Министерство образования и науки РФ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
"Кузбасский государственный университет имени "
Кафедра электроснабжения горных и промышленных предприятий
РЕФЕРАТ
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
Выполнил | студент 2 курса |
группы ЭПб-111 | |
Руководитель |
Кемерово 2013
Содержание
Введение | 3 |
1. Основные направления развития перспективных ОС. | 4 |
1.1. Микроядра | 4 |
1.2. Объектные и объектно-ориентированные технологии в ОС | 5 |
1.3. Прикладные среды | 6 |
2. Обзор современных перспективных ОС. | 7 |
Заключение | 11 |
Литература | 12 |
Введение
Что же представляет собой операционная система (ОС)? Это программное обеспечение (П. О.) или целый комплекс П. О. постоянно находящееся в памяти компьютера, которое организует общее управление устройствами машины и ее взаимодействие с пользователем. Обеспечивает запуск и работу всех остальных программ. В частности, выполняет: управление памятью, вводом-выводом, файловой системой, взаимодействием процессов; диспетчеризацию процессов; защиту и учет использования ресурсов.
ОС, несомненно, важная основополагающая составляющая любого компьютера. Без неё никуда.
Вот, приблизительный список существующих на сегодня ОС : Solaris, QNX, Windows, Linux, FreeBSD, Net BSD, DragonFlyBSD, OpenBSD, а так же различные экспериментальные компиляции закрытого и открытого типа.
Эпоха "персонализации" всей страны, кажется, осталась в прошлом, и включившиеся в спор приверженцев и противников ОС UNIX отечественные специалисты все чаще отдают свое предпочтение этой системе. В качестве аргументов используются достоинства, которые UNIX приобрела двадцать лет назад. И при этом, как правило, упускаются из виду концепции, сформированные компьютерной теорией совсем недавно, но уже сегодня образующие фундамент большинства перспективных ОС, с которыми можно познакомиться по бета - и ранним коммерческим версиям либо по предварительным сообщениям в Сетях.
1. Основные направления развития перспективных ОС
1.1. Микроядра
Уже сейчас очевидна тенденция к переходу от монолитных к микроядерным системам. Некоторые компании, например, QNX Software Systems и Unisys, уже в течение ряда лет выпускают пользующиеся успехом микроядерные ОС. ОС QNX имеет спрос на рынке систем реального времени, а CTOS фирмы Unisys популярна в области банковского дела. Микроядро - это минимальная функционально полная часть операционной системы, служащая основой модульных и переносимых расширений. Общепризнано, что каждая ОС нового поколения будет обладать микроядром. Но имеется масса разных мнений, как следует организовывать сервисы операционной системы по отношению к микроядру. Поставщики ОС разрешают технические проблемы по-разному.
Обиходным же понятие микроядра стало с легкой руки Стива Джобса.
Микроядро Mach, первоначально созданное в университете Карнеги-Меллон и послужившее основой небольшого привилегированного ядра ОС для компьютеров Next, вокруг которого располагались подсистемы, выполняемые в режиме пользователя, теоретически должно было обеспечить небывалую гибкость и модульность системы. На практике преимущества эти были несколько обесценены монолитным сервером, реализующим UNIX BSD 4.3, выбранную компанией Next в качестве оболочки. Однако опора на Mach дала возможность включить в систему средства передачи сообщений и объектно-ориентированные сервисы, на основе которых удалось создать элегантныи интерфейс пользователя и продвинутые средства разработки программного обеспечения.
Следующей микроядерной ОС была Windows NT. В среде NT должны были выполняться программы, написанные для DOS, Windows, OS/2 и систем, совместимых со стандартами Posix; присущая микроядерному подходу модульность позволила Microsoft создать структуру, не дублирующую ни одну из перечисленных операционных систем. Впрочем, для Microsoft, по всей видимости, дополнительным доводом в пользу микроядра стала переносимость. Действительно, в разное время и по разным причинам в число первоочередных поддерживаемых NT архитектур вошли одно - и многопроцессорные платформы на процессорах Intel и Mips, а затем и Alpha.
