Операционные системы

Сентябрь 2, 2022

Главная
Алгебра
Операционные системы

Содержание

2. Основные темы курса 1. Программно-аппаратный комплекс и место операционной системы в нем. 2. Интерфейсы операционных систем.
3. Основная литература Назаров С.В., Широков А.И. Многопользовательские операционные системы. – М.: Изд. дом МИСиС, 2010. 194
4. Дополнительная литература 1. Таненбаум Э. Современные операционные системы. Изд-е 4. СПб.: Питер, 2010. 2. Олифер В.Г.,
5. 4. Гордеева А.В, Мочалова А.Ю. Системное программное обеспечение. СПб.: Питер, 2003, - 736 с.: ил. 5.
6. 7. Таккет. Дж. Использование Linux. (Специальное издание). К.; М.; СПб: Издательский дом “Вильямс”, 1998. – 576
7. Структура компьютера (программно-аппаратного комплекса)
8. Компьютер - это устройство для переработки информации. Он делится, прежде всего, на две части: аппаратуру и
9. Аппаратура персонального компьютера представляет собой отдельные устройства объединенные на основе шинной структуры. http://www.lessons-tva.info/edu/e-inf1/e-inf1-2-4.html
10. Со страницы «Программное обеспечение» Википедии В компьютерном сленге часто используется слово софт от английского слова software,
11. Software также можно делить на две части: прикладные программы пользователей и системное программное обеспечение. Software 2.
12. В Википедии статья, посвященная программному обеспечению, выделяет а) три типа по назначению: 1. системное; 2. прикладное;
13. Можно предложить классификацию программных продуктов в которой выделяются такие четыре их типа : 1. Системное. 2.
14. Иногда выделяется пять составляющих системного программного обеспечения: 1. Операционные системы. 2. Системы управления файлами. 3. Интерфейсные
15. http://rudocs.exdat.com/docs/index-51800.html и Информатика для юристов и экономистов/ под ред Симоновича В А http://bibliostreet.ru/i/trytr/informatika_dlja_juristov_i_ehkonomistov_-_simonovich1.html По мере развития
16. Измененная схема классификации Программного Обеспечения по уровню функциональности 4. Прикладной уровень. 3. Служебный уровень. 2. Системный
17. Расширим представление о структуре программно-аппаратного комплекса Бурк Робин, Хорват Б. Девид и др. UNIX для системных
18. Расширим представление об уровнях компьютерной системы выделением «слоев» в его аппаратной части [Таненбаум Э. Современные операционные
19. Расширим представление о многослойной структуре компьютера, добавив Пользователей Назаров С.В., Широков А.И. Многопользовательские операционные системы. Рис.
20. Еще одно представление о многослойной структуре компьютера Назаров С.В., Широков А.И. Многопользовательские операционные системы. Рис. 1.4,
21. Опишем уровни подробнее 0. Этот уровень составляет АППАРАТУРА. 1. Средства аппаратной поддержки ОС. Значительная часть функций
22. 2. Машинно-зависимые модули ОС. Этот слой образует модули, в которых отражается специфика аппаратной платформы компьютера. Назначение
23. 4. Менеджеры ресурсов. Модули этого слоя выполняют стратегические задачи по управлению ресурсами вычислительной системы. Это менеджеры
24. Еще одна схема, иллюстрирующая место операционной системы в многоуровневой структуре компьютера http://zumachen.ru/uploads/posts/2011-06/1307171878_800px-generalizedlayeredcomputerstructure_os.png
25. Следующая схема программно-аппаратного комплекса выделяет отдельные подсистемы ядра ОС UNIX Осуществляют управление: процессами; файлами; вводом-выводом. Робачевский
26. К структуре программных средств
27. К структуре программных средств 2
28. К структуре программных средств 3 Бурк Робин, Хорват Б. Девид и др. UNIX для системных администраторов.
29. Библиотека представляет собой набор подпрограм, который позволяет коду этих подпрограм использоваться в виде отдельных модулей. Исполняемые
30. Динамические библиотечные функции DLL (англ. dynamic-link library — «библиотека динамической компоновки», «динамически подключаемая библиотека») — понятие
31. Библиотечные файлы Компоновкой (linking) называется процесс подключения внешних функций к приложению. Существуют два типа компоновки: статическая
32. Этапы работы программно-аппаратного комплекса ЭТАП I. Управление аппаратурой (часть 1). После включения компьютера выполняются действий, предшествующих
33. Этапы работы 2 ЭТАП IV. Управление аппаратурой (часть 2). На этом этапе операционная система дает возможность
34. Порядок исполнения системных процессов при загрузке UNIX/Linux ДА Робачевский А.М. Операционная система UNIX.
35. Схемы выполнения команд UNIX Таккет. Дж. Использование Linux. (Специальное издание).
36. Схемы выполнения команд UNIX 2 Таккет. Дж. Использование Linux. (Специальное издание).
37. Системные вызовы Приведем пример: [Робачевский А.М. Операционная система UNIX.] "Системные вызовы осуществляются так же, как и
38. Фрагмент программы, поясняющий системные вызовы main() { int fd; сhаr buf[80]; /*Откроем файл - получим ссылку
39. Связь между кодом программы, библиотечной программой и системным вызовом Робачевский А.М. Операционная система UNIX.
40. Модель системы UNIX Робачевский А.М. Операционная система UNIX.
41. Пользователь и компьютер (программно-аппаратный комплекс)
42. Пользователь и персональный компьютер (простой вариант – Win9X)
43. Пользователь и компьютер современных версий Windows
44. Группы пользователей семейства UNIX/Linux
47. Микроядерная архитектура ОС
48. Классическая многоуровневая архитектура ОС не лишена проблем. Назаров С.В., Широков А.И. Многопользовательские операционные системы. Рис. 1.6,
49. В современных операционных системах различают следующие виды ядер Наноядро (НЯ). Крайне упрощённое и минимальное ядро, выполняет
50. О реализации ядра Windows NT Наиболее тесно элементы микроядерной архитектуры и элементы монолитного ядра переплетены в
51. Википедия Windows NT. Версии Windows NT
52. Определение понятия Операционная Система
53. К определению термина ОС
54. К определению ОС (функции)
55. Приведем определение ОС из Википедии http://ru.wikipedia.org/wiki/%CE%EF%E5%F0%E0%F6%E8%EE%ED%ED%E0%FF_%F1%E8%F1%F2%E5%EC%E0 Операцио́нная систе́ма, сокр. ОС (англ. operating system, OS) — комплекс
56. Основные функции (простейшие ОС): загрузка приложений в оперативную память и их выполнение; стандартизованный доступ к периферийным
57. Дополнительные функции: параллельное или псевдопараллельное выполнение задач (многозадачность); взаимодействие между процессами: обмен данными, взаимная синхронизация; защита
58. Истоки появления «виртуальных машин» Возможность операционной системы выполнять приложения, написанные для других операционных систем называется совместимостью.
59. Организация множественных прикладных сред Назаров С.В., Широков А.И. Многопользовательские операционные системы. Рис. 1.9, стр. 48
60. Реализация виртуальной машины Карпов В.Е., Коньков К.А.. Основы операционных систем. (Под редакцией В.П. Иванникова) /Курс лекций.
61. Виртуальные машины – современный подход реализации множественных прикладных сред Понятие «монитор виртуальных машин» (МВМ) возникло в
62. В настоящее время появились идеи организации «облачных» вычислений. Концепция. Особая клиент-серверная технология: использование клиентом ресурсов группы
63. Классификация ОС
64. Классификация ОС по признакам (1-5) 1. По назначению ОС делятся на универсальные и специализированные. Специализированные ОС,
65. 3.1. Поддержка многозадачности (многопрограммности). По числу одновременно выполняемых задач ОС делятся на 2 класса: однопрограммные (однозадачные)
66. 3.3. Виды многопрограммной работы. Специфику ОС во многом определяет способ распределения времени между несколькими одновременно существующими
67. 4. По области использования и форме эксплуатации. Обычно здесь выделяют три типа в соответствии с использованными
68. Системы разделения времени обеспечивают удобство и эффективность работы пользователя, который имеет терминал и может вести диалог
69. 5. По аппаратной платформе (типу вычислительной техники), для которой они предназначаются 5.1. Операционные системы для смарт-карт.
70. 5.5. Операционные системы мэйнфреймов (больших машин). Например, OS/390, происходящая от OS/360 (IBM). Обычно ОС мэйнфреймов предполагает
71. Классификация ОС по признаками (А-Д) А. Реализация многозадачности 1. Многозадачные (Unix, OS/2, Windows) 2. Однозадачные (MS
72. Г. Системы реального времени. Среди многозадачных ОС можно выделить кроме пакетных систем и систем разделения времени
73. Танненбаум «Зоопарк операционных систем» Операционные системы для мейнфреймов (OS/390, OS/360). Серверные операционные системы (Solaris, FreeBSD, Linux
74. Список операционных систем в Википедии содержит более 350 наименований, разделеных на такие группы: 1. Проприетарные 2.
75. Требования, предъявляемые к Операционным Системам по книге Назаров С.В., Широков А.И. Многопользовательские операционные системы.
76. 1. Эффективность. Под эффективностью вообще любой технической (да и не только технической) системы понимается степень соответствия
77. 3. Безопасность (защищенность). Ни один пользователь не хочет, чтобы другие пользователи ему мешали. ОС должна защищать
78. 5. Расширяемость. В отличие от аппаратных средств компьютера полезная жизнь операционных систем измеряется десятками лет. Примером
79. 6. Переносимость. В идеальном случае код ОС должен легко переноситься с процессора одного типа на процессор
80. 7. Совместимость. Существует несколько «долгоживущих» популярных ОС (разновидности UNIX, MS-DOS, Windows3.x, Windows NT, OS/2), для которых
81. 8. Удобство. Средства ОС должны быть простыми и гибкими, а логика ее работы ясна пользователю. Современные
82. К свойству маштабируемость. Производители могут предлагать свои ОС в различных, различающихся ценой и производительностью, конфигурациях. Например,
83. Эволюция операционных систем
84. Предшественником ОС следует считать служебные программы (загрузчики и мониторы), а также библиотеки часто используемых подпрограмм, начавшие
85. Пакетный режим Необходимость оптимального использования дорогостоящих вычислительных ресурсов привела к появлению концепции «пакетного режима» исполнения программ.
86. Разделение времени и многозадачность Уже пакетный режим в своём развитом варианте требует разделения процессорного времени между
87. Разделение времени и многозадачность 2 Разделение времени позволило создать «многопользовательские» системы, в которых один (как правило)
88. Разделение полномочий Распространение многопользовательских систем потребовало решения задачи разделения полномочий, позволяющей избежать возможности модификации исполняемой программы
89. Реальный масштаб времени Применение универсальных компьютеров для управления производственными процессами потребовало реализации «реального масштаба времени» («реального
90. Файловые системы и структуры Постепенная замена носителей с последовательным доступом (перфолент, перфокарт и магнитных лент) накопителями
91. Этапы эволюции ОС 1 Одной из первых ОС, использующих эти новейшие решения, была операционная система МСР
92. Этапы эволюции ОС 2 Известной системой разделения времени того периода стала система CTSS (Compatible Time Sharing
93. Этапы эволюции ОС 3 Одним из важнейших событий в истории операционных систем считается появление в 1964
94. Этапы эволюции ОС 4 В начале 70-х годов появились первые сетевые ОС, которые позволили не только
95. Этапы эволюции ОС 5 К середине 70-х годов наряду с мэйнфреймами широкое распространение получили мини-компьютеры (PDP-11,
96. Этапы эволюции ОС 6 Все восьмидесятые годы характерны появлением все более совершенных версий UNIX: Sun OS,
97. Этапы эволюции ОС 7 В 1987 году появилась первая многозадачная ОС для ПК – OS/2, разработанная
98. Этапы эволюции ОС 8 В 90-е годы практически все операционные системы, занимающие заметное место на рынке,
99. Основные операционные системы Доли операционных систем для ПК в августе 2012 года (статистика Net Applications).
100. Типы аппаратных платформ Мобильные устройства Персональный компьютер (включая мобильные модели типа notebook) Серверы Мейнфреймы (от английского
101. Классификация компьютеров по областям применения ПК и рабочие стации Серверы Мейнфреймы Кластерные архитектуры http://www.mkgt.ru/files/material-static/138/contents.htm
102. К терминологии программного обеспечения Программа Программный продукт Программное средство Программный комплекс
103. Программа - завершенный продукт, пригодный для запуска своим автором на системе, на которой он был разработан.
104. Программное средство - это программа или логически связанная совокупность программ на носителях данных, снабженная программной документацией.
105. ГОСТ 19781-90 ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИСТЕМ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ ПРОГРАММНОЕ Термины и определения Software of data processing systems. Terms
106. ГОСТ 28806-90 КАЧЕСТВО ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ Термины и определения Software quality. Terms and definitions Программа (en program):
107. ГОСТ 28806-90 КАЧЕСТВО ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ Термины и определения Software quality. Terms and definitions Программное средство; ПС
109. Скачать презентацию

