Проект: Анализ современных операционных систем. Некоторые аспекты изучения современных операционных систем. Базовые сетевые средства VxWorks: UNIX-networking, SNMP и STREAMS

Министерство Образования Российской Федерации Новосибирский Государственный Архитектурно-Строительный Университет (Сибстрин)

Кафедра прикладной математики

Современные операционные системы

Выполнил:

Студентка группы № 223

Михеева Надежда

Строительный факультет

Проверил:

Преподаватель

Федорова Н. Н.

Новосибирск 2014

I. Введение ………………………………………………………..………....…с. 3

II. Основная часть …………………………………………...……………….…с. 4-8

1. Семейство ОС-Windows………………………….…………….....…с. 4-5

2. Семейство ОС – Unix …………………………….…………….....…с. 5-8

III. Заключение …………………………………………………………………. с. 9

IV. Список литературы ……………………………………………...……….… с. 10

Введение

Операционная система, сокр. ОС (англ . operating system, OS ) - комплекс взаимосвязанных программ, предназначенных для управления ресурсами компьютера и организации взаимодействия с пользователем. В большинстве вычислительных систем операционная система является основной, наиболее важной (а иногда и единственной) частьюсистемного программного обеспечения . С 1990-х годов наиболее распространѐнными операционными системами являются системы семействаWindows и системы классаUNIX (особенноLinux иMac OS ). Основные функции: исполнение запросов программ (ввод и вывод данных, запуск и остановка других программ, выделение и освобождение дополнительной памяти и др.),в оперативную память и их выполнение, стандартизованный доступ к периферийным устройствам (устройства ввода-вывода ), управление оперативной памятью

(распределение между процессами, организация виртуальной памяти ), управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких какжѐсткий диск , оптические диски и др.), организованным в той или инойфайловой системе , обеспечениепользовательского интерфейса , сохранение информации об ошибках системы. Операционные системы могут быть классифицированы по базовой технологии (UNIX-подобные , пост-UNIX/потомки

UΝΙΧ), типу лицензии (проприетарная или открытая), развивается ли в настоящее время

(устаревшие или современные), по назначению (универсальные, ОС встроенных систем, ОС PDA, ОС реального времени , для рабочих станций или серверов), а также по множеству других признаков.

Основная часть

1. Семейство ОС-Windows

Windows 8.1 Blue - операционная система семейства Windows NT, производства корпорацииMicrosoft, следующая по времени выхода заWindows 8. Предназначена длярабочих станций,персональных компьютеров и портативных устройств; версия,

предназначенная для решения серверных задач - Windows Server 2012 R2. По сравнению с

Windows 8 имеет ряд обновлений и улучшений, направленных на облегчение работы с графическим интерфейсом. Windows 8.1, так же как и Windows 8, ориентирована насенсорные ПК, но не исключает возможности использования на классическихПК.

Приложения: Internet Explorer обновлѐн до версии 11. В новой версии осуществлена поддержка протоколов WebGL, SPDY, улучшена объектная модель JavaScript и возможность синхронизации вкладок; Windows PowerShell v4.0: новая версия позволяет управлять начальным экраном, Защитником Windows, и другими программными, аппаратными и сетевыми компонентами системы; Установленные до обновления Metro-приложения не будут сохранены. После обновления некоторые из них будут заменены, остальные потребуется переустановить самостоятельно; Добавлены Metro-приложения «Skype», «Будильник», «Калькулятор», «Студия звукозаписи», «Сканер», «Кулинария», «Список для чтения», «Здоровье и фитнес», «Справка+советы». Приложения «Моменты из фильмов»

(приложение для выполнения простейших операций с видео) и файловый менеджер отсутствуют. Добавлена возможность автоматического обновления Metro-приложений. В приложение «Параметры ПК» были добавлены настройки и команды, ранее доступные только через Панель управления рабочего стола; Улучшены возможности синхронизации настроек и других пользовательских данных путем более глубокой интеграции службы синхронизации с сервисом OneDrive. Улучшения интерфейс: В панели «чудо-кнопок»

(Charms) появились некоторые дополнительные возможности, в том числе отправка или печать снимка экрана приложения и проигрывание данного содержимого на других устройствах. Функция поиска также значительно улучшена и переработана путѐм сопряжения с поисковой службой Bing. Функция «Закрепление приложений» получила поддержку нескольких приложений одновременно на экранах с большим разрешением

(например, на экране с разрешением 1920x1080 можно разместить три приложения). Минимальное разрешение для функционирования Snap View -1024x768 точек. Появилась

возможность открывать рабочий стол сразу же после входа в систему, как это было в предыдущих ОС до Windows 8. Также в Windows 8.1 вновь появилась кнопка «Пуск», которая запускает Modern-интерфейс. Многими существенное увеличение возможностей

Metro-интерфейса рассматривается как очередной шаг в упразднении рабочего стола. Улучшения в меню «Пуск»: Возможность использования нескольких Modern-приложений одновременно на неширокоэкранных мониторах; Дополнительные размеры для «плиток»:

очень большой и очень маленький; Дополнительные жесты, в том числе открытие страницы «Все приложения» сдвижением экрана вниз; Расширенные возможности персонализации,

доступные через пункт «Персонализация» настроек экрана «Пуск»; Экран блокировки получил возможность смены изображений через определѐнный промежуток времени

(изображения могут быть использованы как с локальных источников, так и из облака

OneDrive). Окончательный выпуск произошѐл 17 октября 2013 года. Система распространялась бесплатно для всех пользователей лицензионной копии Windows 8 и

доступна для скачивания в магазине приложений Windows Store (в некоторых случаях скачивание через магазин недоступно), также обновленная операционная система продавалась на полках магазинов и на устройствах в виде предустановленной операционной системы.

2. Семейство ОС – Unix

Ubuntu 14.04.1 - свободная операционная система для рабочих станций, персональных компьютеров, нетбуков и серверов. Является одним из самых популярных дистрибутивов

Linux. Новая версия системы выходит раз в полгода, в апреле и октябре. Последним LTS

релизом является Ubuntu 14.04 Trusty Tahr. Начиная с версии 12.04 Precise Pangolin,

поддержка LTS-релизов составляет 5 лет как для серверов, так и для ПК и планшетов. Ubuntu 14.04 LTS «НадѐжныйТар» (англ. Trusty Tahr), двадцатый по счѐту выпуск дистрибутива и пятый выпуск с длительной поддержкой. Релиз состоялся 17 апреля 2014 года. В октябре

2011 года Марк Шаттлворт заявлял, что Ubuntu 14.04 будет поддерживать смартфоны, планшеты и сенсорные экраны. Цикл разработки для этого релиза был сфокусирован на планшетном интерфейсе, в особенности для планшетов Nexus 7 и Nexus 10. В этой версии появилась возможность отключить глобальное меню. Вместо Mir или XMir в этом релизе был оставлен интерфейс Xorg. ПоддержкаSSD Trim включена по умолчанию. Также по умолчанию установлен GNOME 3.10. Помимо этого была улучшена поддержка экранов с высокимDPI и время работы от аккумулятора на ноутбуках.

Linux Mint 17 Qiana (англ. mint - мята) - дистрибутив операционной системы Linux.

Изначально Linux Mint основывался на Ubuntu, впоследствии число его вариаций стало расти и появилась ветка дистрибутивов на основе Debian c репозиториями ветки testing по умолчанию. В каждой из сборок используется одна из популярных графических сред - Mate, Cinnamon (является оболочкой для среды рабочего стола GNOME, являющаяся ответвлением от кодовой базы GNOME Shell), KDE, Xfce и другие. Так как сборки Linux Mint в большинстве своѐм отличаются от Ubuntu лишь составом включѐнных в дистрибутив пакетов, то совместимость с Ubuntu очевидна, что признают и сами разработчики. Цель дистрибутива заключается в предоставлении конечному пользователю максимально простой системы, которая будет готова к работе сразу после установки и не потребует загружать наиболее популярное программное обеспечение. С версии 17.0 (кодовое имя Qiana)

дистрибутив переведѐн на двухлетний цикл разработки и стал базироваться исключительно на LTS-верcиях Ubuntu. Минимальные системные требования Linux Mint такие же как и в

Ubuntu: x86 процессор (Для Linux Mint 64-bit требуется 64-bit процессор. Linux Mint 32-bit

работает и на 32-bit, и на 64-bit процессорах); 512 Мб оперативной памяти (RAM); 4 Гб на жѐстком диске (HDD) для установки; видеокарта с разрешением 800х600; привод CDROM или порт USB. Linux Mint изначально включает в себя больше компонентов,

чем Ubuntu: основные компоненты - Ubuntu 13.04, Ядро Linux 3.8 generic , GTK+ 3.6.1,

Xorg 1.13.3; имеет стандартизированный интерфейс, собственные значки и цветовую гамму меню, окон и панелей; набор аудио и видео кодеков, Adobe Flash и Java; помощник миграции с Windows; имеет удобный центр управления; mintMenu, заменяющее стандартное меню

GNOME (аналог меню Slab в openSUSE); в базовом комплекте включает в себя Firefox, Thunderbird, LibreOffice, GIMP, Pidgin, Rhythmbox, XChat, GParted (набор инструментов в зависимости от дистрибутива может варьироваться).

FreeBSD 10.1 - свободная Unix-подобная операционная система, потомок AT&T Unix по линии BSD, созданной в университете Беркли. FreeBSD работает на PC-совместимых системах семейства x86, включая Microsoft Xbox, а также на DEC

Alpha, Sun UltraSPARC, IA-64, AMD64,PowerPC, NEC PC-98, ARM. Готовится поддержка архитектуры MIPS. FreeBSD разрабатывается как целостная операционная

система. Исходный код ядра,драйверов устройств и базовых пользовательских программ

(т. н. userland), таких как командные оболочки и т. п., содержится в одном дереве системы управления версиями (до 31 мая 2008 - CVS, сейчас - SVN). Это отличает FreeBSD

от GNU/Linux - другой свободной UNIX-подобной операционной системы, в

которой ядро разрабатывается одной группой разработчиков, набор пользовательских программ - другими (например, проект GNU). А многочисленные группы собирают это всѐ в единое целое и выпускают в виде различных дистрибутивов Linux. FreeBSD хорошо зарекомендовала себя как система для построения интранет и интернет-сетей и серверов. Она предоставляет надѐжные сетевые службы и эффективное управление памятью. Помимо своей стабильности, FreeBSD популярна и благодаря своей лицензии, которая существенно отличается от широко известной лицензии GNU GPL. Лицензия BSD позволяет использовать код не только в свободном ПО, но и в проприетарном. В отличие от GNU LGPL, которая тоже позволяет использовать свободный код в закрытой программе, лицензия BSD более простая и короткая. FreeBSD 10.1 выпущена 14 ноября 2014 года. В настоящее время

FreeBSD предоставляет пользователю две взаимодополняющие технологии установки программного обеспечения сторонних разработчиков: коллекция портов FreeBSD и бинарные пакеты с программным обеспечением. Любая из этих систем может быть использована для установки самых последних версий приложений с локальных носителей или прямо из сети.

Debian 7.7 «Wheezy» - операционная система, состоящая из свободного ПО с открытым исходным кодом. В настоящее время Debian GNU/Linux - один из самых популярных и важных дистрибутивов GNU/Linux, в первичной форме оказавший значительное влияние на развитие этого типа ОС в целом. Также существуют проекты на основе других ядер: Debian

GNU/Hurd, Debian GNU/kFreeBSD и Debian GNU/kNetBSD. Debian может использоваться в качестве операционной системы как для серверов, так и для рабочих станций. Debian имеет наибольшее среди всех дистрибутивов хранилище пакетов - готовых к использованию программ и библиотек, - и если даже не по их числу, то по числу поддерживаемых архитектур: начиная с ARM, используемой во встраиваемых устройствах, наиболее популярных x86 и PowerPC, новых 64-разрядных AMD, и заканчивая IBM S/390, используемой в мейнфреймах. Для работы с хранилищем разработаны разные средства,

самое популярное из которых - Advanced Packaging Tool (APT). Debian стал основой целого ряда дистрибутивов. Самые известные из них (в алфавитном порядке) - Knoppix, Linux Mint, Maemo, MEPIS, SteamOS, Ubuntu. Debian отличается широким спектром возможностей.

В текущую стабильную версию включено свыше тридцати семи тысяч пакетов программ для десятиархитектур на основе ядра Linux (от Intel/AMD 32-bit/64-bit, широко применяемых в персональных компьютерах, доARM, обычно используемых во встраиваемых

системах и мейнфреймах IBM System z) и также двух архитектур на основе

ядра FreeBSD (kfreebsd-i386 and kfreebsd-amd64). Отличительными чертами Debian

являются: система управления пакетами Advanced Packaging Tool (APT), жѐсткая политика по отношению к пакетам,репозитории с огромным их количеством, а также высокое качество выпускаемых версий. Это сделало возможным простое обновление между версиями, а также автоматическую установку и удаление пакетов. Именно в Дебиане впервые был введѐн как единый стандарт механизм выбора предпочтительного ПО среди нескольких вариантов -Alternatives. При стандартной установке Debian используетсясреда рабочего стола GNOME, куда включѐн набор популярных программ, таких как

LibreOffice, Iceweasel (модификацияFirefox), почтовая программаEvolution, программы для записи CD/DVD, проигрыватели музыки и видео, программы для просмотра и редактирования изображений и программы для просмотра документов в форматеPDF.

OS X 10.9 Mavericks - операционная система производства корпорации Apple,

представленная 10 июня 2013 года на конференции WWDC 2013. Бета-версия стала доступна разработчикам в день анонса. Публичный релиз новой ОС состоялся 22 октября 2013 года. Mavericks доступна для бесплатной загрузки из Mac App Store. Начиная с Mac OS X 10.0, версии операционной системы назывались в честь представителей семейства кошачьих.

Начиная с Mac OS X 10.9, Apple решила именовать выпуски OS X по названиям мест в Калифорнии. Новые функции: Улучшенная поддержка нескольких мониторов; возможность использования Apple TV в качестве полноценного монитора; Вкладки в Finder; Теги для документов, упрощающие поиск и сортировку последних; Приложения Карты и iBooks для OS XMac OS X 10.0 (кодовое имя Cheetah - гепард) - первый крупный выпуск Apple Mac OS X в пользовательских и серверных операционных системах. Mac OS 10.0 был представлен 24 марта 2001 года. В США цена продукта составляла 29,95 долл. Cheetah заменил Mac OS X Public Beta. Mac OS X 10.0 осуществил радикальный отход от предыдущих «классических» операционных систем Macintosh. Системные требования:

Поддерживаемые компьютеры: Power Macintosh G3, G3 B&W, G4, G4 Cube, iMac, PowerBook G3, PowerBook G4, iBook (Оригинальный «Kanga» PowerBook G3 был единственным G3based Mac, который не поддерживался Mac OS X).Требуемая оперативная память: 128 МБ (неофициально минимум 64 МБ). Место на жестком диске: 1,5 ГБ (800 МБ для минимальной установки).

Заключение

Споры о том, какая операционная система лучше, не утихают несколько десятилетий. Рынок ОС для домашних компьютеров разделен между тремя основными конкурентами: Microsoft

Windows, Apple Mac OS,ОС семейства Linux. У всех систем Microsoft Windows есть два главнейших недостатка: предрасположенность к вирусам и необходимость использования антивирусных программ, из-за чего ОС может «рухнуть», да еще и с потерей важных данных, и, непредсказуемое обрушение и сбой системы. Но с другой стороны все популярные коммерческие программы (Microsoft Office, Photoshop, 1C, Media player classic, ABBYY Fine Reader) работают только на платформе Windows. Поддержка новейших технологий рассчитана,в первую очередь, для этой ОС. Ubuntu не боится вирусов; на нее не нужно ставить антивирус, из-за чего система работает быстро, бесплатная, весь пакет основных программ под нее есть. Недостаткиможет упасть после неправильного выключений компьютера, сложна в освоении. Мало популярна у владельцев домашних ПК, зато доминирует на рынке смартфонов. Apple Mac OS - это действительно невероятная вещь.

Все просто, все удобно, доступно, интуитивно понятно, невероятно стабильно, без страха за вирусы, все просто работает. Есть полный пакет программ. К сожалению, очень дорого стоит и многим пользователям из-за этого не доступны, поддерживает только процессоры марки

Intel. В любом случае выбор за вами, пробуйте и выбирайте, что будет удобно вам.

Список литературы:

1. https://ru.wikipedia.org/wiki/Windows_8.1

2. https://ru.wikipedia.org/wiki/Ubuntu

3. https://ru.wikipedia.org/wiki/Linux_Mint

4. https://ru.wikipedia.org/wiki/FreeBSD

5. https://ru.wikipedia.org/wiki/Debian

6. https://ru.wikipedia.org/wiki/OS_X_Mavericks

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

хорошую работу на сайт">

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

СОЧИНСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ) АВТОНОМНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ»

По предмету «Информационные технологии»

На тему «Анализ современных операционных систем»

Выполнила студентка СПО:

Мигинеишвили Виолетта

Введение

Помимо основных компьютерных программ, которые используют пользователи ПК, особое место достается операционной системе. От нее зависит производительность компьютера, взаимодействие между процессами, разграничение прав доступа и т.д. ОС загружается в оперативную память каждый раз при включении компьютера, выполняет различные действия по запросу выполняемых программ и освобождает оперативную память, занимаемыми программами.

Поэтому не мало важным фактором является правильный выбор операционной системы, от которой зависит дальнейшая работа ПК: производительность, степень защищенности данных и т.д.

1. Операционные системы

Операционная система (ОС) -- совокупность программных средств, осуществляющих управление ресурсами ЭВМ, запуск прикладных программ и их взаимодействие с внешними устройствами и другими программами, а также обеспечивающих диалог пользователя с компьютером.

Независимо от того, какие функции выполняет ОС, она должна удовлетворять определенным эксплуатационным требованиям, в частности система должна обладать следующими качествами.

1. Надежностью. Система должна быть по меньшей мере так же надежна, как и аппаратура на которой она работает. В случае ошибки в программном или аппаратном оборудовании система должна обнаружить ошибку и либо попытаться исправить положение, либо постараться свести ущерб к минимуму.

2. Защитой. Система должна быть защищена от несанкционированного доступа.

3. Эффективностью. ОС представляет собой сложный комплекс программных средств, который использует значительную часть аппаратных ресурсов для своих собственных надобностей. Следовательно, сама система должна быть как можно более экономичной, чтобы большая часть ресурсов оставалась в распоряжении пользователей. Кроме того, система должна управлять ресурсами пользователей так, чтобы свести к минимуму время простоя, или, что тоже самое, добиться максимальной загруженности ресурса.

4. Предсказуемостью. Пользователь предпочитает, чтобы обслуживание не слишком сильно менялось в течение продолжительного времени. В частности, запуская программу, пользователь должен иметь представление, основанное на предыдущем опыте, о том, когда ему ожидать выдачи результатов.

5. Удобством. ОС должна быть достаточно гибкой и удобной для пользователя.

В большинстве вычислительных систем операционная система является основной, наиболее важной (а иногда и единственной) частью системного программного обеспечения. С 1990-х годов наиболее распространёнными операционными системами являются системы семейства Windows, Linux и Mac OS.

2. Семейство ОС-Windows

Microsoft Windows - операционные системы корпорации Microsoft, различные версии которых предназначены для широкого класса устройств - от суперкомпьютеров до встроенных систем. В настоящее время Microsoft Windows установлена на большинстве персональных компьютеров.

Наиболее популярными версиями стали:

· Windows XP (25 октября 2001 года)

Название XP происходит от англ. eXPerience (опыт). Представляет из себя улучшенный вариант Windows 2000Professional, причем первоначально изменения коснулись большей частью внешнего вида и пользовательского интерфейса. В отличие от Windows 2000, которая выпускалась как для рабочих станций, так и для серверов, Windows XP является исключительно клиентской системой. Было выпущено 2 основных версии XP -- Home и Professional Edition, для домашнего и корпоративного использования. Также в апреле 2005 года вышла Windows XP Professional x64 Edition -- первая настольная 64-разрядная операционная системаWindows.

Для быстрой и стабильной работы ваш компьютер должен обладать процессором Pentium-II, частота процессора от 500 МГц, свободным дисковым пространством не менее 2 Гбайт и, соответственно, устройством для чтения дисков.

· Windows Vista (30 ноября 2006 года)

Шестое поколение операционных систем Windows NT. Vista имеет номер версии 6.0, поэтому для ее обозначения иногда используют аббревиатуру «WinVI», которая объединяет название «Vista» и номер версии, записанный римскими цифрами. Как и Windows XP, Vista -- исключительно клиентская система. Ее серверный аналог -- Windows Server 2008. Всего было выпущено целых 6 версий системы -- Starter, Home Basic, Home Premium, Business, Corporate и Ultimate, и каждая версия (кроме Starter) в 32-х и 64-разрядном варианте.

В Windows Vista содержится большое количество нововведений -- интерфейс Windows Aero, режим гибернации, технология Ready Boost (использование флеш-накопителей под файл подкачки). Очень много изменений в плане безопасности -- появилась система контроля учётных записей пользователей, была улучшена система шифрования файлов EFS, а также появилась система шифрования дисков Bitlocker, а в состав домашних версий Windows Vista включена функция родительского контроля.

Если вы остановили свой выбор на Vista, то система вашего компьютера должна быть не слабее данных системных требований: процессор с тактовой частотой не менее 800 МГц, 512 Мб оперативной памяти, 32 Мб видео памяти, графическая плата с поддержкой DirectX 9, устройство для чтения DVD и не менее 15 Гб свободного места на жестком диске.

Вышла меньше чем через три года после Windows Vista и по сути является ее «вылизанной» и доведенной до ума версией. Реализована более гибкая настройка User Account Control (UAC), которая в отличие от Windows Vista теперь имеет ещё два промежуточных состояния, улучшена совместимость со старыми приложениями, внесены изменения в технологию шифрования BitLocker и добавлена функция шифрования съёмных носителей BitLocker to go, позволяющая шифровать съёмные носители. Также немного изменен внешний вид, а к интерфейсу Aero добавлено несколько новых функций (shake, peak и snap). Появились новые сетевые технологии -- DirectAccess и Branch Cache,правда доступны они только в старших версиях Windows 7.

