Классификация ОС. Обзор операционных систем. История развития ОС

–   средства отладки.

Иногда встречаются кросс-системы, в которых компилятор работает не на инструментальной машине, а в  целевой системе, например, так устроена среда разработки для семейства  микропроцессоров Transputer компании Inmos.

2.6. Системы промежуточных типов. Существуют системы, которые нельзя отнести к одному из вышеперечисленных классов. Например:

–   система RT-11, которая, по сути своей, является ДОС, но позволяет одновременное исполнение нескольких программ с довольно богатыми средствами взаимодействия и синхронизации;

–   MS Windows 3.x и Windows 95, которые как операционные системы общего назначения используют аппаратные средства процессора для защиты и виртуализации памяти и даже могут обеспечивать некоторое подобие многозадачности, но не защищают себя и программы от ошибок других программ, подобно ДОС;

–   системы реального времени, подобные QNX, могут использоваться в качестве самостоятельной операционной системы, загружаемой с жесткого диска в оперативную память; в то же время, будучи прошиты в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ), они могут быть отнесены одновременно к операционным системам общего назначения и к системам кросс-разработки.

3. Классификация операционных систем по числу одновременно выполняемых задач:

–   однозадачные операционные системы – системы, которые поддерживают режим выполнения только одной программы в отдельный момент времени, например, MS-DOS;

–   многозадачные операционные системы – системы, которые поддерживают параллельное выполнение нескольких программ в рамках одной вычислительной системы в один момент времени, например: UNIX, OS/2, Windows.

Многозадачная операционная система, решая проблемы распределения ресурсов и конкуренции, полностью реализует мультипрограмный режим. Многозадачный режим, который воплощает в себе идею разделения времени, называется вытесняющим (preemptive). Каждой программе выделяется квант процессорного времени, по истечении которого управление передается другой программе. В таком режиме работают пользовательские программы большинства коммерческих операционных систем. В некоторых операционных системах (Windows 3.11) пользовательская программа может монополизировать процессор, т. е. работает в невытесняющем режиме. Как правило, в большинстве систем код операционной системы не подлежит вытеснению, ответственные программы, в частности задачи реального времени, также не вытесняются. К многозадачным относятся операционные системы:

–   пакетной обработки – из программ, подлежащих выполнению, формируется пакет (набор) заданий, вводимых в ЭВМ и выполняемых в порядке очередности с возможным учетом приоритетности;

–   разделения времени – системы, которые обеспечивают одновременный диалоговый (интерактивный) режим доступа к ЭВМ пользователей на разных терминалах, которым по очереди выделяются ресурсы машины, что координируется операционной системой в соответствии с заданной дисциплиной обслуживания;

–   реального времени – системы, которые обеспечивают определенное гарантированное время ответа машины на запрос пользователя при управлении им внешними событиями, процессами или объектами по отношению к ЭВМ.

4. Классификация операционных систем по числу одновременно работающих пользователей:

–   однопользовательские операционные системы – системы, которые поддерживают работу только одного пользователя (MS-DOS, Windows 3.x);

–   многопользовательские операционные системы – системы, которые поддерживают одновременную работу на ЭВМ нескольких пользователей за различными терминалами (Windows NT, Unix).

Наиболее существенное отличие  между этими операционными системами  заключается в наличии у многопользовательских  систем механизмов защиты персональных данных каждого пользователя.

5. Классификация операционных систем по разрядности кода:

–   8-разрядные;

–   16-разрядные;

–   32-разрядные;

–   64-разрядные.

Разрядность показывает, какую разрядность внутренней шины данных центрального процессора способна поддержать операционная система, и определяет программы, с которыми она будет работать. Все современные операционные системы поддерживают 32-разрядный интерфейс прикладных программ. Разрядность кода интерфейса прикладных программ имеет непосредственное отношение к адресному пространству оперативного запоминающего устройства (ОЗУ). Адресное пространство памяти – это область адресов памяти, распределяющейся между операционной системой и данными; между видеопамятью, памятью BIOS, блоком информации запрещенного режима работы и т. д. Операционная система может поддерживать два режима работы центрального процессора: реальный и защищенный. В реальном режиме работы процессора, характерном для MS-DOS, все программы и данные располагаются в одной области оперативной памяти, т. е. пользователь может войти в системную программу и случайно испортить ее. Защищенный режим работы процессора поддерживается 32-разрядными операционными системами и позволяет хранить программы и данные отдельно в соответствии с их важностью в системе.