Сегодня микроядерные архитектуры объявлены Novell/USL OSF, IBM, Apple и другими. Интерес к микроядерным архитектурам подогревается отсутствием явных лидеров на рынке ОС. Каждый из поставщиков вынужден обеспечивать возможность выполнения "чужих" прикладных программ. Микроядерная модульная архитектура обладает средствами, упрощающими стыковку компонентов и создание многочисленных операционных сред.
Расширяемость - также необходимое свойство современных ОС. В отличие от аппаратных средств, устаревающих за два-три года, операционные системы могут использоваться в течение десятилетия. Поэтому в жизни каждой ОС настает момент, когда в нее требуется внести функции, не заложенные в исходную конструкцию. Микроядерная организация поддерживает расширения, опирающиеся на ограниченный набор интерфейсов микроядра. Еще правильнее говорить не только о расширяемости, но и о масштабируемости микроядерных ОС с возможностью получения варианта операционной системы, в наилучшей степени соответствующей особенностям аппаратной платформы и прикладной области.
Разделение функций. При организации микроядерных ОС в состав микроядра включаются только функции, которые абсолютно необходимо выполнять в режиме супервизора и в защищенной памяти. Обычно в микроядро включаются машиннозависимые программы (включая поддержку многопроцессорности), базовые функции управления процессами, обработка прерываний и поддержка передачи сообщений.
Во многих случаях в микроядро включается функция планирования процессов, но в реализации Mach компании IBM для будущей ОС Workplace планировщик процессов размещен вне микроядра, а микроядро используется только для непосредственного управления процессами.
В ОС Workplace используется микроядро Mach 3.0, совместно с OSF расширенное средствами поддержки параллельной обработки и реального времени. Микроядро заведует функциями взаимодействия процессов, управления виртуальной памятью, процессами и нитями, процессорами, вводом-выводом и обработкой прерываний. Файловая система, планировщик процессов, сервисы сети и безопасности вынесены из микроядра.
ОС OSF/1 также основана на микроядре Mach. IBM участвует в OSF, и обе компании обменивались микроядерными технологиями микроядра. Однако кое в чем подходы IBM и OSF различаются.
Прежде всего, сервер OSF/1 целиком работает в пространстве пользователя и использует функции Mach. Почему OSF выбрала микроядерную реализацию монолитного сервера Unix. Говорят, потому, что предыдущие версии OSF/1 были настолько хороши, что их было просто жалко выбросить и начать все сначала. В результате OSF/1 получилась не такой модульной, как Workplace. Но использовав значительную часть OSF/1, OSF смогла раньше IBM получить микроядерную ОС (в декабре 1994 года Workplace еще не анонсирована).
Windows NT. Приложения Windows NT общаются с "подсистемами окружения", которые работают в пространстве пользователя и аналогичны прикладным средам в ОС Workplace. Эти подсистемы поддерживаются NT Executive, работающей в пространстве ядра и никогда не вытесняемой на диск.
1.2. Объектные и объектно-ориентированные технологии в ОС
Микроядро с четко очерченным минимальным набором интерфейсов обеспечивает фундамент для построения модульной операционной системы. Однако вместе с этим требуется применение некоторого дисциплинирующего подхода, организующего процесс модульных расширений микроядра. На сегодняшний день наиболее популярен объектно-ориентированный подход, который также находит надежную опору в микроядерной технологии, а точнее, во встроенном и оптимизированном механизме передачи сообщений.
Полностью объектно-ориентированные ОС привлекательны как для системных и прикладных программистов, так и для конечных пользователей. Объектность позволяет программистам проникать в святая святых ОС и приспосабливать их к специфическим требованиям, подбирать разнообразные средства, не нарушая целостности системы. Использование объектов открывает путь к распределенным вычислениям. Объекты сочетают в себе программы и данные и взаимодействуют, обмениваясь сообщениями. Правильно организованные объекты легко заменяемы, что обеспечивает относительную простоту и прозрачность от локальных объектов к удаленным. Конечно, для достижения подобной организации распределенных систем требуются дополнительные усилия разработчиков, но они скрыты от пользователей.