Как и Vista, Windows 7 выпушена в 6 редакциях -- Starter, Home Basic, Home Premium, Professional, Corporate иUltimate, и все кроме Starter есть в 64-разрядном варианте. Серверный вариант семерки -- Windows Server 2008 R2, вышел только в 64- разрядном исполнении.

На сегодняшний день Windows 7 занимает почти 50% рынка настольных операционных систем и находится на первом месте в мире по использованию.

Для работы этой системы вам необходим процессор с частотой не менее 1 ГГц, 1 Гб оперативной памяти или выше, более 16 Гб свободного места на жестком диске, устройство для чтения DVD и графическая карта совместимая с DirectX 9.

3. Семейство ОС-Linux

Операционные системы типа UNIX изначально разрабатывались для работы на больших многопользовательских компьютерах - мейнфреймах. В начале 90-х годов студент хельсинкского университета Линус Торвальдс приступил к разработке UNIX-подобной ОС для IBM-совместимых персональных компьютеров.

Файлы первого варианта Linux (исходные коды) были опубликованы в Интернете в 1991 года. Л.Торвальдс не стал патентовать или иным образом ограничивать распространение новой ОС. С самого начала Linux распространяется на условиях, определяемых лицензией General Public License (GPL), принятой для программного обеспечения, разрабатываемого в рамках движения Open Sourceи проекта GNU. Разработка Линуса Торвальдса представляла собой только ядро операционной системы.

Ядро - это основная, определяющая часть ОС, которая управляет аппаратными средствами и выполнением программ. Утилиты выполняют служебные функции.

К 1991 году в рамках проекта GNU уже было разработано большое количество разного рода утилит. Но для превращения GNUв полноценную ОС не хватало ядра. Разработка ядра также велась, но по разным причинам задерживалась. Поэтому появление разработки Л. Торвальдса было очень своевременным. Таким образом, более правильным было бы называть операционную систему Linux - GNU/Linux.

Если вы решили установить Linux на ваш компьютер, то вам понадобится процессор с частотой 33МГц, 8 Мб оперативной памяти и 120 Мб дискового пространства.

4. Семейство ОС-Mac

Последней в списке самых распространенных операционных систем является ОС Mac OS. Самое важное - Mac OS X устанавливается только на компьютеры Мacintosh производства фирмы Apple. Кроме того, в отличие от открытой Linux, Mac OS X является проприетарным обеспечением, т.е. имеется запрет на свободное распространение, внесение изменений и т. д. Первая Mac OS появилась в 1984 году, что значительно раньше появления Windows. Компания Apple хотела, чтобы Макинтош представлялся как компьютер «для всех остальных». Сам термин «Mac OS» в действительности не существовал до тех пор, пока не был официально использован в середине 1990-х годов. С тех пор термин применяется ко всем версиям операционных систем Макинтоша как удобный способ выделения их в контексте других операционных систем. Mac OS устанавливается только на компьютеры Мacintosh производства фирмы Apple.

Таблица 1. Сравнительный анализ

Аппаратная совместимость		Разнообразные аппаратные платформы.	Только компьютеры Apple.
Заводская установка	Очень немногие компьютеры.	Большинство компьютеров.	Только компьютеры Apple.
Бесплатные программы	Огромный выбор.		Некоторые, в основном условно-бесплатные.
Уязвимость к вредным программам	Безопасна для доступа в интернет. Поддерживает шифрование файлов и папок.	Более безопасная система. Шифрование жесткого диска требует наличие сторонних программ.	Четкое разделение системных и пользовательских файлов. Возможность загрузки макинтоша в режиме внешнего диска помогает при восстановлении системы.
Интерфейс	Отсутствие единого интерфейса. Быстрый поиск файлов.	Моментами похожа на Windows. Использование нескольких виртуальных столов. Возможность включение графического интерфейса.	Интерфейс четкий, неперегруженный и логичный. Наличие виртуальных рабочих столов с возможностью перетаскивания окон между столами. Возможность использования виджетов.
Программное обеспечение	Множество разнообразных ПО от сторонних производителей. Система для компьютерных игр.	Доступ к тысячам бесплатных приложений.	Покрывает все основные пользовательские потребности.
Производительность.	Хорошо работает на небыстрых процессорах и не большом объеме памяти.	Поддержка нового оборудования зачастую отстает. Существую дистрибуты для работы на старых ПК.	Производительность на высоте, т.к. программное обеспечение очень хорошо оптимизировано под конкретную платформу.

программный операционный алгоритм компьютер

В настоящее время существует множество классификаций операционных систем. Операционные системы могут различаться особенностями реализации внутренних алгоритмов управления основными ресурсами компьютера (процессорами, памятью, устройствами), особенностями использованных методов проектирования, типами аппаратных платформ, областями использования и многими другими свойствами. С быстрым развитием в сфере компьютерной технологии, появлением новых ОС, возможно также появление новых классификаций, основанных на новых критериях.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Основные моменты истории операционных систем, связывающих аппаратное обеспечение и прикладные программы. Характеристика операционной системы Microsoft Windows Seven, анализ операционной системы Linux. Преимущества и недостатки каждой операционной системы.

курсовая работа , добавлен 07.05.2011


Основные понятия операционных систем. Современное оборудование компьютера. Преимущества и недостатки операционной системы Linux. Функциональные возможности операционной системы Knoppix. Сравнительная характеристика операционных систем Linux и Knoppix.

реферат , добавлен 17.12.2014


Основные понятия об операционных системах. Виды современных операционных систем. История развития операционных систем семейства Windows. Характеристики операционных систем семейства Windows. Новые функциональные возможности операционной системы Windows 7.

курсовая работа , добавлен 18.02.2012


Характеристика сущности, назначения, функций операционных систем. Отличительные черты их эволюции. Особенности алгоритмов управления ресурсами. Современные концепции и технологии проектирования операционных систем, требования, предъявляемые к ОС XXI века.

курсовая работа , добавлен 08.01.2011


Назначение и функции операционных систем компьютера. Аппаратные и программные ресурсы ЭВМ. Пакетные ОС. Системы с разделением времени: Multics, Unix. Многозадачные ОС для ПК с графическим интерфейсом: Windows, Linux, Macintosh. ОС для мобильных устройств.

курсовая работа , добавлен 05.12.2014


Эволюция операционных систем, их классификация в зависимости от особенностей реализации алгоритмов управления ресурсами компьютера и областей использования. Расчет заработной платы организации с помощью Excel, проектирование форм выходных документов.

курсовая работа , добавлен 13.10.2011


Понятие операционной системы как базового комплекса компьютерных программ, обеспечивающего управление аппаратными средствами компьютера, работу с файлами, ввод и вывод данных, выполнение утилит. История развития операционных систем семейства Windows.

курсовая работа , добавлен 10.01.2012


Графические интерфейсы и расширения для DOS. История развития операционной системы Microsoft Windows. Новшества ее современных версий: пользовательский интерфейс, языковая интеграция, системы защиты. Хронология развития и архитектура системы GNU/Linux.

реферат , добавлен 25.10.2010


История создания и общая характеристика операционных систем Windows Server 2003 и Red Hat Linux Enterprise 4. Особенности установки, файловых систем и сетевых инфраструктур данных операционных систем. Использование протокола Kerberos в Windows и Linux.

дипломная работа , добавлен 23.06.2012


Использование операционных систем Microsoft Windows. Разработка операционной системы Windows 1.0. Возможности и характеристика последующих версий. Выпуск пользовательских операционных систем компании, доработки и нововведения, версии Windows XP и Vista.

Самой распространенной в мире многозадачной операционной системой для персональных компьютеров является ОС Windows, созданные фирмой Microsoft. Среда Windows, претерпев ряд изменений и поменяв несколько версий, успела стать привычной рабочей средой для миллионов пользователей по всему миру. Состояние рынка программного обеспечения подтверждает рост популярности Windows. Сегодня большинство программных приложений разработано именно для среды Windows, начиная с текстовых редакторов и бухгалтерских программ и заканчивая разнообразными играми с прекрасной графикой и спецэффектами. В чём причина такого успеха, почему она стала такой популярной? Просто операционная система Windows была создана для самого широкого круга пользователей и, прежде всего, для обычных людей, никак не связанных с программированием и компью­терной техникой. Любая операционная система семейства Windows, загружаемая автоматически после включения компьютера, проста и интуитивно понятна благодаря хорошему пользовательскому интерфейсу.

На сегодняшний день семейство операционных систем с графическим интерфейсом семейства Windows включает следующие модели: Windows-9x, -NT, -2000, -Me, -ХР, Vista и Windows 7.

Интерфейс системы – это связующее звено между пользователем и компьютером. Интерфейс определяет внешний вид экрана, распределение функций по клавишам и способ, которым пользователь разъясняет системе, что он хочет выполнить.

В состав операционной системы Windows входят следующие модули:

Программный модуль, управляющий файловой системой;

Командный процессор, выполняющий команды пользователя;

Драйверы устройств, обеспечивающие управление работой устройств ПК и согласование обмена данными с другими устройствами;

Программный модуль, обеспечивающий графический пользовательский интерфейс;

Сервисные программы и справочная система.

Linux – операционная система, созданная Линусом Торвальдсом, способна в ближайшем будущем если не вытеснить с рынка Microsoft Windows, то полноценно заменить ее на большинстве домашних персональных компьютеров. Совершенствование и эволюция Linux продолжаются по сей день: новые версии ядра, новые оконные менеджеры и новое программное обеспечение для Linux появляются каждый месяц. К достоинствам Linux можно отнести то, что она – «свободно распространяемая», а также открытость архитектуры. Ядро Linux, в отличие от Windows, распространяется в виде «исходных текстов» и открыто для изменения, так что любой мало-мальски образованный программист может легко и быстро «подогнать» её к любому конкретному компьютеру. Это ядро не связано с графической оболочкой: можно легко заменить одну оболочку на другую, не нарушая при этом никаких внутренних связей. Компьютеры, работающие под ОС Linux, меньше подвержены вирусной опасности.

Mac OS (Macintosh Operating System) – операционная система, разработанная корпорацией Apple для своей линейки компьютеров Macintosh. С недавних пор появилась Mac OS X, совместимая с архитектурой Intel x86. Популяризация графического интерфейса пользователя в современных операционных системах часто считается заслугой Mac OS. Она была впервые представлена в 1984 году вместе с оригинальным Macintosh 128K. Apple сознательно преуменьшала значение существования операционной системы в ранние годы существования Макинтоша чтобы помочь машине выглядеть более дружественной к пользователю и чтобы отдалить её от других операционных систем, таких как MS-DOS, которые представлялись запутанными и трудными в освоении и использовании. Apple хотела чтобы Макинтош представлялся как компьютер «для остальных нас». В настоящий момент номенклатура железа, совместимого с MacOS-x86, довольно ограничена. Особенно остро стоит проблема с поддержкой периферийных устройств, таких как модемы и принтеры. Это связано, главным образом, с отсутствием драйверов. MacOS-x86 не обеспечивает аппаратное ускорение ни на одной видеокарте от ATI и NVidia. Единственным исключением является интегрированный в чипсет i915/i915G графический кодек Intel GMA900.

Контрольные вопросы и задания

1. Понятие о программном обеспечении (ПО). Виды ПО. 2. Состав базового программного обеспечения. 3. Понятие об операционной системе (ОС). Виды ОС. 4. Сервисное программное обеспечение. 5. Программы технического обслуживания. 6. Инструментальное программное обеспечение. 7. Назначение и типы прикладного программного обеспечения. 8. Прикладное программное обеспечение общего назначения. 9. Методо-ориентированное прикладное программное обеспечение. 10. Проблемно-ориентированное прикладное ПО для промышленной сферы. 11. Проблемно-ориентированное прикладное ПО для непромышленной сферы. 12. Проблемно-ориентированное прикладное ПО в электроэнергетике. 13. Прикладное программное обеспечение глобальных сетей. 14. Виды современных операционных систем. 15. Операционные системы Windows: модели, интерфейс и состав. 16. Особенности операционной системы Linux. Особенности операционной системы Mac OS.

Опубликовано: 06.01.2006
Версия текста: 1.0

1. Общее описание операционных систем реального времени

Основой любого аппаратно-программного комплекса, в том числе работающего в режиме реального времени, является операционная система (ОС). Операционной системой называют комплекс программ, обеспечивающий управление ресурсами аппаратно-программного комплекса (вычислительной системы) и процессами, использующими эти ресурсы при вычислениях. Ресурсом в данном контексте является любой логический или физический (и в совокупности) компонент вычислительной системы или аппаратно-программного комплекса и предоставляемые им возможности.

Основными ресурсами являются процессор (процессорное время), оперативная память и периферийные устройства.

Управление ресурсами сводится к выполнению следующих задач: упрощение доступа к ресурсам, распределение их между процессами.

Решение первой задачи позволяет "спрятать" аппаратные особенности вычислительной системы, и тем самым предоставить в распоряжение пользователю или программисту виртуальную машину с существенно облегченным управлением.

Таким образом, ОС поддерживает следующие интерфейсы: пользовательский (командный язык для управления функционированием системы и набор сервисных услуг); программный (набор услуг, освобождающий программиста от кодирования рутинных операций).

Функция распределения ресурсов является одной из наиболее важных задач, решаемых ОС, однако она присуща не всем ОС, а только тем, которые обеспечивают одновременное выполнение нескольких программ (процессов).

Процессом называется последовательность действий, предписанных программой или ее логически законченной частью, а также данные, используемые при вычислениях. Процесс является минимальной единицей работы, для которой выделяются ресурсы.

В настоящее время существует большое разнообразие ОС, которые классифицируются по следующим признакам:

количество пользователей, одновременно обслуживаемых системой;

число процессов, которые могут одновременно выполняться под управлением ОС;

тип доступа пользователя к системе;

тип аппаратно-программного комплекса.

В соответствии с первым признаком различаются одно- и многопользовательские ОС. Второй признак делит ОС на одно- и многозадачные.

В соответствии с третьим признаком ОС делятся на:

системы с пакетной обработкой . В этом случае из программ, подлежащих выполнению, формируется пакет, который предъявляется системе для обработки. В этом случае пользователи непосредственно с ОС не взаимодействуют;

системы разделения времени , обеспечивающие одновременный интерактивный доступ к вычислительной системе нескольких пользователей через терминалы. При этом ресурсы системы выделяются каждому пользователю "по очереди", в соответствии с той или иной дисциплиной обслуживания;

системы реального времени , которые должны обеспечивать гарантированное время ответа на внешние события (более подробно см. ниже).

Четвертый признак делит ОС на одно- и многопроцессорные, сетевые и распределенные. Для многопользовательских и многозадачных ОС важным показателем является дисциплина обслуживания. В соответствии с этим различают вытесняющий и согласующий режимы многозадачной работы. При вытесняющей организации выделением задачам процессорного времени занимается только ОС (например, для каждой задачи процессор выделяется по очереди, причем на строго фиксированный промежуток времени, но возможно и приоритетное обслуживание). В случае согласующей организации каждая задача, получив управление, сама определяет, когда ей "отдать" процессор другой задаче.

В общем случае согласование эффективнее и надежнее вытеснения, но определяющим фактором при реализации программ становится тот факт, что данная программа не должна монопольно использовать процессорное время.

В настоящее время существует огромное количество типов ОС, но в дальнейшем рассматриваются только ОС РВ.

Сначала необходимо дать определение системе реального времени.

Система реального времени (СРВ) - это система, правильность функционирования которой зависит не только от логической корректности вычислений, но и от времени, за которое эти вычисления производятся.

Для событий, происходящих в такой системе, важно время, когда эти события происходят, и их логическая корректность.

Система работает в реальном времени, если ее быстродействие адекватно скорости протекания физических процессов на объектах контроля или управления (имеются в виду процессы, непосредственно связанные с функциями, выполняемыми конкретной системой реального времени). Система управления должна собрать данные, произвести их обработку по заданным алгоритмам и выдать управляющее воздействие за такой промежуток времени, который обеспечивает успешное выполнение поставленных задач.

1.1 Что такое система реального времени

В последнее время все чаще приходится сталкиваться с задачами, требующими управления сложными процессами или оборудованием при помощи ЭВМ. При этом все события в этих процессах происходят тогда, когда они происходят. Компьютер же может выполнять лишь конечное число операций в конечное время, поэтому возникает вопрос: а успеет ли компьютер с нужной скоростью обсчитать ситуацию и выдать конкретные управляющие действия, которые были бы адекватны именно в определенный момент времени. На мой взгляд, проблемы подобного рода возникли из-за использования очень больших скоростей в современном производстве. Ясно, что сигналы в природе распространяются с конечной скоростью, скорость работы тоже конечна, поэтому мгновенных действий (вызванных неким событием) от компьютера ожидать принципиально невозможно. Ведь каким бы современным (читай - мощным по производительности, т.е. высокой скоростью обработки команд и операций) компьютер бы ни был - ему физически нужны хотя бы доли секунды, чтобы выполнить небольшую простую группу команд, а иногда этого времени слишком много. Таким образом, время реакции системы на некоторое событие строго больше нуля. Реальные задачи допускают некоторого запаздывания действий, и если система имеет время реакции меньше, чем эта допустимая задержка, то ее справедливо называть системой реального времени. Так как в природе разные процессы протекают с разной скоростью, одна и таже система может укладываться в заданные рамки для одного процесса и не укладываться для другого. Таким образом, о системе реального времени имеет смысл говорить применительно к конкретной задаче. Например, чтобы построить зависимость средней температуры воздуха за день от дня недели в качестве системы реального времени сойдет практически любой компьютер с практически любым ПО. Если же мы управляем посадкой самолета, где существенную роль играют миллисекунды, было бы более правильно внимательно выбирать аппаратное и программное обеспечение.

Кроме рассмотренной задачи реагирования на некоторое событие, существуют еще другие классы задач реального времени. Одной из часто встречаемых является задача постоянного наблюдения или управления динамическим процессом, т.е. когда требуется непрерывно обмениваться сигналами с внешним миром. Компьютер - дискретная система, поэтому приходится осуществлять некоторые действия с некоторыми конечными промежутками времени, считая, что в эти малые промежутки времени внешний мир остается неизменным. Если наша система способна обрабатывать информацию и выдавать управляющие сигналы с требуемой частотой, то ее можно назвать системой реального времени. Нетрудно понять, что эту задачу легко свести к предыдущей, используя в качестве события начало очередного интервала времени. Время реакции должно быть меньше времени дискретизации процесса. Таким образом, описанная ранее задача является наиболее важной, когда речь идет о системах реального времени. Следует отметить, что неудовлетворительная по запаздыванию работа системы в некоторых задачах может привести к фатальным последствиям, а в некоторых не произойдет никаких внештатных и нежелательных ситуаций. Например: если система измерения температуры из описанного выше примера случайно опоздает на непозволительное время, то это значит, что мы просто изменили выборку точек съема температуры, и все равно получим правильный результат, если же на секунду случайно задержится автомат захода на посадку в пассажирском самолете при внезапном порыве ветра, самолет может не попасть на полосу и десятки людей погибнут. Таким образом, следует делить системы на системы жесткого и мягкого реального времени.

Системой жесткого реального времени называется система, где неспособность обеспечить реакцию на какие-либо события в заданное время является отказом и ведет к невозможности решения поставленной задачи. Время реакции в системах жесткого реального времени должно быть минимальным. Большинство систем жесткого реального времени являются системами контроля и управления. Такие СРВ сложны в реализации, так как к ним предъявляются особые требования в вопросах безопасности.

Точного определения мягкого реального времени не существует, поэтому можно отнести сюда все СРВ, не подпадающие под категорию жестких. Так, система мягкого реального времени может не успевать все делать в заданное время, поэтому возникает проблема определения критериев успешности (нормальности) ее функционирования.

Кроме того, СРВ можно разделить на системы специализированные и универсальные.

Специализированная СРВ - система, где конкретные временные требования изначально определены. Такая система должна быть специально спроектирована для удовлетворения этих требований.

Универсальная СРВ должна уметь выполнять произвольные (заранее неопределенные) временные задачи без применения специальной техники. Разработка таких систем является самой сложной задачей, хотя обычно, требования, предъявляемые к таким системам, мягче, чем требования к специализированным системам.

1.2 Основные требования к СРВ

возможность параллельного выполнения нескольких задач;

предсказуемость;

важно максимальное (не среднее) время отклика на событие;

особые требования в вопросах безопасности;

возможность безотказной работы в течение длительного времени.

1.3 Общие характеристики СРВ

большие и сложные системы;

распределенные системы;

жесткое взаимодействие с аппаратурой;

выполнение задач зависит от времени;

сложность тестирования.

СРВ должны реагировать на различные типы внутренних и внешних событий (периодических и непериодических). Необходимо отметить, что принадлежность системы к классу СРВ никак не связана с ее быстродействием. Исходные требования к времени реакции системы и другим временным параметрам определяются или техническим заданием на систему, или просто логикой ее функционирования. Интуитивно понятно, что быстродействие СРВ должно быть тем больше, чем больше скорость протекания процессов на объекте контроля и управления.

1.4 Способы использования ОС

5 видов операционных систем:

Классическая ОС. Win NT, Linux и Unix.

Классическая ОС с расширением РВ (Win NT - RTX, RT Linux, RT Unix)

Собственная ОС РВ. Любой программист может создать свою ОС РВ, используя несколько существующих на момент написания реферата способов: создавать ОС на основе существующей платформы подходящей для этой цели или писать "с нуля". На эту тему выпущены множество книг, как в бумажном, так и в электронном виде, в которых рассказываются принципы разработки таких систем, основные шаги, положения, принципиальные моменты и т.д. Примером такой литературы может выступать книга под номером 2 в списке используемой литературы в конце реферата.

Коммерческая ОС. Примером могут служить такие системы как VxWorks, OS9 и т.п. Необходимо отметить, что такие системы очень дорогие. Например, стоимость полного пакета ОС VxWorks (Tornado 1.0) в 2002 году составляла около 15 000 долларов США. Впрочем, с годами такая система значительно дешевеет - сегодня ее стоимость составляет около 10 000 долларов (Tornado версии 2.0 и выше - полная стоимость зависит от выбираемых компонентов).

