 |
Эволюция операционных систем.
|
|
|
|
ЛЕКЦИЯ № 1
«ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ ЭВМ»
УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ:
1. Эволюция операционных систем.
2. Определение, назначение и функции ОС.
3. Классификация ОС.
ВВЕДЕНИЕ
1. Цели и задачи дисциплины.
Курс «Операционные системы, среды и оболочки» ориентирован на получение студентами знаний о современных концепциях и технологиях проектирования операционных систем, характеристиках современных операционных систем и выработку практических навыков работы с различными версиями операционных систем нашедшими наиболее широкое практическое применение. В курсе рассматриваются принципы, положенные в основу построения большинства современных операционных систем и решения ими основных функциональных задач.
Основная цель дисциплины заключается в приобретении студентами прочных знаний и навыков в области операционных систем и включает следующее:
- получение представления о назначении, классификации и принципах, положенных в основу проектирования современных операционных систем;
- получение теоретических знаний о принципах управления процессами ввода-вывода и обработки информации, реализованными в различных типах операционных систем;
- систематизация теоретических знаний в области построения и функционирования операционных систем;
- выработка у обучающихся практических навыков работы с современными типами операционных систем и оболочек для получения и обработки информации в различных сферах деятельности.
Основными видами занятий по дисциплине являются лекции и практические занятия с использованием современной компьютерной базы, операционных систем и оболочек.
|
|
|
Основным видом текущего контроля знаний является собеседование по разделам лекционного материала.
Основным видом итогового контроля знаний является зачет (экзамен).
2. СОДЕРЖАНИЕ КУРСА
Весь курс рассчитан на 64 учебных часа, из которых 32 часа – лекционные занятия и 32 часа – практические.
Курс состоит из 8 тем:
Тема 1. Введение в операционные системы. – 2 ч.
Эволюция операционных систем. Определение, назначение и функции операционных систем. Классификация операционных систем.
Тема 2. Принципы построения и функционирования
операционных систем. – 22 ч. (14+8)
Принципы построения ОС. Структура и функции ОС. Управление памятью. Управление процессами. Управление заданиями. Управление вводом-выводом. Управление периферийными устройствами. Управление данными. Управление восстановлением работоспособности ПЭВМ. Инсталляция и конфигурирование операционной системы, начальная загрузка. Обеспечение жизнеспособности системы.
Тема 3. Операционные оболочки. Локальные и глобальные сети. –12 (4+8) ч.
Типы и характеристики ЛВС. Протоколы передачи данных и методы доступа к передающей среде в ЛВС. Сетевое оборудование ЛВС. Программное обеспечение ЛВС. Системы сетевых коммуникаций. Зарубежные и отечественные глобальные сети. Дисциплины обслуживания запросов пользователей сетей. Расширение возможностей пользователя.
Тема 4. Сетевые операционные системы. – 12 (4+8)ч.
Сетевые и распределенные операционные системы. Компоненты сети. Установка сетевой операционной системы. Организация файлового сервера.
Тема 5. Средства защиты информации в сети. – 6 (2+4) ч.
Основные понятия безопасности. Базовые технологии безопасности. Технологии аутентификации. Работа в сети.
Тема 6. Глобальные и локальные сетевые технологии. – 8 ч (4+4)
Глобальные сети. Путеводители (навигаторы). Элементы системной интеграции.
|
|
|
Тема 7. Тенденции и перспективы развития распределенных операционных сред. – 2 ч.
Требования, предъявляемые к ОС. Тенденции и перспективы развития в структурном построении ОС.
Эволюция операционных систем.
Первый период (1945 -1955). Известно, что компьютер был изобретен английским математиком Чарльзом Бэбиджем в конце восемнадцатого века. Его "аналитическая машина" так и не смогла но-настоящему заработать, потому что технологии того времени не удовлетворяли требованиям по изготовлению деталей точной механики, которые были необходимы для вычислительной техники. Известно также, что этот компьютер не имел операционной системы.
Некоторый прогресс в создании цифровых вычислительных машин произошел после второй мировой войны. В середине 40-х годов 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 для 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.
 |
Второй период (1955 - 1965). С середины 50-х годов начался новый период в развитии вычислительной техники, связанный с появлением новой технической базы - полупроводниковых элементов. Компьютеры второго поколения стали более надежными, теперь они могли непрерывно работать так долго, что на них уже можно было возложить выполнение действительно практически важных задач. Именно в этот период произошло разделение персонала на программистов и операторов, эксплуатационников и разработчиков вычислительных машин.