Ведущие компании развивают свои системы в этом направлении. OLE (Object Linking and Embedding - Связывание и Встраивание Объектов) компании Microsoft, совместный стандарт OpenDoc компаний Apple, IBM, Novell и Borland, модель DSOM (Distributed System Object Model - Распределенная Модель Системных Объектов) компании IBM, PDO (Portable Distributed Objects - Переносимые Распределенные Объекты) компании Next и Frameworks компании Taligent предлагают свои, в большей или меньшей степени следующие канонам объектно-ориентированной технологии модели распределенных объектов для современных и будущих ОС.
Стандарт CORBA. Консорциум OMG (Object Management Group), в котором объединились усилия практически всех ведущих компаний, разрабатывает стандарты для обмена объектами. OMG CORBA (Common Object Request Broker Architecture - Общая Архитектура Посредника Объектных Запросов) предлагает основу для распределеных вычислений с использованием объектного подхода, стандартизуя способы поиска объектов и вызова их методов.
1.3. Прикладные среды
Микроядерная организация и объектная ориентированность решительным образом меняют внутреннюю архитектуру операционных систем, но могут остаться прозрачными для пользователей. Однако нельзя не выделить одно важное следствие новой архитектуры: естественная организация выполнения "чужих" прикладных программ.
В следующем поколении ОС наличие множественных прикладных сред для выполнения чужих программ станет стандартным свойством, а выбор операционной системы не будет ограничивать выбор доступных приложений.
Эффективность прикладных сред. Если прикладная среда воспроизводит не только программные, но и аппаратные особенности другой платформы, то основной проблемой эффективности является потребность в эмуляции. Последовательное, с точностью до каждой команды процессора моделирование поведения одной архитектуры на совсем иной не могло рассматриваться в качестве практического подхода. К счастью, сегодня острота проблемы частично снимается использованием все более быстрых процессоров. Но особенно важно то, что большинство приложений интенсивно пользуются (функционально близкими и вычислительно сложными) графическими пользовательскими интерфейсами (GUI) типа Windows, Мас, OSF/Motif или Open Look
Выполнение таких программ по сути превращается в непрерывную череду вызовов GUI-библиотек для манипулирования окнами и для других связанных с управлением интерфейсом действий. (По некоторым оценкам, именно на это уходит до 90 процентов времени.) Тщательно разработанная прикладная среда включает библиотеки, имитирующие внутренние GUI-библиотеки, но представленные в кодах используемого процессора. Иногда подобный подход называют трансляцией. Примером может служить разработанная SunSelect прикладная среда Wabi, эмулирующая Windows. Как утверждают разработчики, благодаря сильно оптимизированным библиотекам, при исполнении одних и тех же тестов Wabi может обогнать Microsoft Windows.
Wabi (Windows Application Binary Interface - двоичный интерфейс приложений Windows) отделения SunSelect фирмы Sun Microsystems поставляется со многими рабочими станциями. Он использует обычный Х-протокол для создания изображений, вызываемых программами Windows, и стандарные средства Unix для работы с файлами, памятью и другими ресурсами.
Работающие под Wabi Windows-приложения имеют интерфейс в стиле OSF/Motif или Ореп Look Кроме того, вместо запуска полного окружения Windows в выделенном окне, как это делает SoftWindows, Wabi открывает для каждого Windows-приложения новое окно стандартного Х-дисплея. Такой подход позволяет передавать между программами Unix и Windows текстовые и графические данные.