Слайд 2

Основные темы курса
1. Программно-аппаратный комплекс и место операционной системы в нем.
2.

Интерфейсы операционных систем.
3. Процессы и потоки. Управление, планирование и синхронизация.
4. Управление памятью. Методы, алгоритмы и средства.
5. Подсистема ввода-вывода. Файловые системы.
6. Диагностика и мониторинг устройств компьютера.
7. Администрирование современных операционных систем.

Слайд 3

Основная литература
Назаров С.В., Широков А.И. Многопользовательские операционные системы. – М.: Изд.

дом МИСиС, 2010. 194 стр. (в разделе Монографии электр. библиотеки)
Широков А.И., Калашникова О.Н., Крапухина Н.В. и др. Многопользовательские операционные системы. Лаб. практикум. 2-е изд. Изд. дом МИСиС,, 2010, 132 стр. (№ 592)
Назаров С.В., Широков А.И. Технологии многопользовательских операционных систем. – М.: Изд. дом МИСиС, 2012. 296 стр. (в разделе Монографии электр. библиотеки)

Слайд 4

Дополнительная литература
1. Таненбаум Э. Современные операционные системы. Изд-е 4. СПб.: Питер,

2010.
2. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Сетевые операционные системы. СПб.: Питер, 2005.
3. Назаров С.В., Гудыно Л.П., Кириченко А.А. Операционные системы. Практикум. Учеб. Пособие. – М.: КУДИЦ-ПРЕСС, 2008.

Слайд 5

4. Гордеева А.В, Мочалова А.Ю. Системное программное обеспечение. СПб.: Питер, 2003,

- 736 с.: ил.
5. Бурк Робин, Хорват Б. Девид и др. UNIX для системных администраторов. Энциклопедия пользователя. К.: Издательство «Диа-Софт». 1998-864 с..
6. Робачевский А., Немнюгин С., Стесин О. Операционная система UNIX. 2-е изд., СПб: БХВ-Питербург, 2010, 656 с.

Слайд 6

7. Таккет. Дж. Использование Linux. (Специальное издание). К.; М.; СПб: Издательский

дом “Вильямс”, 1998. – 576 с.: ил.
8. Карпов В.Е., Коньков К.А.. Основы операционных систем. (Под редакцией В.П. Иванникова) /Курс лекций. Учебное пособие/ Интернет-университет Информационных технологий. Москва, 2004, 632 с. Адрес в Интернет для курса: http://www.intuit.ru/department/os/baseoperatesys/

Слайд 7

Структура компьютера (программно-аппаратного комплекса)

Слайд 8

Компьютер - это устройство для переработки информации. Он делится, прежде всего,

на две части: аппаратуру и программное обеспечение.

http://im0-tub-ru.yandex.net/i?id=371100191-08-72

http://im7-tub-ru.yandex.net/i?id=478288413-37-72

http://romaxus.ru/parser_pictures/resource_images/321166.jpg

http://edengard.com/uploads/posts/2012-02/1328674433_tvtfk3amwzkwguj.jpeg

Слайд 9

Аппаратура персонального компьютера представляет собой отдельные устройства объединенные на основе шинной

структуры.

http://www.lessons-tva.info/edu/e-inf1/e-inf1-2-4.html

Слайд 10

Со страницы «Программное обеспечение» Википедии
В компьютерном сленге часто используется слово софт

от английского слова software, которое в этом смысле впервые применил в статье в American Mathematical Monthly математик из Принстонского университета Джон Тьюки (англ. John W. Tukey) в 1958 году.

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%BC%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D0%BE%D0%B1%D0%B5%D1%81%D0%BF%D0%B5%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5

Слайд 11

Software также можно делить на две части:
прикладные программы пользователей и

системное программное обеспечение.

Software

2. Системное ПО (операционная система)

1. Прикладные программы

В составе второй выделяют, прежде всего, операционную систему (ОС).

Слайд 12

В Википедии статья, посвященная программному обеспечению, выделяет
а) три типа по

назначению:
1. системное;
2. прикладное;
3. инструментальное.
б) Три типа по способу распространения и использования:
1. несвободное/закрытое;
2. открытое;
3. свободное.

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%BC%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D0%BE%D0%B1%D0%B5%D1%81%D0%BF%D0%B5%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5

Слайд 13

Можно предложить классификацию программных продуктов в которой выделяются такие четыре их

типа :
1. Системное.
2. Прикладное.
3. Средства разработки.
4. Утилиты.

