Понятие и основные виды операционных систем

Министерство сельского хозяйства

Российской федерации

Фгоу впо «воронежский государственный

аграрный университет имени К.Д. Глинки»

Кафедра информационного обеспечения

и моделирования агроэкономических систем

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему:

«Понятие и основные виды операционных систем».

Выполнила:

студентка

заочной формы обучения

Шифр АБ/

Руководитель: к. э. н., доц.

Кусмагамбетов С.М.

Усмань 2009

Содержание

Введение

Глава 1. Понятие операционной системы              5

1.1.              Назначение и классификация операционных систем              5

1.2.              Требования к операционной системе              14

1.3.              Состав ОС и назначение компонент              19

1.4.              Обзор файловых систем              22

Глава 2. Характеристика современных операционных систем              27

2.1.              Операционные системы семейства Windows 95, 98, ME              27

2.2.              Операционные системы семейства Windows NT, 2000, XP              31

Выводы и предложения              38

Список использованной литературы              40

ВВЕДЕНИЕ

Ни компьютер в целом, ни его составные части не способны сами по себе обрабатывать информацию. Управляют работой компьютера программы, которые имеют различные функции и назначение. Совокупность программ, необходимых для обработки различных данных, называется программным обеспечением ПК. [8]

Обработка информации выполняется с помощью и под управлением соответствующих программ. Само существование компьютера, любой вычислительной системы определяется программным аппаратом системы. Программное обеспечение является неотъемлемой частью любой вычислительной системы.

Операционная система является ядром системного программного обеспечения.[3]

Необходимость операционной системы для работы объясняется тем, что те элементарные операции, которые обеспечивают взаимодействие и функционирование различных устройств и управление ресурсами компьютера, являются операциями очень низкого уровня. В силу этого действия, которые необходимо выполнить по заданию пользователя или при выполнении прикладных программ, состоят из нескольких сотен, а порой и тысяч таких элементарных операций. Операционная система берет на себя функции диспетчера и осуществляет загрузку в оперативную память вызванных пользователем программ, передает им управление в начале их работы, выполняет различные действия по указанию программ и освобождает оперативную память после завершения работы программ.[7]

Операционная система – это управляющая программа, необходимая для выполнения других программ. Операционная система не связана ни с одним из языков программирования. В этом смысле она является автономной средой. [4]

Цель курсовой работы – раскрыть понятие и назначение операционной системы, охарактеризовать операционные системы семейства Windows.

Для достижения поставленной цели необходимо решение ряда задач:

                  изучить классификацию операционных систем,

                  рассмотреть состав операционной системы,

                  выявить назначения основных компонент ОС,

                  осуществить обзор файловых систем.

В ходе написания работы был использован монографический, аналитический метод, метод сравнения.

Курсовая работа оформлена  при помощи программы MS Word 2003 с соблюдением параметров форматирования, рекомендуемых методическими указаниями.

При разработке курсовой работы использовались следующие программные средства: операционная система Windows XP, текстовый процессор MS Word, а также следующие технические средства: компьютер Intel (R) Pentium (R) D CPU 3.06 GHz, ОЗУ 1 ГБ, принтер Canon LaserShot LBP-2900.

1.        Понятие операционной системы

1.1.           Назначение и классификация операционных систем

Операционные системы (ОС) являются основой системного программного обес­печения. Без операционной системы доступ к аппаратуре и программам совре­менного компьютера совершенно невозможен. Все аппаратные, а также и про­граммные средства предоставляются пользователю только через посредника - операционную систему

Операционной системой называется комплекс программ, которые обеспечивают автоматизацию доступа к аппаратным и программным ресурсам компьютера.

