Перспективы современных мобильных ос. Тенденции развития операционных систем и предпочтения пользователей

Операционная система - это комплекс сопровождающих работу компьютера взаимосвязанных программ, которые управляют его работой и обеспечивают запуск и выполнение всех процессов. Основная причина, делающая использование ОС необходимой, заключается в том, что для поддержания работоспособности ПК необходимо единовременно выполнять множество низкоуровневых операций, количество которых исчисляется сотнями и даже тысячами.

Какая операционная система лучшая? В настоящее время существует вагон и маленькая тележка операционных систем различной направленности, однако широкой публике известны лишь самые распространенные. Сегодня мы рассмотрим каждую из них и попробуем выбрать лучшую.

Познакомимся с участниками нашего обзора:

Windows - семейство закрытых (или как еще говорят - проприетарных) операционных систем, разрабатываемых компанией Microsoft. В настоящее время, если верить статистическим данным, под управлением данной ОС находится около 85% домашних компьютеров, ноутбуков и планшетов, причем позиции ее, вопреки прогнозам некоторых экспертов, только усиливаются. Об этом свидетельствует впечатляющий результат в 200 миллионов лицензионных копий, которого самая последняя версия “винды” (8.1) сумела достичь меньше чем за 12 месяцев с момента релиза.

Linux - этим термином обозначаются все Unix-подобные операционные системы, в основе которых лежит одноименное ядро. Четкой классификации у них нет, поэтому каждый дистрибутив имеет свои особенности и свой набор прикладных программ. Линукс мало популярен у владельцев домашних ПК, зато доминирует на рынке смартфонов (операционная система Android имеет в основе Linux ядро) и интернет-серверов. Mac OS - проприетарная операционная система с закрытым исходным кодом, основанная на Unix. Разрабатывается компанией Apple как сопутствующее программное обеспечение для их компьютеров и ноутбуков. Устройства других производителей, согласно пользовательскому соглашению, использовать данную систему права не имеют. Начиная с версии 10.6, системой поддерживаются только процессоры марки Intel, хотя ранее работа велась еще и с PowerPC.

Какая операционная система лучше: Windows, Mac OS или Linux?

Проведем сравнение согласно ряду наиболее важных для пользователей критериев - стоимость операционной системы, требования к железу, процесс установки и настройки, удобство использования, поддерживаемое программное обеспечение и безопасность.

Стоимость лицензии

Если вдруг приостановят свою работу все торренты, пиратские сайты и прочие источники “халявы”, очень много людей обеспокоится вопросами цены. Ведь лицензионные версии операционных систем могут стоить весьма дорого. К счастью, есть варианты, распространяемые по свободной лицензии.

Последняя версия системы Windows (8.1) поставляется в двух вариациях - обычной и Pro. Первая стоит в магазине Microsoft около 6 тысяч рублей и поддерживает все необходимые для домашнего компьютера функции. Вторая (Pro версия) на 3 тысячи рублей дороже, чем базовая, и предоставляет расширенный функционал, включающий шифрование данных, доступ с одного компьютера сети на другой и прочее. При желании, вы всегда можете за меньшую сумму произвести апгрейд старой системы.

Mac OS по умолчанию идет в комплекте с компьютерной техникой от Apple, поэтому считается бесплатной. Но если прикинуть по деньгам, стоимость “яблочной” продукции существенно выше, чем у аналогичных по мощности компьютеров, так что переплаты не избежать. С другой стороны, все последующие обновления этой системы не будут стоить ни копейки, а это большой плюс (раньше, до версии 10.9, приходилось платить в App Store 20-30$).

Linux полностью бесплатная система, в основном построенная на открытом программном обеспечении, благодаря чему к ее использованию все чаще прибегают крупные компании, у которых в пользовании находится несколько десятков или даже сотен компьютеров. Посчитайте, сколько бы пришлось тратить за год IT-отделу с двадцатью компьютерами, если бы на них была установлена, скажем, Windows 8. А ведь это затраты только на саму систему. Надо ли напоминать вам, что большинство софта на “винде” тоже стоит немало.