Слайд 14

Иногда выделяется пять составляющих системного программного обеспечения:
1. Операционные системы.
2. Системы управления

файлами.
3. Интерфейсные оболочки для взаимодействия пользователя с ОС и программные среды.
4. Системы программирования.
5. Утилиты.
см. отличия в «Википедии»

Гордеев А.В, Мочалов А.Ю. Системное программное обеспечение (стр. 17)

Слайд 15

http://rudocs.exdat.com/docs/index-51800.html и Информатика для юристов и экономистов/ под ред Симоновича В А

http://bibliostreet.ru/i/trytr/informatika_dlja_juristov_i_ehkonomistov_-_simonovich1.html

По мере развития функциональности иногда выделяют четыре уровня программного обеспечения :
базовый уровень;
системный уровень;
служебный уровень;
прикладной уровень.

Слайд 16

Измененная схема классификации Программного Обеспечения по уровню функциональности
4. Прикладной уровень.
3.

Служебный уровень.
2. Системный уровень.
1. Базовый уровень.
===================
0. Аппаратура

Слайд 17

Расширим представление о структуре программно-аппаратного комплекса
Бурк Робин, Хорват Б. Девид

и др. UNIX для системных администраторов. Энциклопедия пользователя.

Слайд 18

Расширим представление об уровнях компьютерной системы выделением «слоев» в его аппаратной

части

[Таненбаум Э. Современные операционные системы. ]

Слайд 19

Расширим представление о многослойной структуре компьютера, добавив Пользователей
Назаров С.В., Широков А.И.

Многопользовательские операционные системы. Рис. 1.11, стр. 32

Слайд 20

Еще одно представление о многослойной структуре компьютера
Назаров С.В., Широков А.И. Многопользовательские

операционные системы. Рис. 1.4, стр. 32

Слайд 21

Опишем уровни подробнее
0. Этот уровень составляет АППАРАТУРА.
1. Средства аппаратной поддержки

ОС. Значительная часть функций ОС может выполняться аппаратными средствами. Чисто программных ОС сейчас нет. Как правило, в современных системах всегда есть средства аппаратной поддержки ОС, которые прямо участвуют в организации вычислительных процессов. К ним относятся: система прерываний, средства поддержки привилегированного режима, средства поддержки виртуальной памяти, системный таймер, средства переключения контекстов процессов (информация о состоянии процесса в момент его приостановки), средства защиты памяти и др.

Слайд 22

2. Машинно-зависимые модули ОС. Этот слой образует модули, в которых отражается

специфика аппаратной платформы компьютера. Назначение этого слоя – «экранирование» вышележащих слоев ОС от особенностей аппаратуры, например, HAL (Hardware Abstraction Layer), уровень аппаратных абстракций).
3. Базовые механизмы ядра. Этот слой модулей выполняет наиболее примитивные операции ядра: программное переключение контекстов процессов, диспетчерскую прерываний, перемещение страниц между основной памятью и диском и т.п. Модули этого слоя не принимают решений о распределении ресурсов, а только обрабатывают решения, принятые модулями вышележащих уровней. Поэтому их часто называют исполнительными механизмами для модулей верхних слоев ОС.

Слайд 23

4. Менеджеры ресурсов. Модули этого слоя выполняют стратегические задачи по управлению

ресурсами вычислительной системы. Это менеджеры (диспетчеры) процессов ввода-вывода, оперативной памяти и файловой системы. Каждый менеджер ведет учет свободных и используемых ресурсов и планирует их распределение в соответствии запросами приложений.
5. Интерфейс системных вызовов. Это верхний слой ядра ОС, взаимодействующий с приложениями и системными утилитами, он образует прикладной программный интерфейс ОС. Функции API, обслуживающие системные вызовы, предоставляют доступ к ресурсам системы в удобной компактной форме, без указания деталей их физического расположения.

Слайд 24

Еще одна схема, иллюстрирующая место операционной системы в многоуровневой структуре компьютера
http://zumachen.ru/uploads/posts/2011-06/1307171878_800px-generalizedlayeredcomputerstructure_os.png

Слайд 25

Следующая схема программно-аппаратного комплекса выделяет отдельные подсистемы ядра ОС UNIX
Осуществляют управление:

процессами;
файлами;
вводом-выводом.

Робачевский А.М. Операционная система UNIX.

Слайд 26

К структуре программных средств

Слайд 27

К структуре программных средств 2

Слайд 28

К структуре программных средств 3
Бурк Робин, Хорват Б. Девид и др.

UNIX для системных администраторов. Энциклопедия пользователя.

Слайд 29

Библиотека представляет собой набор подпрограм, который позволяет коду этих подпрограм использоваться

в виде отдельных модулей. Исполняемые файлы и библиотеки создают взаимные ссылки в процессе т.н. "линковки" или связывания, который осуществляется редактором связей (linker). В первом приближении, библиотеки можно разделить на статические и динамические. Статические библиотеки являются набором объектных файлов и традиционно имеют расширение ".а" в UNIX-подобных ОС и ".lib" в Windows. Когда программа связывается со статической библиотекой, машинный код из объектных файлов для каждой используемой программой функции библиотеки копируется из библиотеки в конечный исполняемый файл.

Библиотечные функции

http://www.opennet.ru/base/dev/ldd_linux.txt.html

Слайд 30

Динамические библиотечные функции
DLL (англ. dynamic-link library — «библиотека динамической компоновки», «динамически

подключаемая библиотека») — понятие операционных систем Microsoft Windows и IBM OS/2, динамическая библиотека, позволяющая многократное использование различными программными приложениями. K DLL относятся также элементы управления ActiveX и драйверы. В мире UNIX аналогичные функции выполняют так называемые общие объекты аналогичные функции выполняют так называемые общие объекты (англ. shared objects).
Формат файлов DLL придерживается тех же соглашений, что и формат исполняемых файлов, сочетая код, таблицы и ресурсы, отличаясь лишь интерпретацией некоторых полей.
Википедия - Динамически подключаемая библиотека

Динамические библиотеки хранятся обычно в определенном месте и имеют стандартное расширение. Например, файлы .library в логическом томе Libs: в AmigaOS в AmigaOS; в Microsoft Windows в AmigaOS; в Microsoft Windows и OS/2 файлы библиотек общего пользования имеют расширение .dll; в UNIX‐подобных ОС — обычно .so; в Mac OS — .dylib.
Википедия - Библиотека (программирование)

Слайд 31

Библиотечные файлы
Компоновкой (linking) называется процесс подключения внешних функций к приложению. Существуют

два типа компоновки:
статическая и динамическая.
Статическая компоновка выполняется на стадии компиляции, а динамическая -- во время работы программы.

При динамической компоновке программные модули, в которых находятся функции, также предварительно компилируются в объектные (.OBJ) файлы. Вместо группировки в библиотечных файлах они объединяются в исполняемых файлах Windows особого типа, называемых библиотеками динамической компоновки (DLL).
Создавая библиотеку DLL, программист указывает, какие из входящих в нее функций должны быть доступны для других работающих приложений.

Слайд 32

Этапы работы программно-аппаратного комплекса
ЭТАП I. Управление аппаратурой (часть 1).
После

включения компьютера выполняются действий, предшествующих загрузке операционной системы,- инициализации оборудования и запуск стартовых системных программ. После этого управление получает операционная система.

ЭТАП II. Управление процессами (часть 1).
Операционная система готова выполнить прикладные задания. В системе они представлены процессами.

ЭТАП III. Управление процессами (часть 2).
Каждый порожденный в системе процесс, в определенные моменты времени, может потребовать доступ к системным ресурсам.

Бурк Робин, Хорват Б. Девид и др. UNIX для системных администраторов. Энциклопедия пользователя.

Слайд 33

Этапы работы 2
ЭТАП IV. Управление аппаратурой (часть 2).
На этом этапе

операционная система дает возможность прикладным программам работать с разнообразным оборудованием, не отвлекаясь на детали.

ЭТАП V. Управление аппаратурой (часть 3).
После выполнения команды выключения компьютера операционная система должна завершить все выполняющиеся процессы как прикладные, так и системные.

ЗАМЕЧАНИЕ.
Современное оборудование вносит коррективы в эту схему.
Например, устройства подключаемые к USB, добавляются и удаляются из системы после её загрузки и до выключения.

Бурк Робин, Хорват Б. Девид и др. UNIX для системных администраторов. Энциклопедия пользователя.

Слайд 34

Порядок исполнения системных процессов при загрузке UNIX/Linux
ДА
Робачевский А.М. Операционная система UNIX.

Слайд 35

Схемы выполнения команд UNIX
Таккет. Дж. Использование Linux. (Специальное издание).

Слайд 36

Схемы выполнения команд UNIX 2
Таккет. Дж. Использование Linux. (Специальное издание).