Для более детального рассмотрения возможностей ОСРВ представлены ориентировочные цифры, дающее представление о порядке времени реакции и подходящих операционных системах. Данная таблица сформирована на основании экспериментальных данных, полученных на базе вычислительных комплексов, построенных на основе процессоров Intel 80486DX. Безусловно, данный процессор на сегодняшний день является устаревшим, но можно сделать выводы об уровне реакции на внешние события различных систем РВ.

Из таблицы видно, что временные рамки ОСРВ достаточно жесткие. Среди современных операционных систем есть класс продуктов, разработанных специально для построения систем жесткого реального времени - VxWorks, OS9, QNX, LynxOS, OSE и другие. Эти системы содержат необходимый набор инструментов, и в некоторых случаях являются единственным выбором - на него приходится идти, невзирая на затраты. Однако достаточно часто требования к реальному времени (полная предсказуемость времени реакции) становятся менее жесткими, например, необходимо добиться только нужной средней производительности.

Иногда достаточно жестко контролировать только одно из событий, допуская при этом задержки реакций на остальные. В подобных случаях возможности выбора расширяются, и желаемых результатов можно достичь, используя такие широко распространенные операционные системы как LINUX, Windows NT, Windows CE, дополняя их расширениями реального времени (RTAI, RT LINUX, RTX).

1.5 Требования, предъявляемые ОС при проектировании ОСРВ

1.5.1 Требование 1. ОС должна быть многонитевой (multi-threaded) и прерываемой

Как указывалось выше, ОСРВ должна быть предсказуемой, что означает максимальное время выполнения того или иного действия, которое должно быть известно заранее и должно соответствовать требованиям приложения.

Первое требование состоит в том, что ОС должна быть многонитевой по принципу абсолютного приоритета (прерываемой). Планировщик должен иметь возможность прервать любую нить и предоставить ресурс той нити, которой он более необходим. ОС (и аппаратура) должны также обеспечивать прерывания на уровне обработки прерываний.

1.5.2 Требование 2. Должно существовать понятие приоритета нити

Проблема в том, чтобы определить, какой задаче требуется ресурс. В идеальной ситуации ОСРВ отдает ресурс нити или драйверу с ближайшим крайним сроком (так называемые ОС, управляемые временным ограничением (deadline driven OS)).

Чтобы реализовать это, ОС должна знать время, требуемое каждой из выполняющихся нитей для завершения (до сих пор не существует ОС, построенной по этому принципу, так как он слишком сложен для реализации), поэтому разработчики ОС принимают иную точку зрения: вводится понятие уровня приоритета задачи, и временные ограничения сводят к приоритетам. Так как умозрительные решения чреваты ошибками, показатели СРВ при этом снижаются. Чтобы более эффективно осуществить указанное преобразование ограничений, проектировщик может воспользоваться теорией расписаний или имитационным моделированием, хотя и это может оказаться бесполезным. На сегодняшний день не имеется иного решения, поэтому понятие приоритета нити необходимо.

1.5.3 Требование 3. ОС должна обеспечивать предсказуемые механизмы синхронизации задач

Задачи разделяют данные (ресурсы) и должны сообщаться друг с другом, следовательно, должны существовать механизмы блокирования и коммуникации.

1.5.4 Требование 4. Должна существовать система наследования приоритетов

На самом деле именно этот механизм синхронизации и тот факт, что различные нити используют одно и то же пространство памяти, отличают нити от процессов. Процессы не разделяют одно и то же пространство памяти. Так, например, старые версии UNIX не являлись многонитевыми. Старый UNIX - многозадачная ОС, где задачами являются процессы, которые сообщаются через потоки (pipes) и разделяемую память. Оба эти механизма используют файловую систему, а ее поведение непредсказуемо.

Комбинация приоритета нити и разделение ресурсов между ними приводит к другому явлению: классической проблеме инверсии приоритетов. Это можно проиллюстрировать примером, где есть как минимум три нити. Когда нить низшего приоритета заняла ресурс, разделяемый с нитью высшего приоритета, а сначала выполняется нить среднего приоритета, выполнение нити высшего приоритета будет приостановлено, пока не освободится ресурс и не отработает нить среднего приоритета. В этой ситуации время, необходимое для завершения нити высшего приоритета, зависит от нижних приоритетных уровней - это и есть инверсия приоритетов. Ясно, что в такой ситуации трудно выдержать ограничение на время исполнения.

Чтобы устранить такие инверсии, ОСРВ должна допускать наследование приоритета, т. е. повышение приоритета до уровня вызывающей нити. Наследование означает, что блокирующая ресурс нить наследует приоритет блокируемой нити (справедливо лишь в том случае, если блокируемая нить имеет более высокий приоритет).

Иногда утверждают, что в грамотно спроектированной системе такая проблема не возникает. В случае сложных систем с этим нельзя согласиться. Единственный способ решения этой проблемы состоит в увеличении приоритета нити вручную прежде, чем ресурс окажется заблокированным - это возможно в случае, когда две нити разных приоритетов претендуют на один ресурс. В общем случае решения не существует.

1.5.5 Требование 5. Поведение ОС должно быть известно

Наконец, следует рассмотреть временные ограничения. Время выполнения системных вызовов и временные характеристики поведения системы в различных обстоятельствах должны быть известны разработчику, поэтому производитель ОСРВ должен приводить следующие характеристики:

латентную задержку прерывания (т. е. время от момента прерывания до момента запуска задачи): она должна быть предсказуема и согласована с требованиями приложения. Эта величина зависит от числа одновременно "висящих" прерываний;

максимальное время выполнения каждого системного вызова (должно быть предсказуемым и независимым от числа объектов в системе);

максимальное время маскирования прерываний драйверами и ОС.

системные уровни прерываний;

уровни прерываний драйверов устройств, их временные характеристики и т. д.

Когда все указанные характеристики ОС известны, можно представить разработку СРВ на базе данной ОС с учетом возможностей выбранной ОСРВ и аппаратуры.

2. Обзор операционных систем реального времени

На сегодняшний день существует более 100 коммерческих ОСРВ. Есть множество бесплатных (или условно бесплатных) СРВ и систем, имеющих статус исследовательских или университетских проектов. Сначала рассмотрим краткое описание некоторых систем реального времени, а затем более подробно остановимся на СРВ Win NT RTX, как наиболее перспективной системе.

2.1 QNX

Операционная система QNX является разработкой канадской компании QNX Software System Ltd (1981).

Операционная система QNX представляет собой гибрид 16/32-битовой операционной системы, которую пользователь может конфигурировать по своему усмотрению. Наиболее часто она применяется для создания систем, работающих в реальном масштабе времени. Время, необходимое для полной инсталляции системы, включая сетевые средства, составляет всего 10-15 мин, после чего можно начинать работу. Нетребовательность системы к ресурсам проявляется уже в том, что система с необходимой и достаточной средой разработки в виде компилятора Watcom C/C ++ (основной компилятор для QNX) умещается на 10 Мб.

QNX - первая коммерческая ОС, построенная на принципах микроядра и обмена сообщениями. Система реализована в виде совокупности независимых (но взаимодействующих через обмен сообщениями) процессов различного уровня (менеджеры и драйверы), каждый из которых реализует определенный вид сервиса.

Эти идеи позволили добиться нескольких важнейших преимуществ:

предсказуемость, означающая ее применимость к задачам жесткого реального времени. Ни одна версия UNIX не может достичь подобного качества, поскольку код ядра слишком велик. Любой системный вызов из обработчика прерывания в UNIX может привести к непредсказуемой задержке (как и в Windows NT);

масштабируемость и эффективность, достигаемые оптимальным использованием ресурсов и означающие ее применимость для встроенных (embedded) систем. В каталоге dev присутствуют только необходимые для поставленных задач файлы, соответствующие нужным драйверам. Драйверы и менеджеры можно запускать и удалять (кроме файловой системы) динамически, просто из командной строки. Возможна также покупка только тех модулей, которые реально необходимы для обеспечения нужных функций;

расширяемость и надежность одновременно, поскольку написанный драйвер не нужно компилировать в ядро, рискуя вызвать нестабильность системы.

Система построена по технологии FLEET , которая характеризуетмя следующим. QNX является ОСРВ на основе микроядра (размером около 10 Кб). В качестве основного средства взаимодействия между процессами система использует передачу сообщений. Благодаря этому в 32-битовой среде возможно взаимодействие процессов с 32 и 16-битовыми кодами, причем сообщения передаются между любыми процессами, независимо от того, находятся ли процессы на одном компьютере или на разных узлах сети.

Пользователь, работая на одном из узлов сети, может иметь доступ к любым ресурсам остальных узлов, включая порты, файловую систему и задачи. Пользователю нет необходимости вникать в сетевой протокол, который, кстати, не является тайной, вплоть до его структуры. Он содержит пакеты, которые применяются и для передачи сообщений. Сетевой администратор распознает эти пакеты и переправляет микроядру, которое, в свою очередь, переправляет их в шину локальных сообщений. QNX распознает не только пакеты сообщений QNX-процессов. Можно также легко обращаться к сетевому администратору для передачи таких пакетных протоколов, как TCP/IP, 8MB и др. Возможно обращение к различным сетевым администраторам через один кабель.

Операционная система QNX объединяет всю сеть ПК в единый набор ресурсов с абсолютной прозрачностью доступа к ним. Узлы могут добавляться и исключаться из сети, не влияя на целостность системы. Сетевая обработка данных в QNX является настолько гибкой, что можно объединить в одну сеть любой разнородный набор Intel совместимых компьютеров, соединенных через Arcnet, Ethernet, Token Ring или через последовательный порт, к которому также может быть подключен модем. Кроме того, возможно участие компьютера одновременно в нескольких сетях, и если одна из них окажется перегруженной или выйдет из строя, то QNX автоматически будет использовать другие доступные сети без потери информации.

QNX имеет некоторые ограничения, связанные с ориентацией системы на рынок встроенных систем реального времени:

нет поддержки SMP;

отсутствует запись виртуальной памяти на диск;

неэффективная и нестандартная поддержка нитей;

неполноценная реализация отображения файлов в памяти;

нет поддержки UNIX-domain sockets;

слабые средства безопасности в рамках собственного сетевого протокола.

Несмотря на присущие минусы, для QNX разработано множество пользовательских программ, например, базы данных, которые по производительности часто превосходят аналоги под управлением других операционных систем.

В российской промышленности QNX встречается достаточно часто. Это объясняется наличием достаточного количества программного обеспечения под QNX (драйверы и т. д.) для различного оборудования, представленного на российском рынке.

2.2 VxWorks/Tornado

Операционная система реального времени VxWorks и инструментальная среда Tornado фирмы Wind River Systems предназначены для разработки ПО встроенных компьютеров, работающих в системах жесткого реального времени. Операционная система VxWorks является системой с кросс-средствами разработки прикладного программного обеспечения. Разработка ведется на инструментальном компьютере (host) в среде Tornado для последующего исполнения на целевой машине (target) под управлением VxWorks.

VxWorks поддерживает целевые архитектуры (targets):

Motorola 680x0 и CPU32, PowerPC;

Intel 386/486/Pentium, Intel 960;

Spare, Mips R3000/4000;

AMD 29K, Motorola 88110;

• Инструментальные платформы, поддерживаемые для Tornado (hosts):

  Sun SPARCstation (SunOS и Solaris);

  HP 9000/400,700 (HP-UX);

  IBM RS6000 (AIX);

  Silicon Graphics (IRIX);

  DEC Alpha (OSF/1);

• Поддерживаемые интерфейсы host-target:

  host-target Ethernet;

  внутрисхемный эмулятор ICE (In-Circuit Emulator);

  кросс-шина (backplane).

Операционная система VxWorks построена, как и положено ОС жесткого реального времени, по технологии микроядра, т. е. на нижнем непрерываемом уровне ядра выполняются только базовые функции планирования задач и их управления коммуникацией/синхронизацией. Все остальные функции операционной системы более высокого уровня (управление памятью, вводом/выводом, сетевые средства и т. д.) базируются на простых функциях нижнего уровня, что позволяет обеспечить быстродействие и предсказуемость ядра, а также легко построить необходимую конфигурацию операционной системы.

В многозадачном ядре wind применен алгоритм планирования задач, учитывающий приоритеты и включающийся по прерываниям. В качестве основного средства синхронизации задач и взаимоисключающего доступа к общим ресурсам в ядре wind применены семафоры. Имеется несколько видов семафоров, ориентированных на различные прикладные задачи: двоичные, целочисленные, взаимного исключения и POSIX.

Все аппаратно-зависимые части VxWorks вынесены в отдельные модули для того, чтобы разработчик встроенной системы мог сам портировать VxWorks на свою нестандартную целевую машину. Этот комплект конфигурационных и инициализационных модулей называется BSP (Board Support Package) и поставляется для стандартных компьютеров (VME-процессор, PC или Sparcstation) в исходных текстах. Разработчик нестандартной машины может взять за образец BSP наиболее близкий по архитектуре стандартный компьютер и перенести VxWorks на свою машину путем разработки собственного BSP с помощью BSP Porting Kit.

2.2.1 Базовые сетевые средства VxWorks: UNIX-networking, SNMP и STREAMS.

VxWorks была первой операционной системой реального времени, в которой реализован протокол TCP/IP с учетом требований реального времени. С тех пор VxWorks поддерживает все сетевые средства, стандартные для UNIX: TCP/UDP/ICMP/IP/ARP, Sockets, SLIP/CSLIP/PPP, telnet/rlogin/rpc/rsh, ftp/tftp/bootp, NFS (клиент и сервер).

Wind River Systems анонсировала (1994) программу WindNet, по которой ведущие фирмы-производители программных средств в области коммуникаций интегрировали свои программные продукты с VxWorks.

На сегодняшний день - это сетевые протоколы Х.25, ISDN, ATM, SS7, Frame Relay и OSI; CASE-средства разработки распределенных систем на базе стандартов ROOM (Real-Time Object Oriented Modelling) и CORBA (Common Object Request Broker Architecture); менеджмент сетей по технологиям MBD (Management By Delegation) и CMIP/GDMO (Common Management Information Protocol/Guidelines for Definition of Managed Objects).

2.2.2 Мониторинг и отладка в реальном масштабе времени: WindView.

Обычные отладчики, позволяющие исследовать состояние программ и данных в точках останова, являются статическими средствами отладки. Возможности исследования динамики исполнения программ и изменения данных предоставляют специальные средства отладки в реальном масштабе времени, которые трассируют интересующие пользователя события и накапливают их в буфере для последующего анализа.

Трассировку системных событий (переключения задач, запись в очередь сообщений, установка семафора и т. д.) позволяет вести динамический анализатор WindView, который отображает накопленные в буфере события на временной диаграмме.

В последнее время высокопроизводительные микропроцессоры, а с ними и операционные системы реального времени, все чаще используются в так называемых "глубоко встроенных" (deeply embedded) применениях (автомобильная электроника, офисная и бытовая техника, измерительные и медицинские приборы и др.). К таким компьютерным системам предъявляются два основных требования: малые габариты и низкая стоимость, поэтому глубоко встроенные микропроцессорные системы ставят две проблемы на пути применения серийных ОСРВ: небольшие объемы используемой памяти и отсутствие "лишних" интерфейсов, по которым можно было бы связать целевую и инструментальную машины на этапе разработки встроенного ПО.

Специально для систем с сильно ограниченным объемом памяти компания Wind River Systems разработала редуцированное ядро WindStream, которое требует для работы не более 8 Кб ПЗУ и 2 Кб ОЗУ. При этом для WindStream применим весь спектр инструментальных средств VxWorks, включая WindView.

Инструментальная среда Tornado имеет открытую архитектуру, что позволяет другим фирмам-производителям инструментальных средств разработки ПО реального времени интегрировать свои программные продукты с Tornado. Пользователь может подключать к Tornado свои собственные специализированные средства разработки, а также расширять возможности инструментальных средств фирмы Wind River Systems.

В стандартную конфигурацию Tornado входят ядро VxWorks и системные библиотеки, GNU C/C ++ Toolkit, дистанционный отладчик уровня исходного языка CrossWind, оболочка WindSh, конфигуратор BSP WindConfig и др.

Существует множество программных продуктов, интегрированных с Tornado, производства других фирм.

2.3 RTLinux

2.3.1 Основные сложности при реализации систем реального времени в среде LINUX

Как было сказано выше, основной задачей является реагирование на некоторое внешнее событие в заданный промежуток времени. Внешнее событие обычно, с точки зрения программиста, выглядит как аппаратное прерывание. В современных многозадачных операционных системах первым на аппаратное прерывание реагирует ядро. Затем это прерывание через драйвера устройств каким-то образом может попасть и к прикладной задаче. Но в многозадачной системе должны одновременно работать сразу несколько задач и для того, чтобы доставить прерывание, ядро должно перевести процесс, выполняющийся в данный момент в состояние сна, пробудить нужный процесс и передать ему прерывание. Для этого нужно переключать контексты, что требует много времени, поэтому прерывание будет доставлено процессу со значительным опозданием. Кроме того, после получения прерывания процессом нельзя быть уверенным, что обработка информации будет завершена в минимальные сроки, т.к. если компьютер оснащен всего одним процессором, а в системе запущено больше одной задачи - то в любой момент может произойти переключение задач с очередным переключением контекстов. В результате - время реакции может получиться неоправданно большим (на достаточно производительном компьютере).

Linux - современная POSIX-совместимая и Unix-подобная операционная система для ПК и рабочих станций, т. е. многопользовательская сетевая операционная система.

ОС Linux поддерживает стандарты открытых систем и протоколы сети Internet. Все компоненты системы, включая исходные тексты, распространяются с лицензией на свободное копирование и установку для неограниченного числа пользователей.

Характерные особенности Linux как ОС:

многозадачность (является обязательным условием);

многопользовательский режим;

защищенный режим процессора (386 protected mode);

защита памяти процесса (сбой программы не может вызвать зависания системы);

разделение страниц по записи между экземплярами выполняемой программы. Это значит, что процессы-экземпляры программы могут использовать при выполнении одну и ту же память. Когда такой процесс пытается произвести запись в память, то 4-килобайтная страница, в которую идет запись, копируется на свободное место. Это свойство увеличивает быстродействие и экономит память;

виртуальная память со страничной организацией (т. е. на диск из памяти вытесняется не весь неактивный процесс, а только требуемая страница); виртуальная память в самостоятельных разделах диска и/или файлах файловой системы; объем виртуальной памяти до 2 Гб; изменение размера виртуальной памяти во время выполнения программ;

общая память программ и дискового кэша: вся свободная память используется для буферизации обмена с диском;

динамические загружаемые разделяемые библиотеки;

дамп программы для пост-мортем анализа: позволяет анализировать отладчиком не только выполняющуюся, но и завершившуюся аварийно программу;

сертификация по стандарту POSIX.1, совместимость со стандартами System V и BSD на уровне исходных текстов;

через iВS2-согласованный эмулятор совместимость с SCO, SVR3, SVR4 по загружаемым программам;

наличие исходного текста всех программ, включая тексты ядра, драйверов, средств разработки и приложений. Эти тексты свободно распространяются. В настоящее время некоторыми фирмами для Linux поставляется ряд коммерческих программ без исходных текстов, но все, что было свободным так и остается свободным;

управление заданиями в стандарте POSIX;

эмуляция сопроцессора в ядре, поэтому приложение может не заботиться об эмуляции сопроцессора. Конечно, если сопроцессор имеется в наличии, то он и используется;

множественные виртуальные консоли: на одном дисплее несколько одновременно независимых сеансов работы, переключаемых с клавиатуры;

поддержка ряда распространенных файловых систем (MINIX, Xenix, файловые системы System V); наличие собственной передовой файловой системы объемом до 4 Тб и с именами файлов до 255 знаков;

прозрачный доступ к разделам DOS (или OS/2 FAT): раздел DOS выглядит как часть файловой системы Linux; поддержка VFAT (WNT, Windows 95);

доступ (только чтение) к файловой системе HPFS-2 OS/2 2.1;

поддержка всех стандартных форматов CD ROM;

поддержка сети TCP/IP, включая ftp, telnet, NFS и т. д.

Рост популярности Linux побуждает разработчиков внимательнее присмотреться к этой операционной системе. В данный момент эта ОС готова к стабильной работе, а открытость ее исходных текстов и архитектуры наряду с растущей популярностью заставляет программистов переносить свои наработки на многие аппаратные платформы: SGI, IBM, Intel, Motorola и т. д.

Для задач РВ сообщество разработчиков Linux активно применяет специальные расширения - RTLinux, KURT и UTIME, позволяющие получить устойчивую среду реального времени. RTLinux представляет собой систему "жесткого" реального времени, a KURT (KU Real Time Linux) относится к системам "мягкого" реального времени. Linux-расширение UTIME, входящее в состав KURT, позволяет добиться увеличения частоты системных часов, что приводит к более быстрому переключению контекста задач.

RTLinux - это операционная система, в которой небольшое ядро реального времени сосуществует с Posix-like ядром Linux. Основная цель - сделать доступными сложные службы и оптимизированное поведение системы в стандартных ситуациях для системы с разделением времени, и, в то же время, выполнять задачи реального времени. В прошлом операционные системы реального времени примитивны - простые программы, которые предлагали пользователю чуть больше, чем просто библиотека основных функций. Но в наше время пользователи требуют доступ к TCP/IP, графическому дисплею и системе окон, базам данных и другим службам, которые не являются ни примитивными, ни простыми. Одно из решений - добавить non-real-time службы к базовому ядру реального времени, что и было проделано в VXworks и, немного по-другому, в микроядре QNX. Вторая возможность - модифицировать стандартное ядро и сделать его полностью прерываемым.

2.3.2 Организация RTLinux

RTLinux организован третьим способом, в котором простое ядро реального времени запускает обычное ядро как одну из задач реального времени с самым низким приоритетом, используя виртуальную машину для того, чтобы сделать стандартное ядро полностью прерываемым.

В RTLinux все прерывания обслуживаются ядром реального времени, а затем передаются стандартному ядру, но только в том случае, если нет необходимости запускать одну из задач реального времени. Для того чтобы минимизировать количество изменений в стандартном ядре, этот механизм реализован при помощи эмулирования ICH (Interrupt Control Hardware). Ядро реального времени и пользовательские задачи Linux могут обмениваться данными через неблокируемые очереди и сегменты разделяемой памяти.

