Обзор операционных систем.

Для того чтобы компьютер мог управлять компьютерной программой (иногда называемой приложением или программным обеспечением), он должен быть способен выполнять определенное количество подготовительных операций для обеспечения обмена между процессором, памятью и физическими ресурсами (периферийными устройствами).

Операционная система(иногда ее называют аббревиатурой OS ), отвечает за создание связи между материальными ресурсами, пользователем и приложениями (текстовый процессор, видеоигра и т.д.).). Когда программа хочет получить доступ к материальному ресурсу, ей не нужно отправлять конкретную информацию на периферийное устройство, она просто отправляет информацию в операционную систему, которая передаёт её на соответствующее периферийное устройство через свой драйвер. Если нет драйверов, каждая программа должна распознавать и учитывать связь с каждым типом периферийного устройства!

Управление ресурсами можно свести к выполнению следующих функций:

Упрощённый доступ к ресурсам
Реализация данной функции позволяет спрятать аппаратные особенности ПК и тем самым предоставить в распоряжение пользователей абстрактную машину с существенно лёгким управлением, т.е. ОС может поддерживать два интерфейса (interface), уровень которых выше аппаратного:

• пользовательский интерфейс (user interface) м.б. символьным (текстовым) или графическим (командный язык для управления функционированием ПК и набор сервисных услуг, освобождающих пользователя от рутинных операций);
• программный интерфейс (program interface) (набор услуг, освобождающий программиста от рутинного кодирования);
• распределение ресурсов между конкурирующими за них процессами.

Принципы распределения и разделения занимают центральное место при проектировании ОС и определяют их основные отличия. ОС различаются архитектурой, возможностями, требуемыми ресурсами, набором сервисных функций, ориентацией на используемый микропроцессор и т.д.
Теория и практика ОС находится в постоянном развитии, т.к. разработчики стремятся  к тому, чтобы системы решали следующие основные проблемы:

• устойчивость при эксплуатации систем,
• защита программ и данных при сбоях или несанкционированном доступе,
• создание распределенных систем и сетей.

При классификации ОС используются разнообразные критерии, среди которых такие как:

• назначение ОС,
• способы взаимодействия с пользователем,
• режимы обработки задач,
• подходы к проектированию и т.д.

Современные ОС представляют собой экспозицию нескольких взглядов и подходов. И говорить о достоинствах ОС можно только в контексте решаемых задач.
По назначению ОС делятся на:

• ОС общего назначения (универсальные, обеспечивающие решение задач различных классов);
• ОС специального назначения:

• предназначенные для решения задач в режиме реального времени (режим реального времени это режим обработки данных, при котором обеспечивается взаимодействие ВС с внешними по отношению к ней процессами в темпе, соизмеримом со скоростью протекания этих процессов) (Unix, Windows NT – для некритических приложений),
• ориентированные на организацию и ведение Баз Данных (Unix, Pick),
• предназначенные для поддержки однородных вычислительных структур и сетей (Windows NT).

Сегодня на персональных компьютерах (ПК) преобладают ОС общего назначения производства фирм Microsoft, IBM, NOVELL, Apple, Sun, Banyan и т.д.
Отличительными чертами современных ОС являются:

• более развитый пользовательский интерфейс, т.е. средства и методы взаимодействия с пользователем;
• многозадачность, т.е. способность одновременно обеспечить выполнение нескольких программ;
• использование всех возможностей, предоставляемых современными микропроцессорами;
• устойчивость в работе и хорошая защита.

Среди имеющегося разнообразия ОС, особое место занимают сетевые системы. Они обеспечивают функционирование целого сообщества компьютеров, объединенных кабелями в единую вычислительную сеть. Среди сетевых ОС прочное положение на рынке занимает система Net Ware Novell.

