операционна системае програма, която се зарежда при включване на компютъра. Той осъществява диалог с потребителя, управлява компютъра, неговите ресурси (RAM, дисково пространство и др.) и стартира други (приложни) програми за изпълнение. Операционната система предоставя на потребителя и приложните програми удобен начин за комуникация (интерфейс) с компютърни устройства.

Основната причина за необходимостта от операционна система е, че атомарните операции за управление на устройствата на компютъра и управление на компютърните ресурси са операции на много ниско ниво, така че действията, изисквани от потребителя и приложните програми, се състоят от няколкостотин или хиляди такива атомарни операции.

Например, шофиране на магнитни дискове„разбира“ само такива основни операции като включване/изключване на задвижващия двигател, инсталиране на четящи глави на определен цилиндър, избор на конкретна четяща глава, четене на информация от дискова песен в компютър и т.н. И дори да направи това просто действие, като копиране на файл от една дискета на друга (файлът е именуван набор от информация на диск или друга машинна медия), е необходимо да се извършат хиляди операции за изпълнение на команди на дисково устройство, проверка на тяхното изпълнение, търсене и обработка информация в таблици за разпределение на дискови файлове и др. d. Задачата се усложнява допълнително от следното:

Има около дузина формати на флопи дискове и операционната система трябва да може да работи с всички тези формати. За потребителя, работещ с флопи дискове различни форматитрябва да се извършва по абсолютно същия начин;


файл на флопи дискове заема определени области и потребителят не трябва да знае нищо за кои.
всичко
функциите за поддържане на таблици за разпределение на файлове, търсене на информация в тях и разпределяне на място за файлове на флопи дискове се изпълняват от операционната система и потребителят може да не знае нищо за тях;


По време на работа на програмата за копиране могат да възникнат няколко десетки различни специални ситуации, например повреда при четене или запис на информация, устройствата не са готови за четене или запис, няма място на дискетата за копирания файл и т.н. . За всички тези ситуации трябва да се осигурят подходящи комуникации и коригиращи действия.


Операционната система скрива тези сложни и ненужни подробности от потребителя и му предоставя удобен интерфейс за работа. Той също така изпълнява различни спомагателни действия, като копиране или отпечатване на файлове. Операционната система зарежда всички програми в RAM, прехвърля им контрола в началото на тяхната работа и изпълнява различни действияпри поискване за изпълнение на програми и освобождава RAM, заета от програмите, когато са завършени.


Има няколко вида операционни системи: DOS, Windows, UNIX с различни версии и др. Най-често срещаната е операционната система Windows. Има няколко Windows версии: Windows-95, Windows-98, Windows Me, Windows-2000, Windows XP, Windows Vista. Всички те са сходни по съдържание, така че в бъдеще ще разгледаме операционните системи 2000/XP/Vista и Windows-9x.


20-годишната история на операционните системи е интересна и поучителна, пълна с драматични събития и героизъм, подвизи и предателства. И започна с MS DOS (съкращение за фразата Disk Операционна система). По-точно с първата версия на тази ОС, пусната от Microsoft през 1981 г., предназначена за доставка с IBM PC компютри (въпреки че IBM първоначално предпочита друга ОС, наречена CP/M). Между другото, малко хора днес си спомнят, че MS-DOS в никакъв случай не е оригинална разработка на самия Microsoft: компанията на Бил Гейтс само финализира „операционната система“, наречена QDOS, създадена от Seattle Computer Products.


16-битовата еднозадачна операционна система DOS имаше „интерфейс на командния ред“, т.е. потребителят трябваше да въвежда всички команди ръчно на клавиатурата в командния ред на ОС.


Без графики. Никаква услуга... Въпреки това DOS процъфтява 10 години. Microsoft дори има конкуренти в лицето на Novell, Digital Research и... IBM. Всяка от тези компании пусна своя собствена версия на DOS, която в много отношения превъзхождаше продукта на Microsoft. По-специално, Novell DOS се радваше на заслужена популярност като отлична мрежова операционна система; продуктът на IBM имаше най-добрите възможности за обслужване.


Разбира се, с течение на времето DOS беше подобрен и допълнен с нови програми. С всяка нова версия поддържа все повече и повече видове устройства. Основните му недостатъци обаче не бяха и не можеха да бъдат отстранени.


Основната слабост на DOS остава работата с RAM. Факт е, че в ерата на създаването на MS-DOS RAM на повечето компютри не надвишава 256 килобайта. DOS можеше да обработва 640 килобайта оперативна памет, а Бил Гейтс твърди, че никой никога няма да има нужда от повече.


Но времето минаваше... Паметта на компютрите бавно нарастваше - 1 MB, 2 MB... Появиха се програми, които изискваха цялото количество RAM, за да работят. Стандартната DOS услуга не предоставяше тази възможност. Затова трябваше да използваме специални програми - мениджъри на паметта. Но те също така не можеха да принудят упорития DOS да постави програмите, заредени при включване на компютъра, извън „областта от 640 килобайта“. Възникна парадокс: колкото и RAM да има компютърът ви, не можете да стартирате програмата, ако нямате достатъчно свободно място в стандартната памет - същата тази област от 640 килобайта...


Вторият недостатък на DOS беше невъзможността да работи в пълен графичен режим, въпреки че хардуерът на компютрите от онова време вече можеше да осигури поддръжка за него. Факт е, че DOS практически не позволяваше работа с драйвери за изтегляне за различни видеокарти.


Междувременно в края на 80-те години графичният режим вече е станал стандарт за компютри като напр. Apple Macintosh- благодарение на което тези компютри се превърнаха в стандартния компютър за „публикуване“. Компютрите, от друга страна, можеха да се похвалят само с такива текстови „черупки“ като известния файлов мениджър Norton Commander и затова се възприемаха по-скоро като скъпи играчки.


И накрая, третото препятствие пред MS-DOS беше еднозадачността. Все повече и повече хора искаха да стартират няколко програми на компютъра си наведнъж с възможност за превключване между тях - и DOS, с цялото си желание, не можеше да осигури това, за разлика от операционната система на същите компютри Macintosh. В резултат на това с появата на Windows 95 DOS практически изчезна от сцената, въпреки че все още е инсталиран на нашите компютри като компонент Ядра на Windows. А през 1999 г. IBM дори пусна нова версия - DOS 2000.


Първата версия на Windows беше пусната в края на 80-те години и остана напълно незабелязана. Подобна съдба сполетя и следващата версия - само версия Windows 3.0 (1992) успя да си проправи път в сърцата на потребителите и да стане „продукт на годината“. И две години по-късно се родиха версии 3.1 и 3.11 (последната включваше толкова важен елемент като пълна мултимедийна поддръжка и работа в локална мрежа- затова носеше поясняващото име Windows For Workgroups), което окончателно установи господството на Windows на Олимпа на операционните системи.


Един вид отговор на Microsoft, който пусна на пазара легендарния Windows 95 в края на 1994 г., беше следващата реализация на MacOS версия 7.5.5. Изненадващо, но факт: десетилетие след появата на MacOS 1.0, тази платформа не е претърпяла големи „архитектурни“ промени: тя все още се показва системен панел, в долната част има кошница, в която са поставени файловете за изтриване, прозорецът все още е достъпен за потребителя системни настройкии преки пътища външни дискове. Графичните възможности на системата бяха значително променени: сега псевдо-3D прозорци и други функционални елементи на интерфейса бяха еднакво привлекателно показани при разделителни способности на екрана от 640X480 до 1600X1200 пиксела, появи се мултимедийна поддръжка, справочна система MacOS придоби функции за интерактивност. Гамата от приложен софтуер, включен в пакета за доставка на системата, също беше значително разширена: в допълнение към текстови и графични редактори, вече познатата система Търсач на файлове, набор от програми за игри и специализирани приложениябяха налични помощни програми за комуникация, които поддържаха режим на отдалечена връзка с помощта на модем и функции на локална мрежа. За MacOS 7.5.5. Бяха локализирани популярната версия на браузъра Netscape Communicator 4.06 и програмата за преглед на текст Acrobat Reader 3.0.


Текущата версия на MacOS е обозначена с X и е пусната в края на 2001 г. Ако разгледаме новата операционна система от гледна точка на нейната функционалност, можем спокойно да кажем, че е пълноценен еквивалент на Microsoft Windows XP за компютри Apple Macintosh. Има широка гама от софтуер, предназначен за работа работи с MacOS X, а самата платформа е невероятно бърза, ефективна и надеждна. Работата по по-нататъшното развитие на софтуерния пакет от серията MacOS за компютри Apple Macintosh продължава. Вече е известно, че програмистите на Apple работят върху подобряването на MacOS X, която след кратко време вероятно ще се превърне в нова реализация на програми от този клас.