Системные требования

Вопрос системных требований сейчас уже не так актуален, как 5-6 лет назад, когда борьба велась буквально за каждый гигабайт свободного места и процент загруженности процессора. Тем не менее, когда пользователь работает в ресурсоемких приложениях, лишние свободные ресурсы ему пригодятся. Давайте определим лучшую операционную систему по этому параметру:

Последние версии Windows довольно требовательны к ресурсам компьютера (эх, скучаю по золотым временам Windows XP) - для приемлемой работы необходим двухъядерный процессор, 1 гигабайт оперативной памяти, ну и хорошая видеокарта, если хотите насладиться всеми графическими красотами без тормозов. Если выбираете 64-битный дистрибутив (32-битные уже уходят в прошлое), то оперативной памяти придется поставить еще больше.

С Linuх системами ситуация намного лучше - для нормального функционирования достаточно одноядерного процессора с частотой 1 Гигагерц, 256 мегабайт оперативной памяти и любой, пускай даже встроенной, видеокарты. Разумеется, если ваша цель не просто разглядывать систему, а еще и работать в ее среде со всякими приложениями, а не только смотреть видео и лазить по интернету, следует поставить более новое железо.

Говоря о системных требованиях Mac OS, однозначного вывода сделать нельзя. Apple всегда укомплектовывает свои устройства достаточно мощным железом, чтобы операционная система функционировала без зависаний и тормозов. Гипотетически, Мак ОС можно запустить на компьютере с 512 мегабайтами оперативной памяти, процессором с частотой 1 Гигагерц и девятью гигабайтами свободного места на жестком диске.

Установка и конфигурирование

Процесс установки и настройки операционной системы - это то, с чем рано или поздно предстоит столкнуться каждому пользователю. И если одни ОС демонстрируют дружелюбное отношение, то с другими, наоборот, придется очень долго возиться, чтобы настроить на максимальную производительность.

Установить Windows сможет даже начинающий пользователь ПК. Весь процесс инсталляции / обновления интуитивно понятен. К сожалению, чистую операционную систему еще нужно довести до ума - установить необходимые драйвера, настроить процессы и службы, а это уже куда сложнее. Иногда для оптимизации системы даже приходится применять стороннее программное обеспечение.

Чтобы произвести установку Linux, нужно как минимум иметь представление о программных пакетах этой системы и их взаимосвязи между собой, ведь некоторые из них без других просто не запустятся. Хотя даже устанавливая рекомендуемую конфигурацию, вы намучаетесь с разбивкой жесткого диска (особенно если захотите установить Linux второй операционной системой) и записью дистрибутива на внешний носитель.

Установка Mac ничуть не сложнее, чем у той же Windows, только теперь нас избавляют от необходимости вводить длинный лицензионный код. Для конфигурирования (настройки) применяются встроенные средства System Preferences, разбитые на пять категорий, каждая из которых содержит меню с изменяемыми исходными параметрами.

Удобство использования

Разработчики операционных систем стараются сделать свои творения максимально доступными и простыми в освоении. Но если у одних это получается очень хорошо, то другие таких дел наворотят, что придется сидеть с книжкой-самоучителем целый месяц, прежде чем наступит понимание происходящего. Какая же система лучшая по удобству использования?

Операционные системы семейства Windows всегда славились своим простым и понятным интерфейсом, позволяющим сделать работу за компьютером максимально удобной. Да, он не лишен некоторых недостатков (особенно новая его версия, представленная с релизом Windows 8), однако на них можно закрыть глаза. Например, многим не нравится стандартный “Проводник Windows”, поэтому они заменяют его утилитой Total Commander или ей подобными.

Без сомнения, Mac OS самая продуманная и удобная операционная система. В ней учтены все мелочи, интерфейс вылизанный и интуитивно понятный, что дает возможность даже недавно севшему за Мак человеку комфортно работать. Недаром даже некоторые пользователи ПК устанавливают для своей “винды” оформление в стиле операционной системы от Apple, но получается лишь жалкая пародия.