Слайд 37

Системные вызовы
Приведем пример:
[Робачевский А.М. Операционная система UNIX.]
"Системные вызовы осуществляются так

же, как и вызовы обычных подпрограмм и функций С. Например, можно считать данные из файла, используя библиотечную подпрограмму fread
nread=fread(inputbuf, OBJSIZE, numberobjs,
fileptr)
или при помощи низкоуровневого системного вызова read
nread=read(filedes, inputbuf, BUFSIZE)

Слайд 38

Фрагмент программы, поясняющий системные вызовы
main()
{ int fd;
сhаr buf[80];
/*Откроем файл

- получим ссылку (файловый дескриптор) fd*/
fd = ореn("fil1е1", O_RDONLY);
геаd(fd, buf, sizeof(buf)); /*Считаем в буфер buf 80 символов*/
сlоsе(fd); /*Закроем файл*/
}"

При этом операции открытия (ореn), чтения (геаd) и закрытия (сlosе) файла выполняются ядром по запросу задачи, а функции ореn(2), геаd(2) и сlosе(2) являются системными вызовами

Робачевский А.М. Операционная система UNIX.

Слайд 39

Связь между кодом программы, библиотечной программой и системным вызовом
Робачевский А.М. Операционная

система UNIX.

Слайд 40

Модель системы UNIX
Робачевский А.М. Операционная система UNIX.

Слайд 41

Пользователь и компьютер (программно-аппаратный комплекс)

Слайд 42

Пользователь и персональный компьютер (простой вариант – Win9X)

Слайд 43

Пользователь и компьютер современных версий Windows

Слайд 44

Группы пользователей семейства UNIX/Linux

Слайд 45

Слайд 46

Слайд 47

Микроядерная архитектура ОС

Слайд 48

Классическая многоуровневая архитектура ОС не лишена проблем.
Назаров С.В., Широков А.И. Многопользовательские

операционные системы. Рис. 1.6, стр. 34

Переход к микроядерной архитектуре

Слайд 49

В современных операционных системах различают следующие виды ядер
Наноядро (НЯ). Крайне упрощённое

и минимальное ядро, выполняет лишь одну задачу – обработку аппаратных прерываний, генерируемых устройствами компьютера.
Микроядро (МЯ) предоставляет только элементарные функции управления процессами и минимальный набор абстракций для работы с оборудованием.
Экзоядро (ЭЯ) предоставляет лишь набор сервисов для взаимодействия между приложениями, а также необходимый минимум функций, связанных с защитой: выделение и высвобождение ресурсов, контроль прав доступа и т.д.
Монолитное ядро (МнЯ) предоставляет широкий набор абстракций оборудования. Все части ядра работают в одном адресном пространстве.
Модульное ядро (Мод. Я) – современная, усовершенствованная модификация архитектуры МЯ. В отличие от «классических» МнЯ, модульные ядра не требуют полной перекомпиляции ядра при изменении состава аппаратного обеспечения компьютера.
Гибридное ядро (ГЯ) – модифицированные микроядра, позволяющие для ускорения работы запускать «несущественные» части в пространстве ядра. Имеют «гибридные» достоинства и недостатки.

Назаров С.В., Широков А.И. Многопользовательские операционные системы.

Слайд 50

О реализации ядра Windows NT
Наиболее тесно элементы микроядерной архитектуры и элементы

монолитного ядра переплетены в ядре Windows NT. Хотя Windows NT часто называют микроядерной операционной системой, это не совсем так. Микроядро NT слишком велико (более 1 Мбайт), чтобы носить приставку «микро». Компоненты ядра Windows NT располагаются в вытесняемой памяти и взаимодействуют друг с другом путем передачи сообщений, как и положено в микроядерных операционных системах. В то же время все компоненты ядра работают в одном адресном пространстве и активно используют общие структуры данных, что свойственно операционным системам с монолитным ядром.

Слайд 51

Википедия Windows NT.
Версии Windows NT

Слайд 52

Определение понятия Операционная Система

Слайд 53

К определению термина ОС

Слайд 54

К определению ОС (функции)

Слайд 55

Приведем определение ОС из Википедии http://ru.wikipedia.org/wiki/%CE%EF%E5%F0%E0%F6%E8%EE%ED%ED%E0%FF_%F1%E8%F1%F2%E5%EC%E0
Операцио́нная систе́ма, сокр. ОС (англ. operating

system, OS) — комплекс управляющих и обрабатывающих программ) — комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс) — комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между устройствами) — комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между устройствами вычислительной системы) — комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между устройствами вычислительной системы и прикладными программами) — комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между устройствами вычислительной системы и прикладными программами, а с другой стороны — предназначены для управления устройствами, управления вычислительными процессами) — комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между устройствами вычислительной системы и прикладными программами, а с другой стороны — предназначены для управления устройствами, управления вычислительными процессами, эффективного распределения вычислительных ресурсов между вычислительными процессами и организации надёжных вычислений. Это определение применимо к большинству современных операционных систем общего назначения.

Слайд 56

Основные функции (простейшие ОС):
загрузка приложений в оперативную память и их выполнение;
стандартизованный

доступ к периферийным устройствам (устройства ввода-вывода);
управление оперативной памятью распределение между процессами, виртуальная память);
управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как жёсткий диск, компакт-диск и т. д.), как правило, с помощью файловой системы;
пользовательский интерфейс;
сетевые операции, поддержка стека протоколов

http://ru.wikipedia.org/wiki/%CE%EF%E5%F0%E0%F6%E8%EE%ED%ED%E0%FF_%F1%E8%F1%F2%E5%EC%E0

Слайд 57

Дополнительные функции:
параллельное или псевдопараллельное выполнение задач (многозадачность);
взаимодействие между процессами: обмен

данными, взаимная синхронизация;
защита самой системы, а также пользовательских данных и программ от действий пользователей (злонамеренных или по незнанию) или приложений;
разграничение прав доступа и многопользовательский режим работы (аутентификация, авторизация).

http://ru.wikipedia.org/wiki/%CE%EF%E5%F0%E0%F6%E8%EE%ED%ED%E0%FF_%F1%E8%F1%F2%E5%EC%E0

Слайд 58

Истоки появления «виртуальных машин»
Возможность операционной системы выполнять приложения, написанные для других

операционных систем называется совместимостью.
Совместимость приложений может быть
на двоичном уровне;
на уровне исходных текстов.

Если процессоры имеют разную архитектуру, необходимо организовать эмуляцию двоичного кода (аппаратно или программно).

Слайд 59

Организация множественных прикладных сред
Назаров С.В., Широков А.И. Многопользовательские операционные системы. Рис.

1.9, стр. 48

Слайд 60

Реализация виртуальной машины
Карпов В.Е., Коньков К.А.. Основы операционных систем. (Под редакцией

В.П. Иванникова) /Курс лекций. Учебное пособие/ Интернет-университет Информационных технологий

Слайд 61

Виртуальные машины – современный подход реализации множественных прикладных сред
Понятие «монитор виртуальных

машин» (МВМ) возникло в конце 60-х годов как программный уровень абстракции, разделявший аппаратную платформу на несколько виртуальных машин.
В 90-х годах исследователи из Стэндфордского университета начали изучать возможность применения ВМ для преодоления ограничений оборудования и операционных систем у компьютеров с массовой параллельной обработкой (Massively Parallel Processing, MPP). Они организовали VMware (www.vmware.com).
Современные программные средства ВМ – VMWare Workstation (VMware, Inc.), Virtual PC (Microsoft), VirtualBox (Oracle) и другие.

Слайд 62

В настоящее время появились идеи организации «облачных» вычислений.
Концепция. Особая клиент-серверная технология:

использование клиентом ресурсов группы серверов в сети, взаимодействующих таким образом, что:
1) для клиента вся группа выглядит как единый виртуальный сервер;
2) клиент может прозрачно и с высокой гибкостью менять объемы потребляемых ресурсов.
Таким технологиями активно занимаются многие фирмы, в том числе Oracle/Sun, IBM, Google.

Облачные вычисления

Слайд 63

Классификация ОС

Слайд 64

Классификация ОС по признакам (1-5)
1. По назначению ОС делятся на универсальные и

специализированные. Специализированные ОС, как правило, работают с фиксированным набором программ (функциональных задач).
2. По способу загрузки можно выделить загружаемые ОС и системы, постоянно находящиеся в памяти вычислительной системы. Последние, как правило, специализированные и используются для управления работой специализированных устройств.

Назаров С.В., Широков А.И. Многопользовательские операционные системы.

Слайд 65

3.1. Поддержка многозадачности (многопрограммности). По числу одновременно выполняемых задач ОС делятся

на 2 класса: однопрограммные (однозадачные) – например, MS-DOS, MSX, и многопрограммные (многозадачные) – например, ОС ЕС ЭВМ, OS/360, OS/2, UNIX, Windows разных версий.
3.2. Поддержка многопользовательского режима. По числу одновременно работающих пользователей ОС делятся: на однопользовательские (MS-DOS, Windows 3х, ранние версии OS/2) и многопользовательские (UNIX, Windows NT/2000/2003/XP/Vista/7).