Днешната OS/2 е мощна многозадачна операционна система с прозоречен графичен интерфейс и набор от инструменти, създадени специално за нея. приложни програми, фокусирана върху пазара на персонални компютри и работни станции. Интерфейсът OS/2 включва всички необходими елементи на една съвременна ОС - работен плот и кошче, икони и лента на задачите, програма за преглед на дискове, часовник и драйвери за много периферни устройства, като напр. USB портовеили инфрачервен порт. Платформата се инсталира автоматично и OS/2 независимо определя оптималната системна конфигурация въз основа на скоростта на процесора и количеството RAM (все пак потребителят може самостоятелно да определи набора необходимите програми, премахвайки ненужните), тества оборудването и конфигурира всички необходими драйвери без участието на оператора. Пакетът за доставка включва пакета IBM Works, подобен на MS Office и съдържащ текст и редактор на електронни таблици, има удобен уеб браузър WebExplorer и имейл клиент NotesMail, система за създаване на анимация NeonGraphics, богат избор от всякакви бизнес приложения и много игри от Civilization и Quake lll до Master of Orion. Има и глобални разлики между OS/2 и Microsoft Windows, познати на потребителите на IBM PC - например специален самообучаващ се софтуерен пакет ви позволява да управлявате системата с помощта на гласови команди, за които разработчиците поставят микрофон и слушалки в кутия с дискове.


Основана през 1990 г. от Jean-Louis Gassy, ​​​​Be Incorporated се зае да разработи и пусне на пазара операционна система, която да комбинира предимствата на всички горепосочени софтуерни продукти, като същевременно остава доста компактна, надеждна, лесна за инсталиране и използване и отговаряща на изисквания към съвременните операционни системи. По-специално, такава платформа трябва да има удобен интерфейс на прозореца и да осигурява многозадачност. Операционната система, създадена от програмистите на Be Incorporated, се нарича BeOS и в момента е едно от най-обещаващите разработки в областта на системния софтуер за персонални компютри.


Архитектурата на BeOS се основава на принципите, използвани в операционните системи от фамилията UNIX, но те претърпяха значителни модификации, тъй като разработчиците приоритизираха удобството за потребителя и широчината на функционалността на новата система. BeOS е изградена на „модулен“ принцип: по време на инсталационния процес само онези компоненти, които са необходими на даден потребител, се прехвърлят на диск, благодарение на което потребителят може да сглоби „версия“ на системата за своите специфични задачи без запушване дисково пространствопрограми, които не са му необходими за използване. Създателите на тази платформа се опитаха да включат в софтуерния пакет почти всички функции, необходими днес: BeOS поддържа технологията Plug And Play, която ви позволява автоматично да конфигурирате периферно оборудване, свързано към компютъра, без да преинсталирате системата; благодарение на наличието на голям набор от протоколи, компютър с BeOS може да бъде свързан към локална мрежа или интернет, системата може да разпознае почти всички графични, видео и аудио формати, които съществуват днес. Поддръжката на USB портове отваря възможността за използване на широк набор от устройства с BeOS различни устройства, включително дори периферно оборудване, което все още не е създадено.


Интерфейсът на BeOS е стандартен за съвременните операционни системи от този клас: след зареждане на екрана на компютъра се появява работен плот с фоново изображение, системни икони и „кошче“, които могат да бъдат персонализирани от потребителя. BeOS включва специално приложение, наречено Deskbar: по своите функции то е напълно подобно на „лентата на задачите“ на Windows, потребителят може да го мести по екрана или да го „скрие“ зад неговите граници, а разработчиците предлагат две различни версии на тази помощна програма, различаващи се един от друг по външния си вид: „стандартен панел“ за потребители, свикнали с интерфейса на Windows или MacOS, и „минимална опция“, която заема сравнително малко място на екрана на компютъра. В допълнение към часовника лентата на задачите на BeOS включва няколко падащи менюта, които осигуряват достъп както до компютърни ресурси, така и до файлове и папки, съхранявани на дискове, както и до програми, инсталирани в системата. Потребителят може да създаде произволен брой независими „настолни компютри“, всеки от които има не само свой собствен Резолюция на екранаи използва индивидуална цветова палитра, но също така се показва в системно менюразлични програмни групи.


Операционната система UNIX е набор от програми, които контролират компютъра, комуникират между потребителя и компютъра и предоставят инструменти, които помагат да се свърши работата. Проектиран да направи софтуера лесен, ефективен и гъвкав, UNIX има няколко полезни функции:


основната цел на системата е да изпълнява широк набор от задачи и програми;


интерактивна среда, която ви позволява да комуникирате директно с вашия компютър и да получавате незабавни отговори на запитвания и съобщения;


многопотребителска среда, която ви позволява да споделяте компютърни ресурси с други потребители, без да намалявате производителността. Този метод се нарича споделяне на времето. UNIX системавзаимодейства с потребителите един по един, но толкова бързо, че взаимодействието изглежда се случва с всички потребители едновременно;


• многозадачна среда, която позволява на потребителя да изпълнява повече от една задача едновременно.
  

  В момента има много операционни системи, изградени върху ядрото на UNIX, като SCO Unix (Santa Cruz Operation), Novell UnixWare, Interactive Unix, Linux, семейството на BSD (BSDI, FreeBSD, NetBSD, OpenBSD), Solaris, AIX, IRIX, Digital Unix, HP-UX. Този списък не претендира за пълен, защото в допълнение към изброените има много по-рядко срещани Unix и Unix-подобни системи.
  

  Unix се състои от ядро ​​с включени драйвери и помощни програми (програми, външни за ядрото). Ако трябва да промените конфигурацията (добавяне на устройство, промяна на порт или прекъсване), тогава ядрото се възстановява (свързва) от обектни модули.
  

  За разлика от Unix, Windows и OS/2 всъщност свързват драйвери в движение при зареждане. В същото време компактността на сглобеното ядро ​​и повторното използване на общ код са с порядък по-ниски от тези на Unix. Освен това, ако системната конфигурация остане непроменена, Unix ядрото без модификация (трябва само да промените началната част на BIOS) може да бъде записано в ROM и изпълнено без зареждане в RAM. Компактността на кода е особено важна, защото... Ядрото и драйверите никога не напускат физическата RAM и не се „разменят“ на диск.
  

  Unix е най-мултиплатформената ОС. Преносимост на програми от един Unix версииот друга е ограничено. Лошо написана програма, която не отчита разликите в реализациите на Unix, може да изисква основна преработка. Но това все още е много по-лесно от например прехвърлянето от OS/2 към NT.
  

  2. АНАЛИЗ НА ОПЕРАЦИОННИТЕ СИСТЕМИ НА СЕМЕЙСТВАТА WINDOWS 9X И WINDOWS 2000/XP
  

  Публикувано през август 1995 г Windows 95, но пускането му не доведе до изместване на MS-DOS, въпреки че почти всички функции на MS-DOS бяха прехвърлени в Windows. Както Windows 95, така и нова версия MS-DOS 7.0 съдържа повечето от функциите на монолитната операционна система, включително виртуална памет и управление на процеси. Windows 95 обаче не беше напълно 32-битова програма. Той съдържа големи части от 16-битов код за асемблиране (както и някои 32-битови) и продължава да използва файловата система MS-DOS с почти всички нейни ограничения. Единствената значителна промяна във файловата система беше добавянето на дълги имена на файлове към имената от 8+3 знака, разрешени в MS-DOS.
  

  Дори в изданието Windows 98през юни 1998 г. MS-DOS все още присъства (сега се нарича версия 7.1) и се състои от 16-битов код. Въпреки че сега повече функциибеше прехвърлен от MS-DOS частта на системата към част от Windowsи поддръжката на големи дискови дялове стана стандарт, структурата на Windows 98 не беше много различна от Windows 95. Основната разлика беше в потребителския интерфейс, който по-тясно интегрира интернет и работния плот на потребителя. Именно тази интеграция привлече вниманието на Министерството на правосъдието на САЩ, което след това заведе дело срещу Microsoft Corporation, обвинявайки Microsoft Corporation в нарушаване на закона за монополите. Microsoft категорично отрече всякакви нарушения. През април 2000 г. Федералният съд на САЩ се съгласи с правителството. В допълнение към факта, че ядрото на Windows 98 съдържаше голяма част от 16-битов код за асемблиране, тази система имаше сериозни проблеми.Първо, въпреки че тази система беше многозадачна, самото ядро ​​не беше повторно влизане, ако процесът беше зает с управление на каквито и да е данни структура в ядрото и след това нейният времеви отрязък приключи и стартира друг процес, новият процес може да получи структурата на данните в непоследователно състояние. За предотвратяване на появата подобен проблем, повечето процеси, влизащи в ядрото, първо получават гигантски мютекс, покриващ цялата система, преди да предприемат каквото и да е действие. Въпреки че този подход елиминира потенциалната заплаха от непоследователни структури от данни, той също елиминира голяма част от предимствата на многозадачността, тъй като процесите често трябваше да чакат, докато друг процес напусне ядрото, за да влезе в ядрото.
  

