, что при включении машины сразу выполняется загрузка Windows98.

Подход к аппаратному обеспечению также кардинальным образом изменился. Теперь система использует стандарт Plug & Play, что облегчает и максимально автоматизирует процесс добавления новых периферийных устройств. Стандарт Plug & Play - это совместная разработка фирм Intel и Microsoft.

Windows9разрядная ОС защищенного режима.

В версиях Windows3.1 часть кода была 16-разрядной, а часть - 32-разрядной. Windows98 является 32-разрядной операционной системой, которая работает только в защищенном режиме процессора. Ядро, включающее управление памятью и диспетчеризацию процессов, содержит только 32-разрядный код. Это уменьшает издержки и ускоряет работу.

Windows98 поддерживает многопоточность - технологию, которая позволяет соответствующим образом осуществлять многозадачное выполнение своих собственных процессов.

Средства удаленного доступа Windows98, в отличие от большинства операционных систем для персональных компьютеров, с самого начала создавалась для работы в сети, благодаря чему возможность совместного использования файлов и устройств полностью интегрирована в интерфейс пользователя Windows 98.

В Windows98 можно получить доступ к сети без установки сетевого адаптера. Его заменят модем. В этом случае скорость работы ограничена скоростью вашего модема. Система предоставляет развитые программные средства для доступа к сетям Internet, Microsoft Network, America Online и другим аналогичным службам.

Возможности работы с мультимедиа. Современную операционную систему сложно представить себе без средств мультимедиа. Для работы с аудио - и видеофайлами различных форматов в составе Windows98 имеется набор кодеков - эффективных программных средств сжатия и распаковки этих файлов и преобразования их форматов для вывода на различные устройства мультимедиа (слово "кодек" является сокращением слов "кодер-декодер", так же, как "модем" - сокращение от слов "модулятор-демодулятор"). При воспроизведении файла система запускает тот кодер, с помощью которого файл был создан. Драйверы звуковых карт используют 32-разрядный код, но в тех случаях, когда система не может распознать карту, применяется 16-разрядный драйвер реального режима, который поставляется вместе с картой. При работе 32-разрядного драйвера защищенного режима драйвер реального режима автоматически отключается.

При установке компакт-диска в устройство считывания система пытается распознать его формат и запустить соответствующее приложение для его воспроизведения.

Операционные системы WindowsNT/2000 разработаны на платформе NT-технологий и кроме выше перечисленных преимуществ перед младшими версиями ОС Windows содержат еще ряд достоинств.

На данный момент мировая компьютерная индустрия развивается очень стремительно. Производительность систем возрастает, а следовательно возрастают возможности обработки больших объёмов данных.

Операционные системы класса MS-DOS и младшие версии ОС Windows уже не справляются с таким потоком данных и не могут целиком использовать ресурсы современных компьютеров. Поэтому в последнее время происходит переход на более мощные и наиболее совершенные операционные системы класса, примером которых и является Windows NT, выпущенная корпорацией Microsoft.

На данный момент мировая компьютерная индустрия развивается очень стремительно. Производительность систем возрастает, а следовательно возрастают возможности обработки больших объёмов данных.

Операционные системы класса MS-DOS уже не справляются с таким потоком данных и не могут целиком использовать ресурсы современных компьютеров. Поэтому в последнее время происходит переход на более мощные и наиболее совершенные операционные системы класса UNIX, примером которых и является Windows NT, выпущенная корпорацией Microsoft.

Система Windows NT не является дальнейшим развитием ранее существовавших продуктов. Её архитектура создавалась с нуля с учётом предъявляемых к современной операционной системе требований. Особенности новой системы, разработанной на основе этих требований, перечислены ниже.

- Стремясь обеспечить совместимость (compatible) новой операционной системы, разработчики Windows NT сохранили привычный интерфеис Windows и реализовали поддержку существующих файловых систем (таких, как FAT ) и различных приложений (написанных для MS - Dos, OS/2 1.x, Windows 3.x и POSIX ). Разработчики также включили в состав Windows NT средства работы с различными сетевыми средствами;

- Достигнута переносимость (portability) системы, которая может теперь работать как на CISC, так и на RISC - процессорах. К CISC относятся Intel - совместимые процессоры 80386 и выше; RISC представлены системами с процессорами MIPS R4000 Digital Alpha AXP и Pentium серии P54 и выше.