6. Классификация операционных систем по количеству поддерживаемых процессоров:

–   однопроцессорные;

–   многопроцессорные.

До недавнего времени вычислительные системы имели один центральный  процессор. В результате требований к повышению производительности появились многопроцессорные системы, состоящие из двух и более процессоров  общего назначения, осуществляющих параллельное выполнение команд. Данный способ увеличения мощности компьютеров заключается  в соединении нескольких центральных  процессоров в одной системе. В зависимости от вида соединения процессоров и разделения работы такие системы называются параллельными компьютерами, мультикомпьютерами или многопроцессорными системами. Для них требуются специальные операционные системы, но часто они представляют собой варианты серверных операционных систем со специальными возможностями связи.

Поддержка мультипроцессирования  является важным свойством операционных систем и приводит к усложнению всех алгоритмов управления ресурсами. Многопроцессорная  обработка реализована в операционных системах: Linux, Solaris, Windows NT и др. Многопроцессорные операционные системы подразделяются:

–   на симметричные – на каждом процессоре функционирует одно и то же ядро и задача может быть выполнена на любом процессоре, т. е. обработка полностью децентрализована, при этом каждому из процессоров доступна вся память;

–   асимметричные – системы, в которых процессоры неравноправны, обычно существует главный процессор (master) и подчиненные (slave), загрузку и характер работы которых определяет главный процессор.

7. Классификация операционных систем по типу доступа пользователя к ЭВМ:

–    операционные системы пакетной обработки – из программ, подлежащих выполнению, формируется пакет (набор) заданий, вводимых в ЭВМ и выполняемых в порядке очередности с возможным учетом приоритетности;

–   операционные системы разделения времени – системы, , обеспечивающие одновременный диалоговый (интерактивный) режим доступа к ЭВМ нескольких пользователей на разных терминалах, которым по очереди выделяются ресурсы машины, что координируется операционной системой в соответствии с заданной дисциплиной обслуживания;

–    операционные системы реального времени – системы, которые обеспечивают определенное гарантированное время ответа машины на запрос пользователя с управлением им какими-либо внешними по отношению к ЭВМ событиями, процессами или объектами.

8. Классификация операционных систем по типу использования ресурсов.

8.1. Стандартные операционные системы (операционные системы общего назначения) – используются для реализации следующих задач:

–   управления аппаратными средствами компьютера;

–   создания рабочей среды и интерфейса пользователя;

–   выполнения команд пользователя и программных инструкций;

–   организации ввода-вывода;

–   хранения и управления файлами и данными.

Наиболее известными стандартными операционными системами являются MS-DOS, MS-Windows 95-98, Windows-2000, Professional, MS-Windows Nt, Ibm OS /2, At&T, Unix.

8.2. Сетевые операционные системы – системы, предназначеные для управления ресурсами компьютеров, объединенных в сеть с целью совместного использования данных, которые предоставляют мощные средства разграничения доступа к данным в рамках обеспечения их целостности и сохранности, а также сервисные возможности по использованию сетевых ресурсов. Сетевые операционные системы подразделяются на следующие типы:

–   одноранговые операционные системы, которые могут устанавливаться на любой рабочей станции и использоваться самостоятельно в виде отдельных программных средств, либо входить в состав пакетов, другую половину которых представляют программы, обслуживающие мощные компьютеры управления сетями – серверы, например: OS/2, Windows Nt Workstation;

–   серверные операционные системы, которые отличаются большей сложностью и мощностью, полностью заменяют собой стандартную операционную систему и состоят из 2 частей, одна из которых расположена на сервере, другая – на рабочих станциях.

