ВВЕДЕНИЕ
Современный компьютер состоит из одного или нескольких процессоров, оперативной памяти, дисков, принтера, клавиатуры, мыши, дисплея, сетевых интерфейсов и других разнообразных устройств ввода-вывода. В итоге получается довольно сложная система. Если каждому программисту, создающему прикладную программу, нужно будет разбираться во всех тонкостях работы всех этих устройств, то он не напишет ни строчки кода. Более того, управление всеми этими компонентами и их оптимальное использование представляет собой очень непростую задачу. По этой причине компьютеры оснащены специальным уровнем программного обеспечения, который называется операционной системой, в чью задачу входит управление пользовательскими программами, а также всеми ранее упомянутыми ресурсами.
1 Назначение и функции операционных систем
Операционная система (ОС) – это комплекс взаимосвязанных системных программ для организации взаимодействия пользователя с компьютером и выполнения всех других программ. [1]
Операционная система выполняет следующие функции:
– управление ресурсами компьютера – стандартизованный доступ к периферийным устройствам, управление оперативной памятью и др;
– управление процессами – выполнение программ и их взаимодействие с устройствами компьютера;
– управление доступом к данным на носителях (HDD, SSD; компакт-диск и т.д.) с помощью файловой системы;
– ведение файловой структуры;
–диалог с пользователем (пользовательский интерфейс);
– многозадачность;
– взаимодействие между процессами: обмен данными, взаимная синхронизация;
– защита самой системы, а также пользовательских данных и программ от злонамеренных действий пользователей или приложений;
– разграничение прав доступа и многопользовательский режим работы (аутентификация, авторизация).
В задачи управления ресурсами компьютера входит распределение ресурсов двумя способами:
– во времени – различные пользователи и программы используют его по очереди, т.е. сначала один из них получает доступ к использованию ресурса, потом другой и т. д. Например, несколько программ хотят обратиться к центральному процессору. Операционная система сначала разрешает доступ к процессору одной программе, затем, после того как она поработала достаточное время, другой программе, затем следующей и, в конце концов, опять первой. Задача ОС определить, как долго ресурс будет использоваться, кто будет следующим и на какое время ему предоставляется ресурс [2].
2 История развития ОС
Операционные системы появились и развивались в процессе конструирования компьютеров, эти события исторически тесно связаны. Поэтому чтобы представить, как выглядели операционные системы, мы рассмотрим несколько следующих друг за другом поколений компьютеров. Такая схема носит довольно приблизительный характер, но она обеспечивает некоторую структуру, без которой невозможно было бы что-то понять.
2.1 Первое поколение (1945–1955): электронные лампы
Первый настоящий цифровой компьютер был изобретен английским математиком Чарльзом Бэббиджем. Хотя большую часть жизни Бэббидж посвятил созданию своей аналитической машины, он так и не смог заставить ее работать должным образом. Это была чисто механическая машина, а технологии того времени не были достаточно развиты для изготовления многих деталей и механизмов высокой точности. Не стоит и говорить, что его аналитическая машина не имела операционной системы.
После безуспешных усилий Бэббиджа прогресс в конструировании цифровых компьютеров практически не наблюдался вплоть до Второй мировой войны, которая стимулировала взрывную активизацию работ над ними.
В середине 40-х были созданы первые ламповые вычислительные устройства. В то время одна и та же группа людей участвовала и в проектировании, и в эксплуатации, и в программировании вычислительной машины. Это была скорее научно-исследовательская работа в области вычислительной техники, а не использование компьютеров в качестве инструмента решения каких-либо практических задач из других прикладных областей. Программирование осуществлялось исключительно на машинном языке. Об операционных системах не было и речи, все задачи организации вычислительного процесса решались вручную каждым программистом с пульта управления. Не было никакого другого системного программного обеспечения, кроме библиотек математических и служебных подпрограмм.
3 Виды операционных систем
С развитием аппаратного обеспечения компьютеров развивались и совершенствовались операционные системы. На сегодняшний день количество операционных систем, достаточно велико и насчитывает порядка 200.