- Масштабируемость (scalability) означает, что Windows NT не привязана к однопроцессорной архитектуре компьютеров, а способна полностью использовать возможности, предоставляемые симметричными мультипроцессорными системами. В настоящее время Windows NT может функционировать на компьютерах с числом процессоров от 1 до 32 и более.

Кроме того, в случае усложнения стоящих перед пользователями задач и расширения предъявляемых к компьютерной среде требований, Windows NT позволяет легко добавлять более мощные и производительные серверы и рабочии станции к корпоративной сети. Дополнительные преимущества даёт использование единой среды разработки и для серверов, и для рабочих станций.

Windows NT имеет однородную систему безопасности (security) удовлетворяющую спецификациям правительства США и соответствующую стандарту безопастности В2. В корпоративной среде критическим приложениям обеспечивается полностью изолированное окружение.

- Распределённая обработка ( distributed processing ) означает, что Windows NT имеет встроенные в систему сетевые возможности. Windows NT также позволяет обеспечить связь с различными типами хост - компьютеров благодаря поддержке разнообразных транспортных протоколов и использованию средств "клиент-сервер" высокого уровня, включая именованные каналы, вызовы удалённых процедур (RPC - remote procedure call ) и Windows - сокеты .

- Надёжность и отказоустойчивость (reliability and robustness) обеспечивают архитектурными особенностями, которые защищают прикладные программы от повреждения друг другом и операционной системой. Windows NT использует отказоустойчивую структурированную обработку особых ситуаций на всех архитектурных уровнях, которая включает восстанавливаемую файловую систему NTFS и обеспечивает защиту с помощью встроенной системы безопасности и усовершенствованных методов управления памятью.

- Возможности локализации ( allocation) представляют средства для работы во многих странах мира на национальных языках, что достигается применением стандарта ISO Unicod (разработан международной организацией постандартизации ).

- Благодаря модульному построению системы обеспечивается расширяемость (insibility) Windows NT, что, как будет показано в следующем разделе, позволяет гибко осуществлять добавление новых модулей на различные уровни операционной системы.

Задачами, поставленными при создании Windows NT не являются в дальнейшим развитие ранее существовавших продуктов. Её архитектура создавалась с нуля с учётом предъявляемых к современной операционной системе требований. Особенности новой системы, разработанной на основе этих требований, перечислены ниже.

Стремясь обеспечить совместимость (compatible) новой операционной системы, разработчики Windows NT сохранили привычный интерфейс Windows и реализовали поддержку существующих файловых систем (таких как FAT) и различных приложений (написанных для MS - Dos, OS/2, Windows).Разработчики также включили в состав Windows NT средства работы с различными сетевыми средствами.

Масштабируемость (scalability) означает, что Windows NT не привязана к однопроцессорной архитектуре компьютеров, а способна полностью использовать возможности, предоставляемые симметричными мультипроцессорными системами. В настоящее время Windows NT может функционировать на компьютерах с числом процессоров от 1 до 32. Кроме того, в случае усложнения стоящих перед пользователями задач и расширения, предъявляемых к компьютерной среде требований, Windows NT позволяет легко добавлять более мощные и производительные серверы и рабочие станции к корпоративной сети. Дополнительные преимущества даёт использование единой среды разработки и для серверов, и для рабочих станций.

Распределённая обработка( distributed processing ) означает, что Windows NT имеет встроенные в систему сетевые возможности.

Надёжность и отказоустойчивость (reliability and robustness) обеспечиваются архитектурными особенностями, которые защищают прикладные программы от повреждения друг другом и операционной системой. Windows NT использует отказоустойчивую структурированную обработку особых ситуаций на всех архитектурных уровнях, которая включает восстанавливаемую файловую систему NTFS и обеспечивает защиту с помощью встроенной системы безопасности и усовершенствованных методов управления памятью.