В эти годы появились первые алгоритмические языки, а, следовательно, и первые системные программы - компиляторы. Стоимость процессорного времени возросла, что потребовало уменьшения непроизводительных затрат времени между запусками программ. Появились первые системы пакетной обработки, которые просто автоматизировали запуск программ одна за другой и тем самым увеличивали коэффициент загрузки процессора. Системы пакетной обработки явились прообразом современных операционных систем, они стали первыми системными программами, предназначенными для управления вычислительным процессом. В ходе реализации систем пакетной обработки был разработан формализованный язык управления заданиями, с помощью которого программист сообщал системе и оператору, какую работу он хочет выполнить на вычислительной машине. Совокупность нескольких заданий, как правило в виде колоды перфокарт, получила название пакета заданий.
|
|
|
Третий период (1965 - 1980). Следующий важный период развития ЦВМ относится к 1965-1980 годам. В это время в технической (элементной) базе вычислительной техники произошел переход от отдельных полупроводниковых элементов типа транзисторов к интегральным микросхемам, что обусловило новому, третьему поколению компьютеров более широкие возможности по целому ряду показателей.
Для этого периода характерно также создание семейств программно - совместимых машин. Первым семейством программно-совместимых машин, построенных на интегральных микросхемах, явилась серия машин IBM/360. Построенное в начале 60-х годов это семейство значительно превосходило машины второго поколения по критерию «эффективность-стоимость» (цена/производительность). Вскоре идея программно-совместимых машин стала общепризнанной.
Программная совместимость требовала и совместимости операционных систем. Такие операционные системы должны были бы работать и на больших, и на малых ВС, с большим и с малым количеством разнообразной периферии, в коммерческой области и в области научных исследований. Операционные системы, построенные с намерением удовлетворить всем этим противоречивым требованиям, оказались чрезвычайно сложными "монстрами". Они состояли из многих миллионов ассемблерных строк, написанных тысячами программистов, и содержали тысячи ошибок, вызывающих нескончаемый поток исправлений. В каждой новой версии операционной системы исправлялись одни ошибки и одновременно вносились другие.
|
|
|
Однако, несмотря на необозримые размеры и множество проблем, OS/360 и другие ей подобные операционные системы ЦВМ третьего поколения действительно удовлетворяли большинству требований потребителей. Важнейшим достижением ОС данного поколения явилась реализация мультипрограммирования. Мультипрограммирование - это способ организации вычислительного процесса, при котором на одном процессоре попеременно выполняются несколько программ. Пока одна программа выполняет операцию ввода-вывода, процессор не простаивает, как это происходило при последовательном выполнении программ (однопрограммный режим), а выполняет другую программу (многопрограммный режим). При этом каждая программа загружается в свой участок оперативной памяти, называемый разделом.
Другое нововведение - спулинг (spooling). Спулинг в то время определялся как способ организации вычислительного процесса, в соответствие с которым задания считывались с перфокарт на диск в том темпе, в котором они появлялись в помещении вычислительного центра, а затем, когда очередное задание завершалось, новое задание с диска загружалось в освободившийся раздел памяти.
Наряду с мультипрограммной реализацией систем пакетной обработки появился новый тип ОС - системы разделения времени. Вариант мультипрограммирования, применяемый в системах разделения времени, был нацелен на создание для каждого отдельного пользователя иллюзии единоличного использования вычислительной машины.
Четвертый период (1980 - настоящее время). Следующий период в эволюции операционных систем связан с появлением больших интегральных схем (БИС). В эти годы произошло резкое возрастание степени интеграции и удешевление микросхем. Компьютер стал доступен отдельному человеку, и наступила эра персональных компьютеров. С точки зрения архитектуры персональные компьютеры ничем не отличались от класса миникомпьютеров типа PDP-11, но вот цена у них существенно отличалась. Если миникомпьютер дал возможность иметь собственную вычислительную машину отделу предприятия или университету, то персональный компьютер сделал это возможным для отдельного человека. Компьютеры стали широко использоваться неспециалистами, что потребовало разработки "дружественного" программного обеспечения, это положило конец кастовости программистов.
|
|
|
На рынке операционных систем доминировали две системы: MS-DOS и UNIX (Юникс). Однопрограммная однопользовательская ОС MS-DOS широко использовалась для компьютеров, построенных на базе микропроцессоров Intel 8088, а затем 80286, 80386 и 80486. Мультипрограммная многопользовательская ОС UNIX доминировала в среде "не-интеловских" компьютеров, особенно построенных на базе высокопроизводительных RISC-процессоров.
В середине 80-х стали бурно развиваться сети персональных компьютеров, работающие под управлением сетевых или распределенных ОС.
В сетевых ОС пользователи должны быть осведомлены о наличии других компьютеров и осуществлять логический вход в другой компьютер, чтобы воспользоваться его ресурсами, преимущественно файлами. Каждая ВМ в сети имеет свою собственную локальную операционную систему, отличающуюся от ОС автономного компьютера наличием дополнительных средств, позволяющих компьютеру работать в сети. Сетевая ОС не имеет фундаментальных отличий от ОС однопроцессорного компьютера. Она обязательно содержит программную поддержку для сетевых интерфейсных устройств (драйвер сетевого адаптера), а также средства для удаленного входа в другие компьютеры сети и средства доступа к удаленным файлам, однако эти дополнения существенно не меняют структуру самой операционной системы.
|
|
|