Сложно сказать, насколько удобен в использовании Linux, ведь в отличие от двух других обозреваемых систем, у него нет центрального производителя. Благодаря открытому исходному коду, в разработчики может вступить любое лицо или организация. На данный момент, можно выделить 6 известных графических оболочек - KDE, Gnome3, Gnome, XFCE, Openbox, Unity. У каждой из них есть свои почитатели. Но одно скажу точно - Linux системы предназначены явно не для новичков.

Поддерживаемое программное обеспечение

Здесь речь пойдет о сторонних программах и утилитах (если точнее, об их количестве), которые способны запускаться и функционировать в среде той или иной операционной системы. Ведь, сами подумайте - зачем нужна система, при помощи которой нельзя выполнить поставленные задачи?

Microsoft Windows - самая распространенная система для домашних и офисных компьютеров, поэтому большинство производителей софта разрабатывает версии своих программ именно под эту операционную систему, иногда даже забывая включить в список поддерживаемых другие платформы. Особенно это касается разработчиков индустрии компьютерных игр, которые не хотят тратить время, перенося свои проекты на Linux или Mac OS. Подавляющее большинство программ платное, однако, в интернете есть достаточно свободно распространяемого софта на любой вкус - текстовые редакторы, браузеры, антивирусы и прочее.

Mac OS хоть и отстает по количеству доступных программ от операционной системы Windows, но тем не менее, предоставляет их в достаточном количестве. Работа с графическими программами, редактирование видео и аудио, Web-разработка и так далее, в общем, все чего душа пожелает. К сожалению, по умолчанию устанавливать программы можно только через AppStore, а это может оказаться проблемой для пользователей с медленным или вообще отсутствующим интернетом (кое-где покопавшись, это можно исправить).

К Linux системам с каждым годом все меньше претензий в плане доступности софта. Самые необходимые утилиты обычно включаются в установщик и уже доступны для использования. К тому же, по прежнему ведется поддержка самого старого железа (тогда как на ту же Windows 7 уже трудно установить драйвера старых материнских плат, сетевых адаптеров и другого оборудования), а подавляющее большинство программ на эту операционную систему распространяется абсолютно бесплатно.

Безопасность

Вопрос безопасности операционных систем волнует многих пользователей, особенно тех, кто хранит на компьютере важные материалы, личную информацию или проводит денежные расчеты в интернете. Каждая система по-своему справляется с внешними угрозами - одна делает это лучше, а другая, наоборот, хуже. Но какая из них лучшая по этому параметру? Давайте оценим каждую из систем с точки зрения защищенности.

Windows самая уязвимая система. Не только потому, что сотрудники Microsoft не очень то себя и утруждают устранением уязвимостей и созданием заплаток, а еще и по причине ее распространенности. Хакеры и прочие мошенники понимают, что данной системой пользуется наибольшее количество людей, и направляют все усилия на разработку вредоносного ПО под эту оболочку. Поэтому любой владелец ПК с установленной операционной системой Windows должен позаботиться об установке надежной антивирусной программы и заменить стандартный системный файерволл на более эффективный.

Как вы знаете - Linux относится к Unix системам, а это значит, что проколы и дыры здесь очень редкое явление. Конечно, защититься от фишинговых страниц и прочих “разводок” у вас не получится, зато про различные эксплойты, кейлоггеры и всплывающие блокираторы можно забыть. Также присутствует возможность шифрования данных. Однако для этого пользователь должен обладать определенными навыками.

Mac OS по праву можно считать самой безопасной из всех перечисленных операционных систем, недаром за ее взлом хакерские сайты назначают внушительную награду. Благодаря шифрованию (включается в настройках защиты и безопасности) и четкому распределению файлов на системные и пользовательские, вирусы просто не могут прижиться в этой среде. К тому же, новые версии Mac OS были полностью переписаны и не имеют совместимости с Mac OS Classic, что добавило злоумышленникам еще больше проблем.

Подведем итоги.