Возможности локализации ( allocation) представляют средства для работы во многих странах мира на национальных языках, что достигается применением стандарта ISO Unicod (разработан международной организацией по стандартизации ).

Благодаря модульному построению системы обеспечивается расширяемость (insibility) Windows NT, что как будет показано в следующем разделе, позволяет гибко осуществлять добавление новых модулей на различные уровни операционной системы.

Операционная система Windows XP изобилует новыми возможностями, усовершенствованными программами и инструментальными средствами, а также средствами связи.

Windows Vista вышла на рынок больше, чем через пять лет после появления Windows XP, поэтому XP можно назвать самой долгоживущей операционной системой Microsoft. Windows Vista нацелена на то, чтобы сделать Windows более безопасной, поскольку предыдущая версия была подвержена атакам вирусов и другого вредоносного программного обеспечения. Microsoft добавила к Vista несколько уровней защиты, включая улучшенный встроенный центр безопасности и брандмауэр, а также утилиту для запрета выполнения нежелательных программ.

Новая операционная система "весит" немало: она содержит болеефайлов и занимает до 10 Гбайт места.

Оптимальные аппаратные требования ОС Windows Vista 2 Гбайт памяти или больше, современная видеокарта и двуядерный процессор.

"Сердцем" новой Vista является интерфейс Windows Aero - полностью переработанный пользовательский интерфейс с полупрозрачными окнами в стиле "молочного стекла".

Интерфейс с большим количеством подсказок и в целом более дружелюбный к неопытному пользователю этому способствует.

Главными преимуществами Windows Vista являются улучшенная доступность и лёгкость использования.

Операционная система Windows Vista выпущена в пяти версиях:

1. Windows Vista Home Basic;

2. Windows Vista Home Premium;

3. Windows Vista Business;

4. Windows Vista Ultimate;

5. Windows Vista Enterprise (может быть приобретена только по Microsoft Software Assurance Enterprise License).

То есть две версии для дома, стартовая версия, бизнес-версия и корпоративная версия. Все они различаются по функциям, но все несут приятные, хотя и несколько запоздавшие, улучшения.

Лекция 8

Операционная система Linux

На сегодняшний день наиболее известной операционной системой для компьютеров является не только ОС Microsoft Windows, но и ОС семейства UNIX.

Операционная система UNIX была разработана группой сотрудников Bell Labs под руководством Дениса Ричи, Кена Томпсона и Брайана Кернигана  в 1969 году. Говоря об операционной системе UNIX, чаще всего имеют в виду не конкретную ОС, а скорее целое семейство UNIX-подобных операционных систем. Cамо же слово UNIX (заглавными буквами) стало регистрироваться торговой маркой корпорации AT&T.

В конце 70-х годов прошлого века сотрудники Калифорнийского университета в Беркли внесли ряд усовершенствований в исходные коды UNIX, включая работу с протоколами семейства TCP/IP. Их разработка стала известна под именем BSD ("Berkley Systems Distribution"). Она распространялась под лицензией, которая позволяла дорабатывать и усовершенствовать продукт, и передавать результат третьим лицам (с исходными кодами или без них) при условии, что буде указано, какая часть кода разработана в Беркли. Операционные системы типа UNIX, в том числе и BSD, изначально разрабатывались для работы на больших многопользовательских компьютерах.

В начале 90-х годов студент Хельсинского университета Линус Торвальдс приступил к разработке UNIX-подобной операционной системы для IBM-совместных персональных компьютеров.

Файлы первого варианта Lunix (версия 0.01) были опубликованы в Интернете 17 сентября 1991 года.

Как было описано выше, в любой операционной системе можно выделить 4 основных части: ядро, файловую структуру, интерпретатор команд пользователя и утилиты. Ядро ОС - это основная, определяющая часть ОС, которая управляет аппаратными средствами и  выполнением программ. Файловая структура - это система хранения файлов на запоминающих устройствах. Интерпретатор команд (оболочка) - это программа, организующая взаимодействие пользователя с компьютером. Утилиты - это отдельные программы, которые выполняют служебные функции.