3. По особенностям алгоритмов управления ресурсами (процессор)

Назаров С.В., Широков А.И. Многопользовательские операционные системы.

Слайд 66

3.3. Виды многопрограммной работы. Специфику ОС во многом определяет способ распределения

времени между несколькими одновременно существующими в системе процессами (или потоками). По этому признаку можно выделить 2 группы алгоритмов: не вытесняющая многопрограммность (Windows3.x, NetWare) и вытесняющая многопрограммность (Windows 2000/2003/XP, OS/2, Unix).
3.4. Многопроцессорная обработка. Важное свойство ОС – отсутствие или наличие средств поддержки многопроцессорной обработки. По этому признаку можно выделить ОС без поддержки мультипроцессирования (Windows 3.x, Windows 95) и с поддержкой мультипроцессирования (Solaris, OS/2, UNIX, Windows NT/2000/2003/XP/Vista/7).

Назаров С.В., Широков А.И. Многопользовательские операционные системы.

Слайд 67

4. По области использования и форме эксплуатации. Обычно здесь выделяют три

типа в соответствии с использованными при их разработке критериями эффективности: • системы пакетной обработки (OS/360, OC EC); • системы разделения времени (UNIX, VMS); • системы реального времени (QNX, RT/11).

Назаров С.В., Широков А.И. Многопользовательские операционные системы.

Слайд 68

Системы разделения времени обеспечивают удобство и эффективность работы пользователя, который имеет

терминал и может вести диалог со своей программой.
Системы реального времени предназначены для управления техническими объектами (станок, спутник, технологический процесс, например доменный и т.п.), где существует предельное время на выполнение программ, управляющих объектом.

Первые (пакетной обработки) предназначались для решения задач в основном вычислительного характера, не требующих быстрого получения результатов. Критерий создания таких ОС – максимальная пропуская способность при хорошей загрузке всех ресурсов компьютера. В таких системах пользователь отстранен от компьютера.

Назаров С.В., Широков А.И. Многопользовательские операционные системы.

Слайд 69

5. По аппаратной платформе (типу вычислительной техники), для которой они

предназначаются

5.1. Операционные системы для смарт-карт.
Некоторые из них могут управлять только одной операцией, например, электронным платежом. Некоторые смарт-карты являются JAVA-ориентированным и содержат интерпретатор виртуальной машины JAVA. Апплеты JAVA загружаются на карту и выполняются JVM-интерпретатором. Некоторые из таких карт могут одновременно управлять несколькими апплетами JAVA, что приводит к многозадачности и необходимости планирования.
5.2. Встроенные операционные системы.
Управляют карманными компьютерами (Palm OS, Windows CE – Consumer Electronics – бытовая техника), мобильными телефонами, телевизорами, микроволновыми печами и т.п.
5.3. Операционные системы для персональных компьютеров. Например, Windows 9.x, Windows ХР, Linux, Mac OS X и др.
5.4. Операционные системы мини-ЭВМ.
Например, RT-11 для PDP-11 – OC реального времени, RSX-11 M для PDP-11 – ОС разделения времени, UNIX для PDP-7.

Назаров С.В., Широков А.И. Многопользовательские операционные системы.

Слайд 70

5.5. Операционные системы мэйнфреймов (больших машин). Например, OS/390, происходящая от OS/360

(IBM). Обычно ОС мэйнфреймов предполагает одновременно три вида обслуживания: пакетную обработку, обработку транзакций (например, работа с БД, бронирование авиабилетов, процесс работы в банках) и разделение времени.
5.6. Серверные операционные системы.
Например, UNIX, Windows 2000, Linux. Область применения – ЛВС, региональные сети, Intranet, Internet.
5.7. Кластерные операционные системы.
Кластер – слабо связанная совокупность нескольких вычислительных систем, работающих совместно для выполнения общих приложений и представляющихся пользователю единой системной, например, Windows 2000 Cluster Server, Windows 2008 Server, Sun Cluster (базовая ОС – Solaris).

Назаров С.В., Широков А.И. Многопользовательские операционные системы.

Слайд 71

Классификация ОС по признаками (А-Д)
А. Реализация многозадачности
1. Многозадачные (Unix, OS/2,

Windows)
2. Однозадачные (MS DOS)
Б. Поддержка многопользовательского режима.
По числу одновременно работающих пользователей выделяют
1. Однопользовательские (MS DOS, Windows 3.1)
2. Многопользовательские (UNIX, WINDOWS NT)
В. Многопроцессорная обработка.
Повышение производительности вычислительных систем сегодня реализуется не только конструирование скоростного процессора, но и разделения исполняемых команд многими процессорами.
Многопроцессорная обработка реализована в Linux, Solaris, Windows NT. Различают симметричные (все действия децентрализованы на отдельном процессоре) и асимметричные (выделяется главный процессор)

Карпов В.Е., Коньков К.А.. Основы операционных систем. (Под редакцией В.П. Иванникова) /Курс лекций. Учебное пособие/ Интернет-университет Информационных технологий

Слайд 72

Г. Системы реального времени.
Среди многозадачных ОС можно выделить кроме пакетных

систем и систем разделения времени выделяют системы реального времени. Они применяются для управления техническими объектами или технологическими процессами. Это накладывает специфические требования на их функции (пример - QNT).
Д. Архитектура ядра.
Имеется два класса: с монолитным ядром (Linux) и микроядерной архитектурой (Max OS использует технологию Mach).

Слайд 73

Танненбаум «Зоопарк операционных систем»
Операционные системы для мейнфреймов (OS/390, OS/360).
Серверные операционные

системы (Solaris, FreeBSD, Linux и Windows Server 200x).
Многопроцессорные операционные системы (Windows и Linux)
Операционные системы для персональных компьютеров (Linux, FreeBSD, Windows Vista и Macintosh).
Операционные системы карманных персональных компьютеров (Symbian OS и Palm OS1).
Прим. Ред. Сейчас у нас сложно назвать популярной Palm OS. Зато явно стоит упомянуть WindowsMobile, встречающуюся в разных версиях и различные специализированные версии ОС Linux, включая недавно появившуюся систему Android.
Встроенные операционные системы (QNX и VxWorks).
Операционные системы сенсорных узлов (TinyOS).
Операционные системы реального времени.
Операционные системы для смарт-карт.
Некоторые смарт-карты рассчитаны на применение языка Java. Это значит, что ПЗУ смарт-карты содержит интерпретатор Java Virtual Machine (JVM) — виртуальной машины Java.

Таненбаум Э. Современные операционные системы. 2010

Слайд 74

Список операционных систем в Википедии содержит более 350 наименований, разделеных на

такие группы:
1. Проприетарные
2. Свободные
3. Клоны MS-DOS
4. Авторские/внутренние, не-UNIX
5. «Домашние» OS
6. Операционные системы для БК
7. Операционные системы для Spectrum
8. Прикладные системы
а) Наладонный компьютер (PDA); б)Смартфоны;
в) Нетбуки; г) Маршрутизаторы; д) МиниАТС; е) ОС для микроконтеоллеров, встраиваемые ОС, ОС реального времени
9. Вымышленные операционные системы

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D1%EF%E8%F1%EE%EA_%EE%EF%E5%F0%E0%F6%E8%EE%ED%ED%FB%F5_%F1%E8%F1%F2%E5%EC

Слайд 75

Требования, предъявляемые к Операционным Системам по книге Назаров С.В., Широков А.И. Многопользовательские

операционные системы.

Слайд 76

1. Эффективность. Под эффективностью вообще любой технической (да и не только

технической) системы понимается степень соответствия системы своему назначению, которая оценивается некоторым множеством показателей эффективности.
2. Надежность и отказоустойчивость. Операционная система должна быть, по меньшей мере, так же надежна, как компьютер, на котором она работает. Система должна быть защищена как от внутренних, так и от внешних сбоев и отказов. В случае ошибки в программе или аппаратуре система должна обнаружить ошибку и попытаться исправить положение или, по крайней мере, постараться свести к минимуму ущерб, нанесенный этой ошибкой пользователям.

Слайд 77

3. Безопасность (защищенность). Ни один пользователь не хочет, чтобы другие пользователи

ему мешали. ОС должна защищать пользователей и от воздействия чужих ошибок, и от попыток злонамеренного вмешательства (несанкционированного доступа). С этой целью в ОС как минимум должны быть средства аутентификации – определения легальности пользователей, авторизации – предоставления легальным пользователям установленных им прав доступа к ресурсам, и аудита – фиксации всех потенциально опасных для системы событий.
4. Предсказуемость. Требования, которые пользователь может предъявить к системе, в большинстве случаев непредсказуемы. В то же время пользователь предпочитает, чтобы обслуживание не очень сильно менялось в течение предположительного времени.