Проводя это небольшое исследование, я заметила, что три обозреваемые операционные системы слишком отличаются, поэтому сравнивать их немного некорректно. Windows, например, является однозначным лидером в домашнем сегменте - простота использования, огромное количество поддерживаемого программного обеспечения и фирменный сервис от Microsoft. Mac OS ориентирована скорее на работу, чем на развлечения - стабильность и безопасность тут на высшем уровне, плюс до мелочей продуманный и красивый интерфейс. Ну и Linux системы - они, благодаря своей гибкости в настройке, бесплатности и защищенности, стали настоящей находкой для web-разработчиков, крупных компаний и просто компьютерных фанатов.

После провальной Windows Vista, в интернете очень быстро поползли слухи о том, что операционные системы начинают вымирать и в ближайшем будущем исчезнут вовсе. Некоторые пророчили Висте стать последней ОС из привычных нам, другие делали ставку Win8, понимая, что если и она станет провальной – существованию классических «операционок» может действительно придти конец. Бытовало и мнение о том, что современные ОС достигли своего пика развития и дальше все пойдет в облачные технологии. То есть больше не нужно будет устанавливать на ПК программное обеспечение, был бы выход в Интернет, да монитор.
Назвать такие суждения адекватными язык не поворачивается. Я не понимаю, что за «знатоки» пишут подобные статьи, и еще больше не понимаю тех, кто им верит или думает, что авторы статей настоящие аналитики. «Тучи» по нескольким причинам не могут стать популярными в обозримом будущем. Подобные технологии слишком дороги на сегодняшний день, да и какой-то острой нужны в них нет, по крайней мере, у подавляющего большинства пользователей.

Конечно, Web уже широко используется, и его доля будет только расти, но сейчас люди готовы уводить в интернет только простые приложения. Речь о том, чтобы перевести программы массового потребления в облака, пока не идет, да и, вряд ли, пойдет еще года 3-4. Дальше, учитывая темпы развития технологий, заглядывать трудно. Но при всем этом, ОС, привычные нам сейчас, жить будут. И не год и не два, а гораздо дольше.
Тогда возникает закономерный вопрос: в каком направлении станут развиваться привычные нам ОС? После выхода Windows 7, многие вообще не могли представить, каким будет следующий шаг Microsoft. Но на презентации «восьмерки», разработчики показали, что еще есть простор для развития. И, по-моему, развитие это идет в лучшую строну.
Интерфейс более поздних версий Windows станет меняться в векторном направлении. Стремительно, развивающиеся 3D технологии найдут применение в интерфейсе рабочего стола и не только. Кроме того, все сильнее делается упор на голосовое управление.

Так же нельзя игнорировать уменьшение использования ПК, как игровых платформ. В развитых странах уже сейчас практически в каждой семье есть консоль, а то несколько разных на выбор. В России такая тенденция тоже присутствует, но в меньших объемах. Лично у меня пока есть только Playstation 3, а у многих коллег по несколько разных приставок. Но сказать, что в скором времени компьютеры вообще перестанут использоваться для развлечений - пока рано.
Помимо игр, взгляните на программное обеспечение, установленное на вашем компьютере. Даже если вы самостоятельно не устанавливали ни одной программы - ваша ОС по умолчанию содержала наиболее востребованные. Например офисные приложения, музыкальные проигрыватели, простые программы для просмотра и редактирования фотографий. Вы можете представить Windows в роли подложки браузера, и уход всех вышеперечисленных программ в Web? Я – нет. И это при том, что я не заострял внимания на мощном специализированном программном обеспечении, к примеру, для профессиональной обработки HD видео.

Если говорить о частичном уходе к облаку, когда часть, нужных Вам программ хранится на жестком диске, а часть в сети – это вполне адекватно и более того имеет место уже сейчас. Не нужно быть семи пядей во лбу, чтобы это понимать. Только вот частичный уход в Web не делает обычные ОС ненужными, и уж никак полностью их не заменяет. Так что ожидать их исчезновение, как класс, в ближайшие годы не стоит.

