19. Операционные системы эвм: назначение, виды

Операционная система выполняет следующие функции:

управление работой каждого блока персонального компьютера и их взаимодействием;

управление выполнением программ;

организацию хранения информации во внешней памяти;

взаимодействие пользователя с компьютером, т.е. поддержку интерфейса пользователя.

Обычно операционная система хранится на жестком диске. При включении компьютера операционная система автоматически загружается с диска в оперативную память и занимает в ней определенное место. Операционная система создается не для отдельной модели компьютера, а для серии компьютеров, в структуре которых заложена и развивается во всех последующих моделях определенная концепция.

Как было сказано выше, основные функции операционной системы (ОС) заключаются в управлении ресурсами (физическими и логическими) и процессами вычислительных средств. Физическими ресурсами являются: процессор, оперативная память, монитор, печатающее устройство, маг­нитные и оптические диски. К логическим ресурсам можно отнести программы, файлы, события и т. д. Существует большое количество ОС, разработанных для ЭВМ различных типов. В этом секторе программного обеспечения ведущее положение занимают фирмы IBM, Microsoft, UNISYS, Novell и др. На супер-ЭВМ и ЭВМ Еди­ной Системы (ЕС ЭВМ), например, используются такие операционные системы, как Crey, Borrough, Эльбрус, OS/360, СВМ и ОС ЕС. На малых ЭВМ (СМ-4, СМ-1420 и др.) — ОС РВ, RSX-11M, AIX, Primus. На ПЭВМ — OS/2, MS DOS (версии 6.22 и 7.0), ОС Windows в различных модификациях, Unix, Novell, Linux и др.

Современные операционные системы

Охарактеризуем операционные системы, предназна­ченные для управления работой персональных компьютеров. В этой связи за рам­ками нашего внимания останутся операционные системы для больших машин, например, OS 360/370/390 SVM, а также операционные сиситемы для малых ма­шин, например, ОС РВ, RS-X и другие.

Операционные системы фирмы Microsoft

DOS (Disk Operating System) выпущена в 1981 г. и предназначена для поставки с компьютерами IBM PC (сначала IBM отдала предпочтение другой ОС под на­званием СР/М). MS-DOS не была оригинальной разработкой самой Microsoft: ком­пания лишь доработала ОС под названием QDOS, созданную компанией Seattle Computer Products.

16-разрядная однозадачная операционная система DOS обладала «интерфейсом ко­мандной строки», то есть все команды пользователю приходилось набирать на клавиа­туре вручную, в командной строке ОС. DOS использовалась на протяжении 10 лет. Компании Novell, Digital Research и ЮМ выпустили свои версии DOS, которые во мно­гом превосходили продукт Microsoft. В частности, Novel DOS (Net Ware) была превос­ходной сетевой ОС, продукт IBM обладал лучшими сервисными возможностями.

Со временем DOS совершенствовалась и пополнялась новыми программами, с каждой новой версией она поддерживала все больше типов устройств. Однако основные ее недостатки не могли быть устранены:

• работа с оперативной, памятью (стандартный сервис DOS не позволял рабо­тать с памятью более 640 Кбайт), приходилось использовать менеджеры па­мяти Himem.sys, EMM386.exe и т. п.;

• невозможность работы в полноценном графическом режиме. DOS практи­чески не позволяла работать с загружаемыми драйверами для различных видеокарт, использовалась специальная программа-оболочка (Norton Commander, Volkov Commander);

• однозадачность;

• отсутствие механизмов защиты информации.

В результате, с появлением Windows 95, DOS практически сошла со сцены, хотя до сих пор используется в качестве составляющей ядра Windows. В 1999 году IBM выпустила новую версию — DOS 2000.

Windows 3.1/3.11. Первая версия этой ОС вышла в свет в конце 80-х годов. Но только в 1994 году появились действительно рабочие версии 3.1 и 3.11 (последняя включала поддержку мультимедиа и работу в локальной сети — потому и носила название Windows For Workgroups). Windows 3.1/3.11 устанавливалась поверх MS-DOS и расширяла ее возможности. Фактически, она представляла графическую оболочку, надстройку над MS-DOS.

