ЛЕКЦИЯ 4 Операционная система: назначение, состав, загрузка

История развития ОС

Предшественником ОС следует считать служебные программы (такие, как загрузчики), 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 системы.

Развитие "нормальныхОСей" началось в 1965 году. Самой первой операционной системой является Multics, в последствии на его основе был создан Unix. Multics использовался на компьютерах, которые применялись для создания мультфильмов. Не имея перспективы развития, проект операционной системы был закрыт, а ее создатели стали создавать новые программы и даже что-то похожее на операционные системы.

Более менее нормальное творение удалось создать Кену Томпсону. В 1969 году он написал игру SpaceTravel, которая не имела совершенно никакого успеха и перспектив развития у нее не было. Но это сильно сказано - не было. Взявшись за свое детище, Кен Томпсон стал модернизировать операционную систему Multics для работы игры. Позже операционная система получила название Unics (от названия операционной системы Multics), а еще позже - UNIX.

Операционная система была написана с использованием языка программирования - ассемблер, не имела графического интерфейса, работала в режиме командной строки. Отличалась от предыдущей надежностью. Это качество сохранилось и до теперешних времен. В ней имелся командныйинтерпритатор BASH - BounreAgainSHell, позволяющий работать в среде операционной системы. Немного позже Кен Томпсон и его соратники по созданию Unix, стали продавать свою систему, как вполне устойчивый коммерческий проект.

Одной из первых операционных систем для персональных компьютеров была CP/M (ControlProgram/Microcomputer) - Управляющая Программа/Микрокомпьютер, созданная для компьютеров с 8-разрядными процессорами Intel 8080, Intel 8085, Z-80. Создатель системы: Гарри Килдэл, в последующем основатель компании DigitaslResearch. При создании персональных компьютеров в 1981 году компания обратилась к IBM DigitalResearch с предложением создать для IBM PC 5150 операционную систему с графическим интерфейсом. Те отказались помогать, и поэтому компания IBM обратилась за помощью к фирме Microsoft, которая с 1982 года начинает выпускать для IBM-совместимых персоналок операционные системы MS-DOS (MicrosoftDiscsOpereatingSystem).

Операционная система- это специальная программа, которая загружается при включении компьютера и управляет работой всех его устройств.

Операционная система (ОС) - программа или совокупность программ, управляющая основными действиями ЭВМ, ее периферийными устройствами и обеспечивающая запуск всех остальных программ, а также взаимодействие с оператором.

ОС выполняет две главные функции:

1. управление ресурсами компьютера:процессорным временем, распределением внутренней памяти, файлами, внешними устройствами;

2. организация диалога с пользователем.

Функции

Основные функции (простейшие ОС):

1. Загрузка приложений в оперативную память и их выполнение.
2. Стандартизованный доступ к периферийным устройствам (устройства ввода-вывода).
3. Управление оперативной памятью (распределение между процессами, виртуальная память).
4. Управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как жёсткий диск, компакт-диск и т. д.), организованным в той или иной файловой системе.
5. Пользовательский интерфейс.
6. Сетевые операции, поддержка стека протоколов.

Дополнительные функции:

1. Параллельное или псевдопараллельное выполнение задач (многозадачность).
2. Взаимодействие между процессами: обмен данными, взаимная синхронизация.
3. Защита самой системы, а также пользовательских данных и программ от действий пользователей (злонамеренных или по незнанию) или приложений.
4. Разграничение прав доступа и многопользовательский режим работы (аутентификация, авторизация).

Свойства операционных систем:

• Однозадачная ОС - позволяет человеку заниматься в каждый момент на компьютере только одним делом, т.е. решать только одну задачу.
• Многозадачная ОСпозволяет запустить работу одновременно нескольких программ.

Виды операционных систем:

• Однопользовательские ОСпозволяют работать на компьютере только одному человеку. Например: MS DOS

• Многопользовательские ОСкаждый пользователь имеет доступ ко всей информации и, введя пароль, к личной информации, доступной только ему. Например: Windows, Unix

• Сетевая ОС, СОС (NOS, NetworkOperatingSystem) - операционная система, предназначенная для обеспечения работы вычислительной сети. Например: Windows NT, Windows 2000, NovelNetware, Unix, Linux

Для нас важен удобный способ общения с компьютером - интерфейс, который обеспечивает нам операционная система.