Слайд 78

5. Расширяемость. В отличие от аппаратных средств компьютера полезная жизнь операционных

систем измеряется десятками лет. Примером может служить ОС UNIX, да и MS-DOS. Операционные системы изменяются со временем, как правило, за счет приобретения новых свойств, например, поддержки новых типов внешних устройств или новых сетевых технологий. Если программный код модулей ОС написан таким образом, что дополнения и изменения могут вноситься без нарушения целостности системы, то такую ОС называют расширяемой. Операционная система может быть расширяемой, если при ее создании руководствовались принципами модульности, функциональной избыточности, функциональной избирательности и параметрической универсальности.

Слайд 79

6. Переносимость. В идеальном случае код ОС должен легко переноситься с

процессора одного типа на процессор другого типа и с аппаратной платформы (которые различаются не только типом процессора, но и способом организации всей аппаратуры компьютера) одного типа на аппаратную платформу другого типа. Переносимые ОС имеют несколько вариантов реализации для разных платформ, такое свойство ОС называется также многоплатформенностью. Достигается это свойство за счет того, что основная часть ОС пишется на языке высокого уровня (например С, C++ и др.) и может быть легко перенесена на другой компьютер (машинно-независимая часть), а некоторая меньшая часть ОС (программы ядра) является машинно-зависимой и разрабатывается на машинном языке другого компьютера

Слайд 80

7. Совместимость. Существует несколько «долгоживущих» популярных ОС (разновидности UNIX, MS-DOS, Windows3.x,

Windows NT, OS/2), для которых наработана широкая номенклатура приложений. Для пользователя, переходящего с одной ОС на другую, очень привлекательна возможность – выполнить свои приложения в новой операционной системе. Если ОС имеет средства для выполнения прикладных программ, написанных для других операционных систем, то она совместима с этими системами. Следует различать совместимость на уровне двоичных кодов и совместимость на уровне исходных текстов. Кроме того, понятие совместимости включает также поддержку пользовательских интерфейсов других ОС.

Слайд 81

8. Удобство. Средства ОС должны быть простыми и гибкими, а логика

ее работы ясна пользователю. Современные ОС ориентированы на обеспечение пользователю максимально возможного удобства при работе с ними. Необходимым условием этого стало наличие у ОС графического пользовательского интерфейса и всевозможных мастеров – программ, автоматизирующих активизацию функций ОС, подключение периферийных устройств, установку, настройку и эксплуатацию самой ОС.
9. Масштабируемость. Если ОС позволяет управлять компьютером с различным числом процессов, обеспечивая линейное (или почти такое) возрастание производительности при увеличении числа процессоров, то такая ОС является масштабируемой

Слайд 82

К свойству маштабируемость.
Производители могут предлагать свои ОС в различных, различающихся ценой

и производительностью, конфигурациях.
Например, Microsoft продает [Назаров С.В. Операционные среды, системы и оболочки. Основы структурной и функциональной организации: Учеб. Пособие. – М.: - КУДИЦ-ПРЕСС, 2007.]:
Windows 2003 Server (до 4-х процессоров) – для малого и среднего бизнеса;
Windows 2003 Advanced Server (до 8 процессоров, 2-узловой кластер) – для средних и крупных предприятий;
Windows 2003 DataCenter Server (16-32 процессора, 4-узловой кластер) – для особо крупных предприятий.

Слайд 83

Эволюция операционных систем

Слайд 84

Предшественником ОС следует считать служебные программы (загрузчики и мониторы), а также

библиотеки часто используемых подпрограмм, начавшие разрабатываться с появлением универсальных компьютеров 1-го поколения (конец 1940-х годов).
Служебные программы минимизировали физические манипуляции оператора с оборудованием, а библиотеки позволяли избежать многократного программирования одних и тех же действий (осуществления операций ввода-вывода, вычисления математических функций и т.п.).
В 1950-60-х годах сформировались и были реализованы основные идеи, определяющие функциональность ОС: пакетный режим, разделение времени и многозадачность, разделение полномочий, реальный масштаб времени, файловые структуры и файловые системы.

Назаров С.В., Широков А.И. Многопользовательские операционные системы.

Слайд 85

Пакетный режим
Необходимость оптимального использования дорогостоящих вычислительных ресурсов привела к появлению концепции

«пакетного режима» исполнения программ. Пакетный режим предполагает наличие очереди программ на исполнение, причём ОС может обеспечивать загрузку программы с внешних носителей данных в оперативную память, не дожидаясь завершения исполнения предыдущей программы, что позволяет избежать простоя процессора.

Назаров С.В., Широков А.И. Многопользовательские операционные системы.

Слайд 86

Разделение времени и многозадачность
Уже пакетный режим в своём развитом варианте требует

разделения процессорного времени между выполнением нескольких программ. Необходимость в разделении времени (многозадачности, мультипрограммировании) проявилась ещё сильнее при распространении в качестве устройств ввода-вывода телетайпов (а позднее, терминалов с электронно-лучевыми дисплеями). Поскольку скорость клавиатурного ввода (и даже чтения с экрана) данных оператором много ниже, чем скорость обработки этих данных компьютером, использование компьютера в «монопольном» режиме (с одним оператором) могло привести к простою дорогостоящих вычислительных ресурсов.

Назаров С.В., Широков А.И. Многопользовательские операционные системы.

Слайд 87

Разделение времени и многозадачность 2
Разделение времени позволило создать «многопользовательские» системы,

в которых один (как правило) центральный процессор и блок оперативной памяти соединялся с многочисленными терминалами. При этом часть задач (таких, как ввод или редактирование данных оператором) могла исполняться в режиме диалога, а другие задачи (такие, как массивные вычисления) в пакетном режиме.

Назаров С.В., Широков А.И. Многопользовательские операционные системы.

Слайд 88

Разделение полномочий
Распространение многопользовательских систем потребовало решения задачи разделения полномочий, позволяющей

избежать возможности модификации исполняемой программы или данных одной программы в памяти компьютера другой (содержащей ошибку или злонамеренно подготовленной) программы, а также модификации самой ОС прикладной программой.
Реализация разделения полномочий в ОС была поддержана разработчиками процессоров, предложивших архитектуры с двумя режимами работы процессора ? «реальным» (программе доступно всё адресное пространство компьютера) и «защищённым» (в котором доступность адресного пространства ограничена диапазоном, выделенном при запуске программы на исполнение).

Слайд 89

Реальный масштаб времени
Применение универсальных компьютеров для управления производственными процессами

потребовало реализации «реального масштаба времени» («реального времени»), синхронизации исполнения программ с внешними физическими процессами.
Включение функции реального масштаба времени в ОС позволило создавать системы, одновременно обслуживающие производственные процессы и решающие другие задачи (в пакетном режиме и (или) в режиме разделения времени).
Если операция должна быть проведена точно в срок (или в определенный период времени), то мы имеем дело с системой жесткого реального времени.
Другой разновидностью подобных систем является система мягкого реального времени, в которой хотя и не желательно, но вполне допустимо несоблюдение срока
какого-нибудь действия.

Слайд 90

Файловые системы и структуры
Постепенная замена носителей с последовательным доступом (перфолент, перфокарт

и магнитных лент) накопителями произвольного доступа (на магнитных дисках) привели к необходимости создавать новые методы и средства системной работы с информацией.
Выделяется два уровня работы с данными: логический (для доступа к ним) и физический (внутренне устройство данных на носителе).

Слайд 91

Этапы эволюции ОС 1
Одной из первых ОС, использующих эти новейшие решения,

была операционная система МСР (главная управляющая программа), созданная фирмой Burroughs для своих компьютеров В5000 в 1963 году.
В этой ОС были реализованы многие концепции и идеи, ставшие впоследствии стандартными для многих операционных систем:
мультипрограммирование;
мультипроцессорная обработка;
виртуальная память;
возможность отладки программ на исходном языке;
написание операционной системы на языке высокого уровня.

Назаров С.В., Широков А.И. Многопользовательские операционные системы.

Слайд 92

Этапы эволюции ОС 2
Известной системой разделения времени того периода стала система

CTSS (Compatible Time Sharing System) – совместимая система разделения времени, разработанная в Массачусетском технологическом институте (1963 год) для компьютера IBM-7094 [37].
Эта система была использована для разработки в этом же институте совместно с Bell Labs и General Electric системы разделения времени следующего поколения MULTICS (Multiplexed Information And Computing Service). Примечательно, что эта ОС была написана в основном на языке высокого уровня EPL (первая версия языка PL/1 фирма IBM).

Назаров С.В., Широков А.И. Многопользовательские операционные системы.

Слайд 93

Этапы эволюции ОС 3
Одним из важнейших событий в истории операционных систем

считается появление в 1964 году семейства компьютеров под названием System/360 фирмы IBM, а позже – System/370 [11]. Это было первой в мире реализацией концепции семейства программно и информационно совместимых компьютеров, ставшей впоследствии стандартной для всех фирм компьютерной отрасли.
Нужно отметить, что основной формой использования ЭВМ, как в системах разделения времени, так и в системах пакетной обработки, стал многотерминальный режим.