Основные виды операционных систем:
– операционные системы для мэйнфреймов;
– серверные операционные системы;
– операционные системы для персональных компьютеров;
– операционные системы для мобильных устройств;
– операционные системы для микроконтроллеров.
3.1 Операционные системы для мэйнфреймов
Крупным бизнес корпорациям требуются эффективные и несложные центры обработки данных, способные повысить качество совместного использования информационно технических ресурсов и решать сложнейшие задачи. Мэйнфреймы и позволяют все это организовать, но для их управления требуются специальные операционные системы. Ярким примером могут послужить операционные системы z/OS v2.1 для мэйнфрейма IBM z13.
3.2 Серверные операционные системы
Назначение серверной операционной системы – это управление приложениями, обслуживающими всех пользователей корпоративной сети, а нередко и внешних пользователей. [4] К таким приложениям относятся современные системы управления базами данных, средства управления сетями и анализа событий в сети, службы каталогов, средства обмена сообщениями и групповой работы, Web-серверы, почтовые серверы, корпоративные брандмауэры, серверы приложений самого разнообразного назначения, серверные части бизнес-приложений.
4 Современные операционные системы
4.1 Операционная система MacOs
MacOS представляет собой линейку графических операционных систем открытого ядра, разработанных, продаваемых и проданных Apple Inc., последняя из которых предварительно загружена на все компьютеры Macintosh, которые в настоящее время поставляются. [5]
MacOS является основной операционной системой Apple с 1984 года. Это операционная система UNIX, построенная на технологии, разработанной в NeXT во второй половине 1980-х годов и вплоть до Apple купила компанию в начале 1997 года. Операционная система была впервые выпущена в 1999 году как Mac OS X Server 1.0, а в марте 2001 года – клиентской версией (Mac OS X v10.0 «Cheetah»).
До его слияния с macOS серверная версия была архитектурно идентична его настольной копии и обычно работала на линейке аппаратного обеспечения Macintosh от Apple. Сервер macOS включал инструменты управления и администрирования рабочих групп, которые обеспечивают упрощенный доступ к ключевым сетевым службам, включая агента передачи почты, сервера Samba, сервера LDAP, сервера имен доменов и других. С Mac OS X v10.7 Lion все серверные аспекты Mac OS X Server были интегрированы в клиентскую версию, а продукт переименован в «OS X». Серверные инструменты теперь предлагаются как приложение.
4.2 Операционная система Linux
Linux – общее название Unix-подобных операционных систем, основанных на одноимённом ядре. Ядро Linux создаётся и распространяется в соответствии с моделью разработки свободного и открытого программного обеспечения. Поэтому общее название не подразумевает какой-либо единой (официальной) комплектации Linux; они распространяются в основном бесплатно в виде различных готовых дистрибутивов, имеющих свой набор прикладных программ и уже настроенных под конкретные нужды пользователя.
Заключение
Операционные системы ЭВМ развиваются и модифицируются в общем контексте развития технических и программных средств. Постоянной средой этого развития является сосуществование по меньшей мере 3-х уровней организации информационных-вычислительных процессов – аппаратурного, программного, информационного.
Операционная система является первичной программной оболочкой для всякой ЭВМ; без операционной системы ЭВМ становиться неодушевленным предметом.
Структурно ОС представляет собой совокупность программ, управляющих ходом работы вычислительной машины, идентифицирующих прикладные программы и данные и осуществляющих связь между машиной и оператором. Операционная система повышает производительность вычислительного комплекса за счет гибкой организации прохождении потока задач через машину, равномерной загрузки оборудования, оптимального использования всех ресурсов ЭВМ, стандартной организации хранения в машине больших массивов данных при наличии разнообразных способов доступа к ним.
Важной особенностью многих ОС является способность их взаимодействия друг с другом, посредством сети, что позволяет компьютерам взаимодействовать друг с другом, как в рамках локальных вычислительных сетей, так и в глобальной сети Интернет.