Если быть точным, то слово "Linux" обозначает только ядро. Поэтому, когда идет речь об операционной системе, правильнее было бы говорить "операционная система, основанная на ядре Linux". Ядро ОС Linux разрабатывается под общим руководством Линуса Торвальдса и распространятся свободно на основе лицензии GPL (General Public License). Суть лицензии GPL состоит в том, что программное обеспечение, распространяемой под этой лицензией, можно как угодно дорабатывать, модифицировать, передавать другим лицам. Одним следствием свободного распространения программного обеспечения для Linux является то, что большое число разных фирм и компаний, а также просто независимых групп разработчиков стали выпускать называемые дистрибутивы Linux.

Дистрибутив - это набор программного обеспечения, включающий все основные 4 составные части ОС (ядро, файловую систему, оболочку и совокупность утилит), а также некоторую совокупность прикладных программ.

  В силу того, что исходные коды Linux распространяются свободно  и общедоступны, к развитию системы с самого начала подключилось большое число независимых разработчиков. Благодаря этому на сегодняшний день Linux - самая современная, устойчивая и быстроразвивающая система, почти мгновенно вбирающая в себя самые последние технологические новшества. Она обладает всеми возможностями, которые присущи современным полнофункциональным операционным системам типа UNIX. Приведем краткий список этих возможностей.

Реальная многозадачность. Все процессы независимы; ни один из них не должен мешать выполнению других задач. Для этого ядро осуществляет режим разделения времени центрального процессора, поочередно выделяя каждому процессу интервалы времени для выполнения. Это существенно отличается от режима "вытесняющей многозадачности", реализованной в Windows, когда процесс должен сам "уступить" процессор другим процессам (и может сильно задержать их выполнение).

Многопользовательский доступ. Linux - не только многозадачная ОС, она поддерживает возможность одновременной работы многих пользователей. При этом Linux может предоставлять все системные ресурсы пользователям, работающих с хостом через различные удаленные терминалы.

Страничная организация памяти. Системная память Linux организована в виде страниц объемом 4 Кбайт. Если оперативная память полностью исчерпана, ОС будет искать давно не  использующие страницы памяти для их перемещения из памяти на жесткий диск. Если какие-либо из этих страниц становятся нужны, Linux восстанавливает их с диска.

Загрузка выполняемых модулей "по требованию". Ядро Linux поддерживает выделение страниц памяти по требованию, при котором только необходимая часть кода исполняемой программы находится в оперативной памяти, а не используемые в данный момент части остаются на диске.

Совместное использование исполняемых программ. Если необходимо запустить одновременно несколько копий какого-либо приложения (либо один пользователь запускает несколько идентичных задач, либо разные пользователи запускают одну и ту же задачу), то в память загружается только одна копия исполняемого кода этого приложения, которая используется всеми одновременно исполняющимися идентичными задачами.

Динамическое кэширование диска. Кэширование диска - это использование части оперативной памяти для хранения часто используемых данных с диска, что существенно ускоряет доступ к часто используемым программам и задачам. Linux использует более динамичную систему кэширования: память, зарезервированная под кэш, увеличивается, когда память не используется, и уменьшается, если системе или процессу пользователя требуется больше памяти.

Сетевые возможности. Linux можно интегрировать в любую локальную сеть.

Работа на разных аппаратных платформах. Хотя ОС Linux первоначально была разработана для ПК на базе Intel 386/486, сейчас она может работать на всех версиях микропроцессоров от Intel, начиная с 386 и кончая многопроцессорными системами на Pentium III (с Pentium IV возникли определенные трудности, но, судя по сообщениям в Интернете, они были вызваны ошибками в реализации процессора). Так же успешно Linux работает на различных клонах Intel от других производителей; в Интернете встречаются сообщения о том, что на процессорах Athlon и Duron от AMD Linux работает даже лучше, чем на Intel. Кроме того, разработаны версии для других типов процессоров.