Вообще говоря, сетевая проблематика в настоящее время весьма актуальна, поэтому современные ОС, все без исключения, наделяются теми или иными сетевыми возможностями.
Основные характеристики, в соответствии с которыми обычно проводится сравнение ОС, следующие:

• тип ОС (многозадачная, многопользовательская и т.д.);
• процессорная ориентация;
• рекомендуемая минимальная конфигурация ПЭВМ (МП, ОЗУ, НЖМД и т.д.);
• максимальный объем ОЗУ для пользователя (на процесс);
• организация памяти (физическая, виртуальная с сегментацией или страничная, тип подкачки и т.д.);
• системная защита (разрешения группового уровня, защита на уровне ОС и т.д.);
• режим работы МП (реальный, защищенный, разрядность и т.д.);
• величина гранулы параллелизма (программа, процесс,нити и т.д.);
• средства взаимодействия между процессами (разделяемая память, очереди сообщений, семафоры, программируемые каналы и т.д.);
• сетевые возможности (базовые и встроенные средства и т.д.);
• средства связи с Internet и т.д.

Не так давно практически на каждом ПК была установлена MS-DOS (аббревиатура от Microsoft Disk Operating System – дисковая ОС фирмы Microsoft) или одна из ее аналогов, например РС DOS фирмы IBM. Эти ОС давно морально устарели. Но, благодаря своей экономичности и исключительной простоте, а также беспрецедентному количеству накопленного ПО, они используются и до настоящего времени.

К числу разработанных ОС прошлого поколения относятся:

ОС Windows фирмы Microsoft

ОС Windows 9х – когда то была самая массовая ОС для ПК. Преемница и результат слияния MS-DOS и Microsoft Windows 3.х. При этом старушка DOS не была предана забвению и сохранена в Windows 9х отнюдь не только с целью обеспечить совместимость с ранее накопленным ПО. Она играет роль единственно возможной среды исполнения ряда утилит, осуществляющих диагностику технических средств ПК и восстановления данных. Она же, при  необходимости, позволяет пользоваться драйверами и резидентными программами реального режима работы. Свойства, влияющие на характер работы пользователя в среде этой ОС:

• 32-разрядная архитектура;
• совершенный пользовательский интерфейс (графический, объектно-ориентированный, документно-ориентированный – документ является одной из разновидностей доступных пользователю объектов, поэтому ориентация на документы частный случай ориентации на объекты);
• вытесняющая многозадачность (распределение процессорного времени между задачами – прерогатива ОС);
• приемлемая устойчивость в работе;
• упрощенная настройка и подключение новых периферийных устройств;
• наличие большого набора системных и прикладных программных средств (в том числе сетевых и коммуникационных);
• достаточно высокая совместимость с ранее накопленными ПО и имеющимися техническими средствами.

Windows NT (NT – аббревиатура от New Technology). В отличие от ОС Windows 9х, ориентированной на массового потребителя, система Windows NT предназначена для установки на мощные корпоративные ПК. Эта ОС является типичным представителем сетевых ОС. Ее продвижение на рынок испытывало в свое время серьезные трудности, но сейчас ситуация нормализовалась (можно даже утверждать, что радикально изменилась в лучшую сторону).  Фирма утверждает, что развитие следующих версий систем и для массового пользователя будет только на основе ядра Windows NT.
Windows 2000. Windows 2000 пока только завоевывает своих пользователей. Это попытка соединить стабильность Windows NT и интерфейс Windows 98, но, к сожалению, только с частичной поддержкой аппаратуры этой ОС. Поскольку разработка драйверов для относительно старых изделий у многих производителей аппаратуры имеет невысокий приоритет, то многие пользователи уже отказываются от Windows 2000 и возвращаются к Windows 9х, т.к. драйверы для этих версий к настоящему времени стали сравнительно зрелыми и стабильными, либо поддерживают двухвариантную загрузку. Фирма Microsoft публикует список полностью несовместимых моделей (системные платы, устройства внешней памяти, принтеры, сканеры и т.д.) с данной системой. Представители фирмы Microsoft подчеркивают, что это система для бизнеса, т.е. для установки на корпоративные машины, а не на домашние компьютеры.