С точки зрения программиста очереди выглядят как стандартные последовательные устройства UNIX, доступ к которым возможен при помощи системных вызовов POSIX read/write/open/ioctl. Разделяемая память доступна через системный вызов mmap.

RTLinux использует Linux для загрузки, доступа к большинству устройств, работы с сетью, файловыми системами, управлением процессами Linux и загрузки модулей ядра, что дает возможность легко модифицировать систему реального времени.

Программа реального времени состоит из двух частей: задачи, которая представляет собой модуль ядра, и обыкновенный UNIX/Linux процесс и заботится об обработке данных, доступу к дисплею и сети и о любых других функциях, не требующих таких жестких временных рамок.

На практике оказалось, что идея RTLinux очень удачна. В самом худшем случае запаздывание прерываний на 486/33Mhz PC оказалось менее 30 мкс, что близко к аппаратному пределу. Для прикладных задач симбиоз систем реального времени и оптимизированной для "общего случая" оказался очень удачным. Наиболее часто используемая конфигурация RTLinux - примитивные задачи реального времени со статически распределяемой памятью без ее защиты, простым планировщиком с фиксированными приоритетами без защиты от нереализуемых планов, аппаратным запрещением прерываний, разделяемая память - единственный механизм синхронизации задач реального времени и ограниченный набором операций над FIFO-очередями, подсоединенными к обычным процессам Linux.

Ядро Linux позволяет в динамике загружать и выгружать модули ядра. Представив отдельные части ядра реального времени в виде модулей, легко изменять ядро реального времени. Уже написаны альтернативные планировщики и модуль семафоров. Во время работы системы можно загрузить модуль с задачами реального времени, затем выгрузить стандартный планировщик и загрузить, например, EDF планировщик. Можно пробовать разные комбинации модулей, пока не будет найдена оптимальная.

Этот вариант Linux позволяет выполнять задачи в реальном времени, что достигается путем вставки ядра реального времени между стандартным ядром Linux и аппаратными прерываниями и позволяет избавиться от главной причины непригодности Linux для задач реального времени - большого запаздывания прерываний.

С точки зрения RTLinux, Linux - одна из задач реального времени, имеющая самый низкий приоритет, может быть прервана, когда нужно. Такая структура накладывает некоторые ограничения на задачи реального времени. Они не могут легко использовать различные драйверы Linux, не имеют доступ к сети и т. д., но зато могут обмениваться данными с стандартными задачами Linux.

Простые очереди FIFO реализованы для обмена данными между процессами реального времени и процессами Linux. Типичное приложение состоит из двух частей - задачи реального времени, непосредственно работающей с аппаратурой, и, обычно, задачи Linux, которая выполняет остальные операции, такие как сохранение данных на диск, пересылка их по сети, работа с пользователем (GUI) и т. д.

Самый короткий период для периодически вызываемых задач реального времени в RTLinux на Pentium 120 - менее 150 мкс. Задачи, вызываемые по прерыванию, могут иметь намного меньший период.

Ядро реального времени не защищает от перегрузок. Если одна из задач реального времени полностью утилизирует процессор, ядро Linux, имея самый низкий приоритет, не получит управления и система повиснет. Задачи реального времени запускаются в адресном пространстве ядра с привилегиями ядра и могут быть реализованы, например, при помощи модулей Linux.

Необходимо отметить, что компания LynuxWorks начала поставки (17.05.2002) встраиваемой ОС BlueCat Linux для комплекта разработчика ПО Intel Internet Exchange Architecture Software Developers Kit (Intel IXA SDK) 2.0, предназначенного для семейства сетевых процессоров Intel IXP1200. ОС BlueCat Linux распространяется бесплатно совместно с Intel IXA SDK 2.0.

VxWorks давно стала де-факто стандартом для подавляющего большинства систем, использующих встроенные ОС. Флэш-память вычислительной системы IXP1200 содержит загрузчик ядра VxWorks. Для разработчиков это упрощает задачу написания новых программ. Кроме того, уже реализована возможность работы сетевого процессора под управлением ОС Linux (с расширениями реального времени). Осуществляется программная поддержка некоторыми производителями ОС Linux (например,LynuxWorks и т. д.).

2.4 Контроль и управление в реальном времени с использованием OS9

2.4.1 Введение

Для управления из единого центра одной или многими удалёнными установками и проверки их состояния фирма CS (Франция) разработала систему контроля. Она может применяться для управления энергетическими объектами, в системах кондиционирования воздуха, системах безопасности, технологических установках, сетях, промышленных конвейерах и уже внедрена на многих гражданских и военных объектах.

Система предоставляет аппаратное и программное решение всех аспектов контроля. Широкие возможности сопряжения обеспечивают сбор данных с наружных датчиков, оконечных устройств, программируемых блоков ввода/вывода и с хост-систем.

В системе контроля можно выделить два уровня:

Уровень 1 для сбора и обработки локальных данных;

Уровень 2 для сбора и анализа данных с удаленных объектов.

Рис.1. Общая концепция системы

Задачи на уровне 1 выполняются блоком GESCAP (например, рабочей станцией на процессоре 68010 фирмы Motorola с ОЗУ 1 Мбайт), а на уровне 2 - блоком GESVA (например, рабочей станцией на процессоре 68030 фирмы Motorola с ОЗУ 4 Мбайт). В блоках GESVA и GESCAP используется одна и та же операционная система (OS-9) и прикладное программное обеспечение. Различны только видеотерминалы и функциональные возможности. Благодаря этой однородности облегчается установка, использование и поддержание работоспособности системы.

Поскольку пользовательский интерфейс GESVA и GESCAP соответствует интуитивным представлениям, работа по конфигурированию не вызывает трудностей и не требует никаких особых познаний в информатике. Пользователь имеет дело с всплывающими меню и диалоговыми окнами, обеспечивающими доступ к следующим стандартным функциям.

Конфигурирование аналоговых или цифровых блоков ввода/вывода (аварийные сигналы, сообщения, приоритеты, и т.д.):

логические операции (И, ИЛИ...) над входными данными;

установление соответствия разъёмов каждому устройству ввода/вывода;

перегруппировка устройств ввода/вывода;

графическое взаимодействие с элементами анимации.

Функции отображения состояния:

состояние блоков ввода/вывода, устройств, соединений, аварийных сигналов, бортовой журнал реального времени.

Графические функции:

автоматическое расположение аварийных сигналов в изображениях;

перемещение по изображениям источников данных;

отображение кривых в реальном времени;

видеоотображение кривых в реальном времени.

Функции связи:

протокол связи JBUS/MODBUS (RS-232/RS-422);

связь с системой помощи в локализации и устранении неисправностей (GESDOC).

Функции выдачи на печать:

распечатка структуры системы;

распечатка списка сигналов тревоги и событий.

Функции различного назначения:

интеграция новых задач с программным обеспечением, не требующая никаких изменений на уровне исходного кода.

2.4.2 Как развивалась эта прикладная система?

Основными требованиями к программному обеспечению были:

один и тот же состав прикладных программ и единый пользовательский интерфейс на различных платах и типах отображения;

быстрая развитая многооконная среда, расходующая как можно меньше памяти;

многозадачная, прошиваемая в ПЗУ операционная система реального времени с небольшими требованиями к объему памяти.

В результате выбрана операционная система OS9, наилучшим образом отвечающая перечисленным требованиям.

В качестве многооконной среды разработки выбран пакет WINOTOOLS. С помощью утилит WINOTOOLS можно без программирования разрабатывать все элементы пользовательского интерфейса (окна, средства графического ввода данных, кнопки, предупреждающие сообщения и т.п.).

Благодаря скромным требованиям к объему памяти и малому времени реакции, WINOTOOLS в сочетании с характеристиками OS9 является идеальной средой разработки разнообразных прикладных программ реального времени, работающих в графическом режиме.

WINOTOOLS предоставляет следующие утилиты:

PAINT - объектно-ориентированный графический редактор для разработки пользовательских интерфейсов, пультов управления и диаграмм. PAINT разработан таким образом, чтобы его можно было настраивать и интегрировать в пользовательскую прикладную программу. Все файлы графических данных, созданные с помощью PAINT, могут целиком модифицироваться без обращения к исходным кодам (импортируются файлы в формате GIF).

SCRIPT - язык, позволяющий моделировать все диалоги с пользовательским интерфейсом до написания строки исходного кода. Эта утилита позволяет производить быструю проверку правильности пользовательского интерфейса.

DATABASE (БАЗА ДАННЫХ) - библиотека С-функций, обеспечивающая управление базой данных (соответствие данных и индексных файлов базы данных).

БИБЛИОТЕКА ВВОДА/ВЫВОДА - библиотека С-функций, обеспечивающая сопряжение пользовательского интерфейса с устройствами ввода/вывода.

2.5 Windows NT

2.5.1 Возможность использования Windows NT в качестве ОС реального времени

В последнее время приобретают популярность расширения реального времени для Windows NT. Это обусловлено с одной стороны - расширением областей применения компьютерного управления, с другой стороны - сравнительно малой известностью и высокой стоимостью специализированных операционных систем реального времени. Но даже если бы это было не так и о других системах было бы известно не меньше - все равно Win NT RTX была бы наиболее популярна. Ведь не даром соотношение пользователей ОС семейства Windows к пользователям Linux/Unix систем - 1000 к 1. Вполне логично, что человек, работая дома в одной системе, хочет видеть такую же, понятную ему удобную систему и на работе. Интерфейс Win32 является стандартным и хорошо знакомым большому числу программистов и пользователей. Под NT существует огромное число готовых приложений (в том числе коммуникационных), а также популярные средства разработки. К сожалению, Windows NT "в чистом виде" нельзя отнести к операционным системам реального времени. Обсуждению причин этого посвящены статьи Martin Timmerman и Jean-Christophe Monfret в Real-Time Magazine Q21997.

Вот некоторые из них:

недостаточное количество real-time приоритетов;

отсутствие наследования приоритетов, как средства борьбы с инверсией приоритетов;

неподходящая для RTOS система обработки прерываний.

В Windows NT доступ к прерываниям осуществляется из драйвера ядра, а сами прерывания обрабатываются в два этапа: сначала вызывается очень короткая Interrupt Service Routine (ISR), осуществляющая критическую обработку, основная обработка прерывания происходит в Deferred Procedure Call (DPC). Все DPC выполняются с одинаковым уровнем приоритета в порядке поступления (FIFO).

Таким образом, время окончания обработки вашей DPC оказывается непредсказуемым образом зависимым от наличия в системе других драйверов и их активности. Для систем с жестким детерминизмом необходимо точно знать максимальное время от момента возникновения прерывания до входа в процедуру обработки и гарантировать его непревышение.

2.5.2 RTX - real-time extension для Windows NT от компании VenturCom

Одним из возможных решений является использование совместно с Windows NT подсистемы реального времени, исполняющейся на том же процессоре (если процессор один) или на выделенном процессоре(-ах) (если их несколько). Этот подход использован фирмой VenturCom в продукте RTX. Сущность подхода заключается в использовании модифицированного HAL (Hardware Abstraction Level). Изменять kernel Microsoft не разрешает, а исходный код HAL предоставляет своим партнерам, одним из которых является VenturCom.

После установки RTX стандартная NT Workstation или Server превращается в операционную систему реального времени с жестким детерминизмом (hard real-time). Сама NT об этом, правда, не подозревает. Ни ядро, ни исполняющая подсистема NT не были изменены. Подсистема реального времени видна из Windows NT как еще один драйвер устройства.

Операционная система Windows NT первоначально разрабатывалась как система общего назначения. Однако, на нынешнем рынке специализированных систем с целью обеспечения открытости на каждом системном уровне существует тенденция использования операционных систем Microsoft Windows. Это обусловлено следующими причинами:

прикладной программный интерфейс (API) Win32 на данный момент является для программистов стандартом де-факто;

графический интерфейс пользователя (GUI-интерфейс) популярен настолько, что GUI-интерфейсы других операционных систем начинают на него походить все больше;

разработано огромное количество драйверов независимых производителей;

разработано множество очень мощных интегрированных инструментальных пакетов (IDE).

2.5.3 Windows NT 4.0 как ОСРВ. Общие требования

Чтобы называться ОСРВ, операционная система должна удовлетворять некоторому минимальному набору требований, которые необходимы, но недостаточны. В самом начале своей работы я это указывал, но повторимся еще раз:

операционная система должна поддерживать многопоточность (многонитиевость - multithreaded) и вытеснение задач по приоритетам (preemptable);

должно существовать понятие приоритета потока (нити);

операционная система должна поддерживать механизмы синхронизации исполнения потоков (нитей) с предсказуемыми характеристиками;

должен иметься механизм наследования приоритетов;

поведение операционной системы должно быть известным и предсказуемым (внутренние задержки прерываний, задержки переключения задач, задержки драйверов и т.д.).

Первому требованию Windows NT явно удовлетворяет. Второму - тоже, но для режима реального времени уровней приоритета маловато. Практически невозможно спроектировать хорошую систему реального времени, например, с диспетчеризацией в зависимости от частоты (rate-monotonic scheduling), поскольку доступного количества приоритетных уровней исполнения потоков не хватит. Кроме того, в NT отсутствует механизм наследования приоритетов.

Для обработки прерываний с целью минимизации затрат времени на подпрограммы обслуживания прерываний (ISR-подпрограммы) в NT была введена концепция отложенных вызовов процедур (deferred procedure calls - DPC). Хотя приоритет этих вызовов выше, чем приоритет пользовательских и системных потоков, все они находятся на одном и том же уровне. Это означает, что все DPC-вызовы выстраиваются в FIFO-очередь и что прерывание высокого уровня будет обслужено только тогда, когда свое исполнение завершат все предшествующие ему DPC-вызовы. Вследствие этого, время отклика системы становится непредсказуемым, что противоречит пятому требованию.

В NT в основе управления памятью лежит механизм виртуальной памяти. Это влечет за собой защиту памяти, преобразование адресов и подкачку (свопинг). Для приложений РВ свопинг неприемлем. Страницы памяти могут быть заблокированы в физической памяти. Однако Джеффри Рихтер (Jeffrey Richter) в своей книге утверждает, что, если процесс не активен, NT может разблокировать страницы процесса и переписать их из физической памяти на диск.

2.5.4 Расширения реального времени для Windows NT. Расширение функциональности

Расширения реального времени добавляют к Windows NT специфическую для реального времени функциональность:

Появляются процессы реального времени, управляемые собственным планировщиком. Этот планировщик работает уже по всем правилам планировщиков реального времени и использует алгоритм вытеснения по приоритетам. Кроме того, процессы реального времени имеют преимущество перед стандартными процессами Win32, вытесняя их. Процессы реального времени имеют совсем иную, по сравнению со стандартными процессами Windows NT, степень надежности и специфическую функциональность.

Процессы реального времени и стандартные процессы Win32 имеют средства взаимодействия друг с другом.

Процессы реального времени имеют свой собственный программный интерфейс RTAPI, реализующий развитый набор средств, характерный для программных интерфейсов (API) операционных систем реального времени.

Одно и то же приложение может использовать как стандартные функции Win32, так и специфические функции API реального времени (RTAPI), что позволяет выделять критические участки кода приложений Windows NT и контролировать время и надежность их выполнения.

Появляется возможность контроля за работоспособностью и временами реакции системы. "Зависания" стандартных приложений Windows NT или "крах" системы не приводят к "зависанию" приложений реального времени.

Появляется возможность работы с быстрыми часами и таймерами высокого разрешения.

Появляется возможность прямого доступа к памяти и физическим устройствам

2.5.4.1 Подсистема реального времени RTSS

Подсистема реального времени RTSS обеспечивает исполнение большинства функций и управление ресурсами расширений реального времени. С точки зрения реализации, RTSS выглядит как драйвер Windows NT и выполняется в режиме ядра. Это позволяет достаточно простым способом устроить взаимодействие между процессами реального времени и процессами Windows NT. RTSS обеспечивает исполнение функций RTAPI и содержит планировщик нитей реального времени со 128-ю фиксированными приоритетами. RTSS содержит также менеджер объектов, предоставляющий унифицированные механизмы использования системных ресурсов.

Управление объектами RTSS: Предоставляет возможности унифицированного управления объектами RTSS (создание,закрытие,доступ). Объектами RTSS являются: таймеры, обработчики прерываний и исключительных ситуаций (startup, shutdown, blue screen), нити, процессы, семафоры, мьютексы, разделяемая память, почтовые ящики, консольный и файловый ввод-вывод, регистры.

2.5.4.2 HAL реального времени

HAL является программным компонентом самого низкого уровня при взаимодействии драйверов ядра с аппаратурой. В частности, именно на уровне HAL происходит первоначальная обработка прерываний от таймера. Важной особенностью реализации Real-Time HAL является то, что он полностью совместим со стандартным HAL, и, более того, время исполнения кодов Real-Time HAL и стандартного HAL совпадают в случае, если подсистема реального времени не используется.

2.5.4.3 Программный интерфейс реального времени RTAPI

Программный интерфейс реального времени RTAPI является расширением Win32 и содержит, прежде всего, набор функций, необходимых для управления устройствами. RTAPI реализован в двух видах - как подмножество подсистемы реального времени (RTSS) и как динамическая библиотека (DLL), которая может вызываться из Win32-приложений. RTAPI содержит следующие группы функций:

Управление процессами и нитями: Предоставляет Win32-совместимый интерфейс для управления, создания, изменения приоритетов, профилирования и завершения нитей реального времени.

Взаимодействие между процессами: RTAPI использует семафоры, мьютексы и разделяемую память для взаимодействия как нитей реального времени между собой, так и для взаимодействия процессов реального времени с процессами WIN32.

Управление памятью: Позволяет фиксировать приложения в памяти, запрещая их выгрузку в файл подкачки.

Доступ к физической памяти: Приложение пользователя получает возможность доступа к данным по физическим адресам памяти.

Управление прерываниями: Содержит функции, позволяющие назначать и запрещать обработчики прерываний, разрешать и запрещать прерывания.

Часы и таймеры: Содержит функции управления часами и таймерами (создание, удаление, отмена, инициализация таймеров, назначение обработчиков прерываний)

Управление вводом-выводом: RTAPI предоставляет два способа управления устройствами ввода-вывода. Во-первых, приложения пользователя получают возможность непосредственного доступа к адресам портов ввода-вывода, что позволяет программировать работу устройств напрямую. Кроме того, внешнее устройство может управляться специальными (легко разрабатываемыми) драйверами, для работы с которыми RTAPI предоставляет специальный интерфейс.

3. ОС РВ используемые в современных системах ЧПУ

В настоящее время многие ОС РВ показывают близкие значения показателей эффективности, поэтому одним из наиболее важных условий успеха операционной системы (наряду с высокой производительностью) является наличие в ней развитой среды разработки, графических интерфейсов, сетевой поддержки; возможность работы на многопроцессорных средствах. Среди наиболее известных ОС РВ для систем ЧПУ можно выделить:

• RTMX (фирма RTMX-Uniflex);

  AMX (фирма Kadak Products Ltd.);

  OS-9000 (фирма Microwave Systems);

  Lynx OS (фирма Lynx Real-Time Systems);

  VRTX (фирма Ready Systems);

  FlexOS (фирма Novell Dedicated Sys Bus Unit);

  QNX (фирма Quantum Software Systems)

  ОС РВ собственной разработки.

3.1 ОС РВ собственной разработки

Несмотря на казалось бы достаточное количество операционных систем реального времени к разработке собственных ОС РВ приходят многие крупные компании. Технологические процессы и циклы становятся все более сложными, качество и предъявляемые к операционным системам требования выше. Поэтому перед компанией может возникнуть две ситуации: либо оплачивать сторонней фирме за разработку ОС для себя, либо самой компании разрабатывать для своих систем ЧПУ собственную ОС РВ. Второе особенно важно, если преследуется цель сохранения технологических особенностей производства в тайне.

3.2 FlexOS

В настоящее время используется очень редко. Эта операционная система была современной и популярной, а сейчас является скорее устаревшей. У Siemens была своя операционная система FlexOS, свои языки, полевые шины. Потом Siemens провозгласил своим принципом открытость. Фактическим стандартом для более раннего Siemens"а и вообще программного обеспечения АСУТП разных фирм стала операционная система Windows NT, позволившая использовать в программном обеспечении весь багаж, накопленный в офисных системах.

3.3 QNX

Эта операционная система предназначена не только для персональных компьютеров, но и для самых разных бытовых и промышленных интеллектуальных устройств - систем, управляющих технологическими процессами, станков с ЧПУ, интернет-приставок, видеовоспроизводящих агрегатов, игровых консолей. Данная ОС во многом весьма примечательна и уникальна. В 1982 году в Канаде фирма "Quantum Software Systems, Limited" - QSSL, созданная г-ми Беллом и Доджем (Gordon Bell & Dan Dodge), представила миру новейшую многозадачную многопользовательскую операционную систему реального времени "Quick UNIX", разработка которой, как говорят, началась по заказу Министерства обороны Соединенных Штатов. Это была UNIX-подобная операционная система, вернее, совместимая со стандартом на переносимость приложений POSIX, в соответствии с которым сделаны также UNIX и его популярный клон Linux.

3.4 Windows XP

Как бы странно это ни прозвучало, но бывает, что Windows XP используется в качестве графического интерфейса оператора, а специальная операционная система в реальном времени используется для безопасности обеспечения функций ЧПУ. В случае возникновения проблемы на XP (напр. с подключением к сети) это никак не отразится на обработке или на самом станке, т.к. ЧПУ работает в своей операционной системе.

3.5 Windows NT4

Общепризнанно, что это надежная, многозадачная сетевая ОС, и что очень важно, имеет интерфейс Windows 95, для многих ставшим родным. Многие фирмы при разработке своих систем ЧПУ используют именно ее:

Например фирма Walter Grinders оснащает станки модели Helitronic_Power собственной открытой системой ЧПУ (тип HMC 500). В системе ЧПУ типа HMC 500 используется процессор типа Pentium, операционная система Windows NT и программое обеспечение Walter Window Mode. Программное обеспечение Walter Window Mode - собственная разработка фирмы Walter Grinders.