Thumbnails Document Outline Attachments

Previous Next

Presentation Mode Open Print Download Go to First Page Go to Last Page Rotate Clockwise Rotate Counterclockwise Enable hand tool More Information Less Information

Enter the password to open this PDF file:

Cancel OK

File name:

File size:

Title:

Subject:

Keywords:

Creation Date:

Modification Date:

Creator:

PDF Producer:

PDF Version:

Page Count:

Close

Preparing document for printing...

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Институт нефти и газа Кафедра геофизики РЕФЕРАТ Современные операционные системы. Назначения, состав и функции. Перспективы развития. Преподаватель Е.Д. Агафонов подпись, дата Студент НГ15-04 081509919 И.О. Старостин подпись, дата Красноярск 2016

СОДЕРЖАНИЕ Введение 1 Назначение операционных систем 1.1 Понятие об операционной системе 1.2 Взаимодействие пользователя с компьютером 1.3 Использование ресурсов 1.4 Облегчение процессов вычислительной системы 1.5 Возможность развития 2 Функции операционной системы 2.1 Управление процессами 2.2 Управление памятью 2.3 Защита памяти 2.4 Управление файлами 2.5 Управление внешними устройствами 2.6 Защита данных и администрирование 2.7 Интерфейс прикладного программирования 2.8 Пользовательский интерфейс 3 Состав операционной системы 3.1 Ядро 3.2 Командный процессор 3.3 Драйверы устройств 3.4 Утилиты 3.5 Справочная система 4 Перспективы развития Заключение Список сокращений Список использованных источников 2 3 4 4 4 5 6 6 6 7 7 7 8 8 8 9 9 9 9 9 10 10 10 11 12 13 14

ВВЕДЕНИЕ В эпоху бурного развития компьютерных технологий, удивительных открытий, мгновенной передачи информации в любую точку планеты, мы совсем не испытываем дискомфорта при "общении" с техникой. Благодаря чему мы с такой легкостью можем обращаться с технологиями, устройство которых загадка для большинства людей? Есть ли ограничения или наоборот, огромные перспективы? Целью работы является знакомство с основными понятиями, описывающими принцип работы современных вычислительных устройств за счет операционных систем. Задачи работы: - ознакомиться с назначением операционных систем; - изучить возможности и функционал современных ОС; - подробно изучить строение операционных систем; - дать приблизительную оценку перспектив в развитии индустрии. 3

1 Назначение операционных систем В наше время существует огромное множество типов операционных систем, имеющих различные области применения. В таких условиях можно выделить четыре основных критерия, описывающих назначение ОС. 1.1 Понятие об операционной системе Операционная система (ОС) - комплекс взаимосвязанных программ, предназначенных для управления ресурсами вычислительного устройства. Благодаря этим программам происходит организация взаимодействия с пользователем. Управление памятью, процессами, и всем программным и аппаратным обеспечением устраняет необходимость работы непосредственно с дисками и предоставляет простой, ориентированный на работу с файлами интерфейс, скрывает множество неприятной работы с прерываниями, счетчиками времени, организацией памяти и другими компонентами. 1.2 Взаимодействие пользователя с компьютером Организация удобного интерфейса, позволяющая пользователю взаимодействовать с аппаратурой компьютера за счет некой расширенной виртуальной машины, с которой удобнее работать и которую легче программировать. Вот перечень основных сервисов, предоставляемых типичными операционными системами. Разработка программ, где ОС представляет программисту разнообразные инструменты разработки приложений: редакторы, отладчики и т.п. Ему не обязательно знать, как функционируют различные электронные и электромеханические узлы и устройства компьютера. Часто пользователь может обойтись только мощными высокоуровневыми функциями, которые представляет ОС. Также, для запуска программы нужно выполнить ряд действий: загрузить в основную память программу и данные, инициализировать устройства вводавывода и файлы, подготовить другие ресурсы. ОС выполняет всю эту работу вместо пользователя. ОС дает доступ к устройствам ввода-вывода. Каждое устройство требует свой набор команд для запуска. ОС предоставляет пользователю единообразный интерфейс, который опускает все детали и дает программисту доступ к устройствам ввода-вывода через простейшие команды чтения и записи. При работе с файлами управление со стороны ОС предполагает не только глубокий учет природы устройства ввода-вывода, но и знание структур данных, записанных в файлах. Многопользовательские ОС, кроме того, обеспечивают механизм защиты при обращении к файлам. ОС управляет доступом к совместно используемой или общедоступной вычислительной системе в целом, а также к отдельным системным ресурсам. Она обеспечивает защиту ресурсов и данных от несанкционированного использования и разрешает конфликтные ситуации. 4