Windows Me (Millennium Edition, т. е. «Редакция тысячелетия»).            Эта ОС предназначена для индивидуальных домашних пользователей, а не для деловых применений, обладает большей надежностью и дополнительными функциями. Среди наиболее важных изменений, коснувшихся системы, выделяется отсутствие, имеющейся в Windows 9x, возможности ее перезапуска или загрузки при помощи командной строки MS-DOS. Однако прикладные программы DOS по-прежнему можно запускать в окнах DOS. Произведена также капитальная реконструкция средств Windows для связи с Internet которые повышают производительность, однако приводят к несовместимости с некоторыми широко распространенными программами для Internet. В качестве дополнительных функций можно отметить такие важные функции мультимедиа, как автоматизированный видеоредактор с эффективным механизмом сжатия и простыми возможностями импорта данных с видеокамер, и мастер для автоматизации заданий, выполняемых с применением сканера и фотокамеры. Интерфейс рабочего стола Windows Me такой же, как у Windows 2000 Professional. Однако, по существу, Windows Me представляет собой обновление серии систем Windows 9x, построенных на базе DOS. Пользователи, предъявляющие повышенные требования к безопасности, надежности и сетевым средствам, предпочтут другую ОС.

Windows 7. 

Windows 8.1

Windows 8.1 – это операционная система, разработанная Microsoft. Windows 8 внесла много новых изменений, и многим людям было трудно её использовать. Windows 8.1 очень похожа на Windows 8, но она решает некоторые проблемы, которые люди имели с Windows 8.

На протяжении многих лет было много разных версий Windows, включая Windows 7 (выпущенной в 2009 году), Windows Vista (2006) и Windows XP (2001). В то время как предыдущие версии Windows в основном работали на настольных компьютерах и ноутбуках, Windows 8 также предназначена для работы на планшетах. Из-за этого интерфейс был упрощён, поэтому она будет работать с сенсорными экранами.

Windows 10

Windows 10 создала новый способ установки функций, которые не включены в образ операционной системы, вроде ситуации с .NET Framework 3.5 В Windows 8 и Windows 8.1. Похожие, но разные. Это позволяет уменьшить размер операционной системы для тех, кому эти функции не нужны. Чтобы узнать больше об этих новых “функциях по требованию v2”, см. документацию по MSDN .

Итак, если части этих функций не включены в Windows, где их можно найти? На данный момент в двух местах:

• В Центре обновления Windows. В результате машины, подключенные к интернету, могут автоматически загружать необходимые части.
• Для загрузок подписчиков MSDN (для подписчиков MSDN) и Центра обслуживания корпоративного лицензирования (для подписчиков с соглашениями VL). Существует ”Windows 10 функции по требованию” ISO доступные для загрузки, которые могут быть использованы для машин, которые не могут добраться до интернета. (Существуют отдельные x86 и x64 ISO.)

(На данный момент они недоступны в WSUS, но это то, над чем работают.)

OS / 2 Warp фирмы IBM
OS/2 Warp. Фирма IBM является крупнейшим в мире производителем системного ПО. OS/2 Warp – это ОС того же класса, что и Windows 9х, но выпущена была гораздо раньше. Рынок живет по своим законам, хотя необходимо отметить, что эта система всегда вызывала повышенный интерес специалистов. Эта система  не только для процессоров Intel, но и Power PC (Голубой гигант). Самый серьезный недостаток системы – довольно мало современных версий специальных пакетов, созданных для нее. Фирма IBM не раскрывает всех подробностей развития своей системы, но фирма SUN Microsystems выпускает приложения под OS/2 Warp. Интеграция с UNIX , как основной средой, в которой работают коллективные базы данных и системы телекоммуникаций в глобальных сетях, является основным направлением развития этой системы. В новых версиях системы расширяются наборы инструментов для работы с Internet. Интересным дополнением стало также включение в ее состав системы распознавания речи: Voice Type фирмы IBM, которая дает возможность легко перемещаться по ОС и отдавать речевые команды, при этом эта система независима от особенностей произношения. Т.о. расширение интерфейса в данной системе идет по двум направлениям:

• межплатформенный графический язык;
• API распознавания речи.