Система WinPCNC является однокомпьютерной системой ЧПУ, построенной на мощной платформе персонального компьютера с операционной системой Windows NT и расширением реального времени RTX 4.1. Она относится к классу PCNC (Personal Computer Numerical Control), т.е. к классу так называемых "персональных систем управления", который справедливо считают сегодня наиболее перспективным классом систем ЧПУ нового поколения. Система использует единственный процессор для обслуживания всех ее функций, включая функции электроавтоматики. Аппаратная часть представлена стандартной аппаратурой персонального компьютера и дополнительными интерфейсными модулями для связи со следящими приводами подачи и главного движения, приводами электроавтоматики, панелью оператора. Все эти средства доступны сегодня на компьютерном рынке, а следовательно отсутствует необходимость в организации специального производства систем ЧПУ.

Конечно, хотелось бы иметь в качестве ОС РВ Windows NT. Но может ли потянуть Windows NT сегодня, даже с расширением реального времени (Real-Time Extensions) задачи, которые всегда решали ОС РВ? Многочисленные тесты показали, что на типовых компьютерных платформах на базе процессоров Pentium максимальное время реакции на прерывание (начиная от возникновения прерывания до входа в нить обработки, включая восстановление контекста) составляет 25-80 мкс, при условии значительной загрузки тестируемой системы: проверка диска (chkdsk), GUI приложения и интенсивный сетевой обмен. Эти цифры сравнимы с теми, что обеспечивают другие ОС РВ и превосходят некоторые из них.
Учитывая вышесказанное, имеет смысл начать поиск удачного решения Real-Time Extensions для Windows NT. Нужно сказать, что Windows NT не является открытой системой, и заранее ясно, что проекты Real-Time Extensions сторонних фирм будут только надстройками, не меняющими сути ОС.

Дополнение стандартного ядра NT ядром реального времени - этот подход лежит в основе предложений фирм Radisys, Imagination и LP Elektronik. Имеются две принципиально разные его реализации:

разместить ядро реального времени внутри программы обслуживания прерываний Windows NT или в драйвере устройства;

разместить ядро реального времени вне адресного пространства Windows NT.

В итоге хотелось бы отметить, что, хотя способы реализации расширений реального времени и различаются, суть у них одна - одновременная работа на одном процессоре двух операционных систем: Windows NT и реального времени плюс возможность взаимодействия между процессами реального времени и процессами Windows NT.

3.6 Windows CE 2.0 - открытые системы ЧПУ

Фирма GE Fanuc Automation подготовила к выпуску системы ЧПУ серии Is - первые в мире открытые системы ЧПУ со встроенной операционной системой Windows CE 2.0. В серию входят три модели: мод. Series 160 Is, мод. Series 180 Is и мод.Series 210. Системы ЧПУ серии Is могут использоваться для управления металлорежущими станками различных типов, начиная от 2-координатных токарных станков и заканчивая 5-координатными обрабатывающими центрами, установками для лазерной резки, дыропробивными прессами и т.п.

Операционная система Windows CE 2.0 предназначена, как известно, для карманных компьютеров и поэтому отличается очень малым размером. Вместе с тем, ее возможностей вполне достаточно для реализации функций, которыми должны обладать современные открытые системы ЧПУ. Благодаря малому размеру ОС Windows CE 2.0, в системах ЧПУ серии Is удалось отказаться от жесткого диска. Для хранения операционной системы и управляющих программ используется флеш-память емкостью 45 мбайт. Отсутствие у систем ЧПУ серии Is жесткого диска делает их чрезвычайно устойчивыми к механическим воздействиям, которые трудно исключить при транспортировке и эксплуатации в условиях реального производства.

3.7 Nucleus

Операционная система Nucleus, предназначенная для встраиваемых приложений, была разработана компанией Accelerated Technology Inc. (ATI, США), основанной в 1990 г. двумя программистами. Они ставили перед собой вполне конкретную цель: создать очень компактную ОС реального времени для встраиваемых систем, независимую от типа процессора, полностью открытую (что подразумевает поставку с исходными текстами), хорошо документированную и имеющую приемлемую цену.
Если Nucleus сравнить, например, с такой известной ОС РВ QNX, то нетрудно заметить ряд их различий.

Nucleus является кросс-системой, в то время как QNX - одновременно и средой разработки, и средой исполнения. Под кросс-системой понимается такая технология разработки, при которой ПО создается на одной программно-аппаратной платформе, а исполняется на другой. Совмещение в QNX среды разработки и среды исполнения очень полезно в тех случаях, когда пользователь работает на IBM PC-совместимой архитектуре.

Nucleus позволяет разрабатывать ПО для многих процессоров, а QNX - только для IBM PC-совместимых.

В отличие от QNX, в поставку Nucleus входят исходные тексты. Это особенно важно для военных, так как наличие полных исходных текстов облегчает сертификацию созданного приложения.

Приобретая Nucleus, покупатель оплачивает ее только один раз: за тиражирование своего ПО фирма ATI дополнительной платы не взимает. Стоимость этой ОС вместе с необходимыми инструментальными средствами составляет 10-30 тыс. долл. При покупке QNX пользователь должен заплатить за полную систему (около 2500 долл. за ОС и компилятор Watcom C), а при тиражировании ПО - покупать у фирмы QSSL по крайней мере модульные лицензии за необходимый набор драйверов (от 50 до 1000 долл.).

QNX 4.x удовлетворяет стандарту POSIX 1003. Nucleus не отвечает этому стандарту, но он обладает достаточно мощным набором системных вызовов.

3.8 OSE 5.0

Sharp Microelectronics и Enea Embedded Technology сотрудничают при оптимизации BlueStreak System-on-Chip компонентов, специально примененяемых в мобильных конечных устройствах.

В первом проекте фирма Enea размещает версию 5.0 операционной системы реального времени OSE (RTOS) на 32-разрядном микроконтроллере LH7A400. Эта System-on-Chip, базирующаяся на ядре ARM922TT 200 мегагерц, уже включает в себя многочисленные периферийные модули, такие как USB Device, MultimediaCard Interface, внешний контроллер DMA, последовательные и параллельные интерфейсы, включая поддержку инфракрасного порта, а также программируемые контроллеры с прямыми интерфейсами жидкокристаллических дисплеев для всех распространенных типов дисплеев (STN, Color STN, TFT и Sharps Advanced-TFT). При этом поддерживаются разрешения до 1024x768 пикселей, с числом цветов до 64.000 и с 15 полутонами. Таким образом, BlueStreak SoC LH7A400 предназначен для использования в качестве процессора в мобильных High-End-устройствах.

3.9 OS-9

OS-9 относится к классу UNIX подобных операционных систем реального времени и предлагает к использованию многие привычные элементы среды UNIX. Однако, оригинальный модульный объектно-ориентированный дизайн системы сейчас также нов, как и тогда, когда он впервые создавался. OS-9 является чрезвычайно гибко конфигурируемой высокопроизводительной системой реального времени. Модульность системы означает, что она может быть масштабирована для удовлетворения нужд как маленьких встроенных систем, так и больших сетевых приложений. Все функциональные компоненты OS-9, включая ядро, иерархические файловые менеджеры, систему ввода/вывода и средства разработки, реализованы в виде независимых модулей. Комбинируя эти модули, разработчик может создавать системы с самой разной конфигурацией - от миниатюрных автономных ПЗУ ориентированных ядер до полномасштабных многопользовательских систем разработки. Как правило, разработка программ ведется в полнофункциональных конфигурациях. После того как будет отлажен код программы реального времени, отсоединяются модули разработки и ввода/вывода, и полученный код готов к исполнению под управлением ядра в целевой системе.

3.10 VxWorks/Tornado

Операционная система VxWorks является системой с кросс-средствами разработки прикладного программного обеспечения, то есть разработка ведется на инструментальном компьютере (host) в среде Tornado для последующего исполнения на целевой машине (target) под управлением VxWorks.

VxWorks поддерживает целевые архитектуры (targets): Motorola 680x0 и CPU32, Intel 386/486/Pentium/.., Intel 960, SPARC, Mips R3000/4000, ARM, Motorola 88110, HP PA-RISC, Hitachi SH7600, PowerPC, DEC Alpha, Siemens C16x.

Инструментальные платформы, поддерживаемые для Tornado (hosts): Sun SPARCstation (SunOS и Solaris), HP 9000/400,700 (HP-UX), IBM RS6000 (AIX), Silicon Graphics (IRIX), DEC Alpha (OSF/1), PC (Windows 95 и NT).

Поддерживаемые интерфейсы host-target: Ethernet, RS-232, внутрисхемный эмулятор ICE (In-Circuit Emulator), кросс-шина (backplane), ROM-эмулятор, BDM-интерфейс (Background Debug Mode).

Инструментальная среда Tornado имеет открытую архитектуру, что позволяет другим фирмам-производителям инструментальных средств разработки ПО реального времени интегрировать свои программные продукты с Tornado. Пользователь также может подключать к Tornado свои собственные специализированные средства разработки, а также расширять возможности инструментальных средств фирмы Wind River Systems.

В стандартную конфигурацию Tornado входят ядро VxWorks и системные библиотеки, GNU C/C++ Toolkit, дистанционный отладчик уровня исходного языка CrossWind, оболочка WindSh, конфигуратор BSP WindConfig и др.

3.12 RTX

Фирма VenturCom разработала подсистему реального времени RTX (Real-Time Extensions) для Windows NT с благословения и при поддержке Microsoft. Microsoft передала лицензию на исходные тексты такого компонента Windows NT, как Уровень Абстракции Аппаратуры (HAL, Hardware Abstraction Level), который в основном и определяет характеристики ОС по обработке прерываний. RTX добавляет дополнительные вызовы к интерфейсу прикладного программирования (RTAPI, Real-Time API), а также загружает модифицированный HAL, который <изолирует> аппаратные прерывания от ядра Windows NT. RTX предоставляет для системы таймер реального времени с расширением 1млс и уменьшает время отклика. RTX обеспечивает для процессов доступ к физическим адресам памяти и портов ввода/вывода, а также специальные методы работы со страничной памятью, исключающие свойственные Windows NT задержки. Соответствующим образом отрабатываются попытки перезагрузки или тяжелые остановы типа <голубой экран>. Кроме того, предлагаются интерфейсы, замещающие функции WIN32, ответственные за планировку и синхронизацию задач, межзадачный обмен сообщениями, работу с аппаратными прерываниями и т.д. Самое интересное, что для этого не нужны изменения Windows NT и это не отразится на работоспособности существующих программ.

Для разработчиков встраиваемых систем VenturCom предлагает версию Windows NT, которая требует менее 10 Мбайт ПЗУ и 8 Мбайт ОЗУ. Подкачка страниц виртуальной памяти при этом запрещена, а в качестве дополнительных драйверов предлагаются драйверы Null-Display и Null-Input, позволяющие системе работать без дисплея и клавиатуры.

3.13 Falcon

Под этим красивым кодовым названием мы можем легко распознать знакомую многим операционную систему iRMX. После того как Intel передала права на эту ОСРВ компании RadiSys, последняя неустанно трудилась над интеграцией полученного продукта с платформой Windows NT. Фирма выбрала стандартный путь лицензирования у Microsoft исходных текстов уровня HAL, с их последующим изменением под требования жесткого реального времени.

Как и в предыдущем случае, к стандартным функциям WIN32 добавляются новые функции, оптимизированные для работы в реальном времени. Само ядро реального времени на базе iRMX сосуществует с ядром Windows NT и отвечает за выполнение критических по быстродействию процессов. Windows NT вместе со всеми стандартными приложениями в этом случае является наименее приоритетным процессом, который получает управление только в случае, если все задачи реального времени находятся в неактивном состоянии. Подсистема реального времени может продолжать функционировать даже в случае полного зависания Windows NT.

4. Обзор ЧПУ

Ниже приведена таблица соответствия - в каких современных ЧПУ, какие операционные системы используются.

Система ЧПУ	Операционная система
Siemens GmbH
840 D/ 810 D	Windows/UNIX Real Time
840 Di	MS Win NT/ XP + RTX
802 D	Real Time DOS
802 S/C	Операционная система собственной разработки
GE Fanuc
0T-D, 1018T, 3000C, 6M, 7,SYS P - Model E	QNX 6.2Windows NT
160i-MB	Windows 2000 (ISO-DIN программируемая)
Series 210 Is	Windowes CE 2.0
Series 180 Is	Windowes CE 2.0
Series 160 Is	Windowes CE 2.0
Балт-Систем СПб
NC201	Операционная система собственной разработки (нет информации)
NC110
NС210	Операционная система собственной разработки(нет информации)
MSH
MSH PC-104	MS Win NT/ XP + RTX
MSH TURBO-U	MS Win NT/ XP + RTX
MSH TURBO-M	MS Win NT/ XP + RTX
MSH TURBO-120M	MS Win NT/ XP + RTX
FMS
FMS-3000 - Н.Новгород
FMS-3100 - Н.Новгород	Программное обеспечение системы реализовано на базе ядра жесткого реального времени с использованием библиотеки RT-Kernel,
Heidenhain (Германия)
TNC 145TNC 151TNC 155TNC 355TNC 4110TNC 426TNC 530	Используются следующие ОС:QNX 6.2DOSWindowsUnixLinux
Gildemeister
Eltra PilotEltra-pilot GD-4A	Windows NT4
MAHO (Германия)
MAHO 332MAHO 432	MS DOS, MS Windows 3.x
NCT
NCT 2000	Linux RT или Windows RT
Numerik
CNC 600CNC 645CNC 646	Windows NT4
WinPCNC	одно-компьютерная система ЧПУ, построенная на платформе персонального компьютера с ОС Windows NT и расширением реального времени RTX 4.1 фирмы VentureCom
КРТ4-00 - Контур	Терминальная частьMS Win NT/ XP + RTX

5. Выводы

Так какую ОС выбрать? Если рассматривать двухпроцессорную архитектуру ЧПУ, то на модуль РС, выполняющий терминальную задачу, лучше установить надёжную ОС с удобным интерфейсом (Windows NT), а на модуль NC, решающий геометрическую и логическую задачи, поставить ОС РВ, допустим QNX, которая хорошо структурирована, имеет развитый набор специфических механизмов реального времени, компактна и предсказуема.
Вычислительные мощности современных персональных компьютеров постоянно растут, и сегодня реально построение однопроцессорной системы ЧПУ. Для ее реализации необходимо объединить две задачи, PC и NC, под управлением единой ОС.

Нельзя сказать однозначно, какие ОС используют фирмы-поставщики ЧПУ при их создании. Т.е. нельзя выделить какую-то определенную систему среди прочих. Выбор Ос зависит от задач, которые она должна решать и от материальной обеспеченности конечного пользователя. Даже в рамках одной фирмы можно встретить большое количество различных СРВ.

Для достижения разных производственных целей имеет смысл использовать разные системы, лучше всего отвечающие тем или иным требованиям. Причем, иногда речь идет не только о системных характеристиках, но и о денежных затратах.

Еще раз следует особо отметить расширения для Win NT, как наиболее гибкую и оправданную систему, приобретающую все большую популярность среди ведущих разработчиков и продвинутых пользователей.

6. Используемая литература

• Timmerman M., Monfret J-C., "Windows NT as Real-Time OS?", Real- Time Magazine 2/97, 6-13
• Сорокин С.А. Системы реального времени. СТА. 1997, №2, с. 22-29
• Шалунов С. ОС Hurd - разработка FSF на основе микроядра. Открытые системы. 1997. №3
• Володин С.В., Макаров А.Н., Утрихин Ю.Д., Фараджаев В.А. Общесистемное проектирование АСУ реального времени. М. 1984
• Место систем отображения информации в АСУ реального времени.
• Windows NT Real-Time Extensions: an Overview, Real-Time Magazine, 97Q2, Dr. ir. Martin Timmerman, Managing Director, Jean-Christophe Monfret, Project Manager, Real-Time Consult.
• Сосонкин В.Л., Мартинов Г.М. Aнализ современного мирового уровня архитектурных решений в области ЧПУ
• Мартинов Г.М., Сосонкин В.Л. Проблема реального времени

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ и НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ САЛЕХАРДСКИЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ НАРОДОВ КРАЙНЕГО СЕВЕРА ИМЕНИ ГЕРОЯ СОВЕСТКОГО СОЮЗА А.М.ЗВЕРЕВА

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ «информатика 050202»

КУРСОВАЯ РАБОТА

ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И ИСТОРИЯ ИХ РАЗВИТИЯ

Выполнила студентка 2 курса

Польшина Юлия Борисовна

Научный руководитель преподаватель

Воробьев Владимир Иванович

Салехард 2008 г

Введение

Глава 1 Характеристика операционных систем

1.1 Части операционных систем

1.2 Функции и состав операционных систем

1.3 Программы ОС

1.4 Управление данными в ОС

1.5 Управление заданиями (процессами, задачами)

Глава 2. Типы операционных систем

2.1 Стандарт CP/M

2.2 Стандарт MSX

2.3 Операционные системы типа DOS

2.4 ОС, основанные на графическом интерфейсе

2.5 Пи – система

2.6 ОС Multics

2.7 ОС семейства UNIX

2.8 ОС семейства Windows

Глава 3. История и основные предпосылки появления ОС Windows

3.6 Windows 2000

3.8 WindowsVista

Заключение

Литература

Введение

Среди всех системных программ, с которыми приходится иметь дело пользователям компьютеров, особое место занимают операционные системы.

Операционная система – это программа, которая запускается сразу. Среди всех системных программ, с которыми приходится иметь дело пользователям компьютеров, особое место занимают операционные системы.

Операционная система (ОС) управляет компьютером, запускает программы, обеспечивает защиту данных, выполняет различные сервисные функции по запросам пользователя и программ. Каждая программа пользуется услугами ОС, а потому может работать только под управлением той ОС, которая обеспечивает для нее услуги. Таким образом, выбор ОС очень важен, так как он определяет, с какими программами Вы сможете работать на своем компьютере. От выбора ОС зависит также производительность Вашей работы, степень защиты данных, необходимые аппаратные средства и т.д. Однако, выбор операционной системы также зависит от технических характеристик (конфигурации) компьютера. Чем более современнее операционная система, тем она не только предоставляет больше возможностей и более наглядна, но также тем больше она предъявляет требований к компьютеру (тактовая частота процессора, оперативная и дисковая память, наличие и разрядность дополнительных карт и устройств).

Основная причина необходимости ОС состоит в том, что элементарные операции для работы с устройствами компьютера и управление его ресурсами – то операции очень низкого уровня, поэтому действия, которые необходимы пользователю и прикладным программам, состоят из нескольких сотен или тысяч таких элементарных операций.

Операционная система скрывает от пользователя эти сложные и ненужные подробности и предоставляет ему удобный интерфейс для работы. Она выполняет различные вспомогательные действия, например, копирование и печать файлов.

ОС осуществляет загрузку в оперативную память всех программ, передает им управление в начале их работы, выполняет различные действия по запросу выполняемых программ и освобождает занимаемую программами оперативную память при их завершении.

Актуальность исследования обусловлена потребностью улучшения операционных систем для повышения качества работы пользователя с ЭВМ, делая её, более простой, и освобождая его от обязанностей распределять ресурсы и управлять ими.

Объект исследования - операционные системы.

Предмет исследования – эффективные технологии, научные труды ученых и программистов, применяемые пользователем в работе над операционной системой.

Цель исследования - заключается в представлении наиболее распространенных ОС и более удобных для общения пользователя с ПК.

Задачи исследования:

1. Изучить характеристику ОС.

2. Определить последовательность ОС.

3. Составить классификацию развития ОС.

4. Проанализировать современные ОС и выявить их недостатки и достоинства.

Гипотеза исследования - постоянно повышается удобство интерактивной работы с компьютером путём включения в ОС развитых графических интерфейсов, использующих наряду с графикой звук и видеоизображение. Пользовательский интерфейс ОС становится всё более интеллектуальным, направляя действия человека в типовых ситуациях и принимая за него рутинные решения.

Глава 1. Характеристика операционных систем

1.1 Операционная система состоит из следующих частей

Базовая система ввода-вывода (BIOS, Basic Input/Output System), 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.

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.

Дисковые файлы IO.SYS и MSDOS.SYS(они могут называться по-другому, например, IBMBIO.COM и IBMDOS.COM для PC DOS, DRBIOS.SYS и DRDOS.SYS для DR DOS – названия меняются в зависимости от версии ОС).

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

1.2 Функции и состав операционных систем

Основные задачи ОС следующие:

Увеличение пропускной способности ЭВМ (за счет организации непрерывной обработки потока задач с автоматическим переходом от одной задачи к другой и эффективного распределения ресурсов ЭВМ по неск5ольким задачам);

Уменьшение времени реакции системы на запросы пользователей пользователями ответов от ЭВМ4

Упрощенные работы разработчиков программных средств и сотрудников обслуживающего персонала ЭВМ (за счет предоставления им значительного количества языков программирования и разнообразных сервисных программ).

Операционные системы могут классифицироваться по следующим показателям:

Количество пользователей: однопользовательские ОС (Ms-DOS, Windows) и многопользовательские ОС (VM, UNIX);

Доступ: пакетные (OS 360), интерактивные (Windows, UNIX), систе6мы реального времени (QNX, Neutrino, RSX);

Количество решаемых задач: однозадачные (MS-DOS) и многозадачные ОС (Windows, UNIX).

Операционная система предназначена для выполнения следующих основных (тесно взаимосвязанных) функций:

Управление данными;

Управление задачами (заданиями, процессами);

Связь с человеком-оператором.

В различных ОС эти функции реализуются в различных масштабах и с помощью разных технических, программных, информационных методов и средств.

Структурно ОС представляет собой совокупность программ, управляющих ходом работы вычислительной машины, идентифицирующих прикладные программы и данные и осуществляющих связь между машиной и оператором. ОС повышает производительность вычислительного комплекса за счет гибкой организации прохождения потока задач через машину, равномерной загрузки оборудования, оптимального использования всех ресурсов ЭВМ, стандартной организации хранения в машине больших массивов данных при наличии разнообразных способов доступа к ним.

В состав системного программного обеспечения входят также сервисные программы, которые предназначены для проверки исправности блоков ЭВМ, обнаружения и локализации отказов устройств и устранения их влияния на работу в целом.