Основными функциями операционных систем являются:

▪                  загрузка программ в оперативную память и управление ходом их выполнения;

▪                  обеспечение операций по обмену данными между выполняющейся програм­мой и внешними устройствами;

▪                  обслуживание нестандартных ситуаций в ходе выполнения программы;

▪                  удаление выполненной программы из оперативной памяти и освобождение места для загрузки новой программы;

▪                  организация хранения и поиска программ и данных на внешних носителях;

▪                  организация взаимодействия пользователя и операционной системы – прием и выполнение команд пользователя;

▪                  выполнение различных вспомогательных (сервисных) функций, таких как фор­матирование дисковых устройств, копирование информации с одного диско­вого устройства на другое и некоторые другие.

Образующие базовую систему ввода-вывода части операционной системы обыч­но записываются в постоянную память компьютера. Все остальные ее части раз­мещаются на гибком, винчестерском или лазерном диске, который в этом случае называется системным диском.

Операционная система должна находиться в рабочем состоянии в течение всего времени функционирования компьютера. Работа операционной системы на­чинается в момент включения компьютера и заканчивается в момент его вы­ключения.[3]

Операционные системы могут различаться особенностями реализации внутренних алгоритмов управления основными ресурсами компьютера (процессорами, памятью, устройствами), спецификой использованных методов проектирования, типами аппаратных плат­форм, областями применения рядом других свойств.

Далее приведена классификация ОС по нескольким наиболее важ­ным признакам.

Особенности алгоритмов управления ресурсами

От эффективности алгоритмов управления локальными ресурсами компьютера во многом зависит эффективность сетевой ОС в целом. По­этому, характеризуя сетевую ОС, часто приводят важнейшие особенно­сти реализации функций ОС по управлению процессорами, памятью, внешними устройствами автономного компьютера. Так, например, в за­висимости от особенностей использованного алгоритма управления процессором ОС делят на многозадачные и однозадачные, многопользо­вательские и однопользовательские, на поддерживающие многонитевую обработку и не поддерживающие ее, на многопроцессорные и однопро­цессорные системы.

Поддержка многозадачности

По числу одновременно выполняемых задач операционные системы могут быть разделены на два класса:

однозадачные (например, MS-DOS, MSX);

многозадачные (ОС ЕС, OS/2, UNIX, Windows).

Однозадачные ОС в основном выполняют функцию предоставления пользователю виртуальной машины, делая более простым и удобным процесс взаимодействия пользователя с компьютером. Такие ОС вклю­чают средства управления периферийными устройствами, управления файлами, общения с пользователем.

Многозадачные ОС, кроме перечисленных функций, управляют раз­делением совместно используемых ресурсов, таких как процессор, опе­ративная память, файлы и внешние устройства.

Поддержка многопользовательского режима

По числу одновременно работающих пользователей ОС делятся на:

однопользовательские (MS-DOS, Windows 3.x, ранние версии OS/2);

многопользовательские (UNIX, Windows NT).

Главным отличием многопользовательских систем от однопользова­тельских является наличие средств защиты информации каждого поль­зователя от несанкционированного доступа других пользователей. Сле­дует заметить, что не всякая многозадачная система является многопользо­вательской и не всякая однопользовательская ОС является однозадачной.

Вытесняющая и невытесняющая многозадачность

Важнейшим разделяемым ресурсом является процессорное время. Способ распределения процессорного времени между несколькими одновременно осуществляемыми в системе процессами (или нитями) во многом определяет специфику ОС. Среди множества возможных вариантов реализации многозадачности можно выделить две группы алгоритмов:

      невытесняющая многозадачность (NetWare, Windows 3.x);

      вытесняющая многозадачность (Windows NT, OS/2, UNIX).

Основным различием между вытесняющим и невытесняющим вари­антами многозадачности является степень централизации механизма планирования процессов. В первом случае этот механизм целиком со­средоточен в операционной системе, а во втором распределен между систе­мой и прикладными программами. При невытесняющей многозадачности активный процесс выполняется до тех пор, пока он сам, по собственной инициативе, не отдаст управление операционной системе для того, чтобы та выбрала из очереди другой готовый к выполнению процесс. При вытес­няющей многозадачности решение о переключении процессора с одного процесса на другой принимается ОС, а не самим активным процессом.