Лекция 9

Различные семейства операционных систем

Семейство UNIX

Группа операционных систем, имеющих общего предка и традиционно носящих название UNIX. Фирмы производители — AT&T, DEC, Sun, Hewlett-Packard, IBM, SCO и многие другие. Несмотря на то что первая версия UNIX была выпущена еще тридцать лет назад, UNIX до сих пор считается наиболее современной, надежной и динамично развивающиеся операционной системой. Большой вклад в успех UNIX внесли специалисты AT&T, студенты и преподаватели университета Беркли.

На сегодняшний день UNIX той или иной фирмы-производителя установлен практически на каждом сервере уровня предприятия, больших кластерах и мультипроцессорных системах, а также на многих рабочих и графических станциях. Многоплатформенная, мультизадачная, многопользовательская операционная система. Поддерживает кластеризацию, мультипроцессорные системы, распределенные вычислительные среды, массивы накопителей огромной емкости и многое другое.

На сегодняшний день трудно найти компьютер, на котором не смогла бы работать одна из версий UNIX. Как правило, UNIX, выпускаемая фирмами, — платная, с закрытым исходным кодом. Тем не менее, существует достаточно много (например, семейство BSD, Linux) бесплатных, с открытым исходным кодом UNIX-совместимых операционных систем. Благодаря стандарту POSIX практически любое приложение можно перенести из одного представителя семейства UNIX в другой. Благодаря этому для UNIX имеется огромное количество как бесплатных, так и коммерческих программ.

Как правило, для каждой разновидности UNIX разработана своя файловая система, но все разновидности UNIX могут работать с распространенными файловыми системами. В том числе существуют и т. н. журналируемые файловые системы. В журналируемых файловых системах для решения проблемы повреждения структуры файловой системы или хранения данных применяют транзакции, используемые практически в любой базе данных.

Транзакция (англ. transaction) — в информатике, группа последовательных операций, которая представляет собой логическую единицу работы с данными. Транзакция может быть выполнена целиком либо успешно, соблюдая целостность данных и независимо от параллельно идущих других транзакций, либо не выполнена вообще и тогда она не должна произвести никакого эффекта. Транзакции обрабатываются транзакционными системами, в процессе работы которых создаётся история транзакций.

Транзакция считается незавершенной до тех пор, пока все изменения не сохранены на диске. А чтобы сбои, происходящие до завершения всех операций, входящих в транзакцию, не приводили к необратимым последствиям, все действия и все изменяемые данные протоколируются. В том случае, если все-таки сбой произойдет, по протоколу можно вернуть систему в рабочее состояние. Требования к аппаратной платформе — самые разнообразные. Как уже упоминалось выше — трудно найти компьютер, на котором не смогла бы работать одна из версий UNIX.

Семейство Linux

POSIX-совместимая UNIX-подобная операционная система. На сегодняшний день — самая распространенная бесплатная операционная система с открытым исходным кодом. При ее разработке из мира семейства UNIX старались взять все лучшее. Благодаря участию десятков тысяч разработчиков программного обеспечения и координации их действий через Интернет Linux и программное обеспечение для нее развивается очень динамично, ошибки и различные проблемы в программном обеспечении, как правило, исправляются в считанные часы после их обнаружения. Большую помощь в развитии и распространении Linux и сопутствующего, ему программного обеспечения оказали фонд Свободного программного обеспечения (Free Software Foundation, USA) и лицензия GNU (The GNU General Public License, Универсальная общественная лицензия GNU) для программного обеспечения. На сегодняшний день существует одно ядро Linux, разработку которого координируют его создатели Линус Торвальдс и Алан Кокс, и множество дистрибутивов (не менее 2-3 десятков), отличающихся как функциональным назначением, так и составом программного обеспечения, входящим в дистрибутив. Существуют дистрибутивы, занимающие десяток компакт-дисков, и дистрибутивы, умещающиеся на одной-двух дискетах. Все, что справедливо для семейства UNIX — справедливо и для Linux. Широчайшая поддержка аппаратных платформ, малая требовательность к аппа-ратным ресурсам (процессор 486, 8 Мбайт оперативной памяти, винчестер120 Мбайт). Масштабируемость, поддержка мультипроцессорных систем, кластеризация, поддержка распределенных вычислений, десятки графических оболочек — и это далеко не все.