  Второ, всеки процес имаше 4GB адресно пространство, като първите 2GB бяха изцяло собственост на процеса. Следващият 1GB обаче беше споделен (записваем) от всички процеси в системата. Долният 1MB беше споделен между всички процеси, така че всички те да имат достъп до MS-DOS прекъсващи вектори. Тази функция беше силно експлоатирана от повечето приложения на Windows 98. В резултат на това грешка в една програма може да повреди ключови структури от данни, използвани от други процеси, причинявайки срив на всички тези процеси. За да влошат нещата, последният 1GB беше споделен (с възможност за запис) между процесите и ядрото и съдържаше някои критични структури от данни. Всяка програма, която е написала някакъв боклук върху тези структури (умишлено или не), може да срине цялата система. Очевидното решение да не се поставят структури от данни на ядрото в потребителското пространство не беше приложимо, тъй като по-стари програми, написани за MS-DOS, тогава нямаше да могат да работят на Windows 98.
  

  През 2000 г. Microsoft пусна леко модифицирана версия на Windows 98, наречена Windows Me(Windows Millennium Edition - Windows, издание на хилядолетието). Въпреки че тази версия поправи някои грешки и добави нови функции, под външната обвивка все още беше същият Windows 98. Новите функции включват подобрени възможности за организиране и споделяне на снимки, музика и филми, по-сериозна поддръжка за работа с мрежата у дома и мултиплейър игри , а също така съдържа повече функции, свързани с интернет, като поддръжка за незабавни съобщения и широколентови връзки (кабелни модеми и ADSL). Една интересна нова функция беше възможността да възстановите компютъра си до предишните му настройки, след като зададете някои настройки неправилно. Ако потребителят преконфигурира системата (например промени резолюцията на екрана от 640x480 на 1024x768) и след това системата спря да работи, той вече може да се върне към последната работеща конфигурация.
  

  След NT 4.0 беше планирано да се пусне NT 5.O. Въпреки това през 1999 г. Microsoft променя името си на Windows 2000, главно поради опитите да се намери неутрално име, което да изглежда като логично продължение както за потребителите на Windows 98, така и за NT. По този начин Microsoft очакваше да има една единствена операционна система, изградена върху надеждна 32-битова технология, но използваща популярния потребителски интерфейс на Windows 98.
  

  Тъй като операционната система Windows 2000 всъщност е NT 5.0, тя наследява много от функциите на NT 4.0. Това е напълно 32-битова (планира се преминаване към 64-битова) многозадачна система с индивидуално защитени процеси. Всеки процес има свое собствено 32-битово (ще бъде 64-битово) виртуално адресно пространство. Операционната система работи в режим на ядрото, докато потребителските процеси работят в потребителски режим, което осигурява пълна сигурност (за разлика от Windows 98). Процесите могат да имат една или повече нишки, които са видими и контролирани от операционната система. Той отговаря на изискванията за сигурност на DoD Level C2 за всички файлове, директории и процеси и други обекти, които могат да бъдат споделени (поне когато дискетата е премахната и мрежата е деактивирана). И накрая, има пълна поддръжка за симетрични многопроцесорни системи с 2 до 32 процесора.
  

  Фактът, че Windows 2000 наистина е NT 5.0, е очевиден по много начини. Например системната директория се извиква \winnt , и двоичния файл на операционната система (в директорията \winnt\system32 ) Наречен ntoskrnl.exe.Ако щракнете с десния бутон върху този файл и погледнем свойствата му, ще видим, че номерът на версията му представлява 5xxx.yyy.zzz , където 5 означава NT 5, xxx- номер на изданието, ууу -номер на компилация, a zzz- допълнителен номер на версията. В допълнение, много файлове в директорията \winnt
  и неговите поддиректории съдържат буквите ntв техните имена, като виртуалния емулатор на MS-DOS ntz'dm.
  

  Операционната система Windows 2000 не е просто подобрена версия на NT 4.0 с интерфейс Windows 98. Да започнем с това, че тя съдържа много други функции, които преди бяха открити само в Windows 98. Те включват пълна поддръжка за plug-and-play устройства, USB шина, IEEE стандарт 1394 (FireWire), IrDA (Infrared Data Association) и управление на захранването, между другото. Освен това бяха добавени няколко нови функции, които преди това не присъстваха в други операционни системи на Microsoft, включително Active Directory, сигурност Kerberos, поддръжка на смарт карти, инструменти за наблюдение на системата, по-добра интеграция на лаптоп и настолни компютри, инфраструктура за системно администриране и работни обекти. други нова функцияФайловата система NTFS е вид връзка за копиране при запис, която позволява на двама потребители да споделят един свързан файл. Веднага щом някой от потребителите започне да пише в този файл, автоматично се създава копие на файла.
  

  Друго значително подобрение е интернационализацията. Операционната система NT 4.0 беше доставена в отделни версии за различни езици, тъй като текстовите низове бяха вградени в програмния код. Когато инсталирате английски софтуерен пакет на холандски компютър, често части от операционната система спират да използват холандски език и превключват на английски, защото някои файлове, съдържащи програма и текстови низове, са презаписани. Този проблем е решен. Операционната система Windows 2000 се състои от един двоичен код, работещи във всички страни по света. За всяка инсталация на системата и дори за всеки потребител можете да изберете езика, който ще се използва, докато системата работи. Това е възможно, защото всички елементи от менюто, редове диалогови прозорци, съобщенията за грешка и други текстови низове бяха премахнати от операционната система и поставени в специални директории, по една за всеки език. Подобно на предишните версии на операционната система NT, Windows 2000 използва Unicode за поддръжка на езици, които не използват латинската азбука, като руски, гръцки, иврит и японски.
  

  Единственото нещо, което Windows 2000 няма е MS-DOS. Просто го няма тук под никаква форма (както го нямаше и в NT). Има интерфейс на командния ред, но това е нова 32-битова програма, която включва функционалността на старата MS-DOS системи, както и някои нови функции.
  

  Въпреки множеството функции, които допринасят за преносимостта на системата по отношение на програми, хардуер, езици и т.н., в едно отношение операционната система Windows 2000 е по-малко преносима от NT 4.0. Работи само на две платформи - Pentium и Intel IA-64. Първоначално поддържаната операционна система NT допълнителни платформи, включително PowerPC, MIPS и Alpha, но през годините Microsoft спря да поддържа тези процесори един по един поради търговски причини.
  

  операционна система Microsoft Windows XP(от англ. eXPerience - опит), известна още под кодовото име Microsoft Codename Whistler, е нова ОС Семейство Windows, създаден на базата на NT технология. Първоначално плановете на Microsoft Corporation включват разработването на две независими операционни системи от ново поколение. Първият проект получи работното име Neptune, тази операционна система трябваше да бъде следващата актуализация на Windows Millennium Edition, нова система Windows 9X линия. Вторият проект, наречен Odyssey, включваше създаването на операционна система на платформата Windows NT, която трябваше да замени Windows 2000. Ръководството на Microsoft обаче счете за неуместно разпръскването на ресурси за популяризиране на две различни операционни системи, в резултат на което и двете области на разработката бяха обединени в един проект - Microsoft Whistler. Може би благодарение на това решение Windows XP съчетава предимствата на операционните системи от предишни поколения, които вече са познати на потребителите: удобство, лекота на инсталиране и работа на семейството операционни системи Windows 98 и Windows ME, както и надеждността и гъвкавостта на Windows 2000. В момента Windows XP за настолни компютри и работни станции се предлага в три версии: Home Edition за домашни персонални компютри, Professional Edition за офис компютри и накрая Microsoft Windows XP 64bit Edition - това е версията на Windows XP Professional за персонални компютри, изградени на базата на 64-битов процесор Intel Itanium с тактова честота над 1 GHz.
  

  За да работите с Microsoft Windows XP, ви е необходим персонален компютър, който отговаря на следните минимални системни изисквания: процесор - Pentium-съвместим, тактова честотаот 233 MHz и повече; Капацитет на RAM - 64 MB; свободно дисково пространство - 1,5 GB. Въпреки това, за стабилни и бърза работаПрепоръчва се тази операционна система да се инсталира на компютър със следните оптимални характеристики: процесор - Pentium-II-съвместим (или по-висок), тактова честота 500 MHz и по-висока; Капацитет на RAM - 256 MB; свободно дисково пространство - 2 GB. Устройство за четене на компакт дискове (CD-ROM), модем със скорост минимум 56 Kbps.
  