Обнаружение ошибок и их обработка - это еще один очень важный момент в назначении ОС. При работе компьютерной системы могут происходить разнообразные сбои за счет внутренних и внешних ошибок в аппаратном обеспечении, различного рода программных ошибок (переполнение, попытка обращения к ячейке памяти, доступ к которой запрещен и др.). В каждом случае ОС выполняет действия, минимизирующие влияние ошибки на работу приложения (от простого сообщения об ошибке до аварийной остановки программы). И, наконец, учет использования ресурсов. ОС имеет средства учета использования различных ресурсов и отображения параметров производительности вычислительной системы. Эта информация важна для настройки (оптимизации) вычислительной системы с целью повышения ее производительности. 1.3 Использование ресурсов Организация эффективного использования ресурсов компьютера. ОС также является своеобразным диспетчером ресурсов компьютера. К числу основных ресурсов современных вычислительных систем относятся основная память, процессоры, таймеры, наборы данных, диски, накопители на МЛ, принтеры, сетевые устройства, и др. Перечисленные ресурсы определяются операционной системой между выполняемыми программами. В отличие от программы, которая является статическим объектом, выполняемая программа – это динамический объект, который называется процессом и является базовым понятием современных ОС. Управление ресурсами вычислительной системы с целью наиболее эффективного их использования является вторым назначением операционной системы. Критерии эффективности, в соответствии с которыми ОС организует управление ресурсами компьютера, могут быть различными. Например, в одном случае наиболее важным является пропускная способность вычислительной систем, в другом – время ее реакции. Зачастую ОС должны удовлетворять нескольким, противоречащим друг другу критериям, что доставляет разработчикам серьезные трудности. Управление ресурсами включает решение ряда общих, не зависящих от типа ресурса задач. Планирование ресурса – определение процесса, для которого необходимо выделить ресурс. Здесь предопределяется, когда и в каком качестве должен выделиться данный ресурс. Удовлетворение запросов на ресурсы – выделение ресурсов процессам; мониторинг состояния и учет использования ресурса – поддержание оперативной информации о задействовании ресурса и использовании его доли. Разрешение конфликтов между процессами, претендующими на один и тот же ресурс. Для решения этих общих задач управления ресурсами разные ОС используют различные алгоритмы, что в итоге и определяет облик ОС в целом, включая характеристики производительности, область применения и даже пользовательский интерфейс. 1.4 Облегчение процессов вычислительной системы 5