К достоинствам Windows 3.1/3.11 относятся: полноценный графический ин­терфейс, позволявший избавиться от списков файлов, а команды отдавать про­стым щелчком мыши по иконкам; многозадачность (число одновременно запус­каемых приложений было ограничено двумя-тремя, запустить больше не позволял малый объем оперативной памяти); исчез барьер 640 КБайт, и компьютер мог ис­пользовать всю оперативную память.

К числу недостатков Windows 3.1/3.11 относятся: неустойчивость и большое число ошибок, поскольку программам приходилось работать в общем пространстве, кон­курируя за ресурсы оперативной памяти или процессора, то есть модель многозадачной работы была упрощенной; отсутствие механизмов защиты информации.

Windows 95 появилась в 1995 году под названием Chicago. Впервые Windows превратилась из графической надстройки в полноценную операционную систему, хотя в качестве ее основы по-прежнему использовалась DOS, модернизированная, и не заявленная в качестве отдельного продукта.

Достоинства Windows 95: развитый графический интерфейс; возможность работать в обычном режиме DOS, не загружая графическую оболочку; операци­онная система стала 32-разрядной.

Недостатки: в целях совместимости со старыми программами ядро ОС по-прежнему содержало старые, 16-разрядные модули; ОС также отличалась не­устойчивостью и большим количеством ошибок.

Если Windows 3.11 обладала лишь относительной поддержкой мультимедиа, то Windows 95 сделала существенный шаг вперед: в эту операционную систему впервые был интегрирован программно-драйверный комплекс DirectX, предоставляющий при­ложениям прямой доступ к аппаратным устройствам ПК — звуковой карте, видео­плате и т. д. Благодаря этому стало возможным создание игр для Windows 95. А дру­гая система — ActiveMovie — обеспечивала поддержку воспроизведения большого количества мультимедийных файлов — от музыки в формате MIDI до видеодисков.

Наконец, Windows 95 могла автоматически распознать большое число комп­лектующих и обладала значительно более совершенным механизмом настройки и конфигурации. Все это существенно снижало риск критических ошибок.

В течение двух лет после выпуска Windows 95 вышло еще несколько промежу­точных версий ОС. Летом 1996 года свет увидела новая версия под названием OSR2 (OEM Service Release), предназначенная для поставки с готовыми компью­терами (OEM). В OSR2 были исправлены многие ошибки, добавлена поддержка нескольких новых устройств. А самое главное — новая версия Windows 95 внесла серьезные изменения в файловую систему — вместо устаревшей FAT16 пользова­тели могли использовать FAT32, позволяющую сэкономить место на диске.

Windows 98/98 SE. ОС Microsoft Windows 98 Memphis появилась в июне 1998 года. Отличия:

• «рабочий Стол» Windows 98 полностью интегрирован со средствами досту­па к Internet. Основным средством работы с файлами и папками служит про­грамма Internet Explorer.

• расширенные возможности управления интерфейсом. Впрочем, практичес­ки все новшества интерфейса Windows 98 можно получить и в Windows 95: для этого требовалось всего лишь установить поверх ОС программу Internet Explorer версии 4.0, а также пакет Microsoft Plus.

• корректная работа с новыми комплектующими — процессором Pentium II, графическим портом AGP, шиной USB, новыми моделями видеокарт, мате­ринских плат, модемов и т. д.

• Windows 98 содержала много новых программ и утилит — в первую оче­редь полный комплект программного обеспечения для работы в Интернет и утилиту конвертации файловой системы FAT16 в FAT32.

В конце 1999 года появилась русскоязычная версия Windows 98 SE. В ее состав включена пятая версия браузера Internet Explorer, обновленная система соедине­ния с Internet, многочисленные исправления ошибок и новая библиотека драйве­ров устройств.

Windows NT. Первая версия 32-разрядной ОС Windows NT (New Technology) появилась в 1993 году. С самого начала эта ОС разрабатывалась для работы в локальных компьютерных сетях.

Достоинства операционной системы: стабильность и надежность (выполня­ет надежное разделение работающих под ее управлением программ, не давая кон­фликтовать за ресурсы); запрещается доступ к ресурсам любым программам, пы­тающимся работать с «железом» напрямую.