  Ако сравните Windows XP с повече по-ранни версии Microsoft Windows, лесно се забелязват много съществени разлики в новата операционна система. Въпреки факта, че тази операционна система е разработена на базата на платформата NT, която вече е добре позната на руските потребители и на пръв поглед нейните характеристики са в много отношения подобни на Microsoft Windows 2000, всъщност Windows XP принадлежи основно към различно поколение операционни системи от семейството Windows. Сега потребителят на Windows не е обвързан с никакъв стандартен интерфейс, инсталиран в системата по подразбиране. Ако не харесвате традиционния вид на прозорци, контроли и лента на задачите, които новата операционна система наследи от Windows 2000, можете лесно да ги промените, като изтеглите някоя от стотиците специално проектирани „Теми“ от Интернет. Традиционното Главно меню, което осигурява достъп до програми, инсталирани на компютъра, документи, съхранявани на дискове и настройки на операционната система, също претърпя редица значителни промени. Сега, когато натиснете бутона Старт, се появява динамично меню, съдържащо икони само за петте програми, които използвате най-често. Благодарение на това можете да започнете много по-бързо с нужните ви приложения. Иконите се намират тук Microsoft браузър Internet Explorer 6 и имейл клиента Outlook Express 6, бутоните за излизане и изключване на компютъра, които ви позволяват да завършите текуща сесияработа с Windows и изключване на компютъра.
  

  В средата на Microsoft Windows потребителят често трябва да работи едновременно с няколко документа или набор от различни програми. В същото време неактивните приложения се свеждат до минимум в лентата на задачите, в резултат на което рано или късно тя се препълва с икони и превключването между задачи става трудно. За да облекчи лентата на задачите и да освободи повече работно пространство за показване на икони на работещи приложения, Windows XP използва така наречения алгоритъм за групиране на задачи, според който подобни програми, изпълнявани едновременно на компютъра, се комбинират в логическа визуална група.
  

  Тъй като операционната система Windows Vistaизлезе преди малко повече от месец, все още няма информация за неговата архитектура.
  

  Можем да кажем със сигурност, че тази система е подобна по структура на Windows XP в много решения (например тя е изградена като XP на NT ядрото и има поддръжка на NTFS), но съдържа много нови услуги, добре обмислени- навън Windows интерфейс Aero и подобрения в системата за търсене и индексиране.
  

  Windows Vista е ново решение от добре познатата Microsoft. Тази ОС съчетава всички постижения в областта на сигурността, дизайна, комуникациите и широката съвместимост с различни устройства.
  

  Търсене и организация. Всяка папка на Windows има поле за търсене в горния десен ъгъл. При печат в прозорец Търсене в Windowsще започне търсене, като проверява какво е написано спрямо имена на файлове, етикети и други свойства на файла. За да намерите файл в папка, трябва да въведете произволна част от името на файла в полето за търсене. Ако не знаете къде се намира даден файл или искате да извършите по-сложно търсене извън името или свойството на файла, можете също да използвате папки за търсене.
  

  Безопасност. Функции като защитна стена на Windows и Windows Defender помагат да направите компютъра си по-сигурен. Център за осигуряване Защита на Windowsима вградени връзки за проверка на вашата защитна стена, програми за защита от вируси и състояние на актуализация. С шифроването на устройството с BitLocker можете да шифровате целия си системен дял, което прави възможно предотвратяването на достъп на хакери системни файловеи повишава нивото на сигурност. Контролът на потребителските акаунти (UAC) предотвратява извършването на неоторизирани промени във вашия компютър, като иска разрешение, преди да направите нещо, което може да засегне вашия компютър, и преди да промените настройките, които засягат други потребители.
  

  Internet Explorer. Уеб емисии, сърфиране с раздели и винаги включен, лесен за използване режим на търсене са само малка част от новите функции в Internet Explorer. Когато се абонирате за емисии, вашият браузър автоматично ще получава често актуализирана информация от уебсайтове. С тази функция можете да получавате съдържание от уебсайтове, като ежедневни новини или актуализации на блогове, без да посещавате тези уебсайтове. Сърфирането с раздели ви позволява да отваряте множество уеб сайтове едновременно в един и същ прозорец на браузъра. Можете да отваряте уеб страници или връзки в нови раздели и да навигирате в тях, като щракнете върху разделите.
  

  Може да се извърши синхронизацияс други устройства като музикални плейъри и мобилни устройства с Windows. Центърът за синхронизация ви позволява да поддържате и управлявате синхронизирането на устройството, да стартирате синхронизирането ръчно и да наблюдавате състоянието и конфликтите на синхронизиране. Възможността за споделяне на файлове и папки с други потребители на локална мрежа също е налична, дори ако компютрите им нямат инсталирана операционна система Windows. Споделените файлове могат да се отварят и преглеждат от други, все едно са на техния собствен компютър. Потребителите могат също да правят свои собствени промени в споделени файлове, ако е позволено.
  

  Раздел "Специални характеристики"замени предишните версии на Windows нов центърспециални функции. Центърът за достъпност е актуализиран с подобрения и нови функции, включително централизиран достъп до настройките за достъпност и нов въпросник, който може да ви помогне да получите съвети относно опциите за достъпност, които може да намерите за полезни.
  

  Функция за родителски контролПозволява на родителите да задават игри, които децата могат да играят. Родителите могат да разрешават или ограничават определени игри, да блокират игри, които не са подходящи за деца на определена възраст, или да блокират игри, чието съдържание смятат за неприемливо.
  

  Център за архивиране и възстановяванеулеснява архивирането на настройки, файлове и програми, като позволява то да се извършва на удобно за потребителя място и в удобно време, както и да автоматизира тази работа, като я извършва по график. Потребителят може да постави резервното копие на CD и DVD, външен твърд диск, друг твърд диск, инсталиран на компютъра, USB флаш устройство или на друг компютър или сървър, свързан към мрежата.
  

  Център публичен достъп към файлове в мрежата ви позволява да проследявате състоянието на мрежата в реално време и да получавате връзки към конфигурирани действия. Можете да настроите по-сигурна безжична мрежа, да направите по-сигурни връзки към обществени мрежив точките за достъп и наблюдавайте мрежовата сигурност. Можете по-лесно да осъществявате достъп до файлове и споделени мрежови устройства, като например принтери, и да използвате интерактивна диагностика за идентифициране и разрешаване на мрежови проблеми.
  

  Стая за срещи на Windows – Позволява ви да си сътрудничите с други потребители и да разпространявате документи на други потребители на мрежата. Прави възможно споделянето на вашия работен плот или която и да е програма, изпращане и редактиране на документи заедно и прехвърляне на бележки. Windows Meeting Room е еднакво подходяща за работа в заседателна зала, удобна гореща точка и на места, където няма достъп до мрежата.
  

  Windows MediaЦентъринтегрира развлечения - включително телевизионни предавания и записи, филми, музика и снимки - и се управлява с помощта на система от менюта и дистанционно. Windows Media Center Windows Vista подобри системата от менюта и разшири поддръжката за цифрова телевизия и кабелна телевизиявисока разделителна способност, която ви позволява да конфигурирате компютъра си за създаване на електронен салон и забавление. Освен това са налични нови опции за организиране на достъп до вашия компютър от различни стаи чрез добавки към Media Center, включително Microsoft Xbox 360.
  

  Можете лесно да преглеждате, организирате, редактирате, споделяте и отпечатвате вашите изображения с помощта на " Изображения" И Албум със снимки на Windows. Когато е свързан към компютър дигитална камераизображенията могат автоматично да се прехвърлят в папката Pictures. След като поставите изображенията, можете да използвате фотоалбума на Windows, за да ги редактирате - изрязване, премахване на ефекта "червени очи", редактиране на цветове и експонации.
  

  С помощ център
  мобилни комуникацииМожете да регулирате настройките, които често променяте, когато сменяте работа, като звук и яркост на екрана, и да проверявате състоянието на вашите мрежови връзки. Можете да използвате вторичния екран, за да проверите часа на следващата си среща, да прочетете имейл, да слушате музика или да гледате новините, без да отваряте мобилния си компютър. Възможно е и свързване допълнително оборудване, Например мобилен телефонили телевизор.
  

  Подобряване на качеството на разпознаване на ръкописен текстчрез настройка на разпознавателя. За да навигирате и преминавате през преки пътища, трябва да щракнете върху обекта със стилуса. Подобрените курсори ви позволяват да виждате по-добре детайлите на действията на писалката. Можете да използвате екранната клавиатура или клавиатурата за ръкописен текст, за да влезете. Действията могат да се извършват чрез щракване на правилното място тъч скрийн(само за таблетни компютри, които имат тази функция).
  