Облегчение процессов эксплуатации аппаратных и программных средств вычислительной системы. Ряд операционных систем имеет в своем составе наборы служебных программ, обеспечивающие резервное копирование, архивацию данных, проверку, очистку и дефрагментацию дисковых устройств и др. Кроме того, современные ОС имеют достаточно большой набор средств и способов диагностики и восстановления работоспособности системы. Сюда относятся: - диагностические программы для выявления ошибок в конфигурации операционной системы; - средства восстановления последней работоспособной конфигурации; - средства восстановления поврежденных и пропавших системных файлов и др. 1.5 Возможность развития Современные ОС организуются таким образом, что допускают эффективную разработку, тестирование и внедрение новых системных функций, не прерывая процесса нормального функционирования вычислительной системы. Большинство операционных систем постоянно развиваются (нагляден пример Windows). Происходит это в силу следующих причин. Для удовлетворения пользователей или нужд системных администраторов ОС должны постоянно предоставлять новые возможности. Например, может потребоваться добавить новые инструменты для контроля или оценки производительности, новые средства ввода-вывода данных (речевой ввод). Другой пример – поддержка новых приложений, использующих окна на экране дисплея. В каждой ОС есть ошибки. Время от времени они обнаруживаются и исправляются. Отсюда постоянные появления новых версий и редакций ОС. Необходимость регулярных изменений накладывает определенные требования на организацию операционных систем. Очевидно, что эти системы должны иметь модульную структуру с четко определенными межмодульными связями. Важную роль играет хорошая и полная документированность системы. 2 Функции операционной системы Функции ОС обычно группируются либо в соответствии с типами локальных ресурсов, которыми управляет ОС, либо в соответствии со специфическими задачами, применимыми ко всем ресурсам. Совокупности модулей, выполняющих такие группы функций, образуют подсистемы операционной системы. Наиболее важными подсистемами управления ресурсами являются подсистемы управления процессами, памятью, файлами и внешними устройствами, а подсистемами, общими для всех ресурсов, являются подсистемы пользовательского интерфейса, защиты данных и администрирования. 6

2.1 Управление процессами Подсистема управления процессами непосредственно влияет на функционирование вычислительной системы. Для каждой выполняемой программы ОС организует один или более процессов. Каждый такой процесс представляется в ОС информационной структурой (таблицей, дескриптором, контекстом процессора), содержащей данные о потребностях процесса в ресурсах, а также о фактически выделенных ему ресурсах (область оперативной памяти, количество процессорного времени, файлы, устройства ввода-вывода и др.). В современных мультипрограммных ОС может существовать одновременно несколько процессов, порожденных по инициативе пользователей и их приложений, а также инициированных ОС для выполнения своих функций (системные процессы). Поскольку процессы могут одновременно претендовать на одни и те же ресурсы, подсистема управления процессами планирует очередность выполнения процессов, обеспечивает их необходимыми ресурсами, обеспечивает взаимодействие и синхронизацию процессов. 2.2 Управление памятью Подсистема управления памятью производит распределение физической памяти между всеми существующими в системе процессами, загрузку и удаление программных кодов и данных процессов в отведенные им области памяти, а также защиту областей памяти каждого процесса. Стратегия управления памятью складывается из стратегий выборки, размещения и замещения блока программы или данных в основной памяти. Соответственно используются различные алгоритмы, определяющие, когда загрузить очередной блок в память, в какое место памяти его поместить и какой блок программы или данных удалить из основной памяти, чтобы освободить место для размещения новых блоков. Одним из наиболее популярных способов управления памятью в современных ОС является виртуальная память. Реализация механизма виртуальной памяти позволяет программисту считать, что в его распоряжении имеется однородная оперативная память, объем которой ограничивается только возможностями адресации, предоставляемыми системой программирования. 2.3 Защита памяти Нарушения защиты памяти связаны с обращениями процессов к участкам памяти, выделенной другим процессам прикладных программ или программ самой ОС. Средства защиты памяти должны пресекать такие попытки доступа путем аварийного завершения программы-нарушителя. 2.4 Управление файлами Функции управления файлами сосредоточены в файловой системе ОС. Операционная система виртуализирует отдельный набор данных, хранящихся на внешнем накопителе, в виде файла – простой неструктурированной 7