Поддержка многонитевости

Важным свойством операционных систем является возможность рас­параллеливания вычислений в рамках одной задачи. Многонитевая ОС разделяет процессорное время не между задачами, а между их отдельны­ми ветвями (нитями).

Многопроцессорная обработка

Другим важным свойством ОС является отсутствие или наличие в ней средств поддержки многопроцессорной обработки — мультипроцессиро- вание.

Мультипроцессирование приводит к усложнению всех алгоритмов управления ресурсами.

В наши дни становится общепринятым введение в ОС функций под­держки многопроцессорной обработки данных. Такие функции имеются в операционных системах Solaris 2.x фирмы Sun, Open Server 3.x компа­нии Santa Cms Operations, OS/2 фирмы IBM, Windows NT фирмы Microsoft и NetWare 4.1 фирмы Novell.

Многопроцессорные ОС могут классифицироваться по способу орга­низации вычислительного процесса в системе с многопроцессорной архитектурой: асимметричные ОС и симметричные ОС. Асимметричная ОС целиком выполняется только на одном из процессоров системы, рас­пределяя прикладные задачи по остальным процессорам. Симметричная ОС полностью децентрализована и использует весь пул процессоров, разделяя их между системными и прикладными задачами.

Ранее были рассмотрены характеристики ОС, связанные с управле­нием только одним типом ресурсов - процессором. Важное влияние на облик ОС в целом, на возможности ее использования в той или иной области оказывают особенности и других подсистем управления локаль­ными ресурсами - подсистем управления памятью, файлами, устройст­вами ввода-вывода.

Специфика ОС проявляется и в том, каким образом она реализует се­тевые функции: распознавание и перенаправление в сеть запросов к уда­ленным ресурсам, передача сообщений по сети, выполнение удаленных запросов. При реализации сетевых функций возникает комплекс задач, связанных с распределенным характером хранения и обработки данных в сети: ведение справочной информации обо всех доступных в сети ре­сурсах и серверах, адресация взаимодействующих процессов, обеспече­ние прозрачности доступа, тиражирование данных, согласование копий, поддержка безопасности данных.

Особенности аппаратных платформ

На свойства ОС непосредственное влияние оказывают аппаратные средства, на которые она ориентирована. По типу аппаратуры различают ОС персональных компьютеров, мини-компьютеров, мэйнфреймов, кластеров и сетей ЭВМ. Среди перечисленных типов компьютеров могут встречаться как однопроцессорные варианты, так и многопроцессор­ные. В любом случае специфика аппаратных средств, как правило, отра­жается на специфике ОС.

Очевидно, что ОС большой машины является более сложной и функ­циональной, чем ОС персонального компьютера. В первом случае функ­ции планирования потока выполняемых задач, очевидно, реализуются путем использования сложных приоритетных дисциплин и требуют большей вычислительной мощности, чем в ОС персональных компьюте­ров. Аналогично обстоит дело и с другими функциями.

Сетевая ОС имеет в своем составе средства передачи сообщений ме­жду компьютерами по линиям связи, которые совершенно не нужны в автономной ОС. На основе этих сообщений сетевая ОС поддерживает разделение ресурсов компьютера между удаленными пользователями, подключенными к сети. Для поддержания функций передачи сообще­ний сетевые ОС имеют специальные программные компоненты, реали­зующие популярные коммуникационные протоколы, такие как TCP/IP, IPX, Ethernet и другие.

Многопроцессорные системы требуют от ОС особой организации, с помощью которой сама ОС, а также поддерживаемые ею приложения могли бы выполняться параллельно отдельными процессорами системы. Параллельная работа отдельных частей ОС создает дополнительные про­блемы для разработчиков ОС, так как в этом случае гораздо сложнее обеспечить согласованный доступ отдельных процессов к общим сис­темным таблицам, исключить эффект гонки и прочие нежелательные последствия асинхронного выполнения работ.