  Някои разлики между Windows 9x и Windows 2000/XP
  

  Аспект	Windows 9x	Windows 2000/XP/Vista
  Напълно 32-битова система?	Не	да
  Безопасност?	Не	да
  Сигурно показване на файлове?	Не	да
  Частно адресно пространство за всяка MS-DOS програма?	Не	да
  Уникод?	Не	да

И така, какво е операционна система на компютър? ОС е най-важният софтуер, който работи на компютър. Той управлява паметта, процесите и целия софтуер и хардуер. Можем да кажем, че ОС е мост между компютър и човек. Защото без операционна система компютърът е безполезен.

Apple Mac OS X

Mac OS е линия от операционни системи, създадени от Apple. Той идва предварително инсталиран на всички нови компютри Macintosh или Mac. Последните версии на тази операционна система са известни като OS X. А именно Yosetime(издадена през 2014 г.), Маверикс (2013), планина лъв (2012), лъв(2011) и Покажете Леопард(2009). Има и Mac OS X сървър, който е проектиран да работи на сървъри.

Според обща статистика StatCounter Global Stats, процентът на потребителите на Mac OS X е 9,5% от пазара на операционни системи към септември 2014 г. Това е много по-ниско от процента на потребителите на Windows (почти 90% ). Една от причините за това е, че компютрите на Apple са много скъпи.

Linux

Linux е семейство операционни системи с отворен код. Това означава, че те могат да бъдат модифицирани (променени) и разпространявани от всеки по света. Това прави тази операционна система много различна от други като Windows, които могат да бъдат модифицирани и разпространявани само от собственика (Microsoft). Предимствата на Linux са, че е безплатен и има много различни версиида избера от. Всяка версия има свой външен вид, а най-популярните са Ubuntu, МентаИ Fedora.

Linux е кръстен на Линус Торвалдс, който постави основите на Linux през 1991 г.

Според StatCounter Global Stats, процентът на потребителите на Linux е по-малко от 2% от пазара на операционни системи към септември 2014 г. Въпреки това, поради гъвкавостта и лекотата на конфигуриране, повечето сървъри работят на Linux.

Операционни системи за мобилни устройства

Всички операционни системи, за които говорихме по-горе, са предназначени за настолни и преносими компютри, като например лаптоп. Има операционни системи, които са проектирани специално за мобилни устройства, като телефони и MP3 плейъри, например, Apple, iOS, Windows PhoneИ Google Android.На снимката по-долу можете да видите Apple iOS, работещ на iPad.

Разбира се, те не са толкова функционални, колкото компютърните операционни системи, но все пак са способни да изпълняват много основни задачи. Например гледане на филми, сърфиране в интернет, стартиране на приложения, игри и т.н.

Това е всичко. Оставете в коментарите каква операционна система използвате и защо ви харесва

Историята на развитието на ОС датира от много години. Операционните системи се появиха и развиха в процеса на подобряване на компютърния хардуер, така че тези събития са исторически тясно свързани. Развитието на компютрите доведе до появата на огромен брой различни операционни системи, не всички от които са широко известни.

На най-високо ниво са Мейнфрейм ОС. Тези огромни машини все още могат да бъдат намерени в големи организации. Мейнфреймите се различават от персоналните компютри по своите възможности за вход/изход. Мейнфреймите с хиляди дискове и терабайти данни са доста често срещани. Мейнфреймите идват под формата на мощна мрежа-сървъри и сървъри на големи предприятия и корпорации. Мейнфрейм операционните системи са проектирани основно да обработват множество едновременни задачи, повечето от които изискват огромно количество I/O. Те обикновено извършват три типа операции: пакетна обработка, обработка на транзакции (пакетни операции) и споделяне на време. Пакетната обработка изпълнява стандартни задачи за потребители, работещи в интерактивен режим.

Системите за обработка на транзакции управляват много голям брой заявки, като например резервации за самолетни билети. Системите за споделяне на време позволяват на много отдалечени потребители едновременно да изпълняват задачите си на една машина, например да работят с голяма база данни. Всички тези функции са тясно свързани и мейнфрейм операционната система ги изпълнява. Пример за мейнфрейм операционна система е OS/390.

Едно ниво по-долу са сървърна ОС.Сървърите са или многопроцесорни компютри. Тези операционни системи обслужват едновременно много потребители и им позволяват да споделят софтуерни и хардуерни ресурси помежду си. Сървърите също така предоставят възможност за работа с устройства за печат, файлове или интернет. Интернет доставчиците обикновено работят с няколко сървъра, за да поддържат едновременен достъп до мрежата за много клиенти. Сървърите съхраняват страници на уеб сайтове и обработват входящи заявки. UNIX и Windows 2000 са типични сървърни операционни системи.

Следващата категория се състои от ОС за персонални компютри. Тяхната задача е да осигурят удобен интерфейс за един потребител. Такива системи са широко използвани в ежедневната работа. Основните операционни системи в тази категория са операционните системи на платформата Windows, Linux и компютърната операционна система Macintosh.

Най-малките операционни системиработят на смарт карти, които са устройство с размер на кредитна карта, съдържащо централен процесор. Такива операционни системи подлежат на много строги ограничения за мощността на процесора и паметта. Някои от тях могат да управляват само една операция, например електронно плащане, но други операционни системи изпълняват по-сложни функции.

23. Основни понятияоперационна система. Процеси и нишки. Управление на паметта.

процеси

Всички съвременни компютри могат да извършват множество операции едновременно. Така едновременно със стартираната от потребителя програма може да се извършва четене от диска и извеждане на текст на екрана на монитора или принтера. В многозадачна система процесорът превключва между програмите, давайки на всяка една от десетки до стотици милисекунди.

Операционната система се нуждае от начин за създаване и прекратяване на процеси, ако е необходимо. Обикновено, когато операционната система се зарежда, се създават няколко процеса. Някои от тях осигуряват взаимодействие с потребителя и изпълняват дадена работа. Останалите процеси са фонови. Те не са свързани с конкретни потребители, но изпълняват специфични функции. Например, един фонов процес може да осигури печат, докато друг може да обработва заявки за уеб страници.

Процесите могат да се създават не само при зареждане на системата. По този начин текущият процес може да създаде един или повече нови процеси, а текущият процес изпълнява системна заявка за създаване на нов процес. Създаването на нови процеси е особено полезно в случаите, когато поставената задача може най-лесно да се формира като набор от свързани, но независимо взаимодействащи си процеси. Ако трябва да организирате извличането на голямо количество данни от мрежата за по-нататъшна обработка, е удобно да създадете един процес за извличане на данни и поставянето им в буфер и друг за четене и обработка на данни от буфера. Такава схема

Дори ще ускори обработката на данни, ако всеки процес се изпълнява на отделен процесор в случай на многопроцесорна система.

Обикновено процесите се прекратяват, когато завършат работата си. текстови редактори, браузърите и други програми от този тип имат бутон или елемент от менюто, с който можете да завършите процеса.

Процесът е независим обект със собствен програмен брояч и вътрешно състояние, но има нужда да комуникира с други процеси. Например изходът на един процес може да служи като вход за друг процес.

Моделът на процеса опростява разбирането на вътрешното поведение на системата. Някои процеси изпълняват програми, които изпълняват команди, въведени от клавиатурата от потребителя. други

процесите са част от системата и се справят със задачи като изпълнение на заявки за файлови услуги или контролиране на стартирането на диск или магнитно устройство за съхранение.

Най-долното ниво на ОС е планировчикът - малка програма. На горни нивапроцеси са разположени. Обработката на прекъсвания и процедурите, свързани със спиране и стартиране на процеси, се извършват от планировчика. Останалата част от ОС е структурирана като набор от процеси.

Реализацията на модела на процеса се основава на таблица на процеса с по един елемент за всеки процес. Елементът на таблицата съдържа информация за състоянието на процеса, програмен брояч, разпределение на паметта, състояние на отворен файл, указател на стека, използване и разпределение на ресурсите и цялата друга информация, която трябва да бъде запазена при превключване към състояние на готовност или блокиране, за да стартира по-късно процеса , сякаш нямаше да спре.

Потоци

В конвенционалните операционни системи процесът се определя от подходящо адресно пространство и единична контролна нишка. Но често има ситуации, когато е за предпочитане да има няколко квазипаралелни процеса на управление в едно адресно пространство.

Моделът на процеса се основава на две независими концепции: групиране на ресурси и изпълнение на програмата. Когато те се разделят, се появява понятието поток.

От една страна, процесът може да се разглежда като начин за комбиниране на свързани ресурси в една група. Процесът има адресно пространство, съдържащо програмата, данните и други ресурси. Ресурсите са отворени файлове, дъщерни процеси, спешни необработени съобщения, манипулатори на сигнали, счетоводна информация и много други. Много по-лесно е да управлявате ресурсите, като ги комбинирате под формата на процес.