К недостаткам операционной системы можно отнести следующее: под управ­лением Windows NT не могут работать любые программы, написанные под DOS, и многие программы, созданные для Windows 95; расход ресурсов компьютера в Windows NT вдвое выше, чем в Windows 98. Следует учитывать также, что боль­шая часть достоинств NT проявляется в сетевом режиме работы.

Windows 2000. Следующая версия Windows NT (5.0) получила иное название — Windows 2000.

К достоинствам системы относятся: стабильное, 32-разрядное ядро одето в удобную оболочку от Windows 98; защищенность информации, отличные сете­вые возможности и сервисы NT; расширенные мультимедийные возможности; про­граммный комплекс DirectX для компьютерных игр.

Основной недостаток системы связан с высокими требованиями к ресурсам компь­ютера. Именно это, а также то, что поддержка игрового режима в Windows 2000 даже после доработок была далека от идеала, заставили Microsoft отказаться от идеи сделать Windows 2000 единой, универсальной операционной системой для сетей и индивиду­альных пользователей. Windows 2000 выпущена в нескольких вариантах — серверном (Server), для установки на главный, управляющий компьютер сети, продвинутом сер­верном (Advanced Server) и клиентском (Professional) — для рабочих станций. Самая мощная версия — Datacenter — предназначена для крупных корпораций.

Windows ME (Millennium Edition). Потерпев относительную неудачу в деле продвижения Windows 2000 на рынок домашних ПК, Microsoft выпустила в по­следнем году второго тысячелетия новый, обновленный вариант «домашней ОС» линии Windows 98/МЕ — Millennium.

Достоинства: новая версия Microsoft Internet Explorer 5.5; обновленный пакет драйверов DirectX 7.1; ряд новых дополнительных программ (например, пакет для редактирования видео Movie Макег, универсальный проигрыватель Windows Media Player); введена поддержка цифровых устройств ввода (цифровых фото- и видеокамер, усовершенствованная поддержка сканеров); отказ от поддержки ре­жима MS-DOS (большинство параметров из конфигурационных файлов загрузки введено в реестр); можно удалять и добавлять любые компоненты ОС, не обраща­ясь к установочному компакт-диску; добавлен ряд инструментов обеспечения со­хранности конфигурации и системных файлов; стабильность работы по сравне­нию с Windows 98 возросла, хотя и меньше чем у Windows 2000.

Недостатки: полный комплект Windows ME занимает на жестком диске от 300 до 500 Мбайт — примерно втрое больше, чем Windows 98 (при установке сохраняется дистрибутив, немало места занимает папка RESTORE для системных файлов); скорость работы в Windows ME, вопреки обещанию разработчиков, не­сколько снизилась; повысился требуемый объем оперативной памяти.

Серьезные изменения претерпела система безопасности самой ОС — в наборе стандартных программ появился комплекс Windows Restore, предоставляющий пользователю возможность «отката» на предыдущие конфигурации Windows в слу­чае неудачной установки программ.

Windows ME хорошо поддерживает только домашние сети (расширенная под­держка небольших сетей заявлена в числе основных достоинств новой версии Windows). Для корпоративных сетей рекомендуется Windows 2000.

Windows XP. Преемница Windows 2000, операционная система под кодовым названием Whistler — 32-разрядная системам с новой, защищенной архитекту­рой, получила имя — Windows XP (сокращенное от «experience»).

Под именем Windows XP представлена целая линейка операционных систем: корпоративные ОС Windows XP Server и Windows XP Professional и домашняя Windows XP Home.

Отличия системы состоят в следующем: улучшенная защита системных фай­лов; ряд новых драйверов устройств; встроенная система распознавания голосо­вых команд и данных; подготовлена 64-разрядная модификация для серверов-с новым 64-разрядным процессором Itanium; Windows XP — первая операционная система Microsoft с полностью настраиваемым интерфейсом; «интеллектуальное» меню «Пуск» предлагает вам меню часто используемых программ; переработана Панель управления — все иконки распределены по группам; поддержка записи CD-R и CD-RW дисков на уровне самой ОС (можно работать с этими дисками, как с обычными дискетами, копируя на диск файлы с помощью проводника).