Поддерживаются десятки файловых систем, родная файловая система Ext2. И при всей мощи — достаточно дружественная операционная система, способная работать как на мощнейшем сервере, так и на стареньком "пентиуме" где-нибудь в офисе.

Mac OS

Производитель — Apple. Операционная система для Macintosh и его пользователей, многозадачная, однопользовательская, графическая. Первая версия была выпущена более 15 лет назад. С выходом Mac OS X считается окончательно устаревшей и постепенно сходит со сцены. Великолепная система для пользователя по эргономичности, дружественности и простоте освоения. За свою историю накопила достаточно большое количество устаревших концепций, оставленных для совместимости. Последние версии Mac OS были рассчитаны на компьютеры Apple, базирующиеся на процессоре Motorola 68040 и PowerPC с не менее 16 Мбайт оперативной памяти.

Новая операционная система для компьютеров Macintosh, базирующихся на процессоре PowerPC, называется Mac OS X. UNIX-подобная, POSIX-совместимая, многозадачная операционная система с графическим интерфейсом. Способна выступать как в качестве сервера, так и в качестве клиентской операционной системы. Платная, закрытый исходный код. Фирма Apple заявила о скором переносе Mac OS X на платформу Intel. Поддерживает сетевую файловую систему NFS (Network File System). Mac OS X пред-назначена для работы на компьютерах Power Macintosh с процессором G3. Требования — не менее 128 Мбайт оперативной памяти. Рекомендуемый объем жесткого диска — 5 Гбайт.

Novell NetWare

NetWare — это сетевая операционная система и набор сетевых протоколов, которые используются в этой системе для взаимодействия с компьютерами-клиентами, подключёнными к сети. Операционная система NetWare создана компанией Ware является закрытой операционной системой, использующей совместную многозадачность для выполнения различных служб на компьютерах с архитектурой Intel x86. В основе сетевых протоколов системы лежит стек протоколов Xerox XNS. В настоящее время NetWare поддерживает протоколы TCP/IP и IPX/Ware является одним из семейств XNS-систем. К таким семействам, например, относятся Banyan VINES и Ungerman-Bass Net/One. В отличие от этих продуктов и XNS, система NetWare заняла существенную долю рынка в начале 1990-х и выдержала конкуренцию с Microsoft Windows NT, после выпуска которой прекратили своё существование другие конкурирующие с ней системы.

В основу NetWare была положена очень простая идея: один или несколько выделенных серверов подключаются к сети и предоставляют для совместного использование своё дисковое пространство в виде «томов». На компьютерах-клиентах с операционной системой MS-DOS запускается несколько специальных резидентных программ, которые позволяют «назначать» буквы дисков на тома. Пользователям необходимо зарегистрироваться в сети, чтобы получить доступ к томам и иметь возможность назначать буквы дисков. Доступ к сетевым ресурсам определяется именем регистрации.

Пользователи могут также подключаться к совместно используемым принтерам на выделенном сервере и выполнять печать на сетевых принтерах так же, как и на локальных.

Несмотря на то, что в ранних версиях NetWare все модули системы считались ненадёжными (любой неправильно работающий модуль мог нарушить работу всей системы), она была очень стабильной системой. Нередки случаи, когда серверы NetWare работают без вмешательства человека годами.

С выпуском в октябре 2001 года NetWare 6, изменения были продолжены: была добавлена улучшенная поддержка симметричной многопроцессорной обработки (SMP — улучшенная поддержка нескольких процессоров в одном сервере), iFolder (компонент, позволяющий выполнять автоматическую интеллектуальную синхронизацию файлов указанной локальной папки iFolder с сервером iFolder для последующего предоставления защищённого универсального доступа к этим файлам в локальной сети и через Интернет), iManager (веб-утилита администрирования NetWare и других продуктов), Native File Access Pack (NFAP — компонент, предоставляющих доступ к ресурсам сервера NetWare клиентам Windows, Macintosh и UNIX-подобных систем по протоколам соответствующих сетей), NetDrive (утилита, позволяющая назначать буквы дисков на HTTP - и FTP-ресурсы, а также на серверы iFolder), а также веб-сервер по умолчанию был заменён с Netscape Enterprise Server на Apache. Также база данных Btrieve (используемая с предыдущих версиях NetWare) была заменена на Pervasive SQL.