От друга страна, един процес може да се разглежда като поток от изпълнени команди. Една нишка има програмен брояч, който следи реда, в който се изпълняват действията. Има регистри, които съхраняват текущите променливи. Той има стек, съдържащ журнала за изпълнение на процеса, където отделна структура е разпределена за всяка извикана процедура. Въпреки че нишката се появява в рамките на процес, понятията нишка и процес трябва да се разграничават. Процесите се използват за групиране на ресурси, а нишките са обекти, които се изпълняват на свой ред от процесора.

Концепцията за нишките добавя към модела на процеса възможността за едновременно изпълнение на няколко сравнително независими програми в една и съща среда на процес. Множество нишки

работещи паралелно в един процес са подобни на няколко процеса, работещи паралелно на един компютър. В първия случай нишките споделят адресно пространство, отворени файлове и други ресурси. Във втория процесите споделят физическа памет, дискове, принтери и други ресурси. Нишките имат някои от свойствата на процесите, така че понякога се наричат ​​леки процеси. Терминът многонишковост се използва и за описание на използването на множество нишки в един процес.

При стартиране многонишков процесВ еднопроцесорна система нишките работят алтернативно. Процесорът бързо превключва между нишки, създавайки вид на нишки, работещи паралелно, дори на не много бърз процесор. Например, в случай на три нишки в един процес, всички нишки ще работят паралелно. Всяка нишка ще има виртуален процесор със скорост, равна на една трета от скоростта на реален процесор.

Защо нишките са толкова необходими? Основната причина е, че повечето приложения изпълняват голям брой действия, някои от които могат да блокират от време на време.Програмният дизайн може да бъде значително опростен, ако приложението е разделено на няколко последователни нишки, работещи в квазипаралелен режим.

При използване на нишки също е възможно паралелни обекти да споделят едно и също адресно пространство и всички данни, които то съдържа. За някои приложения тази възможност е от съществено значение. В такива случаи схемата на паралелни процеси с различни адресни пространства не е подходяща.

Друг аргумент в полза на нишките е лекотата на тяхното създаване и унищожаване, тъй като никакви ресурси не са свързани с нишката. При повечето системи това отнема приблизително

100 пъти по-малко време от създаването на процес. Това свойство е особено полезно при динамични и бърза смянаброй нишки.

Третият аргумент е ефективността. Концепцията за нишки не осигурява подобрения в производителността, ако са ограничени от възможностите на процесора. Но когато има едновременна необходимост от извършване на голямо количество изчисления и I/O операции, наличието на нишки позволява тези процедури да бъдат комбинирани във времето, като по този начин се увеличава общата скорост на приложението.

Концепцията за нишки също е полезна в системи с множество процесори, където е възможен истински паралелизъм.

Управление на паметта

Паметта е важен ресурс, който изисква внимателно управление, тъй като програмите растат по-бързо от паметта.

Паметта в компютъра има йерархична структура. Малка част от него е много бърза летлива (губи информация при изключване на захранването) кеш памет.

Компютрите също имат десетки мегабайта енергонезависима RAM (RAM, RandomAccessMemory - памет с произволен достъп) и десетки или стотици гигабайти бавно, енергонезависимо пространство на твърдия диск. Една от задачите на ОС е да координира използването на всички тези компоненти на паметта.

Частта от операционната система, която отговаря за управлението на паметта, се нарича модул за управление на паметта или мениджър на паметта. Мениджърът следи каква част от паметта се използва в момента, разпределя памет за процеси и освобождава ресурси след тяхното завършване и управлява обмена на данни между RAM и диск.

Повечето проста схемаУправлението на паметта - еднозадачна система без страниране на диск - е, че само една програма работи в даден момент и паметта се споделя между програмите и операционната система. Когато една система е организирана по този начин, само един процес може да се изпълнява в даден момент. Веднага щом потребителят въведе команда, ОС копира исканата програма от диска в паметта

и го изпълнява, а след приключване на процеса извежда на екрана символ за покана и изчаква нова команда. След получаване на командата се изтегля нова програмав паметта, записвайки го върху предишния. Така работят компютрите с операционна система MS-DOS.

Мнозинство модерни системипозволява едновременното стартиране на няколко процеса. Наличието на множество процеси, работещи едновременно, означава, че когато един процес е спрян в очакване за завършване на I/O операция, друг може да използва процесора. По този начин многозадачността увеличава използването на процесора. На мрежовите сървъри няколко процеса винаги се изпълняват едновременно (за различни клиенти), но повечето клиентски машинитези дни те също имат тази възможност. Най-лесният начин да постигнете многозадачност е да разделите паметта на няколко, може би не

равни, разделения. Когато задание влезе в паметта, то се поставя във входната опашка до най-малкия дял, достатъчно голям, за да побере заданието. Тъй като размерът на дяловете е непроменен, цялото неизползвано пространство в дяла се губи. Недостатъкът на този метод е, че почти няма опашка за голям дял и доста задачи се подреждат за малки дялове. Малките задачи трябва да изчакат своя ред, за да влязат в паметта, въпреки че по-голямата част от паметта е свободна. Подобрен метод е да се организира една обща опашка за всички

секции. След като даден дял бъде освободен, задача, която е по-близо до главата на опашката и е подходяща за изпълнение в този дял, може да бъде заредена в него и да започне обработка. От друга страна, не е препоръчително да хабите големи секции за малки задачи, така че има друга стратегия. Състои се в това, че всеки път след освобождаване на дял, опашката търси най-голямата работа за този дял и именно тази се избира за обработка. Въпреки това, този алгоритъм премахва малки задачи от обработка, въпреки че е необходимо да се осигури по-добро обслужване за малки задачи. Изходът е да създадете поне един малък дял, който ще ви позволи да изпълнявате малки задачи, без да чакате дълго време, докато големите дялове се освободят. Друг подход включва следния алгоритъм: задача, която има право да бъде избрана за обработка, може да бъде пропусната не повече от веднъж. Когато задача бъде пропусната, една се добавя към брояча. Ако стойността на брояча стане равна на k, задачата вече не може да бъде игнорирана.

Многозадачността подобрява ефективността на процесора. Ако средният процес извършва изчисления само 20% от времето, когато е в паметта, тогава при обработка

пет процеса процесорът трябва да е напълно зареден. Реалността е, че всичките пет процеса никога не чакат I/O операция да завърши по едно и също време.

Организацията на паметта под формата на фиксирани секции е проста и ефективна за работа с пакетни системи. Докато достатъчно задачи могат да бъдат съхранени в паметта, за да поддържат процесора зает през цялото време, няма причина алгоритъмът да бъде по-сложен.

Съвсем различна ситуация обаче възниква при системите за споделяне на времето или графично ориентираните компютри. Понякога няма достатъчно RAM, за да побере всички активни процеси, и тогава излишните процеси трябва да се съхраняват на диск и да се прехвърлят в паметта за обработка.

Има два основни начина за управление на паметта, в зависимост отчасти от наличния хардуер. Най-простата стратегия, наречена суапинг или страниране, е всеки процес да се премести изцяло в паметта, да се изпълнява известно време и след това да се върне целият процес на диска. Друга стратегия, наречена виртуална памет, позволява на програмите да работят дори когато са само частично в RAM.

Работата на системата за суап е както следва. Нека има 4 процеса - A, B, C, D. В началния етап в паметта е само процес A. След това с течение на времето се създават или зареждат от диска последователно процеси B и C. В следващия момент процес A се разтоварва на диска. След това се появява процес D и процес B излиза. Накрая процес А се връща в паметта. Разпределението на паметта се променя, когато процесите влизат и напускат паметта. Тъй като процес А вече има различно място в паметта, неговите адреси трябва да бъдат преконфигурирани или от софтуер по време на зареждане в паметта, или от хардуер по време на изпълнение на програмата.

Основната разлика между фиксираните и въртящите се дялове е, че във втория случай броят, разположението и размерът на дяловете се променят динамично, когато процесите пристигат и излизат. Няма ограничения, свързани с броя на секциите и техния размер. Това подобрява използването на паметта, но прави много по-трудно разпределянето на процеси, освобождаването на паметта и проследяването на настъпили промени.

Основната идея зад виртуалната памет е, че комбинираният размер на програмата, данните и стека може да надвишава наличното количество физическа памет. Операционната система съхранява частите от програмата, които се използват в момента, в RAM, а останалите на диска. Например, програма от 16 MB може да работи на машина с 4 MB памет, ако внимателно обмислите кои 4 MB трябва да се съхраняват в паметта във всеки един момент. В този случай части от програмата, намиращи се на диска и в паметта, ще сменят местата си според нуждите.

Виртуалната памет може да работи и в многозадачна система, с части от много програми едновременно в паметта. Когато една програма чака да премести следващата си в паметта

част, той е в I/O състояние и не може да работи, така че процесорът може да бъде даден на друг процес.