2. Обзор современных перспективных операционных систем
Определено направление развития операционной системы HelenOS. Ведущие разработчики HelenOS определились с вектором развития этой перспективной микроядерной операционной системы. В опубликованном сообщении говорится, что ранее HelenOS рассматривалась разработчиками как операционная система общего назначения. Однако ведущие разработчики признали, что сообщество не обладает достаточными ресурсами, чтобы превратить HelenOS в реального конкурента Windows, Linux и Mac OS для обычных пользователей, поэтому было решено скорректировать направление и цели развития.
HelenOS обладает рядом преимуществ: она является открытой (основной код опубликован под лицензией BSD, часть – под GPL), переносимой, быстрой и легковесной системой с микроядром. Описанные преимущества делают HelenOS идеальным кандидатом для рада случаев, в которых требуется быстрая и идеально настроенная система для выполнения ровно одной задачи (разработчики предложили для таких систем термин One Application OS). HelenOS планируется применять в системах автоматизированного обслуживания (банкоматах, автоматах оплаты услуг, торговых автоматах, справочных автоматах и т. п.), на информационных табло, а также в ряде систем управления (включая систему «умный дом»). Кроме того, Джири Свобода (Giri Schvoboda) сообщил, что один из чешских банков (в связи с распространением вредоносного ПО под распространенные ОС, нацеленного на воровство денег с карт) заинтересован в операционной системе на основе HelenOS (распространяемой как live-cd), предназначенной для безопасной работы с интернет-банком.
Благодаря поддержке множества архитектур и переносимости HelenOS идеально подходит для описанных задач. Более того, модульность и микроядро позволяют «включить» при настройке те и только те модули ОС, которые действительно необходимы при решении конкретной задачи, что приводит к крайне высокому быстродействию решений на основе данной операционной системы по сравнению с достаточно «тяжеловесными» системами общего назначения.
Разработчики надеются, что через несколько лет многие банкоматы и платежные терминалы будут работать не на Windows, а на быстрой и надежной HelenOS.
Несмотря на то, что выход Windows XP на рынок состоялся почти 12 лет назад, большое количество предприятий и конечных пользователей продолжают использовать данный продукт. Согласно статистике Net Applications, на начало апреля доля Windows XP составила 38,73%. И хотя популярность данной ОС продолжает убывать, она остается одной из наиболее популярный ОС, лишь на 6% уступая Windows 7.
С 8 апреля 2014 года Microsoft прекратит выпуск обновлений и обеспечение поддержки для пользователей, заключивших контракт на расширенную поддержку Windows XP. Microsoft регулярно напоминает своим клиентам о приближающемся окончании поддержки Windows XP и Microsoft Office 2003. Еще год назад компания в блоге Windows призвала своих клиентов, продолжающих использовать устаревающее ПО, к переходу на новые продукты, например, Windows 7.
Доля Windows 8 на рынке достигла 3,2% и уступает Vista. По данным Net Applications, анализирующей данные от 160 млн. уникальных пользователей 40 тысяч веб-сайтов её клиентов, выпущенная 26 октября операционная система Microsoft Windows 8 в течение марта нарастила свою долю до 3,17%, заняв четвёртое место после Vista на рынке настольных операционных систем.
В августе прошлого года после трёх лет присутствия на рынке Windows 7 удалось забрать первенство у Windows XP, но отрыв всё ещё незначительный. Операционная система 2001 года выпуска не собирается так просто уступать свои позиции.
Похоже, Windows 8 предстоит повторить участь неудачной и раскритикованной Windows Vista, доля которой в настоящее время сократилась до 5%. Однако последовательный, хотя и неактивный рост всё же будет наблюдаться ввиду молодой фазы жизненного цикла Windows 8. Ожидается, что летом ей удастся занять третье место на рынке настольных ОС.
В целом экосистеме Windows, по данным Net Applications, принадлежит 91% интернет-трафика с ПК, и за последние месяцы её доля почти не изменилась. Присутствие Mac OS X на настольных компьютерах и ноутбуках несколько снизилось до 6,94%. Тогда как доля занимающей третье, но далеко не почётное, место Linux оценивается в 1,17%.