Системное программное обеспечение ЭВМ предназначено для осуществления адаптируемости программ пользователей к изменениям состава ресурсов ЭВМ. Высокая производительность вычислительной системы обеспечивается ОС благодаря применению режимов пакетной обработки и мультипрограммного и наличию специальных программных средств для выполнения трудоемких операций ввода-вывода информации.

К числу наиболее известных первых управляющих программ относятся комплексы SAGE, SABRE, MERCURE, реализованы на ЭВМ второго поколения. Для ЭВМ IBM/360 были разработаны ОС, обеспечивающие пакетную технологию обработки данных и работу в реальном масштабе времени, а также реализацию многомашинных и мультипроцессорных комплексов.

Первая функционально полная ОС – OS/360. Разработка и внедрение ОС позволили разграничить функции операторов, администраторов, программистов, пользователей, а также существенно (в десятки и сотни раз) повысить производительность ЭВМ и степень загрузки технических средств. Версии OS/360/370/375 – MFT (мультипрограммирование с фиксированным количеством задач), MVT (с переменным количеством задач),SVS (система с виртуальной памятью), SVM (система виртуальных машин) – последовательно сменяли друг друга и во многом определили современные представления о роли ОС в общей иерархии систем управления данными и задачами при обработке данных на ЭВМ.

1. Ранние версии OS/360 были ориентированны на пакетную обработку информации – входной поток заданий (МЛ, МД или перфокартах) подготавливался заранее и поступал на обработку в непрерывном режиме. В дальнейшем возникли расширения OS/360/375, допускающие диалоговую обработку данных с терминалов пользователя, последняя из версий (OSSVM) фактически предоставляла в распоряжении пользователя «виртуальную персональную ЭВМ» с полной мощностью вычислительной установки IBM/360/375. ОС других семейств.

1.3 Программы ОС

Программы ОС постоянно занимают в оперативной памяти объем, установленный при конфигурации системы. Остальные части ОС по мере необходимости вызываются из внешней памяти на МД.

ОС обеспечивает осуществление в вычислительной системе следующих процессов:

Обработка задач;

Работы системы в режиме диалога и квантования времени;

Работы в системе в реальном масштабе времени в составе многопроцессорных и многомашинных комплексов;

Связи оператора с системой;

Протоколирование хода выполнения вычислительных работ;

Обработки данных, поступающих по каналам связи;

Функционирование устройств ввода-вывода;

Использование широкого набора средств отладки и тестирование программ;

Планирование прохождения задач в соответствии с их приоритетами;

Ведение учета и контроля за использованием данных, программ и ресурсов ЭВМ.

Основные компоненты ОС – управляющие и обрабатывающие программы. Управляющие программы управляют работой вычислительной системы, обеспечивая в свою очередь автоматическую смену заданий для поддержания непрерывного режимы работы ЭВМ при переходе от одной программы к другой без вмешательства оператора.

Управляющая программа определяет порядок выполнения обрабатывающих программ и обеспечивает необходимым набором услуг для их выполнения. Основные функции: последовательное или приоритетное выполнение каждой работы (управление задачами); хранение, поиск и обслуживание данных независимо от их организации и способа хранения (управление данными).

Программы управления задачами считывают входные потоки задач, обрабатывают их в зависимости от приоритета, инициируют одновременное выполнение нескольких заданий; вызывают процедуры; ведут системный журнал.

Программы управления данными обеспечивают способы организации, идентификации, хранения, каталогизации и выборки обрабатываемых данных. Эти программы управляют вводом-выводом данных с различной организацией, объединением записей в блоки и разделением блоков на записи, обработки меток томов и наборов данных.

Программы управления восстановления после сбоя обрабатывают прерывания от системы контроля, регистрируют сбои в процессоре и внешних устройствах, формируют записи о сбое в журнале, анализируют возможность завершение сбоем задачи и переводят систему в состояние ожидания, если завершение задачи невозможно.

Конфигурация системы. Прикладная программа в ОС может получить от ОС в процессе своей работы характеристик конкретной реализации системы, в среде которой она функционирует: имя, версию и редакцию ОС, тип и технические характеристики комп-а. В ОС обычно имеются средства локализации, позволяющие настроить систему на конкретное национальное (местное) представление данных: представление десятичных дробей, денежных величин, даты и времени.

1.4 Управление данными в ОС

Управление данными включает следующие компоненты:

Долговременное планирование – организацию размещения данных на внешних носителях, их выборку и предоставление пользовательским программам;

Оперативное управление – распределение оперативной памяти под программы и данные, реализацию обмена данными между оперативной и внешней памятью;

Управление внешними устройствами ввода-вывода и размещения данных.

1.5 Управление заданиями (процессами, задачами)

Процесс – минимальный программный объект, обладающий собственными системными ресурсами (запущенная программа).

ОС контролирует следующую деятельность, связанную с процессами:

Создание и удаление процессов;

Планирование процессов;

Синхронизация процессов;

Коммуникация процессов;

Разрешение тупиковых ситуаций.

Не следует смешивать понятия процесс и программа. Программа – это план действий, а процесс- это само действие, поэтому понятие процесса включает:

Программный код;

Содержимое стека;

Содержимое адресного и других регистра процессора.

Т.о., для одной программы могут быть созданы несколько видов процессов в том случае, если с помощью одной программы в CPU выполняются несколько несовпадающих последовательностей команд.

Различают следующие состояния процесса:

Новый (процесс только что создан);

Выполняемый (команды программы выполняются в CPU);

Ожидающий (процесс ожидает завершение некоторого события, чаще всего операции ввода-вывода);

Готовый (процесс ожидает освобождения CPU);

Завершенный (процесс завершил свою работу).

Глава 2. Типы операционных систем

2.1 Стандарт CP/M

Начало созданию операционных систем для микроЭВМ положила ОС СР./М. Она была разработана в 1974 году, после чего была установлена на многих 8-разрядных машинах. В рамках этой операционной системы было создано программное обеспечение значительного объема, включающее трансляторы с языков Бейсик, Паскаль, Си, Фортран, Кобол, Лисп, Ада и многих других, текстовые (Текстовые процессоры - это наиболее широко используемый вид прикладных программ. Они позволяют подготавливать документы гораздо быстрее и удобнее, чем с помощью пишущей машинки. Текстовые процессоры позволяют использовать различные шрифты символов, абзацы произвольной формы, автоматически переносят слова на новую строку, позволяют делать сноски, включать рисунки, автоматически нумеруют страницы и сноски и т.д.) и табличные процессоры, системы управления базами данных.

2.2 Стандарт MSX

Этот стандарт определял не только ОС, но и характеристики аппаратных средств для школьных ПЭВМ. Согласно стандарту MSX машина должна была иметь оперативную память объемом не менее 16 К, постоянную память объемом 32 К с встроенным интерпретатором языка Бейсик, цветной графический дисплей с разрешающей способностью 256х192 точек и 16 цветами, трехканальный звуковой генератор на 8 октав, параллельный порт для подключения принтера и контроллер для управления внешним накопителем, подключаемым снаружи.

Операционная система такой машины должна была обладать следующими свойствами: требуемая память - не более 16 К, совместимость с СР./М на уровне системных вызовов, совместимость с DOS по форматам файлов на внешних накопителях на основе гибких магнитных дисков, поддержка трансляторов языков Бейсик, Си, Фортран и Лисп. Таким образом, эта операционная система, получившая название MSX-DOS, учитывала необходимость поддержки обширного программного обеспечения, разработанного для СР/М, и одновременно ориентировалась на новые в то время разработки, связанные с DOS, графические пакеты (Система управления базами данных (СУБД) - позволяет управлять большими информационными массивами - базами данных), символьные отладчики и другие проблемно ориентированные программы.

Успех системы в значительной степени был обусловлен ее предельной простотой и компактностью, возможностью быстрой настройки на различные конфигурации ПЭВМ. Первая версия системы занимала всего 4 К, что было весьма важно в условиях ограниченности объемов памяти ПЭВМ того времени.

2.3 Операционные системы типа DOS

ОС типа DOS стала доминирующей с появлением 16-разрядных ПЭВМ, использующих 16-разрядные микропроцессоры типа 8088 и 8086. С точки зрения долголетия ни одна операционная система для микрокомпьютеров не может даже приблизиться к DOS. С момента появления в 1981 году DOS распространилась настолько широко, что завоевала право считаться самой популярной в мире ОС. Несмотря на некоторые свои недостатки и на то, что большая ее часть основывается на разработках 70-х годов, DOS продолжает существовать и распространяться и поныне. Хорошо это или плохо, она, вероятно, будет доминировать на рынке операционных систем в течение ближайшего времени. В настоящее время для DOS разработан огромный фонд программного обеспечения. Имеются трансляторы (Транслятор - программа, автоматически преобразующая программу на языке программирования в последовательность инструкций. Разновидности трансляторов - компилятор, интерпретатор) для практически всех популярных языков высокого уровня, включая Бейсик, Паскаль, Фортран, Си, Модула-2, Лисп, Лого, АПЛ, Форт, Ада, Кобол, ПЛ-1, Пролог, Смолток и др.; причем для большинства языков существует несколько вариантов трансляторов. Имеются инструментальные средства для разработки программ в машинных кодах - ассемблеры, символьные отладчики и др. Эти инструментальные средства сопровождаются редакторами, компоновщиками и другими сервисными системами, необходимыми для разработки сложных программ. Кроме системного программного обеспечения для DOS создано множество прикладных программ.

Дисковая ОС ( DOS )

ОС система DOS состоит из следующих частей:

Базовая система ввода-вывода (BIOS), находящаяся в постоянной памяти (постоянном запоминающем устройстве, ПЗУ) компьютера. Эта часть ОС является «встроенной» в компьютер Её 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 загрузчика ОС.

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

На жестком диске (винчестере) загрузчик ОС состоит из двух частей. Это связано с тем, сто жесткий диск может быть разбит на несколько разделов (логических дисков). Первая часть загрузчика находится на первом секторе жесткого диска, она выбирает, с какого из разделов жесткого диска следует продолжить. Вторая часть загрузчика находится на первом секторе этого раздела, она считывает в память модуля DOS и передает им в управление.

Дисковые файлы10.SYS и MSDOS.SYS (они могут называться по-другому, например IBMB.COM и IBMDOS.COM для PCDO; URBIOS.SYS и DRDOS.SYS для DRDOS, - названия меняются в зависимости от версии ОС). Они загружаются в память загрузчиком ОС и остаются в памяти компьютера постоянно. Файл 10.SYS представляет собой к базовой системе ввода-вывода в ПЗУ. Файл MSDOS.SYS реализует основные высокоуровневые услуги DOS.

Командный процессор DOS обрабатывает команды, вводимые пользователем. Командный процессор находится в дисковом файле COMMAND.COM на диске, с которого загружается ОС. Некоторые команды пользователя, например Type, Dir или Cop, командный процессор выполняет сам. Такие команды называются внутренними. Для выполнения остальных (внешних) команд пользователя командный процессор ищет на дисках программу с соответствующим именем и если находит её, то загружает в память и передает её управление. По окончании работы программы командный процессор удаляет программу из памяти и выводит сообщение о готовности к выполнению команды (приглашение DOS).

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

Драйверы устройств – это специальные программы, которые дополняют систему ввода-вывода DOS и обеспечивают обслуживание новых или нестандартное использование имеющихся устройств. Например, с помощью драйверов возможна работа с «электронным диском» т.е. частью памяти компьютера, с которой можно работать так же, как и с диском. Драйверы загружаются в память компьютера при загрузки ОС, их имена указывает в специальном файле CONFIG.SYS. Такая схема облегчает добавление новых устройств позволяет делать это, не затрагивая системные файлы DOS

Версии DOS

Всего за несколько лет система МS DOS прошла путь от простого загрузчика до универсальной сложившейся операционной системы для персональных компьютеров, построенных на базе микропроцессоров Intel 8086. МS DOS поддерживает компьютерные сети и графические интерфейсы пользователя, всевозможные запоминающие устройства, служит основой для тысяч прикладных программ.. Система МS DOS, имеющая более 10 млн. зарегистрированных пользователей, постоянно «отбирает» пользователей у своих конкурентов. Предшественником МS-DOS была операционная система 86-DOS, написанная в середине 80-х гг. Тимом Петерсоном для компании Sеаttlе Соmputer Рroducts. В то время наиболее популярной системой для микрокомпьютеров на базе Intel 8080 и Zilog Z-80 была операционная система СР/М-80 фирмы Digital Research. Эта система обеспечивала доступ к разнообразным средствам прикладного программного обеспечения (текстовые процессоры, администраторы баз данных и т.д.). Для облегчения процесса переноса прикладных программ из 8-битной системы СР/М-80 в новую 16-битную среду системы 86-DOS последняя изначально строилась так, чтобы в ней имитировались все функции и виды операций СР/М-80. Вследствие этого структуры блоков управления файлами, префиксов сегментов программ и выполнимых файлов в системе 86-DOS почти идентичны структурам СР/М-80. Программы, существовавшие в СР/М-80, можно было легко преобразовать (обрабатывая файлы исходных программ с помощью специального транслятора) и далее запускать в системе 86-DOS либо сразу, либо выполнив несложное ручное редактирование. Ввиду того, что 86-DOS поставлялась на рынок как собственная операционная система семейства микрокомпьютеров фирмы Seattle Computer Research с интерфейсом S-100 на базе Intel 8086, в целом такой подход слабо повлиял на состояние дел в мире персональных компьютеров. Другие поставщики микрокомпьютеров на базе Intel 8086, вынужденные по очевидным причинам применять операционную систему конкурентов, с нетерпением ждали выпуска системы СР/М-86 фирмы Digital Research. В октябре 1980 г. кампания IВМ предложила фирмам, занимающимся разработкой программного обеспечения для микрокомпьютеров, начать поиск операционной системы для нового семейства персональных компьютеров. Фирма Microsoft не могла предложить собственной операционной системы, за исключением автономной версий Microsoft ВАSIС, однако она заплатила фирме Seattle Computer Products за право продавать систему Петерсона 86-DOS. За это Seattle Computer Products получила лицензию на право использовать и продавать языки программирования и все версии операционной системы для микропроцессора 8086, разработанные фирмой Microsoft. В июле 1981 г. Мicrosoft приобрела все права на систему 86-DOS, значительно переработала ее и дала название МS DOS. Когда осенью 1981 г. появились первые компьютеры IВМ РС, фирма IВМ предложила для них в качестве основной операционную систему МS DOS, названную РС DOS 1.0. Кроме того, фирма IВМ выбрала для микрокомпьютеров РС в качестве альтернативных операционных систем системы СР/М-86 (фирмы Digital Research) и Р-sуstem (фирмы Softech). Однако обе эти системы имели ряд недостатков: обладали малым для IBМ РС быстродействием, высокой стоимостью, отсутствием доступных языков программирования. Окончательно чаша весов склонилась в пользу системы РС DOS после того, как фирма IВМ с ее помощью реализовала все прикладные программные средства для IВМ РС, а также инструментарий, работающий под их управлением. Поэтому с самого начала разработчики программного обеспечения ориентировались на РС DOS, а системы СР/М-86 и Р-system не заняли сколько-нибудь значительного места на рынке программного обеспечения для IВМ РС.

2.4 Операционные системы, основанные на графическом интерфейсе

Помимо широко распространенных машин, проектируемых в соответствии со сложившимися стандартами, часто создаются машины, в которых особо выделяется какое-либо свойство. Так, наибольшее внимание в начале и середине 80-х годов привлекли своими графическими возможностями машины Macintosh и Amiga. В первой из них дисплей был монохромным, во второй - цветным, но обе отличались высокой разрешающей способностью и скоростью вывода графической информации на дисплей.

Операционные системы для этих машин были спроектированы так, чтобы максимально использовать возможности работы с графикой. В них используется многооконный интерфейс и манипулятор "мышь". Для выбора той или иной операции или рабочего объекта на экран выводится несколько условных графических символов (пиктограмм), среди которых пользователь делает выбор с помощью "мыши".

2.5 Пи – система

В начальный период развития персональных компьютеров была создана операционная система USCD p-system. Основу этой системы составляла так называемая П-машина - программа, эмулирующая гипотетическую универсальную вычислительную машину. П-машина имитирует работу процессора, памяти и внешних устройств, выполняя специальные команды, называемые П-кодом. Программные компоненты Пи-системы (в том числе компиляторы) составлены на П-коде, прикладные программы также компилируются в П-код. Таким образом, главной отличительной чертой системы являлась минимальная зависимость от особенностей аппаратуры ПЭВМ. Именно это обеспечило переносимость Пи-системы на различные типы машин. Компактность П-кода и удобно реализованный механизм подкачки позволял выполнять сравнительно большие программы на ПЭВМ, имеющих небольшую оперативную память.

Однако принципиальной особенностью данной системы являлся преимущественно интерпретационный режим исполнения прикладных программ, что влекло интенсивные обмены информацией между оперативной памятью и внешними накопителями. В результате происходило существенное замедление работы.

2.6 Операционная система Multics

Итак, все началось в далеком 1965-м... Четыре года компания American Telegraph & Telephone Bell Labs совместно с фирмой General Electric и группой исследователей из Масачусесткого технологического института творила проект Os Multics (также именуемый MAC - не путать с МасOS). Целью проекта было создание многопользовательской интерактивной операционной системы, обеспечивающей большое число пользователей удобными и мощными средствами доступа к вычислительным ресурсам. Эта ОС основывалась на принципах многоуровневой защиты. Виртуальная память имела сегментно-страничную организацию, где с каждым сегментом связывался уровень доступа. Для того, чтобы какая-либо программа могла вызвать программу или обратиться к данным, располагающимся в некотором сегменте, требовалось, чтобы уровень выполнения этой программы был не ниже уровня доступа соответствующего сегмента. Также впервые в Multics была реализована полностью централизованная файловая система. То есть, даже если файлы находятся на разных физических устройствах, логически они как бы присутствуют на одном диске. В директории же указан не сам файл, а лишь линк на его физическое местонахождение. Если вдруг файла там не оказывается, умная система просит вставить соответствующий девайс. Помимо этого, в Multics наличествовал большой объем виртуальной памяти, что позволяло делать имэйджи файлов из внешней памяти в виртуальную. Увы, но все попытки наладить в системе относительно дружественный интерфейс провалились. Было вложено много денег, а результат был несколько иной, нежели хотелось ребятам из Bell Labs. Проект был закрыт. Кстати, участниками проекта значились Кен Томпсон и Денис Ритчи. Несмотря на то, что проект был закрыт, считается, что именно ОС Multics дала начало ОС Unix.

2.7 Операционные системы семейства UNIX

Система UNIX приобрела популярность в связи с ее успешным использованием на мини-ЭВМ. Этот успех послужил толчком к тому, чтобы создать подобную систему и для персональных компьютеров. Как правило, различные версии ОС, относящихся к этому семейству, имеют свои названия, но в основных чертах повторяют особенности UNIX.

UNIX - операционная система, которая позволяет осуществить выполнение работ в многопользовательском и многозадачном режиме. Поначалу она предназначалась для больших ЭВМ, чтобы заменить MULTICS. UNIX является очень мощным средством в руках программиста, но требует очень большого объёма ОЗУ и пространства диска. Несмотря на попытки стандартизировать эту операционную систему, существует большое количество различных его версий, главным образом потому, что она была распространена в виде программы на языке Си, которую пользователи стали модифицировать для своих собственных нужд.

Главной отличительной чертой этой системы является ее модульность и обширный набор системных программ, которые позволяли создать благоприятную обстановку для пользователей-программистов. Система UNIX органически сочетается с языком Си, на котором написано более 90% ее собственных модулей. Командный язык системы практически совпадает с языком Си, что позволяло очень легко комбинировать различные программы при создании больших прикладных систем.

UNIX имеет "оболочку", с которой пользователь непосредственно взаимодействует, и "ядро", которое, собственно, и управляет действиями компьютера. Компьютер выводит в качестве приглашения для ввода команд долларовый знак. Из-за продолжительности пользования этой операционной системы количество команд весьма велико. В добавление к командам по управлению файлами, которые присутствуют в любой операционной системе, UNIX имеет, по крайней мере, один текстовый редактор, а также форматер текста и компилятор языка Си, что позволяет, по мере надобности, модифицировать "оболочку".

От UNIX многие другие операционные системы переняли такие функции, как переназначение, канал и фильтр; однако UNIX имеет, несомненно, преимущество в том, что она с самого начала разрабатывалась как многопользовательская и многозадачная операционная система. Имена файлов могут иметь 14 знаков, причём в именах файлов различаются заглавные и строчные буквы. Первоначальный набор команд операционной системы расширился до 143 в версии 7.0; в версии System III добавилась ещё 71 команда, ещё 25 - в Berkeley 4.1 и следующие 114 в Berkeley 4.2. Из-за такого обилия команд UNIX не относится к самым удобным для пользователя языкам. Работа облегчается, если применять графический пользовательский интерфейс, но поскольку такое количество команд и без того занимает значительный объём памяти, этот интерфейс требует ещё большего объёма памяти и пространства диска.

С тем, что такое операционные системы и их особенностями в целом, мы разобрались, теперь самое время приступить к более детальному, конкретному рассмотрению многообразия ОС, которое обычно начинается с рассмотрения краткой истории появления и развития.