24. OS I/O. Драйвери на устройства. Диаграма на логическото оформление на драйвера на устройството.

Вход изход

Един от основни функцииОС е контролът на входно/изходните устройства на компютъра. Операционната система издава команди към тези устройства, прихваща прекъсвания и обработва грешки. Той трябва да осигури прост и удобен интерфейс между устройствата и останалата част от системата. Интерфейсът трябва да е еднакъв за всички устройства, за да се постигне независимост от използваното оборудване. I/O софтуерът е съществена част от операционната система.

I/O устройствата могат да бъдат разделени на две категории: блокови устройства и символни устройства. Блоковите устройства съхраняват информация в блокове с фиксиран размер, като всеки блок има свой собствен адрес. Важно свойство на блоковото устройство е, че всеки блок може да се чете независимо от други блокове. Най-разпространените блокови устройства са дисковете.

Друг тип I/O устройства са символните устройства. Символно устройство приема или предоставя поток от неструктурирани знаци. Не е адресируем и не извършва операция за търсене. принтери, мрежови адаптери, мишки и повечето други устройства, които не са подобни на дискове, могат да се считат за символни устройства.

I/O устройствата обикновено се състоят от механични и електронни части. Механичният компонент се намира в самото устройство. Електронният компонент на устройството се нарича контролер или адаптер. В съвременните компютри контролерите са вградени дънна платкаили разположени на самото I/O устройство.

Контролерът на монитора чете байтове от паметта, съдържаща символите, които трябва да бъдат показани, и генерира сигнали, използвани за модулиране на лъча на електронната тръба, карайки я да показва изображението на екрана. Видео адаптерът генерира сигнали, които контролират хоризонталното и вертикалното връщане на лъча. Операционната система само инициализира контролера, като задава малък брой параметри, като броя на пикселите на ред и броя на редовете на екрана, а контролерът върши цялата работа по контролиране на движението на лъча през екрана.

Ключова концепция за проектиране на I/O софтуер е посочена като независимост от устройството. Тази концепция означава, че е възможно да се пишат програми, които имат достъп до всяко I/O устройство без предварителна инструкция конкретно устройство. Например, програма, която чете данни от входен файл, трябва да работи еднакво добре с файл на флопи диск, твърд диск или компактдиск. Това не трябва да изисква промени в програмата.

Друг важен аспект на I/O софтуера е обработката на грешки. Грешките трябва да се обработват възможно най-близо до хардуера. Ако контролерът открие грешка при четене, той трябва сам да коригира грешката, ако е възможно. Ако не може да направи това, тогава драйверът на устройството трябва да обработи грешката.

Един от ключовите въпроси е методът на пренос на данни – синхронен (блокиращ) или асинхронен (управляван от прекъсване). Повечето физически I/O операции са асинхронни - процесорът започва да прехвърля данни и превключва към друг процес, докато пристигне прекъсване.

Друг аспект на I/O софтуера е буферирането. Често данните, идващи от устройство, не могат да бъдат съхранени там, където са изпратени. Например, когато пакет пристигне по мрежата, операционната система не знае къде да го постави, докато съдържанието му не бъде анализирано. Буферирането включва копиране на данни в големи количества, което често е основен фактор за лоша I/O производителност.

Последната концепция, свързана с I/O, е концепцията за специални устройства и споделени устройства. Някои устройства, като например дискове, могат да се използват от голям брой потребители едновременно. В този случай не би трябвало да има проблеми при отваряне на няколко файла на един и същи диск едновременно. Други устройства, като лентови устройства, са изключителни

използване. Докато един потребител не завърши работата си, устройството не може да бъде споделено с друг потребител. ОС трябва да може да управлява както споделени устройства, така и специални устройства.

Има три различни начиниизвършване на входно/изходни операции. Най-простата форма на I/O е мястото, където процесорът върши цялата работа. Този метод се нарича софтуерен I/O. Централният процесор въвежда или извежда всеки байт или дума, докато е в цикъл и чака I/O устройството да бъде готово. Вторият метод е I/O, управляван от прекъсване, при който процесорът започва да прехвърля I/O за знак или дума и след това превключва към друг процес, докато прекъсването на устройството го уведоми, че I/O операцията е приключила. Третият метод е да се използва директен достъп до паметта, при който отделен чип контролира прехвърлянето на цял блок данни и инициира прекъсване само след приключване на операцията по прехвърляне на блок.

Драйвери на устройства

Всеки контролер на устройство има набор от регистри, използвани за даване на команди на управляваното устройство и за четене на състоянието на устройството. Броят на тези регистри и издаваните команди зависят от конкретното устройство. Например, програмата за управление на мишката трябва да получава информация от мишката за това колко далеч се е преместила хоризонтално и вертикално, както и за натиснатите бутони на мишката. Програмата за управление на диска трябва да знае за секторите, пистите, цилиндрите, главите, времето за тяхното движение и инсталиране, двигателите и други подобни, които са необходими за правилното функциониране на диска. Тази програма, която управлява всяко входно/изходно устройство, свързано към компютъра, се нарича драйвер на устройство. Обикновено се пише от производителя и се разпространява с устройството. Тъй като всяка операционна система изисква специфични драйвери, производителите на устройства обикновено предоставят драйвери за няколко от най-популярните операционни системи.

Всеки драйвер на устройство поддържа един тип устройство или най-много клас свързани устройства. Например, драйвер за диск може да поддържа различни дискове, различаващи се по размер и скорост. Въпреки това, мишката и джойстикът са толкова различни, че обикновено изискват различни драйвери.

За достъп до хардуера на устройството, т.е. към регистрите на контролера, драйверът на устройството трябва да е част от ядрото на операционната система.

Тъй като операционната система ще инсталира драйвери, произведени от други производители, е необходима архитектура, която позволява такава инсталация. Това означава, че трябва да се разработи строго определен модел на функциите на драйвера и взаимодействието му с останалата част от операционната система. Драйверите на устройства обикновено се намират под останалата част от операционната система.

Операционната система обикновено класифицира драйверите в няколко категории според типовете устройства, които поддържат. Най-често срещаните категории включват блокови устройства, като дискове, и символни устройства, като клавиатури и принтери. Повечето операционни системи дефинират два стандартни интерфейса, единият, който трябва да поддържат всички блокови драйвери, и един, който трябва да поддържат всички символни драйвери. Тези интерфейси включват набори от процедури, които могат да бъдат извикани от останалата част от операционната система за достъп до драйвера. Тези процедури включват, например, процедури за четене на блок или писане на символен низ.

Драйверът на устройството изпълнява няколко функции:

1) обработка на абстрактни заявки за четене и запис, независимо от устройствата и софтуера, разположен над тях;

2) инициализация на устройството;

3) управление на консумацията на енергия на устройството и регистриране на събития;

4) проверка входни параметри. Ако не задоволят определени критерии, драйверът връща грешка. В противен случай драйверът преобразува абстрактни термини в конкретни термини. Например, дисков драйвер може да преобразува номер на линеен блок в номера на главата, пистата и сектора;

5) проверка на текущото използване на устройството. Ако устройството е заето, заявката може да бъде на опашка. Ако устройството е свободно, състоянието му се проверява. Може да се наложи да включите устройството или да стартирате двигателя, преди да започне прехвърлянето на данни. След като устройството е готово, може да започне същинското управление на устройството.

Управлението на устройство включва подаване на поредица от команди към него. Именно в драйвера се определя последователността от команди в зависимост от това какво трябва да се направи. След като реши командите, водачът започва да ги записва в регистрите на контролера на устройството. Някои контролери могат да приемат свързани списъци от команди, разположени в паметта. Те ги четат и изпълняват сами без допълнителна помощ от операционната система.

След като водачът предаде всички команди на контролера, ситуацията може да се развие в два сценария. В много случаи драйверът на устройство трябва да изчака, докато контролерът свърши някаква работа за него, така че той блокира, докато прекъсването на устройството не го деблокира. В други случаи операцията завършва без забавяне и драйверът не трябва да блокира. Например, за да превъртите екрана в символен режим, трябва само да запишете няколко байта в регистрите на контролера. Цялата операция отнема няколко наносекунди.

Когато операцията приключи, водачът трябва да провери дали операцията е завършила без грешки. Ако всичко е наред, може да се наложи драйверът да предаде данни (например прочетения блок) към независимия от устройството софтуер.След това драйверът връща известна информация на извикващата програма относно завършването на операцията. Ако в опашката е имало други заявки, една от тях вече може да бъде избрана и изпълнена, в противен случай драйверът блокира в очакване на следващата заявка.

25. OS файлови системи.

Всички компютърни приложения трябва да съхраняват и извличат информация. Най-удобната система за достъп до устройства за съхранение на дългосрочна информация се оказа система, в която потребителят задава име на определен набор от данни. Конкретна област на диска, заета от информация, която има собствено име, се нарича файл. Частта от ОС, която работи с файлове и осигурява съхранение на данни на дискове и достъп до тях, се нарича файлова система (FS).