После версии NetWare 6.5 компания Novell выпустила в 2003 году операционную систему Open Enterprise Server (OES), в которой пользователи могут выбирать ядро операционной системы — NetWare или Linux. Эта интеграция была выполнена вскоре после приобретения компанией Novell компаний Ximian и немецкого поставщика GNU/Linux компании SuSE. Считается, что Novell смещает своё внимание с NetWare и портирует приложения на GNU/Linux. Хотя официально компания Novell это отрицает и заявляет, что она будет вести разработку и NetWare, и Linux.

Система NetWare доминировала на рынке сетевых операционных систем с середины 80-х годов до конца 90-х благодаря чрезвычайно высокой производительности по сравнению с другими сетевыми операционными системами. Большинство сравнительных тестов в то время указывали на преимущество в производительности в соотношении от 5:1 до 10:1 по сравнению с продуктами Майкрософт, Banyan и других компаний. Результаты одного сравнительного теста были особенно интересны: система NetWare 3.x со службами NFS, работающими по протоколам TCP/IP (не по разработанному для NetWare протоколу IPX), сравнивалась с дорогостоящим выделенным сервером Auspex NFS и с сервером SCO Unix с запущенными службами NFS. Производительность NetWare NFS превысила производительность обоих систем NFS, являющихся частью соответствующих операционных систем, и превысила в два раза производительность SCO Unix NFS на одинаковом оборудовании. Было несколько причин такой производительности NetWare.

Menuet OS

В настоящее время MeOS является вполне современной 32-битной многозадачной операционной системой с простым и удобным оконным интерфейсом, использующей низкоуровневый API и опирающейся на таблицу размещения файлов FAT32.

Подобный подход со всех точек зрения весьма удобен, поскольку он не вынуждает пользователя выполнять переразметку дисковых разделов и позволяет обращаться к файлам и папкам жесткого диска на компьютере, работающем обычно под управлением Microsoft Windows, без использования каких-либо специализированных утилит.

Для запуска MeOS необходим компьютер с процессором не ниже Intel 80386, рекомендуется наличие 32 Мбайт оперативной памяти (нижний предел — 4 Мбайта), также необходима любая EGA, VGA или SVGA видеокарта. В случае использования SVGA-адаптера рекомендуется плата, оснащенная минимум 1 Мбайт видеопамяти и поддерживающая стандарт VESA 1.2, VESA 2.0, или VESA 3, что принципиально позволяет получить на экране изображение разрешением 1280x1024 точки с цветопередачей в 16,7 миллионов оттенков. Menuet OS «умеет» работать с жесткими дисками, использующими протокол LBA, распознает любую модель мыши, совместимой с Microsoft или Logitech Mouse, и подключаемой к COM-порту, либо порту PS/2 (с поддержкой аппаратуры, использующей интерфейс USB, в MeOS пока еще наблюдаются определенные сложности).

Данная операционная система прекрасно работает с Sound Blaster 16-совместимыми звуковыми картами, (в случае использования такого саундбластера возможен вывод стереозвука с битрейтом до 44,1 кГц), и даже позволяет подключить сетевую плату, но пока еще одного-единственного типа: Realtech 8029 PCI Ethernet Adapter. Но, наверное, главным достоинством Menuet OS является то, что сам дистрибутив этой операционной системы вместе с оконным интерфейсом и базовым набором прикладных программ занимает всего-навсего 1,44 Мбайта, и, будучи установлен на дискету 3,5 дюйма, он позволяет загружать MeOS непосредственно с дисковода, что автоматически исключает какую бы то ни было необходимость инсталлировать систему на жесткий диск с сопутствующим созданием для нее собственного раздела и настройкой многовариантной загрузки.

Разработал:

, старший преподаватель каф. ИС

«____» _____________ 20__ г.