Назаров С.В., Широков А.И. Многопользовательские операционные системы.

Слайд 94

Этапы эволюции ОС 4
В начале 70-х годов появились первые сетевые ОС,

которые позволили не только рассредоточить пользователей, как в системах телеобработки данных, но и организовать распределенное хранение и обработку данных между компьютерами, соединенных электрическими связями.
Известен проект ARPANET MO США. В 1974 году IBM объявила о создании собственной сетевой архитектуры SNA для своих мэйнфреймов, обеспечивающей взаимодействие типа «терминал-терминал», «терминал-компьютер», «компьютер-компьютер».
В Европе активно разрабатывалась технология построения сетей с коммутацией пакетов на основе протоколов Х.25.

Назаров С.В., Широков А.И. Многопользовательские операционные системы.

Слайд 95

Этапы эволюции ОС 5
К середине 70-х годов наряду с мэйнфреймами широкое

распространение получили мини-компьютеры (PDP-11, Nova, HP). Архитектура мини-компьютеров была значительно проще, многие функции мультипрограммных ОС мэйнфреймов были усечены. Операционные системы мини-ЭВМ стали делать специализированными (RSX-11M – разделение времени, RT-11 – OC реального времени) и не всегда многопользовательскими.
Важной вехой в истории мини-компьютеров и вообще в истории операционных систем явилось создание ОС UNIX. Написал эту систему Кен Томпсон (Ken Thompson), один из специалистов по компьютерам в BELL Labs, работавший над проектом MULTICS. Собственно, его UNIX – это усеченная однопользовательская версия системы MULTICS.

Назаров С.В., Широков А.И. Многопользовательские операционные системы.

Слайд 96

Этапы эволюции ОС 6
Все восьмидесятые годы характерны появлением все более совершенных

версий UNIX: Sun OS, HP-UX, Irix, AIX и др. Для решения проблемы их совместимости были приняты стандарты POSIX и XPG, определяющие интерфейсы этих систем для приложений.
Еще одним знаменательным событием для истории операционных систем было появление в начале 80-х годов персональных компьютеров. Они послужили мощным толчком для распределения локальных сетей, в результате поддержка сетевых функций стала для ОС ПК необходимым условием. Однако и дружественный интерфейс, и сетевые функции появились у ОС ПК не сразу.

Назаров С.В., Широков А.И. Многопользовательские операционные системы.

Слайд 97

Этапы эволюции ОС 7
В 1987 году появилась первая многозадачная ОС для

ПК – OS/2, разработанная Microsoft совместно с IBM. Эта была хорошо продуманная система с виртуальной памятью, графическим интерфейсом и возможностью выполнять DOS-приложения. Для нее были созданы и получили распространение сетевые оболочки LAN Manager (Microsoft) и LAN Server (IBM).
В 80-е годы были приняты основные стандарты на коммуникационные технологии для локальных сетей: в 1980 г. – Ethernet, в 1985 г. – Token King, в конце 80-х –FDDI (Fiber Distributed Data Interface).

Назаров С.В., Широков А.И. Многопользовательские операционные системы.

Слайд 98

Этапы эволюции ОС 8
В 90-е годы практически все операционные системы, занимающие

заметное место на рынке, стали сетевыми. Сетевые функции встраиваются в ядро ОС, являясь ее неотъемлемой частью. В ОС используются средства мультиплексирования нескольких стеков протоколов, за счет которого компьютеры могут поддерживать одновременную работу с разнородными серверами и клиентами. Появились специализированные ОС, например, сетевая ОС IOS компании Cisco System.

Назаров С.В., Широков А.И. Многопользовательские операционные системы.

Слайд 99

Основные операционные системы
Доли операционных систем для ПК в августе 2012 года

(статистика Net Applications).

Слайд 100

Типы аппаратных платформ
Мобильные устройства
Персональный компьютер (включая мобильные модели типа notebook)
Серверы
Мейнфреймы

(от английского mainframe)
Суперкомпьютеры

ЕЩЕ.
1-9 Зоопарк операционных систем. Таненбаум.
1-7 пункт 5 классификации ОС в книге Назаров С.В., Широков А.И. Многопользовательские операционные системы.

Слайд 101

Классификация компьютеров по областям применения
ПК и рабочие стации
Серверы
Мейнфреймы
Кластерные архитектуры
http://www.mkgt.ru/files/material-static/138/contents.htm

Слайд 102

К терминологии программного обеспечения
Программа
Программный продукт
Программное средство
Программный комплекс

Слайд 103

Программа - завершенный продукт, пригодный для запуска своим автором на системе,

на которой он был разработан.
Программный продукт - программа, которую любой человек может запускать, тестировать, исправлять и развивать. Такая программа должна быть написана в обобщенном стиле, тщательно оттестирована и сопровождена подробной документацией.

Такие определения расположены, например, по адресу http://mf.grsu.by/Kafedry/kaf001/academic_process/048/28
КОНСПЕКТ ОБЗОРНОЙ ЛЕКЦИИ. Для студентов специальности Т1002 «Программное обеспечение информационных технологий» (А.М.Кадан, к.т.н., доцент)

Слайд 104

Программное средство - это программа или логически связанная совокупность программ на

носителях данных, снабженная программной документацией.
Программный комплекс - набор взаимодействующих программ, согласованных по функциям и форматам, точно определенным интерфейсам, и вкупе составляющих полное средство для решения больших задач.

Слайд 105

ГОСТ 19781-90 ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИСТЕМ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ ПРОГРАММНОЕ Термины и определения Software of data processing

systems. Terms and definitions

Программа (Program) - данные, предназначенные для управления конкретными компонентами системы обработки информации в целях реализации определенного алгоритма

Слайд 106

ГОСТ 28806-90 КАЧЕСТВО ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ Термины и определения Software quality. Terms and definitions
Программа

(en program): - см. ГОСТ 19781.
Программный продукт (en software product):
Программное средство, предназначенное для поставки, передачи, продажи пользователю.

Слайд 107

ГОСТ 28806-90 КАЧЕСТВО ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ Термины и определения Software quality. Terms and definitions
Программное

средство; ПС (en software):
Объект, состоящий из программ, процедур, правил, а также, если предусмотрено, сопутствующих им документации и данных, относящихся к функционированию системы обработки информации.
Примечание. Программное средство представляет собой конкретную информацию, объективно существующую как совокупность всех значимых с точки зрения ее представления свойств каждого из материальных объектов, содержащих в фиксированном виде эту информацию.

Операционные системы

Содержание

Основные темы курса1. Программно-аппаратный комплекс и место операционной системы в нем.2.

Основная литератураНазаров С.В., Широков А.И. Многопользовательские операционные системы. – М.: Изд.

Дополнительная литература1. Таненбаум Э. Современные операционные системы. Изд-е 4. СПб.: Питер,

4. Гордеева А.В, Мочалова А.Ю. Системное программное обеспечение. СПб.: Питер, 2003,

7. Таккет. Дж. Использование Linux. (Специальное издание). К.; М.; СПб: Издательский

Структура компьютера (программно-аппаратного комплекса)

Компьютер - это устройство для переработки информации. Он делится, прежде всего,

Аппаратура персонального компьютера представляет собой отдельные устройства объединенные на основе шинной

Со страницы «Программное обеспечение» ВикипедииВ компьютерном сленге часто используется слово софт

Software также можно делить на две части: прикладные программы пользователей и

В Википедии статья, посвященная программному обеспечению, выделяет а) три типа по

Можно предложить классификацию программных продуктов в которой выделяются такие четыре их

Иногда выделяется пять составляющих системного программного обеспечения:1. Операционные системы.2. Системы управления

http://rudocs.exdat.com/docs/index-51800.html и Информатика для юристов и экономистов/ под ред Симоновича В А

Измененная схема классификации Программного Обеспечения по уровню функциональности 4. Прикладной уровень.3.

Расширим представление о структуре программно-аппаратного комплекса Бурк Робин, Хорват Б. Девид

Расширим представление об уровнях компьютерной системы выделением «слоев» в его аппаратной

Расширим представление о многослойной структуре компьютера, добавив ПользователейНазаров С.В., Широков А.И.

Еще одно представление о многослойной структуре компьютераНазаров С.В., Широков А.И. Многопользовательские

Опишем уровни подробнее0. Этот уровень составляет АППАРАТУРА. 1. Средства аппаратной поддержки

2. Машинно-зависимые модули ОС. Этот слой образует модули, в которых отражается

4. Менеджеры ресурсов. Модули этого слоя выполняют стратегические задачи по управлению

Еще одна схема, иллюстрирующая место операционной системы в многоуровневой структуре компьютераhttp://zumachen.ru/uploads/posts/2011-06/1307171878_800px-generalizedlayeredcomputerstructure_os.png

Следующая схема программно-аппаратного комплекса выделяет отдельные подсистемы ядра ОС UNIXОсуществляют управление:

К структуре программных средств

К структуре программных средств 2

К структуре программных средств 3Бурк Робин, Хорват Б. Девид и др.