Операционная система Unix

Считается, что в появлении Юникса в частности виновата... компьютерная игра. Дело в том, что Кен Томпсон непонятно чего ради создал игрушку «Space Travel». Он написал ее в 1969 году на компьютере Honeywell-635, который использовался для разработки Multics. Но фишка в том, что ни вышеупомянутый Honeywell, ни имевшийся в лаборатории General Electric-645 не подходили для игрушки. И Кену пришлось найти другую ЭВМку - 18-разрядный компьютер РDР-7. Кен с ребятами разрабатывал новую файловую систему, дабы облегчить себе жизнь и работу. Ну и решил опробовать свое изобретение на новенькой машине. Опробовал. Весь отдел патентов Bell Labs дружно радовался. Томпсону этого показалось мало и он начал ее усовершенствовать, включив такие функции как inodes, подсистему управления процессами и памятью, обеспечивающую использование системы двумя пользователями в режиме TimeSharing"а (разделения времени) и простой командный интерпретатор. Кен даже разработал несколько утилит под систему. Собственно, сотрудники Кена еще помнили, как они мучались над ОС Multics, поэтому в честь старых заслуг один из них - Брайан Керниган - решил назвать ее похожим именем - UNICS. Через некоторое время название сократили до UNIX (читается так же, просто писать лишнюю букву настоящим программистам во все времена было лень). ОС была написана на ассемблере. Вот мы и подбираемся к тому, что известно в мире как «Первая редакция UNIX». В ноябре 1971 года был опубликован первый выпуск полноценной доки по Юниксу. В соответствии с этим и ОС была названа «Первой редакцией UNIX». Вторая редакция вышла довольно быстро - меньше, чем через год. Третья редакция ничем особенным не отличалась. Разве что заставила Дениса Ритчи «засесть за словари», вследствие чего тот написал собственный язык, известный сейчас как С. Именно на нём была написана 4-я редакция UNIX в 1973 году. В июле 1974 года вышла 5-я версия UNIX. Шестая редакция UNIX (аkа UNIX V6), выпущенная в 1975 году, стала первым коммерчески распространяемым Юниксом. Большая ее часть была написана на С.

Позже была полностью переписана подсистема управления оперативной и виртуальной памятью, заодно изменили интерфейс драйверов внешних устройств. Все это позволило сделать систему легко переносимой на другие архитектуры и было названо «Седьмая редакция» (aka UNIX version 7). Когда в 1976 году в Университет Беркли попала «шестерка», там возникли местные Юникс-гуру. Одним из них был Билл Джой.

Собрав своих друзей-программистов, Билли начал разработку собственной системы на ядре UNIX .Запихнув помимо основных функций кучу своих (включая, компилятор Паскаля), он назвал всю эту сборную солянку Distribution (BSD 1.0). Вторая версия BSD почти ни чем не отличалась от первой. Третья версия BSD основывалась на переносе UNIX Version 7 на компьютеры семейства VAX, что дало систему 32/V, легшую в основу BSD 3.x. Ну, и самое главное - при этом был разработан стек протоколов ТСР/IР; разработка финансировалась Министерством Безопасности США.

Первая коммерческая система называлась UNIX SYSTEM III и вышла она в 1982 году. В этой ОС сочетались лучшие качества UNIX Version 7.Далее Юниксы развивались примерно так:

Во-первых, появились компании, занимавшиеся коммерческим переносом UNIX на другие платформы. К этому приложила руку и небезызвестная Microsoft Corporation, совместно с Santa Cruz Operation произведшая на свет UNIX-вариацию под названием XENIX.

Во-вторых, Bell Labs создала группу по развитию Юникса и объявила о том, что все последующие коммерческие версии UNIX (начиная с System V) будут совместимы с предыдущими.

К 1984-му году был выпущен второй релиз UNIX System V, в котором появились: возможности блокировок файлов и записей, копирования совместно используемых страниц оперативной памяти при попытке записи (сору-on-write), страничного замещения оперативной памяти и т. д. К этому времени ОС UNIX была установлена на более чем 100 тыс. компьютеров.

В 1987-м году выпущен третий релиз UNIX System V. Было зарегистрировано четыре с половиной миллиона пользователей этой эпической операционной системы...Кстати, что касается Linux’а, то он возник лишь в 1990 году, а первая официальная версия ОС вышла лишь в октябре 1991 . Как и BSD, Linux распространялся с исходниками, чтобы любой пользователь мог настроить ее себе так, как ему хочется. Настраивалось практически ВСЕ, чего не может себе позволить, например, Windows 9x.

2.8Операционные системы семейства Windows

Windows была, наверное, первой операционной системой, которую Биллу Гейтсу никто не заказывал, а разрабатывать ее он взялся на свой страх и риск. Что в ней такого особенного? Во-первых, графический интерфейс. Такой на тот момент был только у пресловутой Мас 0S. Во-вторых, многозадачность. В общем, в ноябре 1985 вышла Windows 1.0. Основной платформой ставились 286-е машины.

Ровно через два года, в ноябре 87-го вышла Windows 2.0, через полтора года вышла 2.10. Ничего особенного в них не было. И вот, наконец, революция! Май 1990-го года, вышла Windows 3.0. Чего там только не было: и ДОС-приложения выполнялись в отдельном окне на полном экране, и Сору-Paste работал для обмена с данными ДОС - приложений, и сами Винды работали в нескольких режимах памяти: в реальном (базовая 640 Кб), в защищенном и расширенном. При этом можно было запускать приложения, размер которых превышает размер физической памяти. Имел место быть и динамический обмен данными (DDE). Через пару лет вышла и версия 3.1, в которой уже отсутствовали проблемы с базовой памятью. Также была введена новомодная функция, поддерживающая шрифты True Туре. Обеспечена нормальная работа в локальной сети. Появился Drag&Drop (перенос мышкой файлов и директорий). В версии 3.11 была улучшена поддержка сети и введено еще несколько малозначительных функций. Параллельно вышла Windows NT 3.5, которая была на тот момент сбором основных сетевых примочек, взятых из 0S/2.В июне 1995 вся компьютерная общественность была взбудоражена сообщением Microsoft о релизе в августе новой операционной системы, существенно иной, нежели Windows 3.11.

24 августа - дата официального релиза Windows 95 (другие названия: Windows 4.0, Windows Chicago).Теперь это была не просто операционная среда - это была полноценная операционная система. 32-битное ядро позволяло улучшить доступ к файлам и сетевым функциям. 32-битные приложения были лучше защищены от ошибок друг друга, имелась и поддержка многопользовательского режима на одном компьютере с одной системой. Множество отличий в интерфейсе, куча настроек и улучшений.

Чуть позже вышла новая Windows NT с тем же интерфейсом, что и 95-е. Поставлялась в двух вариантах: как сервер и как рабочая станция. Системы Windows NТ 4.x были надежны, но не столько потому, что у Microsoft проснулась совесть, сколько потому, что NТ писали программисты, когда-то работавшие над VАХ/VMS.

В 1996-м году вышла Windows-95 OSR2 (это расшифровывается как Open Service Relase). В дистрибутив входил Internet Explorer 3.0 и какая-то древняя версия Outlook’а (тогда называемая просто Exchange). Из основных функций - поддержка FАТ32, улучшенный инициализатор оборудования и драйверов. Некоторые настройки (в том числе и видео) можно менять без перезагрузки. Имелась и встроенная DOS 7.10 с поддержкой FАТ32.

Год 1998. Вышла Windows-98 со встроенным Internet Explorer 4.0 и Outlook. Появился так называемый Active Desktop. Улучшена поддержка универсальных драйверов и DirectX. Встроена поддержка нескольких мониторов. Опционально можно было добавить замечательную утилиту по переводу жестких дисков из FАТ16 в FАТ32. Встроенный DOS датировался все тем же 7.10.

Через год вышла Windows 98 Special Edition. С оптимизированным ядром. Internet Explorer добрался до версии 5.0, который по большому счету мало чем отличался от 4.x. Интеграция с Всемирной Паутиной, заключающаяся в поставке нескольких слабеньких утилит типа FrontPage и Web Publisher. DOS был все тем же - 7.10.

Год 2000. Выходит полная версия Windows Millenium. Интернет Explorer стал версией 5.5, DOS вроде умер, но умные лица утверждают, что он был, но назывался 8.0. Досовские приложения просто игнорируются. Интерфейс улучшился за счет графических функций и акселерации всего, что может двигаться (включая курсор мышки), плюс пара сетевых функций. Ну и совсем недавно, можно сказать в наше время вышли ОС Windows Vista и Windows server 2008.

Глава 3. История и основные предпосылки появления операционной системы Windows

В течение долгих лет с момента своего появления персональные компьютеры (IBM - совместимые) обходились без специальных "пользовательских оболочек", работая непосредственно под управлением операционной системы (MS DOS, DR DOS , PC DOS). Пользователи, садившиеся за такой компьютер, обречены были увидеть после включения на голом экране опостылевшую подсказку С: \ . Все операции управления компьютером производились путем ввода с клавиатуры некоторых слов - директив. Неудобство такого алфавитно-цифрового интерфейса порождало претензии и к самим компьютерам.

Работа с персональной ЭВМ мало отличалась от работы, например, на мини-ЭВМ: необходимо было хорошо знать операционную систему. А сам процесс общения с компьютером был на удивление скучен: следовало вводить в строго определенной последовательности директивы DOS, вызывать прикладные программы по их именам (часто довольно трудным для запоминания). Получив результаты счета, необходимо было опять обращаться к средствам DOS, чтобы передать эту информацию другим программам и т.д. Такой "сервис", конечно, не способствовал широкому распространению персональных ЭВМ среди пользователей.

Одним из недостатков операционной системы MS DOS, которая стала фактическим стандартом для IBM PC-совместимых компьютеров в 80-е годы, был чрезвычайно примитивный пользовательский интерфейс. Фирма Microsoft явно следовало позаботиться о более дружественном интерфейсе операционной системы, тем более что на рынке уже появился компьютер Macintosh фирмы Apple с чрезвычайно дружественным оконным графическим пользовательским интерфейсом (Graphics User Interface, GUI), выглядевшим куда выигрышнее командной строки MS DOS IBM PC. В оконном интерфейсе каждой выполняемой программе отводиться экранное окно, которое может занимать часть экрана или весь экран.

Фирма Microsoft, ведя самостоятельные разработки в области графического интерфейса пользователя, стремилась к тому, чтобы оконная среда не только представляла собой оболочку для MS DOS, позволяющую работать с файлами и запускать программы, но и предоставляла бы разработчикам собственный интерфейс прикладного программирования (Application Interface Programming, API).

Корпорация Microsoft объявила о начале разработки графической операционной оболочки Windows 10 ноября 1983 года, хотя еще в конце 1982 г. программисты Microsoft начали создавать универсальный набор графических процедур, названный Графическим Интерфейсом с Компьютером (Computer Graphic Interface, CGI).

Первоначально предполагалось, что CGI как набор процедур будет поставляться с компиляторами Microsoft, позволяя разработчикам программ выводить графику на самые различные типы принтеров. Программисты могли бы использовать в своих программах функции CGI, которые затем переводились бы в команды нужного типа принтера.

Вскоре после начала работ над CGI корпорация Microsoft развернула работы по созданию графической операционной среды для компьютеров с MS DOS. Создание такой оболочки было инспирировано неожиданным интересом пользователей IBM-совместимых компьютеров к объявлению корпорацией VisiCorp о начале работ над многооконной операционной оболочкой VisiOn. Таким образом, конкуренция сделала свое дело - в феврале 1983 года стало ясно, что Microsoft создаст свою собственную оболочку Windows.

Хотя многие особенности и свойства Windows кардинально изменились в последующем, некоторые положения были ясны с самого начала. Windows должна быть многозадачной, т.е. должна позволять запускать несколько программ одновременно. Windows должна работать со всеми типами дисплеев и принтеров. И, поскольку пользователям очень трудно отказаться от привычных программных средств, Windows должна позволять запускать приложения DOS. Последняя цель оказалась настолько трудной в реализации, что задержала весь проект на многие месяцы.

Когда работы над CGI перешли в фазу тестирования, это не был уже самостоятельный продукт. CGI был переименован в GDI (the Graphic Device Interface - "Интерфейс с графическими устройствами") и стал частью Windows, включив в себя процедуры работы не только с принтером, но и с дисплеем. Для этого в GDI были добавлены функции, обеспечивающие поддержку типографско-издательских особенностей в работе с текстами, и процедуры манипулирования графическими объектами.

К ноябрьской выставке 1983 года COMDEX первый прототип Windows был готов. При презентации первого варианта Windows было обещано, что коммерческая продажа начнется в мае 1984. Весной 1984 года дата начала продаж была отодвинута на ноябрь. В ноябре эта дата была перенесена на июнь 1985 года. Однако коробки с Windows появились в магазинах только 18 ноября 1985 года.

Но, несмотря на то, что в ноябре 1985 года Windows все же вышел на прилавки магазинов, в течение двух лет (с 1985 по 1987 год) он не оказал большого влияния на рынок программного обеспечения и не стал альтернативой MS DOS, как надеялась Microsoft. Большое число пользователей (51%) покупали Windows не ради созданных для него приложений (которых было очень мало по сравнению с обычными программами для MS DOS) или графического интерфейса, а для того, чтобы иметь возможность быстро переключаться с одного приложения DOS на другое.

С 1987 года ситуация начала резко меняться. Начали появляться мощные и известные приложения, написанные для работы под Windows. С выходом третьей версии Windows стало ясно, что Windows не просто завоюет прочное место на рынке программного обеспечения, но станет основной стратегической политики Microsoft в создании программного обеспечения. варианте оставляют всех конкурентов далеко позади".

К 1990 году фирма Microsoft добилась серьезных технических успехов в плане разработки графического интерфейса. С одной стороны, Microsoft сильно продвинулось в этой области во многом благодаря тому, что одновременно она вела (совместно с IBM) разработки графического интерфейса Presentation Manager для операционной системы OS/2. С другой - Microsoft нашла самостоятельное решение для использования всей оперативной памяти программами, основанными на Windows API. В июле 1990 года "PC Magasine" пометил статью о новой версии Windows 3.0, в которой отмечалось, что "Microsoft Windows превратился в блестящую многозадачную операционную систему, которой еще только пытается стать OS/2".

"Событием - 90" был выпуск графической операционной оболочки Microsoft Windows 3.0, которая стала бестселлером и лучшим продуктом года. Windows имела приятный графический пользовательский интерфейс (по сравнению с тем, что до сих пор появлялось для IBM PC), предоставляла значительный комплекс услуг, оперировала всем объемом памяти, адресуемым микропроцессором 80286 , 80386 и выше. С 32 - разрядными микропроцессорами (80386 и выше) и при наличии не менее 2 Мб памяти Windows 3.0 могла использовать виртуальную память, этот режим работы был назван 386 расширенным (386 Enhanced Mode).

Система имела многозадачные возможности. DOS-программы под Windows 3.0 выполнялись в режиме вытесняющей многозадачности. Программы, соответствующие Windows API, выполнялись в режиме кооперативной многозадачности. Минимальный объем оперативной памяти, при котором Windows могла хоть как-то функционировать, составлял 1 Мб в стандартном режиме (Standard Mode). Кроме того, Windows по-прежнему могла работать на машинах класса IBM PC XT с использованием только нижних 640 Кб памяти (реальный режим, Real Mode).

С формальной точки зрения Windows не была операционной системой - она достраивала ядро и командный процессор системы MS-DOS собственным ядром и графическим интерфейсом. Однако для пользователя более существенным было то, что под Windows нет существенных проблем с выполнением MS-DOS приложений, а приложения, написанные для Windows взаимодействуют с ее графическим интерфейсом, пользуются сервисом Windows и всей доступной для Windows - приложений памятью. Microsoft и сама производила программные продукты для Windows, например, знаменитый текстовый процессор Word и электронные таблицы Excel. Но важнейшее значение для продвижения Windows на рынок имело, то что в считанные месяцы на производство программ для Windows перешло подавляющее большинство независимых программных фирм.

Утвердив, таким образом, новый стандарт на программное обеспечение для IBM PC - совместимых компьютеров, Microsoft расторгла соглашение о совместных разработках с IBM. Windows 3.0 оказалась значительно более удачным в рыночном плане изделием, чем все предыдущие версии OS/2 и Windows, вместе взятые. За первый год поставок Windows 3.0 и фирма Microsoft продала 5 млн. экземпляров продукта, в то время как общий объем продаж первого поколения OS/2 не достигал и полумиллиона копий.

Начало 90-х годов характеризуется очень быстрым ростом влияния Microsoft Windows, причем не только на программном, но и на аппаратном рынке. Появился спрос, например, на платы видеоадаптеров, оптимизированные для Windows, т.е. с микропроцессором не ниже 80386 и объемом памяти не менее 4 Мб. Впрочем, система функционировала и на более слабой аппаратуре.

В апреле 1992 года появилась Windows 3.1. С этого момента Windows официально именуется операционной системой. Интерфейс Windows 3.1, был несколько улучшен, в частности, были усилены возможности управления экранными объектами мышью. Динамический обмен данными между приложениями (Dynamic Data Exchange, DDE) теперь поддерживался непосредственно Windows. В систему вошли средства мультимедиа, ранее поставлявшиеся отдельно в пакете Windows Multimedia Extensions. Для расширения издательских возможностей в Windows 3.1 была встроена поддержка системы масштабирования шрифтов True Type. Windows 3.1, как и Windows 3.0, являлась 16-разрядной системой, но предлагала только 2 режима работы - стандартный и 386 расширенный. Теперь с Windows уже нельзя было работать на машине класса XT, но 286-е компьютеры остались "дееспособными". В целом Windows стала значительно более стабильной и удобной, производительность системы несколько повысилась. Все это привело к тому, что с середины 1992 года развитие Windows-рынка фактически относилось уже к Windows 3.1, и все больше приложений производилось именно для Windows 3.1, а не для предыдущей версии.

Следующей заметной вехой в истории Windows является Microsoft Windows for Workgroups 3.11, выпущенной в конце 1993 года. Эта версия была не только "настольной" операционной системой, но и самостоятельной сетевой операционной системой для локальной сети, а также сетевым клиентом для сервера Windows NT. Кроме того, Windows for Workgroups содержала новую версию виртуальной файловой системы, совместимую с MS DOS, а в остальном представляла собой слегка улучшенную модификацию Windows 3.1, работающую только в 386 расширенном режиме.

В своей основе Windows3.x – 16-разрядная ОС, поэтому для программ память представляется состоящей из 64-Кб сегментов, а все данные в основе 16-разрядные. Такая система доводит не только программистов, но может оказаться менее эффективной по сравнению 32-разрядной адресацией при работе с большими массивами данных. Еще одно следствие 16-разрядной базы этой ОС – ограниченность системных ресурсов. В Windows 3.x для хранения таких структур, как дескрипторы файлов прикладных программ выделяется небольшой блок памяти в других адресах. После того как эти области памяти заполняются, Windows не может загрузить новые прикладные программы, даже если в её распоряжении остается вполне достаточно памяти в других адресах.

Крупным шагом вперед стал выпуск в мае 1990 года версии Windows 3.0. Фирма Microsoft ввела поддержку защищенного режима процессоров 80286 и 80386, что давало прикладным программам больше памяти. Поддержка 386 расширенного режима была перенесена из Windows/386. Прикладным программам отводилось до 16 Мб памяти, причем не странично организованной, а доступной для одновременного использования. Была реализована псевдомногозадачность и возможность выполнения DOS-программ в окне. Заметно улучшился пользовательский интерфейс. Программы управления файлами FileManager и ProgramManager были выполнены в стиле самой среды, появилась программа конфигурации ControlPanel, были добавлены пропорциональные шрифты, а также объемные интерфейсные элементы: полосы прокрутки и кнопки.

Изменения в работе дисплейных драйверов и возможность адресации большого объема памяти позволили Windows работать существенно быстрее. Наконец-то, и пользователи, и разработчики программных продуктов получили именно ту среду, которую они так долго ждали.

Операционная оболочка Windows 3.1 – это разработанная фирмой Microsoft надстройка над ОС DOS, обеспечивающая большое количество возможностей и удобств для пользователей и программистов. Широчайшее распространение Windows сделало 661 фактическим стандартом для IBMPC – совместимых компьютеров: подавляющее большинство пользователей таких компьютеров работают в Windows. В отличие от оболочек типа NortonCommander,Windows не только обеспечивает удобный и наглядный интерфейс для операции с файлами, дисками и т.д., но и предоставляет новые возможности для запускаемых программ в среде Windows программ. Разумеется, для использования этих возможностей программы должны быть спроектированы по требования Windows.

Оболочка Windows 3.1 включает в себя множество компонентов и обеспечивает пользователям различной квалификации комфортные условия работы.

Версия 3.0 оболочки Windows (и появившаяся следом 3.1) исповедует совершенно другие принципы в части интерфейса пользователя с ЭВМ. Основная идея, заложенная в основу оболочки Windows, - естественность представления информации. Информация должна представляться в той форме, которая обеспечивает наиболее эффективное усвоение этой информации человеком. Несмотря на простоту (и даже тривиальность) этого принципа, его реализация в интерфейсах прикладных программ персональных ЭВМ по разным причинам оставляла желать лучшего. Да и реализация его в рамках Windows 3.1 тоже не лишена недостатков. Но эта оболочка представляет собой существенный шаг вперед по сравнению с предыдущими интерфейсами пользователя с ЭВМ. Наиболее важными отличительными чертами её являются следующие:

Windows представляет собой замкнутую рабочую среду. Практически любые операции, доступные на уровне ОС, могут быть выполнены без выхода в Windows. Запуск прикладной программы, форматирование дискет, печать текстов – все то можно вызвать из Windows по завершении операции. Опыт работы в DOS пригодиться и здесь; многие основополагающие принципы и понятия среды Windows не отличаются от соответствующих принципов и понятий среды DOS. Основными понятиями пользовательского интерфейса в среде Windows являются окно и пиктограмма. Все, что происходит в рамках оболочки Windows, в определенном смысле представляет собой либо операцию с пиктограммой, либо операцию с окном (или в окне). Стандартизована в среде Windows и структура окон и расположение элементов управление ими. Стандартизованы наборы операций и структура меню сервисных программ. Стандартны операции, выполняемые с помощью мыши для всех сервисных и прикладных программ.

Windows представляет собой графическую оболочку. От пользователя не требуется ввод директив с клавиатуры в виде текстовых строк. Необходимо только внимательно смотреть на экран и выбирать из предлагаемого набора требуемую операцию с помощью манипулятора мышь. Курсор мыши следует позиционировать на поле требуемой директивы меню, или на интересующую пиктограмму, или на поле переключателя систем рассчитаны на выполнение в данный момент только одной программы. В рамках Windows пользователь может запустить несколько программ для параллельного (независимого) выполнения. Каждая из выполняемых программ имеет свое собственное окно. Переключение между выполняемыми программами производится с помощью мыши с фиксацией курсора в окне требуемой программы (кнопки).

