Назначение, эволюция и классификация операционных систем

С середины 70-х годов началось массовое использование UNIX, уникальной для того времени ОС, которая сравнительно легко переносилась на различные типы компьютеров. Хотя ОС UNIX была первоначально разработана для мини-компьютеров, ее гибкость, элегантность, мощные функциональные возможности и открытость позволили ей занять прочные позиции во всех классах компьютеров.

В конце 70-х годов был создан рабочий  вариант стека протоколов TCP/IP. В 1983 году стек протоколов TCP/IP был стандартизован. Независимость от производителей, гибкость и эффективность, доказанные успешной работой в Интернете, сделали протоколы TCP/IP не только главным транспортным механизмом Интернета, но и основным стеком большинства сетевых ОС.

Начало 80-х годов связано со знаменательным для истории операционных систем событием – появлением персональных компьютеров, которые послужили мощным катализатором для бурного роста локальных сетей, создав для этого отличную материальную основу в виде десятков и сотен компьютеров, расположенных в пределах одного здания. В результате поддержка сетевых функций стала для ОС персональных компьютеров необходимым условием.

В 80-е годы были приняты основные стандарты на коммуникационные технологии для локальных сетей: в 1980 году — Ethernet, в 1985 — Token Ring, в конце 80-х — FDDI. Это позволило обеспечить совместимость  сетевых ОС на нижних уровнях, а также стандартизовать интерфейс ОС с драйверами сетевых адаптеров.

 

К началу 90-х практически все ОС стали  сетевыми, способными поддерживать работу с разнородными клиентами и серверами. Появились специализированные сетевые  ОС, предназначенные исключительно для выполнения коммуникационных задач, например система IOS компании Cisco Systems, работающая в маршрутизаторах.

Особое  внимание в течение всего последнего десятилетия уделялось корпоративным  сетевым ОС, для которых характерны высокая степень масштабируемости, поддержка сетевой работы, развитые средства обеспечения безопасности, способность работать в гетерогенной среде, наличие средств централизованного администрирования и управления.

 

      Для наглядного примера я хочу представить  аналитическую таблицу с эволюционными процессами в развитии операционной системы Microsoft Windows (см. Таблицу 1)

Таблица 1

Эволюция  операционной системы  Microsoft Windows

 
 

 

4. КЛАССИФИКАЦИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Существует  много принципов классификации  операционных систем, я же приведу  самые распространенные.

      Операционные  системы (ОС) классифицируют:

1. по особенностям алгоритмов управления ресурсами – локальные и сетевые ОС. Локальные ОС управляют ресурсами отдельного компьютера. Сетевые ОС участвуют в управлении ресурсами сети;
2. по числу одновременно выполняемых задач – однозадачные и многозадачные. Однозадачные ОС выполняют функцию предоставления пользователю виртуальной вычислительной машины, обеспечивая его простым и удобным интерфейсом взаимодействия с компьютером, средствами управления периферийными устройствами и файлами. Многозадачные ОС, кроме вышеперечисленных функций, управляют разделением совместно используемых ресурсов, таких как процессор, оперативная память, файлы и внешние устройства;
3. по числу одновременно работающих пользователей – однопользовательские и многопользовательские. Основным отличием многопользовательских систем от однопользовательских является наличие средств защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей;
4. по возможности распараллеливания вычислений в рамках одной задачи – поддержка многонитевости. Многонитевая ОС разделяет процессорное время не между задачами, а между их отдельными ветвями – нитями;
5. по способу распределения процессорного времени между несколькими одновременно существующими в системе процессами или нитями – невытесняющая многозадачность и вытесняющая многозадачность. В невытесняющей многозадачности механизм планирования процессов целиком сосредоточен в операционной системе, а в вытесняющей распределен между системой и прикладными программами. При невытесняющей многозадачности активный процесс выполняется до тех пор, пока он сам по собственной инициативе не передаст управление операционной системе для выбора из очереди другого готового к выполнению процесса. При вытесняющей многозадачности решение о переключении процессора с одного процесса на другой принимается операционной системой, а не самим активным процессом;
6. по отсутствию или наличию в ней средств поддержки многопроцессорной обработки. Многопроцессорные ОС, в свою очередь, 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 набор процессоров, разделяя их между системными и прикладными задачами;
7. по ориентации на аппаратные средства – операционные системы персональных компьютеров, серверов, мейнфреймов, кластеров;
8. по зависимости от аппаратных платформ – зависимые и мобильные. В мобильных ОС аппаратно зависимые места локализованы так, что при переносе системы на новую платформу переписываются только они. Средством, облегчающим перенос ОС на другой тип компьютера является написание ее на машиннонезависимом языке, например, на С;
9. по особенностям областей использования – ОС пакетной обработки, разделения времени, реального времени. Системы пакетной обработки предназначены для решения задач вычислительного характера, не требующих быстрого получения результатов. Главной целью и критерием эффективности систем пакетной обработки является максимальная пропускная способность, то есть решение максимального числа задач в единицу времени. В системах с разделением времени каждому пользователю предоставляется терминал, с которого он может вести диалог со своей программой. Каждой задаче выделяется некоторый квант процессорного времени, так что ни одна задача не занимает процессор надолго. Если квант времени выбран небольшим, то у всех пользователей, одновременно работающих на одном компьютере, создается впечатление, что каждый из них единолично использует машину. Системы реального времени применяются для управления различными техническими объектами, когда существует предельно допустимое время, в течение которого должна быть выполнена та или иная программа управления объектом. Невыполнение программы в срок может привести к аварийной ситуации. Таким образом, критерием эффективности систем реального времени является их способность выдерживать заранее заданные интервалы времени между запуском программы и получением результата – управляющего воздействия;
10. по структурной организации и концепциям, положенным в основу:
• по способу построения ядра системы – монолитное ядро или микроядерный подход. ОС использующие монолитное ядро, компонуются как одна программа, работающая в привилегированном режиме и использующая быстрые переходы с одной процедуры на другую, не требующие переключения из привилегированного режима в пользовательский и наоборот. При построении ОС на базе микроядра, работающего в привилегированном режиме и выполняющего только минимум функций по управлению аппаратурой, функции более высокого уровня выполняют специализированные компоненты ОС – программные серверы, работающие в пользовательском режиме. При таком построении ОС работает более медленно, так как часто выполняются переходы между привилегированным режимом и пользовательским, но система получается более гибкой и ее функции можно модифицировать, добавляя или исключая серверы пользовательского режима;
• по построению на базе объектно-ориентированного подхода;
• по наличию нескольких прикладных сред в рамках одной ОС, позволяющих выполнять приложения, разработанные для нескольких операционных систем. Концепция множественных прикладных сред наиболее просто реализуется в ОС на базе микроядра, над которым работают различные серверы, часть которых реализуют прикладную среду той или иной операционной системы;
• по распределению функций операционной системы среди компьютеров сети. В распределенной ОС реализованы механизмы, обеспечивающие пользователя возможностью представлять и воспринимать сеть в виде однопроцессорного компьютера. Признаками распределенной ОС является наличие единой справочной службы разделяемых ресурсов и службы времени, использование механизма вызова удаленных процедур для распределения программных процедур по машинам, многонитевой обработки, позволяющей распараллеливать вычисления в рамках одной задачи и выполнять эту задачу одновременно на нескольких компьютерах сети, а также наличие других распределенных служб.

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

       На  данный  момент  мировая  компьютерная  индустрия  развивается  очень  стремительно. Ни одна фирма не обходится  без помощи компьютеров. Хранение данных, написание документов, составление  графиков, таблиц, расписаний, создание презентаций -во всем в этом нам помогает компьютер, и помогает успешно.

       Так как общество стремится создавать высокоэффективные ОС, ему удается увеличивать отдачу от используемых ресурсов. Именно поэтому вопросы разработки научного фундамента планирования, проектирования и построения ОС требуют первостепенного внимания и незамедлительного решения.