OS/2 SMP и OS/2 Warp Lan Client (сетевые версии данной системы).

Mac OS фирмы Apple
Лидер в области графического дизайна, компания  Apple продолжает активно наращивать число пользователей своих ПК. Но сегодня это не только специалисты в области обработки видео и графики или издательские работники, но и учащиеся, и преподаватели, т.к. например, дети более охотно работают на  Macintosh PC, также они лучше и для сетевого обучения. Последние версии системы предназначены для для микропроцессоров – G3 (Power PC 750) и  G4. Поэтому на сегодняшний день это одни из самых быстрых ПК. Компьютеры  на базе процессора Power Mac G4 выполняют операции, например в Adobe Photoshop на 50% быстрее IBM PC (Intel Pentium III с частотой 800Мгц). Эти ПК уже поддерживают новую беспроводную технологию AirPort, внедрение которой открывает колоссальные возможности.
Сегодня распространены следующие версии систем:

Mac OS 8.5. и Mac OS 9.0. Тесно интегрированы с Internet. Усовершенствованная многозадачность, настройка интерфейса, введение дополнительных утилит, предупреждающих пользователя об угрозе сбоев аппаратуры и системы. При возрастающей роли телекоммуникации интеграция с X-Window (UNIX). В хороших разработках у фирмы никогда не было недостатка, среди них 35 программ из семейства Oracle Application и MS Office на платформе Macintosh. Но сегодня более привлекательны монтажные студии с использованием цифровых видеокамер и оснащенные монтажными программами Final Cut Pro 1.2 для режиссеров профессионалов и  iMove для полупрофессионалов. Наличие быстрого интерфейса Fire Were (порты Fire Were с дополнительными возможностями) позволяет с требуемой скоростью выполнять обмен данными между источником видеосигнала, ПК или другими устройствами, например, дополнительными жесткими дисками для хранения видео, и т.д. Все эти программы входят в базовую версию и поставляются вместе с системой Mac OS 9.0.

Mac OS X. «Десятка» принципиально рассчитана только на компьютеры на базе процессоров PowerPC G3 и G4. Этот радикальный шаг связан с желанием фирмы Apple использовать в новой системе принципиально новые решения, требующие весьма существенных вычислительных ресурсов. В соответствии с планами Apple архитектура «десятки» должна иметь значительный «запас прочности», чтобы не устареть морально в течение ближайших нескольких лет.
Самым заметным новшеством «десятки» является, безусловно, ее новый пользовательский интерфейс Aqua. Его создатели могут гордиться – сегодня этот интерфейс выглядит столь же необычно, как и интерфейс оригинального мака в 1980г. Так что для всех сегодня интересна не только система как таковая, а принципиально новый, впервые примерно лет за двадцать развития компьютерных технологий, интерфейс пользователя. И путь развития этого интерфейса заслуживает самого пристального внимания.             С другой стороны, «десятка» действительно многогранная система. Нижний слой любой ОС отвечает за реализацию базовых операций ОС, и поэтому на него довольно часто ссылаются как на Core OS (ядро ОС). Сегодня Core OS системы Mac OS X доступен в виде отдельного продукта, носящего название Darwin. Разработчики фирмы Apple решили последовать примеру UNIX-сообщества, и сделали Darwin распространяемым в исходных текстах, причем соответствующее лицензионное соглашение во многом напоминает подобные соглашения для Linux, FreeBSD и т.д. Более пристальный взгляд на Darwin позволяет выделить в его составе две большие подсистемы. Первая из них – это микроядро Mach (причем в «десятке» был проведен переход с версии Mach 2.5 на версию Mach 3.0). Поверх микроядра Mach выполняются базовые сервисы FreeBSD, что позволяет в подавляющем большинстве случаев воспринимать «десятку» как некий вариант UNIX-системы. Необходимо отметить, что оба компонента Darwin (Mach, и значительная часть BSD) не принадлежат Apple, а представляют собой вполне независимые проекты, развиваемые в соответствии с принципами свободно распространяемого ПО.
Выбор в качестве базовой идеологии для построения «десятки» свободно распространяемого ПО позволяет косвенно привлечь к разработке Mac OS X и последователей Mach, и всех многочисленных поклонников BSD. Следствиями подобного подхода являются существенные преимущества, как для «десятки», так и для мира UNIX. Ядро Mac OS X совершенствуется почти с той же скоростью, что и его проекты-прародители, и практически все новые версии традиционных для Маков программ выходят с прицелом на «десятку».