24 августа 1995 года в продажу поступила новая операционная система Windows 95. Еще до выхода было продано около 400 тыс. экземпляров beta-версий этой системы. Вся компьютерная общественность помешалась на этой системе – выход Windows 95 стал главнейшим событием 1995 года. Начался шквал: все журналы писали о Windows 95, стали выходить книги, проводилась широкая рекламная компания, все производители программного обеспечения стали переделывать свои продукты для этой новой ОС, производители компьютеров и комплектующих старались получить логотип DesignedforWindows 95. Причина же, по которой Windows 95 оказалась в центре всеобщего внимания, проста: это самое важное обновление системы Windowsсо времени появления в 1990 г. Windows 3.0.

Пользователи теперь получили преимущество объектно-ориентированного интерфейса, включая настоящий «рабочий стол» и пиктограммы, копирование и удаление техникой перетаскивания (drag-and-drop), вложенные папки и легкодоступный диалог для задания свойств. Файловая система распознает длинные имена файлов и хорошо соответствует метафоре «рабочего стола».

С точки зрения базовой архитектуры Windows 95 – 32-разрядная, многопотоковая ОС с вытесняющей многозадачностью. В её среде могут выполнятся собственные 32-разрядные прикладные программы, написанные в соответствии со спецификой Win32 API. Собственные прикладные программы Windows 95 используют неструктурированное 32-разрядное адресное пространство, что делает их потенциально более быстродействующими при обработке больших массивов данных.

Компонент ядра Windows 95. Ядро Windows 95 состоит из 3 компонент:

Userуправляет вводом с клавиатуры, от мыши и других координатных устройств, а также выводом через интерфейс пользователя. В Windows 95 используется модель асинхронного ввода.

Kernelобеспечивает базовые функциональные возможности ОС (поддержку файлового ввода/вывода, управление виртуальной памятью, планирование задач), загружает exe- и dill-файлы при запуске программы, обрабатывает исключения, обеспечивает взаимодействие 16-разрядного и 32-разрядного кодов;

GDI – графическая система, управляющая всем, что появляется на экране дисплея, и поддерживающая графический вывод на принтер и другие устройства.

Модули ProgramManager (Диспетчер Программ) и FileManager (Диспетчер Файлов) уступили место образу рабочего стола, на котором файлы пользователя показаны в виде пиктограмм, помещенных в так называемые папки. Более сложные функции по управлению файлами Windows 95 поручены утилите Проводник (Explorer), по существу заменившей FileManager, которая показывает древовидную диаграмму файловой структуры компьютера и его сетевого окружения. Благодаря расширению файловой системы FAT имена файлов не ограничены, как раньше, восемью символами плюс состоящими из трёх букв расширением, а можно использовать имена длиной до 255 символов.

Среди прочих благоприятных изменений в пользовательском интерфейсе – анимационные пиктограммы и диалоговые окна с закладками. Увеличилось число поставляемых вместе с Windows 95 стандартных вспомогательных программ – от традиционного калькулятора и игр до мощных инструментальных средств контроля состояния системы. Расширились сетевые вспомогательные возможности.

Достоинства Windows 95:

1) практически полная 32-битная ОС, что ускоряет работу многих программ.

2) удобный графический многооконный интерфейс для пользователя (Рабочий стол - Desktop);

3) возможность создания на Рабочем столе Ярлыков и Папок важнейших программ для их быстрого запуска. Внутри Папок могут находиться и другие Папки и Ярлыки, что создает удобство в работе;

4) запуск прикладных программ и возможность создания Меню при нажатии кнопки Пуск (Star) в панели задач;

5) самонастраивающая система драйверов поддержки аппаратной части компьютера (технология «PlugandPlay» - «Подключай и Работай»);

6) настоящая многозадачность;

7) развитые сетевые функции, включая Internet;

8) большой выбор прикладного программного обеспечения и поддержка большинства 16-битных приложений;

9) хорошая поддержка Multimedia;

10) ориентация большинства современных производителей компьютерной техники и программного обеспечения Windows 95.

Недостатки Ос Windows 95:

1) Высокие требования к аппаратной части компьютера (процессору, ОЗУ, жесткому диску);

2) недостаточная устойчивость в работе, особенно у русскоязычных версий. При сбоях в работе Windows 95 автоматически запускается программа Scandisk, которая, как правило, устраняет сбои и восстанавливает нормальную работуWindows 95;

3) при выключении или перезагрузки компьютера с ОС Windows 95 надо обязательно использовать кнопку Пуск, Завершение работы, Выключить (Перезагрузить) компьютер или клавиши , . Это по сути дела есть парковка компьютера в Windows 95. При этом сохраняется текущая конфигурация, и очищаются внутренние буфера. Только после этого пользователь имеет право выключить компьютер (на экране появится соответствующая сообщение). В противном случае возможны сбои и потеря важной информации;

4) для обслуживания диска на компьютере с ОС Windows 95 надо использовать только собственные средства Windows 95 (Scan-Disk и Defrag для Windows 95) или специальные утилиты NU-9 для Windows 95 и ни в коем случае нельзя использовать старые утилиты (NU-6,7,8) SpeeDisk, NortonDiskDoctor, особенно для русскоязычной версии Windows 95. Иначе можно повредить файловую системы Windows 95.

Основные отличия Windows 98:

Поддержка нескольких мониторов. Поддержка нескольких мониторов делает возможной использование нескольких мониторов для расширения рабочего стола, выполнение разных программ на разных мониторах или игр.

Управление питанием. Выбор режима Всегда Вкл. сокращает время запуска компьютера. При использовании средств управления питанием в режиме. Всегда Вкл. для запуска компьютера достаточно нескольких секунд. При этом все программы восстанавливаются в том состоянии, которое они имели на момент отключения. Кроме того, это режим позволяет работать компьютеру даже тогда, когда он кажется выключенным. Пользователь получает возможность оставить все программы выполняющимися, загружать нужные Web-страницы, отправлять и получать электронную почту, архивировать жесткий диск или выполнять настройку ОС без необходимости находиться около компьютера.

Необходимо иметь компьютер со средствами автоматического управление питанием, которые особенно хорошо работают на новых компьютерах с интерфейсом автоматического управления конфигурацией и питанием (ACPI). Кроме того, средства управления питанием позволяет перевести компьютер в режим ожидания (спящий режим) для сохранения ресурсов питания.

Шина USB. Универсальная последовательная шина (USB) облегчает использование компьютера за счет расширенных возможностей самонастраивающихся (plug-and-play) устройств. Новый универсальный стандартный разъем позволяет добавлять устройства без необходимости перезагружать компьютер.

Повышение надежности. В Windows 98 надежность компьютера повышается за счет применения новых мастеров, служебных программ и ресурсов, обеспечивающих бесперебойную работу в системы.

Проверка системных файлов. Проверка системных файлов позволяет отслеживать наиболее важные файлы, обеспечивающие работу компьютера. Если эти файлы повреждены или перемещены, программа проверки системных файлов их восстанавливает.

Поверка реестра. Проверка реестра является системной программой, позволяющей обслуживать и устранять ошибки в реестре. При каждом запуске программа проверки автоматически проверяет реестр на наличие несогласованности структуры данных.

Архивация данных. Программа архивации предоставляет расширенные возможности архивации и восстановления данных, в том числе и поддержку большого числа накопителей на магнитной ленте и самого современного оборудования. Пользователям становится легче сохранять важные данные. Файлы с жесткого диска можно резервировать на гибких дисках, магнитной ленте или другом компьютере сети. Если исходные данные повреждены или потеряны, их можно восстановить из архива.

Мастера Windows 98. Разработанные фирмой Microsoft Мастера стали популярным средством для проведения пользователя через последовательные этапы сложных процедур. С помощью серии достаточно простых вопросов пакету удается досконально выяснить, чего конкретно хочет пользователь, и выполнять соответствующую операцию.

Мастер обслуживания. Мастер обслуживания помогает повысить производительность системы, позволяет быстро выполнять программы, проверять жесткий диск при наличие ошибок и освобождать место на диске

Мастер подключения к интернету. Мастер подключения к интернету помогает зарегистрироваться для доступа к интернету и автоматически выполняет шаги при настройке программного обеспечения, необходимые для доступа к интернету.

Поверка диска. Проверка диска запускается автоматически после неверного выключения ОС. Программа проверки диска обнаруживает наиболее вероятные повреждения файлов и папок и выполняет исправления ошибок.

Дефрагментация диска. Дефрагментация диска повышает скорость загрузки и выполнетвания программ. Быстрый запуск и выключение позволяет быстрее и эффективнее работать.

3.6 Windows 2000

В конце 1998 года корпорация Microsoft объявила, что следующая версия WindowsNT 5.0, намеченная к выпуску в 1999 году, будет носить иное название – Windows 2000. Однако сменой названия дело не ограничится – новая ОС должна была стать стандартом не только для «корпоративного» рынка, но и обжиться на домашних ПК.

Для этого, казалось, были все причины – стабильное, полностью 32-разрядное ядро WindowsNT было одето в яркую и удобную оболочку от Windows 98. Унаследовав защищённость, отличные сетевые возможности и сервисы NT, Windows 2000 стала куда более удобной и дружественной домашнему пользователю. Именно для них Microsoft приготовила «наживку» в виде расширенных мультимедийных возможностей, а также встроила в Windows 2000 программный комплекс DirectX, который смог отчасти «сломать лёд» В отношениях между играми и операционными системами семейства NT.

С другой стороны, слабые места NT с новой силой проявились в Windows 2000. Высокая требовательность к ресурсам компьютера оттолкнула от новой ОС часть домашних пользователей. Хотя более опытные и обеспеченные были готовы заплатить – пожертвовать толикой скорости для обеспечения устойчивости ОС.

Именно эти недостатки, а также то, что поддержка «игрового режима» в Windows 2000 даже после доводок и доработок была далека от идеала, заставили Microsoft отказаться от идеи сделать Windows 2000 «единой, универсальной ОС». Линия Windows 9х, казалось, обречённая на гибель, получила продолжение – в спешном порядке была создана новая версия домашней ОС под названием WindowsME. AWindows 2000 начала уверенно обживаться в корпоративном секторе.

Как и WindowsNT, Windows 2000 была выпущена в нескольких вариантах – серверном (Server), для установки на главный, управляющиё компьютер сети, и клиентском (Professional) – для рабочих станций. Самая мощная версия – Datacenter – предназначенная для крупных корпораций, была официально представлена в сентябре 2000 года.

3.7 Windows XP ( Experience )

Хотя неудавшаяся кандидатка на роль «объединяющей» ОС – Windows 2000 – так и не прижилась на домашних компьютерах, решимость Microsoft привести все свои операционные системы к единому знаменателю, а заодно и покончить с остатками 16-разрядности в ядре Windows, от этого только окрепла. Ещё до выхода WindowsME в середине 2000 года стало ясно – эта ОС должна была раз и навсегда поставить крест на линии Windows 9x. Поле боя же, после ухода в небытие последних программ для DOS и старых версий Windows, должно остаться за полностью 32-разрядными системами с новой, защищённой архитектурой. Именно такой должна стать преемница Windows 2000, ОС под кодовым названием Whistler, первые версии которой стали доступны широкой публике в конце 2000 года.

Поначалу разработчики планировали наградить новую операционку звучным именем WindowsNet 1.0, что должно было подчеркнуть как ориентацию новой ОС на сетевую работу, так и кардинальную новизну её внутреннего устройства. Но уже к лету 2001 года экс-Whistler получил новое имя – WindowsXP. Рекламщики из Microsoft оказались правы: аббревиатура ХР публике полюбилась и в одно мгновение превратилась в сверхраскрученный «брэнд». Остаётся лишь добавить, что в итоге под именем WindowsXP миру была явлена целая линейка ОС: «корпоративные» ОС WindowsXPServer и WindowsXPProfessional и «домашняя» WindowsXPHome.

Внутреннее устройство новой версии Windows, на первый взгляд, вроде бы не претерпело значительных изменений со времён Windows 2000. Одно из серьёзных нововведений – встроенная система распознавания голосовых команд и голосового ввода данных. А самое главное, помимо привычного 32-разрядного вариантаWindows, Microsoft подготовила и 64-разрядную модификацию, предназначенную для установки на серверы, оснащённые новым 64-разрядным процессором Itanium. «Домашним» пользователям радоваться этому не стоит – переход обычных ПК на 64-разрядную версию Windows ожидается не раньше 2005 года.

WindowsXP – первая операционная система Microsoft с полностью настраиваемым интерфейсом. Теперь пользователи могут коренным образом изменять внешность своей ОС с помощью сменных «шкурок» (skins), сменивших простые экранные «темы» времён Windows 95. Благодаря новым «темам» можно не только сменить рисунок на Рабочем столе, шрифт подписей к иконкам и вид курсора мыши – в стороне не остаётся и обличье папок, служебных панелей и выпадающих меню.

Вторым «подарком» Microsoft домашнему пользователю стало «интеллектуальное» меню «Пуск». При щелчке по этой кнопке WindowsXP предлагает вам меню лишь тех программ, которыми вы часто пользуетесь, для вызова же других программ вам придется нажать на кнопку «Другие программы».

Кардинально переработана Панель управления – отныне все иконки в ней свалены не в кучу, а аккуратно распределены по группам.

Одним из наиболее приятных нововведений стала поддержка записи CD-R и CD-RW дисков на уровне самой ОС – теперь вы можете работать с «болванками», как с обычными дискетами, перетаскивая на чистый диск нужные файлы непосредственно в проводнике. Конечно, это не значит, что про отдельные программы записи теперь можно забыть – копировать отдельные диски «один в один», работать с режимом записи DAO и полноценной записью аудиодисков Windows по-прежнему не в состоянии.

3.8 Windows Vista

Windows Vista - это последняя версия MicrosoftWindows, из серии графических операционных систем для персональных компьютеров, используется как для дома так и для работы.

В линейке продуктов Windows NT новая система носит номер версии 6.0 (Windows 2000 - 5.0, Windows XP - 5.1, Windows Server 2003 - 5.2). Для обозначения «Windows Vista» иногда используют аббревиатуру «WinVI», которая объединяет название «Vista» и номер версии, записанный римскими цифрами. На раннем этапе разработки система была известна под кодовым именем Longhorn (по имени бара Longhorn Saloon вблизи лыжного курорта Вистлер в Британской Колумбии). Название «Vista» было объявлено 22 июля 2005 года. Спустя несколько месяцев Microsoft также переименовали Windows Longhorn Server в Windows Server 2008. Выпуск Windows Vista был запланирован на вторую половину года для корпоративных пользователей. Для широкой публики Vista стала доступна в январе 2007 года. Эти задержки в Microsoft объясняли недостатком времени на увеличение безопасности новой ОС. С 8 ноября 2006 года полноценная версия Windows Vista доступна для производителей оборудования. Публичный релиз для конечных пользователей состоялся 30 января 2007 года.

В переводе на русский «vista» означает «новые возможности», «открывающиеся перспективы». Название новой ОС выбиралось тщательно и последовательно. Первоначально в результате проведённых исследований название было определено и одобрено сотрудниками Microsoft. После этого «Vista» было протестировано в нескольких регионах мира методом фокус-групп.

Microsoft утверждает, что Windows Vista содержит сотни новых свойств. В новой версии Windows обеспечена повышенная по сравнению с предыдущими версиями безопасность и надёжность данных (разработчики системы работают над добавлением в нее новых и совершенствованием старых возможностей, в частности встроенной защиты от вирусов, более гибкой настройки прав пользователей, шифрования важных данных, контроля за работой критически важных служб ОС), более лёгкая работа с информацией и совместимость с большей частью современных средств коммуникации; упрощённое управление и установка ОС на несколько компьютеров; пользователям также предоставлен обновлённый интерфейс, мастер синхронизации с мобильными устройствами и др. Менеджеры компании заявляют о повышенном по сравнению с Windows XP быстродействии, которое достигается обновлённой подсистемой управления памятью и вводом-выводом и возможностью автозапуска служб и программ в фоновом режиме. В новой версии операционной системы присутствует «Гибридный спящий режим», когда содержимое памяти пишется на жесткий диск, но из памяти не удаляется. Если подача энергии не прекращалась, то компьютер быстро восстанавливает свою работу на основе ОЗУ. Если питание компьютера выключалось, Windows использует сохраненную на жестком диске копию ОЗУ и загружает информацию с неё (аналог спящего режима). По мнению специалистов Microsoft, название Windows Vista призвано сообщить пользователям о разрабатываемых сейчас новых возможностях операционной системы и её преимуществ для пользователей. Для разработчиков, Vista представляет версию 3.0 .NET Framework, которая значительно облегчает работу по написанию высококачественных приложений, чем на традиционным Windows API. Финальная версия Windows Vista представлена в вариантах для 64- и для 32-разрядных процессоров. Windows Vista имеет также новый логотип. По мнению дизайнеров компании, этот логотип иллюстрирует изменения в пользовательском интерфейсе новой операционной системы (который из-за внешнего вида называют «стеклянным»).

Первичная цель Microsoft при создании Vista, состояла в том, чтобы улучшить состояние безопасности в операционной системе Windows. Наиболее часто встречающаяся критика Windows XP и его предшественников вызвана уязвимостью системы безопасности и восприимчивостью к вирусам, и слишком маленьким буфером. В свете этого, председатель Microsoft Билл Гейтс объявил в начале 2002 ‘Trustworthy Computing initiative’, которая была призвана внести дополнительную безопасность в каждый аспект разработки программного обеспечения в компании. Microsoft утверждала, что выбрала своим приоритетом усиление безопасности Windows XP и Windows Server 2003 до завершения работы по Windows Vista что и явилось причиной задержки ее выпуска.

В течение разработки Vista существовало множество отрицательных мнений среди различных групп. Критиковали Windows Vista за слишком долгое время разработки, более строгие условия лицензирования, включая множество новых технологии Управления Цифровыми Правами, нацеленные на ограничение копирования защищенных цифровой информации, и возможности использования новых свойств типа Контроля Пользовательского Аккаунта.

Согласно информации от Microsoft, компьютеры, на которых можно запускать WindowsVista, классифицируются как Vista Capable (удовлетворяющие минимальным параметрам) и Vista Premium Ready (удовлетворяющие рекомендуемым параметрам):

Таблица.Основные требования

Заключение

Операционные системы ЭВМ развиваются и модифицируются в общем контексте развития технических и программных средств. Постоянной средой этого развития является сосуществование по меньшей мере 3-х уровней организации информационных-вычислительных процессов – аппаратурного, программного, информационного. Они образуют некоторые слои, страты информационных технологий, которые взаимозаменяемы в определенных пределах.

Операционная система является первичной программной оболочкой для всякой ЭВМ; без операционной системы ЭВМ становиться неодушевленным предметом.

Структурно ОС представляет собой совокупность программ, управляющих ходом работы вычислительной машины, идентифицирующих прикладные программы и данные и осуществляющих связь между машиной и оператором. Операционная система повышает производительность вычислительного комплекса за счет гибкой организации прохождении потока задач через машину, равномерной загрузки оборудования, оптимального использования всех ресурсов ЭВМ, стандартной организации хранения в машине больших массивов данных при наличии разнообразных способов доступа к ним.

Важной особенностью многих ОС является способность их взаимодействия друг с другом, посредством сети, что позволяет компьютерам взаимодействовать друг с другом, как в рамках локальных вычислительных сетей (ЛВС), так и в глобальной сети Интернет.Современные операционные системы, вновь создаваемые и обновленные версии существующих ОС, поддерживают полный набор протоколов для работы в локальной сети и в глобальной сети Интернет.

Операционные системы ЭВМ развиваются и модифицируются в общем контексте развития технических и программных средств. Постоянной средой этого развития является сосуществование по меньшей мере 3 уровней организации информационно-вычислительных процессов – аппаратурного, программного, информационного. Они образуют некоторые слои, страты информационных технологий, которые взаимозаменяемы в определенных пределах.

В рамках программного обеспечения следуют в свою очередь известные подслои – операционные системы, средства разработки приложений, собственно приложения.

Необходимо отметить то не всегда очевидное обстоятельство, что перечисленные слои технических и программных средств сложились в результате длительной (по масштабам информатики!) эволюции. Они приспособились друг к другу и взаимодействуют так же, как живые организмы в земной биосфере. Если не учитывать вероятность «технологических революций» (отказ от фон-неймановских машин, например), то основные направления развития информационных технологий следует ожидать в «диффузии» процессов обработки информации между различными слоями (аппаратурный, программный, информационный) и подслоями программного слоя (операционная система, СУБД и пр.).

Используемая литература

1. Борисов М.В. Основы информатики и вычислительной техники./М.В. Борисова – Ростов н/Д: Феникс, 2006

2. П.П. Беленького Информатика. Серия Учебники, учебные пособия – Ростов н/Д: Феникс, 2003

3. Васильев Б.М. Операционные системы – М.: Знание, 1990

4. Владимир Волков «Понятный самоучитель работы в Windows». «Питер», С-Пб.2001

5. Гладкий А.А., Клименко Р.А. «Реестр WindowsXP.Трюки и эффекты» 2-е изд. – СПб.: Питер 2007

6. Зараев А.В. Новая энциклопедия персонального компьютера. Самое полное и доступное руководство для пользователя. – М: Эксмо 2004

7. Илюшечкин В.М., А.Е. Костин Системное программное обеспечение / Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1991

9. Информатика: «Энциклопедический словарь для начинающих» / Сост. Д.А.Поспелов. – М.: Педагогика-Пресс, 1994

10. Ляхович В.Ф. Основы информатики. н/Д.: Изд-во «Феникс», 1996

11. MicrosoftWindows 98. Шаг за шагом: практ. пособие. Русская версия/Пер. с анг. – М.: Издательство ЭКОМО

12. Потапкин А.В «Операционная система Windows 95» - 1999

13. Партыка Т. Л., Попов И.И. «Операционные системы, среды и оболочки» Учебное пособие. – М.: ФОРУМ:ИНФРА-М, 2006

14. Стоцкий Ю. Работа на персональном компьютере. Самоучитель – СПб.:Питер, Киев: Издательская группа BHV, 2006

15. Хлебалина Е. Леонов А. Энциклопедия детей. Т22. Информатика – М,: Аванта+,2004

16. Черноскутовая И.А. Информатика. Учебное пособие для среднего профессианального образования - СПб.: Питер, 2005