Недостатком системы являются повышенные потребности в ресурсах компь­ютера. Так, для нормальной работы Windows XP потребует не меньше 128 Мбайт оперативной памяти, процессора с частотой не менее 700-800 МГц и около 1 Гбайт дискового пространства.

Windows Server 2003. Операционные системы семейства Windows Server 2003 со­четают расширенные и улучшенные возможности Windows 2000 и Windows XP и пред­ставляют собой многофункциональные серверные платформы для предприятий раз­личного масштаба; для рабочих станций и домашних компьютеров не предназначаются.

Эти ОС разработаны под 64-битные процессоры нового поколения и обеспечи­вают эффективное создание общего доступа к файлам и принтерам, безопасное под­ключение к Internet, централизованное развертывание настольных приложений и веб-решения для организации взаимодействия сотрудников, партнеров, клиентов.

Сервер Windows Server 2003 Standard Edition обеспечивает высокий уровень надежности и безопасности и делает более удобным развертывание, управление и использование. При разработке этих систем особое внимание уделялось вопросам сетевой безопасности и устойчивости к сетевым атакам, надежности и производи­тельности. В результате пользователь получает высокопроизводительную опера­ционную систему, не требующую специальной настройки и обеспечивающую высокий уровень доступности и масштабируемости.

Windows Server 2003 Enterprise Edition основана на функциональности Standard Edition с добавлением средств обеспечения надежности, необходимых для ответ­ственных бизнес-приложений. Разработанная для предприятий среднего и боль­шого бизнеса, эта версия ОС рекомендуется для серверов, работающих с сетевы­ми приложениями, программами отправки сообщений, системами управления запасами и обслуживания пользователей, базами данных, веб-узлами электрон­ной коммерции, а также для файловых серверов и серверов печати. Она обеспечи­вает высокую надежность, производительность и экономическую эффективность.

Для обеспечения оптимальной гибкости и масштабируемости доступны 32-раз­рядная и 64-разрядная версии ОС Windows Server 2003 Enterprise Edition. Органи­зации получают инфраструктуру высокой производительности, оптимизирован­ную для ответственных бизнес-приложений и служб.

Отличия от версии Windows Server 2003 Standard Edition состоят в поддержке серверов высокой производительности и возможности организации кластеров для распределения высокой нагрузки. Данные функции обеспечивают надежность и работоспособность систем независимо от возможных сбоев и масштабов испол­няемых приложений.

Windows Server 2003 Enterprise Edition обеспечивает поддержку следующих возможностей:

• восьмипотоковая симметричная многопроцессорная обработка (SMP);

• восьмиузловая кластеризация;

• 32 ГБайт оперативной памяти в 32-разрядных версиях и 64 ГБайт — в 64-разрядных версиях.

ОС Windows Server 2003 Enterprise Edition позволяет увеличить производитель­ность сервера за счет добавления процессоров и памяти. Данный подход к повы­шению пропускной способности сети называется масштабированием.

Производительность сервера можно увеличить за счет добавления процессо­ров, которые будут работать совместно. Расширенная поддержка технологии SMP в Windows Server 2003 Enterprise Edition позволяет использовать мультипроцес­сорные серверы.

Эта система имеет заметные отличия от Windows XP Professional, нацеленные, в первую очередь, на максимальное повышение надежности. Теперь по умолча­нию отключены многие функции, являющиеся для домашнего пользователя прак­тически обязательными, но не требующиеся на серверной машине, типа тем Рабо­чего стола, трехмерного ускорения и даже звука.

Windows Longhorn. Уже заявлена очередная версия Windows для настольного использования. Ее кодовое название — Longhorn. Именно эта ОС должна придти на смену WinXP — но не раньше 2005 года.

Как и XP, Longhorn будет поставляться в нескольких версиях — Home Edition, Professional Edition, Tablet PC Edition, Media Center Edition, 64-бит и другие. Мини­мальные требования новой операционной системы: монитор, поддерживающий раз­решение экрана 1024 х 768 и 32-битную глубину цвета. Также должна быть уста­новлена видеокарта с 64 Мб памяти, желательно иметь 128 Мб оперативной памяти.