К числу серверных операционных систем с высокой производительностью  и широкими сетевыми возможностями  относятся: Windows NT Server Novell Net Ware, OS/2 SMP и др. Операционная система Windows 2000 Server базируется на платформе Windows NT Server, в отличие от которой имеет более высокую производительность и надежность. В состав семейства входят Windows 2000 Server для рабочих групп, Windows 2000 Advanced Server для приложений и более надежных серверов, Windows 2000 Data Saved Server или Windows 2000 Data Centered Server для наиболее ответственных систем обработки данных.

9. Классификация операционных систем по типу используемого интерфейса:

–   текстовые – операционные системы, основанные на интерфейсе командной строки, например: OS/360, CP/M, первые версии MS-DOS и UNIX;

–   поддерживающие графический интерфейс, например, семейства операционных систем Microsoft Windows.

10. Классификация по семействам операционных систем. Часто можно проследить преемственность между различными операционными системами, необязательно разработанными одной компанией. Преемственность обусловлена требованиями совместимости или переносимости прикладного программного обеспечения и заимствованием отдельных удачных концепций. На основании преемственности можно выстроить генеалогические деревья операционных систем и объединить их в семейства. Можно выделить минимум три семейства ныне эксплуатирующихся операционных систем и несколько вымерших или близких к тому:

–   системы для больших компьютеров фирмы IBM: OS/390, z/OS и IBM VM;

–   семейство Unix обширное, постоянно развивающееся, выделяют три рода: Unix System V Release 4.x: Sunsoft Solans, SCO UnixWare; Berkeley Software Distribution Unix: BSDI, FreeBSD; Linux;

–   семейство прямых и косвенных потомков Control Program/Monitor (СР/М) фирмы Digital Research; в этом семействе выделяют широко известное подсемейство \sisname{Win 32}-платформ;

–   семейство практически вымершее, но оставившее в наследство ряд важных и интересных концепций: операционные системы для мини- и микрокомпьютеров фирмы DEC: RT-11, RSX-11 и VAX/VMS;

–   семейства операционных систем Windows, в настоящее время существует несколько различающихся направлений в семействе:

·  Windows NT/2000;

·  Windows XP;

·  Windows 2003 Server.

Каждое направление состоит  из некоторого числа модификаций  версий Windows, что позволяет выделить две области применения:

–   версии персональные, такие как Windows XP Home Edition;

–   версии для рабочих станций сетей, Windows 2000 Professional, Windows XP Professional;

–   версии для серверов сетей, Windows 2000 Server, Windows 2000 Advanced Server, Windows 2000 Datacenter Server, Windows 2003 Server.

Среди общего числа версий Windows есть преемники принципиально нового направления, технологии NT (New Technology, разрабатываемой Microsoft с 1989 г.). К операционным системам технологии NT предъявляется ряд повышенных требований, в сравнении с потребительскими версиями Windows: поддержка многопроцессорных систем, вытесняющая многозадачность, работа с виртуальной памятью, защищенная файловая система и др. К ним относятся все версии операционных систем Windows 2000 и Windows XP. Системные файлы этих модификаций одинаковы, как и ядро операционных систем. Они различаются между собой по числу поддерживаемых процессоров, объему поддерживаемой физической памяти, одновременному числу сетевых подключений и наличием дополнительных сетевых сервисов.

В сравнении с предыдущими версиями (Windows 95/98/ME), у операционных систем технологии NT имеется ряд существенных отличий:

–   повышение надежности работы ядра системы и исключение возможности зависания операционной системы из-за зависания или некорректной работы пользовательской программы;

–   возможность использования не только файловых систем из предыдущих версий Windows: FAT16 и FAT32, но и более безопасной и надежной файловой системы NTFS (NT File System);

–   NTFS повышает безопасность компьютера, так как допускает защиту данных (файлов и папок) путем их шифрования и возможности установки запрета на доступ к ним, кроме этого, обеспечивает более высокую степень сжатия информации и полную поддержку разделов и файлов большого размера;