От гледна точка на потребителя най-важният аспект на файловата система е нейното външно представяне, т.е. именуване и защита на файлове, файлови операции и др. Компютърът не се интересува какво име има която и да е програма или документ, тъй като получава инструкции от операционната система по следния начин: „прочетете толкова много байтове от това и това място на диска“. В този случай потребителят не е длъжен да знае в какъв физически ред и къде точно се намират неговите данни. Достатъчно е той да изиска от ОС да прочете документа или да изтегли необходимата програма.

Една от най-важните характеристики на ОС, в допълнение към управлението на паметта, компютърните ресурси и задачите, е поддръжката на файловата система - основното хранилище на системна и потребителска информация.

Файловете принадлежат към абстрактния механизъм. Те предоставят начин за съхраняване на информация на диск и четене отново, ако е необходимо. Потребителят не се нуждае от такива подробности като метода и местоположението на съхранение на информация, подробности за работата на диска.

В много операционни системи името на файла може да се състои от две части, разделени с точка, например progr. екз. Частта от името на файла след точката се нарича файлово разширение и обикновено показва типа на файла.

Обикновено потребителите трябва логически да групират файловете си, така че е необходим някакъв гъвкав начин, който да позволи на файловете да бъдат групирани заедно. Следователно е необходима някаква обща йерархия, т.е. дърво на директориите. С този подход всеки потребител може да създаде за себе си толкова директории и поддиректории, колкото му трябва, групирайки файловете си по естествен начин. IN главна директориясъщо могат да бъдат създадени директории и поддиректории, принадлежащи на различни потребители. Възможността за създаване на произволен брой поддиректории е мощен инструмент за структуриране, който позволява на потребителите да организират работата си. Поради тази причина почти всички съвременни файлови системи са организирани по този начин.

Когато се организира файлова система под формата на дърво на директория, е необходим някакъв начин за определяне на файл. За това обикновено се използват два различни метода. В първия случай на всеки файл се дава абсолютен път, състоящ се от имената на всички директории от главната директория до тази, която съдържа файла, и името на самия файл. Например пътят е \user\abc\myfile. doc означава, че основната директория съдържа потребителска директория, която от своя страна съдържа поддиректория abc, където се намира файлът myfile. док.

И така, всяка файлова система е проектирана да съхранява информация за физическото местоположение на части от файл. Във ФС има минимална единица информация - клъстер, чийто размер е долната граница на размера на информацията, записана на носителя в рамките на ФС. Концепцията за клъстер не трябва да се бърка с концепцията за сектор, който е минимална единицаинформация от страна на хардуера. Изисква се FS да се прилага стриктно следващи стъпки:

Определяне на физическото местоположение на файлови части;

Определяне на наличността свободно пространствои разпределянето му за новосъздадени файлове.

26. Разглеждане на специфични операционни системи (Windows, UNIX, Linux).

Операционните системи създават връзка между потребителите и приложенията, образувайки ядрото компютърни системи.

Операционните системи разграничават програмите от хардуера и опростяват управлението на ресурсите. Нека да разгледаме различните видове операционни системи и да разберем как се различават една от друга.

Операционната система е софтуерен компоненткомпютърна система, която отговаря за управлението на различни дейности и споделянето на компютърни ресурси. Той хоства няколко приложения, които работят на компютъра и обработват операциите на компютърния хардуер. Потребителите и приложните програми имат достъп до услугите, предлагани от операционните системи чрез системни повиквания и интерфейси за програмиране на приложения. Потребителите взаимодействат с операционната система на компютъра чрез интерфейси на командния ред (CLIS) или графичен потребителски интерфейс, известен като GUI. Накратко, операционната система позволява на потребителите да взаимодействат с компютърните системи, като действат като връзка между потребители или приложни програми и компютърния хардуер. Ето кратък преглед на различните типове операционни системи.

Операционна система в реално време:Това е многозадачна операционна система, която има за цел да изпълнява приложения в реално време. Операционните системи в реално време често използват специализирани алгоритми за планиране по такъв начин, че да могат да постигнат детерминистично поведение. Основната цел на операционните системи в реално време е тяхната бърза и предвидима реакция на събития. Системата се управлява от събития, превключва между задачи въз основа на техните приоритети, със споделяне на времето за превключване на задачи.

Windows CE, OS-9,Symbian иLynxOS са някои от добре познатите операционни системи в реално време.

Многопотребителски и еднопотребителски операционни системи:Този тип компютърна операционна система позволява на множество потребители да имат достъп до компютърна система едновременно. Системите за споделяне на време могат да бъдат класифицирани като системи за много потребители, защото позволяват на множество потребители да имат достъп до компютър чрез споделяне на време. Операционните системи за един потребител, за разлика от операционните системи за много потребители, могат да се използват само от един потребител в даден момент. Възможност за създаване на множество потребители в операционната зала Windows система, не го прави многопотребителска система. По-скоро само мрежовият администратор е истинският потребител. Но за Unix и подобни операционни системи е възможно двама потребители да влизат едновременно и тази функция на операционната система я прави многопотребителска операционна система.

Windows 95Windows2000MaxOS и PалmOS са примери за операционни системи за един потребител. Unix иопenVMS са примери за многопотребителски операционни системи.

Многозадачни и еднозадачни операционни системи:Когато само една програма може да работи в даден момент, системата се групира в категорията на еднозадачна система, а в случай че операционната система позволява изпълнението на множество задачи едновременно, тя се класифицира като многозадачна система операционна система. Многозадачността може да бъде от два вида, а именно проактивна или кооперативна. В многозадачна операционна система тя отделя по един слот за всяка програма. Unix-подобни операционни системи като Solaris и Linux поддържат многозадачност. Кооперативната многозадачност се постига, като се разчита на всеки процес, за да се даде време за други процеси в определен ред. Този вид многозадачност е подобен на идеята за блокова многопоточност, при която една нишка преминава, докато друга е блокирана от друго събитие. MS Windows до Windows 95 използват кооперативна многозадачност, за да го поддържат.

PalmOS заPalm PDA са еднозадачни операционни системи. 9xWindows поддържа многозадачност. DOS+ е относително по-малко известна многозадачна операционна система. Може да поддържа многозадачност на четири 86-битови програми.

Разпределена операционна система:операционна система, която управлява група от независими компютри и ги прави един компютър. развитие мрежови компютри, които могат да бъдат свързани помежду си, дадоха началото на разпределените изчисления. Разпределеното изчисление се извършва на повече от един компютър. Когато компютрите си сътрудничат групова работа, те създават разпределена система.

Amoeba, Plan9 и LOCUS (разработени през 80-те години) са примери за разпределени операционни системи.

Вградени системи:Операционни системи, предназначени за използване във вградени компютърни системи. Те са проектирани да работят на малки машини като PDA. Те могат да работят с ограничен брой ресурси. Те са много компактни и ефективни.

Windows CE,FreeBSD иМиниx 3 примера за вградени операционни системи. ИзползванеLinux във вградените компютърни системи се наричаВграденLinux.

Мобилна операционна система:Въпреки че функционално не е тип операционна система, мобилната ОС определено е важно споменаване в списъка с типове операционни системи. Мобилната операционна система управлява мобилното устройство, нейният дизайн поддържа безжична комуникацияи мобилни приложения. Има вградена поддръжка за мобилни мултимедийни формати. Таблет компютрите и смартфоните работят на мобилни операционни системи.

Blackberry OSAndroid отGoogle и iOS отApple са една от най-известните мобилни операционни системи.

Пакетна обработка и интерактивни системи:Пакетната обработка се отнася до изпълнението на компютърни програми в „партиди“ без ръчна намеса. В системите за пакетна обработка програмите се събират, групират и обработват на по-късна дата. Те не изискват потребители да влизат, входните данни се събират предварително за по-нататъшна обработка. Входните данни се събират и обработват на партиди, откъдето идва и името пакетна обработка. IBM OS има възможности за групова обработка.

Интернет и мрежа:При онлайн обработката на данни потребителят остава в контакт с компютъра и процесите се извършват под контрол централен процесоркомпютър. Когато процесите не се изпълняват под прякото управление на процесора, обработката се нарича офлайн режим. Да вземем пример за пакетна обработка. Тук пакетирането или групирането на данни може да се извърши без намеса на потребител и процесор; това може да се направи офлайн. Но изпълнението на самия процес може да се случи под прякото управление на процесора, тоест в Интернет.

Операционните системи помагат за опростяване на човешкото взаимодействие с компютърните технологии. Те са отговорни за свързването на приложните програми с хардуера, за да се постигне лесен потребителски достъп до компютрите.