Предполагается новый интерфейс пользователя под названием Aero." По сло­вам разработчиков, это будет сверхреалистичная графика с фотоэффектами. Из дополнительных «серьезных» новшеств стоит отметить WinFS (Windows Future Storage). Это файловая система, которая будет по умолчанию использоваться для Longhorn. Это значительно переработанная NTFS. Хотя Longhorn и будет поддер­живать FAT, FAT32 и NTFS, сама она все же будет построена именно на WinFS. Новым здесь является обеспечение одинакового времени поиска нужного файла на своем собственном винчестере и в сети Internet.

Одним из очень полезных нововведений будет интеграция Longhorn с Palladium — новой системой безопасности, мощным файерволом. Эта система при­звана защитить пользователя от попыток проникновения на его компьютер, спама и прочих электронных атак. Правда, Palladium будет требовать дополнительных чипов безопасности, установленных в системную плату и специальных микро­процессоров, которые ко времени выхода новой ОС будут сделаны Intel и AMD.

ОС Longhorn приобретет возможность записывать CD-R и CD-RW, а также и DVD-диски без использования дополнительных программ типа Nero. В Longhorn не будет реестра как такового — он будет встроен прямо в файловую систему. В Longhorn для всех будет один единственный сервис-пак для каждой из версий Windows (отдельно для Ноте, отдельно для Professional) независимо от локализации.

По существу получается система «все в одном» — встроенный антивирус, встро­енный мониторинг почты, органайзер, календарь погоды, download manager и дру­гие. Вероятно, разработчики хотят, чтобы пользователи отказались от программ сторонних производителей.

Windows Mobile 2003. Microsoft выпустила следующее поколение ОС Pocket PC, получившей название Windows Mobile 2003. В новой мобильной ОС расширены функции доступа к беспроводным сетям, богаче мультимедийные средства, а также обеспечена поддержка разработчиков ПО для платформы NET. Бренд Windows Mobile будет распространяться и на ОС для мобильных телефонов.

Карманные персональные компьютеры (КПК) Pocket PC под управлением но­вой ОС самостоятельно обнаружат Wi-Fi сеть и подключатся к ней посредством Bluetooth-адаптера, поддержка которого встроена в Windows Mobile. Работа с по­чтой станет гораздо удобнее благодаря Microsoft Exchange Server 2003. С ним бу­дет интегрирован почтовый клиент Windows Mobile, что обеспечит лёгкую синх­ронизацию сообщений. Создавать последние станет проще — новая ОС поддерживает КПК с встроенными клавиатурами.

Отображением мультимедийных программ займется Windows Media Player 9. Получать их тоже станет проще — беспроводная сеть доставит его со скоростью в 300 Кбит/с. Pocket PC смогут воспроизводить видео и пролистывать цифровые фотоальбомы, созданные в Windows Movie Maker 2 и Plus! Photo Story. Служба Plus! Sync & Go будет осуществлять синхронизацию мультимедийных программ на КПК и ПК, а также в интернете.

Благодаря поддержке Microsoft .NET Compact Framework программисты смо­гут легко создавать приложения, основанные на веб-сервисах и XML. Произво­дители КПК уже выводят на рынок КПК под управлением Windows Mobile 2003. Первой оказалась Gateway, а вскоре появились и наладонники от JVC. Уже заяви­ли о своих разработках такие компании, как ASUSTeK, Dell и другие.

Windows СЕ. Эта операционная система предназначена для установки на «кар­манные» компьютеры (palmtop). Сегодня «электронными органайзерами» пользу­ются и деловые люди, постоянно находящиеся в разъездах, и студенты — благо стоят новинки не слишком дорого.

В крохотной ОС интегрированы все необходимые приложения для работы с мини-компьютером — простой текстовый редактор, записная книжка, электрон­ная таблица и система электронной почты. По замыслу Microsoft, Windows CE будет устанавливаться в бытовую технику и даже на бортовые компьютеры неко­торых моделей автомобилей.