Интерфейс – набор правил и соглашений, по которым строиться диалог между пользователем и ПО.

На персональных компьютерах можно наблюдать два способа общения – интерфейса – командный и оконный.

Операционная система состоит из следующих частей:

1.Базовая система ввода-вывода (, /), находящаяся в постоянной памяти компьютера. Эта часть ОС является "встроенной" в ПК.

Ее назначение состоит в выполнении наиболее простых и универсальных услуг ОС, связанных с осуществлением ввода-вывода. Базовая система ввода-вывода содержит также тест функционирования компьютера, проверяющий работу памяти и устройств компьютера при включении его электропитания. Кроме того, базовая система ввода-вывода содержит программу вызова загрузки операционной системы.

2.Загрузчик ОС - это очень короткая программа, находящаяся в первом секторе каждой дискеты с ОС. Функция этой программы заключается в считывании в память еще двух модулей ОС, которые и завершают процесс загрузки.

Загрузчик ОС на жестком диске состоит из двух частей:

• Первая часть загрузчика находится в первом секторе жесткого диска, она выбирает, из какого из разделов жесткого диска следует продолжать загрузку.
• Вторая часть загрузчика находится в первом секторе этого же раздела, она считывает в память модули ОС и передает им управление.

3.Дисковые файлы . и .(они могут называться по-другому, например, . и . для , . и . для - названия меняются в зависимости от версии ОС).

Они загружаются в память загрузчиком ОС и остаются в памяти компьютера постоянно. Файл IO.SYS представляет собой дополнение к базовой системе ввода-вывода в ПЗУ. Файл MSDOS.SYS реализует основные высокоуровневые услуги ОС.

4.Командный процессор обрабатывает команды, вводимые пользователем. Командный процессор находится в файле . на диске, с которого загружается ОС. Он выполняет внутренние команды ОС. Для выполнения внешних команд пользователя командный процессор ищет на дисках программу с соответствующим именем, загружает ее в память и передает ей управление. По окончании работы командный процессор удаляет программу из памяти и выводит сообщение о готовности к выполнению других команд (приглашение ).

5.Внешние команды - это программы, поставляемые вместе с ОС в виде отдельных файлов. Эти программы выполняют действия обслуживающего характера, например, форматирование дискет, проверку дисков и т.д.

6.Драйверы устройств - это специальные программы, которые дополняют систему ввода-вывода ОС и обеспечивают обслуживание новых или нестандартное использование имеющихся устройств. Драйверы загружаются в память компьютера при загрузке ОС, их имена указываются в специальном файле ..

Структуру ОС составляют следующие модули:

базовый (ядро ОС ) – управляет файловой системой, обеспечивает доступ к ней и обмен файлами между ПУ,

командный процессор – расшифровывает и исполняет команды пользователя, поступающие через клавиатуру,

драйверы периферийных устройств – программно обеспечивают согласованность работы этих устройств с процессором,

дополнительные сервисные программы ( утилиты ) – делают удобным и многосторонним процесс общения пользователя с компьютером.

Обязательно в ОЗУ должны находиться ядро ОС и командный процессор. Драйверы устройств и утилиты могут погружаться в ОЗУ по мере необходимости.

Загрузка ОС

При включении электропитания компьютера начинают работать программы проверки оборудования, находящиеся в постоянной памяти компьютера. Если они находят ошибку, то выводят код ошибки на экран.

После окончания тестирования программа начальной загрузки пытается прочесть с дискеты, установленной на дисководе, программу – загрузчик ОС ( ВООТ ) ( расположенная в начале диска ).После того, как с диска , с которого загружалась ОС, прочитана программа – загрузчик ОС, эта программа считывает в память модули ОС ( базовый модуль и ему передается управление).

В состав базового модуля входит основной загрузчик, компьютер ищет остальные модули ОС и считывает их в ОЗУ. После окончания загрузки ОС управление передается командному процессору, на экране появляется приглашение системы к вводу команд пользователя.

Существуют несколько наиболее распространенных ОС, каждая из которых ориентирована на определённую разрядность процессора, тип процессора , а также емкость ОЗУ.

По мере расширения возможностей компьютера требуются все более мощные и современные программные средства для использования этихресурсов пользователями.