       Операционные  системы, развиваясь вместе с ЭВМ, прошли длинный путь от простейших программ в машинных кодах длинной в  несколько килобайт до монстров, написанных на языках высокого уровня, размер которых исчисляется десятками мегабайт. Такой значительный рост размера операционных систем обусловлен, главным образом, стремлением разработчиков ’украсить’ операционную систему, расширить ее возможности, добавить возможности, изначально несвойственные операционным системам, а также сделать интерфейс пользователя интуитивным.

       Производительность   систем   возрастает,   а   следовательно возрастают возможности  обработки  больших  объёмов  данных. 

      Современная операционная система - сложный комплекс программных средств, предоставляющих пользователю не только стандартизированный ввод-вывод и управление программами, но и упрощающий работу с компьютером.

 

II. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1. ОБЩАЯ  ХАРАКТЕРИСТИКА ЗАДАЧИ

Вариант 17

      Условия задачи:

      Исходные данные для расчета заработной платы организации представлены на рис. 17.1 и 17.2.

1. Построить таблицы по приведенным ниже данным.
2. В таблице на рис. 17.3 для заполнения столбцов «Фамилия» и «Отдел» использовать функцию ПРОСМОТР().
3. Для получения результата в столбце «Сумма по окладу», используя функцию ПРОСМОТР(), по табельному номеру найти соответствующий оклад, разделить его на количество рабочих дней и умножить на количество отработанных дней. Сумма по надбавке считается аналогично. Данные берутся из графы «Надбавка».
4. Сформировать ведомость зарплаты.
5. Данные результатной таблицы отсортировать по номеру отдела и рассчитать итоговые суммы по отделам. По результатам вычислений построить круговую диаграмму.

 

      Цель: решить данную задачу, выполняя функции бухгалтерии организации. Рассчитать ведомость зарплаты сотрудников за месяц итоговые суммы зарплат по отделам организации и представить в наглядном виде в форме диаграммы. Задачу выполнить в приложении Microsoft Excel.

 

2. ОПИСАНИЕ  АЛГОРИТМА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ

1. Запустить табличный процессор MS Excel.
2. Создать книгу с именем «Зарплата».
3. Лист 1 переименовать в лист с названием Сотрудники.
4. На рабочем листе Сотрудники MS Excel создать таблицу «Данные о сотрудниках».
5. Заполнить таблицу исходными данными (рис. 17.1).

 

 

      Рис. 17.1 Данные о сотрудниках

6. Лист 2 переименовать в лист с названием Рабочее время.
7. На рабочем листе Рабочее время MS Excel создать таблицу с данными об учете рабочего времени.
8. Заполнить таблицу с данными об учете рабочего времени исходными данными (рис. 17.2).

 

      Рис. 17.2. Данные об учете  рабочего времени

9. Лист 3 переименовать в лист с названием Ведомость зарплаты.
10. На рабочем листе Ведомость зарплаты MS Excel создать таблицу, в которой будет содержаться ведомость зарплаты сотрудников за месяц.
11. Заполнить графы «Таб.номер», «НДФЛ» таблицы «Ведомость зарплаты за месяц» исходными данными предыдущих таблиц.
12. Графу «Фамилия» таблицы «Ведомость зарплаты за месяц» заполнить с помощью функции ПРОСМОТР(), т.е. следующим образом:

        Занести в ячейку В2 формулу:

=ПРОСМОТР(A2;Сотрудники!$A$2:$A$8;Сотрудники!$B$2: 
$B$8).

Размножить  введенную в ячейку B2 формулу для остальных ячеек (с В3 по В8) данной графы.

 
    

13. Заполнить графу «Отдел» аналогично графе  «Фамилия». Для этого:

Занести в ячейку С2 формулу:

=ПРОСМОТР(A2;Сотрудники!$A$2:$A$8;Сотрудники!$C$2: 
$C$8).