Windows Phone укрепляет свои позиции на рынке мобильных ОС
Рынок мобильных операционных систем находится в перманентном процессе формирования, хотя уже давно выявлено два лидера — Google Android и Apple iOS. Их постепенно догоняет Windows Phone от Microsoft, причем с каждым разом темпы роста ее доли заметно увеличиваются.
По состоянию на конец февраля Windows Phone уверенно держится на третьей строчке рейтинга, не пуская другие операционки и стремясь догнать своих основных конкурентов. Безоговорочным лидером, согласно статистике аналитической компании Kantar Worldpanel, стала ОС Google Android — ей принадлежит 51,2% американского рынка смартфонов.
В конце июня 2013 Microsoft представит публичную тестовую сборку Windows Blue на конференции BUILD.
Предварительная версия операционной системы с кодовым именем Windows Blue, возможно, будет представлена широкой общественности на международной конференции Microsoft для разработчиков BUILD, которая будет проходить с 26 по 28 июня в расположенном в Сан-Франциско (США) выставочном центре Moscone Center. Об этом сообщает сетевое издание TheVerge.
Ожидается, что новинка станет своего рода комплексным обновлением Windows 8 и предложит пользователям ряд улучшений, включая усовершенствованный интерфейс, интеграцию Internet Explorer 11, расширенное использование технологий поиска Bing, более тесную взаимосвязь с Windows Phone, а также поддержку 7- и 8-дюймовых планшетов. Windows Blue будет иметь глубокую интеграцию с Windows Phone. Windows Blue в настоящее время развивается как самостоятельный проект. Главной задачей, стоящей перед разработчиками, будет объединение операционной системы для ПК с мобильной ОС.
Ubuntu 8 апреля 2013 г. исполнилось пять лет — она дебютировала в далеком 2008 году. Именно тогда Canonical пообещала поддерживать настольные версии системы в течение трех лет, а серверные модификации — целых пять лет. Итого, десктопная 8.04 перестала обновляться в мае 2011, а теперь настал черед server edition. Ранее Canonical призывала пользователей версии 8.04 обновиться хотя бы до 10.04, но теперь и она лишается технической поддержки. Следовательно, всем линуксоидам рекомендовано установить как минимум Ubuntu 12.04 LTS (Precise Pangolin).
До конца апреля 2013 Canonical выпустит новый релиз Ubuntu с индексом 13.04. Сама система существует с 2004 года, то есть в следующем году она отметит свой 10-летний юбилей.
Lenovo, HP и Dell будут выпускать компьютеры с китайской ОС Linux
Крупнейшие производители компьютеров Lenovo, HP и Dell сообщили о своих планах по выпуску компьютеров со специальной версией операционной системы Ubuntu Kylin, которая представляет собой версию Linux на китайском языке.
Совсем недавно Ubuntu Kylin была одобрена Министерством промышленности и информационных технологий КНР. Релиз операционной системы состоится уже в нынешнем месяце.
Организация Linux Foundation опубликовала ежегодный отчет об использовании операционной системы Linux в бизнес-сегменте, из которого можно сделать вывод о популярности этой ОС среди корпоративных клиентов. За год инвестиции в Linux выросли на 12,7%, тогда как другие популярные серверные платформы закончили 2012 год с худшими результатами.
Ubuntu станет основой для национальной ОС Китая
Власти Китая не оставляют идею по разработке и созданию национальной операционной системы, и теперь, похоже, дело сдвинулось с мертвой точки. В качестве помощника правительство КНР наняло компанию Canonical, из чего следует, что в качестве основы для новой операционки будет использована всем известная Ubuntu.
Ubuntu является одной из самых популярных альтернативных операционных систем на базе ядра Linux. Специалисты Canonical регулярно, два раза в год, выпускают новые ее версии, а совсем недавно вышла отдельная ее модификация для планшетных компьютеров — Ubuntu Touch.