Библиотека представляет собой набор подпрограм, который позволяет коду этих подпрограм использоваться

Динамические библиотечные функцииDLL (англ. dynamic-link library — «библиотека динамической компоновки», «динамически

Библиотечные файлыКомпоновкой (linking) называется процесс подключения внешних функций к приложению. Существуют

Этапы работы программно-аппаратного комплекса ЭТАП I. Управление аппаратурой (часть 1). После

Этапы работы 2ЭТАП IV. Управление аппаратурой (часть 2). На этом этапе

Порядок исполнения системных процессов при загрузке UNIX/LinuxДАРобачевский А.М. Операционная система UNIX.

Схемы выполнения команд UNIXТаккет. Дж. Использование Linux. (Специальное издание).

Схемы выполнения команд UNIX 2Таккет. Дж. Использование Linux. (Специальное издание).

Системные вызовыПриведем пример:[Робачевский А.М. Операционная система UNIX.] "Системные вызовы осуществляются так

Фрагмент программы, поясняющий системные вызовы main(){ int fd; сhаr buf[80];/*Откроем файл

Связь между кодом программы, библиотечной программой и системным вызовомРобачевский А.М. Операционная

Модель системы UNIXРобачевский А.М. Операционная система UNIX.

Пользователь и компьютер (программно-аппаратный комплекс)

Пользователь и персональный компьютер (простой вариант – Win9X)

Пользователь и компьютер современных версий Windows

Группы пользователей семейства UNIX/Linux

Микроядерная архитектура ОС

Классическая многоуровневая архитектура ОС не лишена проблем.Назаров С.В., Широков А.И. Многопользовательские

В современных операционных системах различают следующие виды ядерНаноядро (НЯ). Крайне упрощённое

О реализации ядра Windows NTНаиболее тесно элементы микроядерной архитектуры и элементы

Википедия Windows NT.Версии Windows NT

Определение понятия Операционная Система

К определению термина ОС

К определению ОС (функции)

Приведем определение ОС из Википедии http://ru.wikipedia.org/wiki/%CE%EF%E5%F0%E0%F6%E8%EE%ED%ED%E0%FF_%F1%E8%F1%F2%E5%EC%E0 Операцио́нная систе́ма, сокр. ОС (англ. operating

Основные функции (простейшие ОС):загрузка приложений в оперативную память и их выполнение;стандартизованный

Дополнительные функции: параллельное или псевдопараллельное выполнение задач (многозадачность);взаимодействие между процессами: обмен

Истоки появления «виртуальных машин»Возможность операционной системы выполнять приложения, написанные для других

Организация множественных прикладных средНазаров С.В., Широков А.И. Многопользовательские операционные системы. Рис.

Реализация виртуальной машиныКарпов В.Е., Коньков К.А.. Основы операционных систем. (Под редакцией

Виртуальные машины – современный подход реализации множественных прикладных средПонятие «монитор виртуальных

В настоящее время появились идеи организации «облачных» вычислений.Концепция. Особая клиент-серверная технология:

Классификация ОС

Классификация ОС по признакам (1-5)1. По назначению ОС делятся на универсальные и

3.1. Поддержка многозадачности (многопрограммности). По числу одновременно выполняемых задач ОС делятся

3.3. Виды многопрограммной работы. Специфику ОС во многом определяет способ распределения

4. По области использования и форме эксплуатации. Обычно здесь выделяют три

Системы разделения времени обеспечивают удобство и эффективность работы пользователя, который имеет

5. По аппаратной платформе (типу вычислительной техники), для которой они

5.5. Операционные системы мэйнфреймов (больших машин). Например, OS/390, происходящая от OS/360

Классификация ОС по признаками (А-Д) А. Реализация многозадачности1. Многозадачные (Unix, OS/2,

Г. Системы реального времени.Среди многозадачных ОС можно выделить кроме пакетных

Танненбаум «Зоопарк операционных систем»Операционные системы для мейнфреймов (OS/390, OS/360). Серверные операционные

Список операционных систем в Википедии содержит более 350 наименований, разделеных на

Требования, предъявляемые к Операционным Системам по книге Назаров С.В., Широков А.И. Многопользовательские

Основные темы курса
1. Программно-аппаратный комплекс и место операционной системы в нем.
2.

Основная литература
Назаров С.В., Широков А.И. Многопользовательские операционные системы. – М.: Изд.

Дополнительная литература
1. Таненбаум Э. Современные операционные системы. Изд-е 4. СПб.: Питер,

Со страницы «Программное обеспечение» Википедии
В компьютерном сленге часто используется слово софт

Software также можно делить на две части:
прикладные программы пользователей и

В Википедии статья, посвященная программному обеспечению, выделяет
а) три типа по

Иногда выделяется пять составляющих системного программного обеспечения:
1. Операционные системы.
2. Системы управления

Измененная схема классификации Программного Обеспечения по уровню функциональности
4. Прикладной уровень.
3.

Расширим представление о структуре программно-аппаратного комплекса
Бурк Робин, Хорват Б. Девид

Расширим представление о многослойной структуре компьютера, добавив Пользователей
Назаров С.В., Широков А.И.

Еще одно представление о многослойной структуре компьютера
Назаров С.В., Широков А.И. Многопользовательские

Опишем уровни подробнее
0. Этот уровень составляет АППАРАТУРА.
1. Средства аппаратной поддержки

Еще одна схема, иллюстрирующая место операционной системы в многоуровневой структуре компьютера
http://zumachen.ru/uploads/posts/2011-06/1307171878_800px-generalizedlayeredcomputerstructure_os.png

Следующая схема программно-аппаратного комплекса выделяет отдельные подсистемы ядра ОС UNIX
Осуществляют управление:

К структуре программных средств 3
Бурк Робин, Хорват Б. Девид и др.

Динамические библиотечные функции
DLL (англ. dynamic-link library — «библиотека динамической компоновки», «динамически

Библиотечные файлы
Компоновкой (linking) называется процесс подключения внешних функций к приложению. Существуют

Этапы работы программно-аппаратного комплекса
ЭТАП I. Управление аппаратурой (часть 1).
После

Этапы работы 2
ЭТАП IV. Управление аппаратурой (часть 2).
На этом этапе

Порядок исполнения системных процессов при загрузке UNIX/Linux
ДА
Робачевский А.М. Операционная система UNIX.

Схемы выполнения команд UNIX
Таккет. Дж. Использование Linux. (Специальное издание).

Схемы выполнения команд UNIX 2
Таккет. Дж. Использование Linux. (Специальное издание).

Системные вызовы
Приведем пример:
[Робачевский А.М. Операционная система UNIX.]
"Системные вызовы осуществляются так

Фрагмент программы, поясняющий системные вызовы
main()
{ int fd;
сhаr buf[80];
/*Откроем файл

Связь между кодом программы, библиотечной программой и системным вызовом
Робачевский А.М. Операционная

Модель системы UNIX
Робачевский А.М. Операционная система UNIX.

Классическая многоуровневая архитектура ОС не лишена проблем.
Назаров С.В., Широков А.И. Многопользовательские

В современных операционных системах различают следующие виды ядер
Наноядро (НЯ). Крайне упрощённое

О реализации ядра Windows NT
Наиболее тесно элементы микроядерной архитектуры и элементы

Википедия Windows NT.
Версии Windows NT

Приведем определение ОС из Википедии http://ru.wikipedia.org/wiki/%CE%EF%E5%F0%E0%F6%E8%EE%ED%ED%E0%FF_%F1%E8%F1%F2%E5%EC%E0
Операцио́нная систе́ма, сокр. ОС (англ. operating

Основные функции (простейшие ОС):
загрузка приложений в оперативную память и их выполнение;
стандартизованный

Дополнительные функции:
параллельное или псевдопараллельное выполнение задач (многозадачность);
взаимодействие между процессами: обмен

Истоки появления «виртуальных машин»
Возможность операционной системы выполнять приложения, написанные для других

Организация множественных прикладных сред
Назаров С.В., Широков А.И. Многопользовательские операционные системы. Рис.

Реализация виртуальной машины
Карпов В.Е., Коньков К.А.. Основы операционных систем. (Под редакцией

Виртуальные машины – современный подход реализации множественных прикладных сред
Понятие «монитор виртуальных

В настоящее время появились идеи организации «облачных» вычислений.
Концепция. Особая клиент-серверная технология:

Классификация ОС по признакам (1-5)
1. По назначению ОС делятся на универсальные и

Классификация ОС по признаками (А-Д)
А. Реализация многозадачности
1. Многозадачные (Unix, OS/2,

Г. Системы реального времени.
Среди многозадачных ОС можно выделить кроме пакетных

Танненбаум «Зоопарк операционных систем»
Операционные системы для мейнфреймов (OS/390, OS/360).
Серверные операционные