Rhapsody (сетевая версия).
ОС семейства UNIX.
UNIX – это добротная ОС с  более чем солидным стажем, получившая распространение на компьютерах всех категорий. На сегодняшний день существует довольно много реализаций системы, имеющих разную архитектуру. Это основная среда, в которой работают коллективные базы данных и системы телекоммуникаций в глобальных сетях, например в Internet, ее использует 80% университетов и колледжей США. При этом все реализации имеют единый пользовательский интерфейс, т.е. единую среду для выполнения прикладных программ и управления ими. В системе есть базовые сетевые средства для подключения к глобальной сети.
Разработанная система X Window System предлагает независимый от машины, сети, аппаратуры графический пользовательский интерфейс (GUI), гораздо более мощный и элегантный, чем в Windows. Первые графические элементы были применены в 1970. Разработка Х началась в 1984 в Массачусетском технологическом институте. Финансировали работы IBM, DEC. В 1988году фирмы Apple, AT&T, DEC, HP, SUN образовали консорциум Х. С тех пор данная система постоянно усовершенствуется.
Система Х – стандарт для многих правительственных систем США. Х – в отличие от других оконных систем, имеющих специальный пользовательский интерфейс, представляет фундамент, на основе которого можно построить пользовательский интерфейс практически любого типа. Уникальная особенность в том, что система основана не на привычных системных программных вызовах процедур, а на сетевом протоколе.

Оконную среду имеют многие системы (OS System Macintosh, MS Windows). Однако в них GUI – интерфейс фиксирован и неизменяем (т.е. запустить систему без GUI – невозможно). Например, MS Windows имеет согласованный GUI, его можно использовать с приложениями, написанными для IBM PC, но программа, написанная для ЭВМ VAX и содержащая встроенный GUI, не может выводить графическую информацию на ПК. Последние версии X полностью основаны на TCP/IP. Т.о. система обеспечивает мобильный графический интерфейс, к которому прилагается концепция клиент-сервер, наиболее прогрессивная сегодня.

На сегодняшний день UNIX это единственная система, которая имеет ядро реального времени, удовлетворяющее требованиям критических приложений.
Система работает на десятках типов ЭВМ: серия DEC PDP, DEC VAX, IBM, Hewlett-Packard, Sun Microsystems, Silicon Graphics и т.д.
UNIX является пионером концепции открытого ПО, за которой будущее. Монополизация ПО, привязывающая пользователя к одному разработчику, не является прогрессивным процессом.
Несмотря на многие достоинства, UNIX пользуется репутацией сложной и элитарной системы, а версии этой системы для ПК используются вообще довольно редко, т.к. считаются еще и слишком громоздкими и недружественными.

Однако, благодаря растущему использованию Internet, у наших пользователей возобновляется интерес к UNIX вообще, т.к. Internet это UNIX, т.е. всемирная сеть изначально была построена на UNIX  (в конце 60-х годов прошлого столетия министерство обороны США финансировало разработку APPANET, а этот проект интересен тем, что на его основе был сформирован стандарт протоколов, который известен под именем Internet или Transmission Control Protocol).
Наиболее известные UNIX – системы для ПК следующие:

• SCO Xenix компании The Santa Cruz Operation;
• Solaris фирмы SunSoft ;
• Interactive UNIX фирмы SunSoft;
• QNX компании Quantum Software (имеет высокую реактивность и обеспечивает режим реального времени).

Для платформ Intell существует также несколько недорогих UNIX – подобных систем, включая:

• FreeBSD,
• NetBSD,
• Linux.