Китайская версия Ubuntu выйдет даже скорее, чем можно представить — буквально в мае 2013. Она называется Ubuntu Kylin и, как ни странно, поставляется с открытым исходным кодом. Первоначально Китай выпустит ОС для настольных компьютеров и ноутбуков, а чуть позже к ней присоединится серверная версия.
Главным отличием от стандартной «Убунту» Kylin из Поднебесной является нестандартный набор приложений, в который входят все программы, популярные в данной стране: к примеру, навигационные карты Baidu и торговая система Taobao. Само собой, систему переведут на китайский язык и укомплектуют поддержкой всех его диалектов.
Релиз системы назначен на апрель не просто так: Canonical как раз собирается выпустить Ubuntu 13.04, и именно на ней основана Kylin. Под этим же названием Китай выпускал другую ОС на основе FreeBSD. Проект не пользовался популярностью и, фактически, использовался лишь в китайской армии. Возможно, в будущем военные силы КНР перейдут на Ubuntu Kylin.
Toshiba разработала новую энергоэффективную ОС для встраиваемых систем
Корпорация Toshiba сообщила о разработке новой операционной системы, созданной для максимальной экономии энергии на многоядерных процессорах для встраиваемых систем, используемых в автомобилях и потребительской электронике. Компания оценивает, что ОС на её собственном многоядерном процессоре обеспечивает экономию энергии на уровне 24,6% против «стандартной ОС» при исполнении программы в высоком разрешении, масштабируемом с 1920 x 1080 до 3840 x 2160.
Компания отмечает, что рост требований к электронике приводит к появлению высокопроизводительных процессоров, число ядер в которых доходит подчас до десятка. В результате растёт энергопотребление и повышается спрос на операционные системы, максимизирующие время работы мобильных устройств от аккумулятора и учитывающие окружение.
В рамках современной методики ОС управляет питанием процессора на основе истории нагрузки. Но этот подход неточен для снижения энергопотребления и не может качественно управлять короткими скачками нагрузки — в результате, как отмечает Toshiba, расходуется лишняя энергия. Подход многоядерной операционной системы Toshiba к экономии энергии другой, и основан на анализе природы параллельных вычислений. ОС гораздо точнее предугадывает нагрузку, которая потребуется в ближайшее время, благодаря чему энергия экономится эффективнее и без ущерба производительности. Toshiba планирует внедрить новую ОС во встраиваемые системы, нацеленные на анализ и обработку изображений высоких разрешений.
Заключение
Микроядра, объектные архитектуры, множественные среды - три кита, на которые, по всей видимости, будут опираться все операционные системы будущего. Но уже современные ОС позволяют нам познакомиться с этими концепциями.
Л. Азимов «Современные ОС, это лишь начало, а не конец или середина, как думают многие. Современные ОС не умеют делать еще очень многого. Они все еще отнимают у нас много времени. Их стабильность оставляет желать лучшего. Они еще в стадии зарождения. И пройдет не мало лет, прежде чем первая ОС, поприветствует своего первого хозяина: "Здравствуйте. Я Ваша новая Операционная система и я помогу Вам с решением Ваших задач. Думаю мы подружимся ;)". И это будет не просто фраза записанная кем то заранее, это будут ее слова идущие из самого сердца ее железного тела. Это ознаменует начало новой эпохи - Эпохи Смещенного времени».
Литература
1. Операционные системы: , , — Москва, Академия, 2010 г.- 64 с.
2. Прикладная информатика: , — Москва, Высшая школа, 2010 г.- 328 с.
3. Самоучитель Linux для пользователя: Виктор Костромин — Москва, БХВ-Петербург, 2005 г.- 658 с.
4. Сетевые операционные системы: , — Санкт-Петербург, Питер, 2007 г.- 544 с.
5. Суперкомпьютер из вашего ПК. Как одновременно работать в нескольких системах на одном компьютере. Запуск одной системы внутри другой как обычной программы (DVD-ROM): , — Москва, Наука и техника, 2011 г.- 224 с.