последовательности байтов, имеющих символьное имя. Для удобства работы с данными файлы группируются в каталоги, которые, в свою очередь, образуют группы – каталоги более высокого уровня. Файловая система преобразует символьные имена файлов, с которыми работает пользователь или программист, в физические адреса данных на дисках, организует совместный доступ к файлам, защищает их от несанкционированного доступа. 2.5 Управление внешними устройствами Функции управления внешними устройствами возлагаются на подсистему управления внешними устройствами, называемую также подсистемой вводавывода. Она является интерфейсом между ядром компьютера и всеми подключенными к нему устройствами. Спектр этих устройств очень обширен (принтеры, сканеры, мониторы, модемы, манипуляторы, сетевые адаптеры, АЦП разного рода и др.), сотни моделей этих устройств отличаются набором и последовательностью команд, используемых для обмена информацией с процессором и другими деталями. Программа, управляющая конкретной моделью внешнего устройства и учитывающая все его особенности, называется драйвером. Наличие большого количества подходящих драйверов во многом определяет успех ОС на рынке. Созданием драйверов занимаются как разработчики ОС, так и компании, выпускающие внешние устройства. ОС должна поддерживать четко определенный интерфейс между драйверами и остальными частями ОС. Тогда разработчики компаний-производителей устройств ввода-вывода могут поставлять вместе со своими устройствами драйверы для конкретной операционной системы. 2.6 Защита данных и администрирование Безопасность данных вычислительной системы обеспечивается средствами отказоустойчивости ОС, направленными на защиту от сбоев и отказов аппаратуры и ошибок программного обеспечения, а также средствами защиты от несанкционированного доступа. Для каждого пользователя системы обязательна процедура логического входа, в процессе которой ОС убеждается, что в систему входит пользователь, разрешенный административной службой. Корпорация Microsoft, например, в своем последнем продукте Windows 10 предлагает пользователю вход в систему через распознавание внешности. Это должно повысить безопасность и сделать вход в систему быстрее. А вот Google обещает нам в новой версии своей ОС для смартфонов Android 6.0 доступ к устройству и подтверждение покупок через сканер отпечатка пальца, если для того пригодно устройство. Администратор вычислительной системы определяет и ограничивает возможности пользователей в выполнении тех или иных действий, т.е. определяет их права по обращению и использованию ресурсов системы. Важным средством защиты являются функции аудита ОС, заключающегося в фиксации всех событий, от которых зависит безопасность системы. Поддержка отказоустойчивости вычислительной системы реализуется на основе 8

резервирования (дисковые RAID-массивы, резервные принтеры и другие устройства, иногда резервирование центральных процессоров, в ранних ОС – дуальные и дуплексные системы, системы с мажоритарным органом и др.). Вообще обеспечение отказоустойчивости системы – одна из важнейших обязанностей системного администратора, который для этого использует ряд специальных средств и инструментов. 2.7 Интерфейс прикладного программирования Прикладные программисты используют в своих приложениях обращения к операционной системе, когда для выполнения тех или иных действий им требуется особый статус, которым обладает только ОС. Возможности операционной системы доступны программисту в виде набора функций, который называется интерфейсом прикладного программирования (Application Programming Interface, API). Приложения обращаются к функциям API с помощью системных вызовов. Способ, которым приложение получает услуги операционной системы, очень похож на вызов подпрограмм. Способ реализации системных вызовов зависит от структурной организации ОС, особенностей аппаратной платформы и языка программирования. В ОС UNIX системные вызовы почти идентичны библиотечным процедурам. 2.8 Пользовательский интерфейс ОС обеспечивает удобный интерфейс не только для прикладных программ, но и для пользователя (программиста, администратора, пользователя). На данный момент производители предлагают нам множество функций, призванных облегчить нашу работу с устройствами и сэкономить время. В качестве примера я опять хочу привести Windows 10. Microsoft помогает пользователю обеспечить беспрепятственную работу всех его устройств (естественно от Microsoft) , за счет общей ОС. Тут и мгновенная передача данных с одного устройства на другое, и общие уведомления, которые с такой функцией никак не пропустишь. "Эффективная, организованная работа" – это практически слоган для каждого производителя ОС. Работа с заметками прямо на веб-страницах, новые многооконные режимы, несколько рабочих столов – все это мы видим уже как несколько лет, а у разработчиков еще много идей. 3 Состав операционной системы Современные операционные системы имеют сложную структуру, состоящую из множества элементов, где каждый из них выполняет определенные функции по управлению процессами и распределению ресурсов. 3.1 Ядро 9

Ядро ОС – центральная часть операционной системы, обеспечивающая приложениям координированный доступ к файловой системе, и обмену файлами между ПУ. 3.2 Командный процессор Программный модуль ОС, ответственный за чтение отдельных команд или же последовательности команд из командного файла, иногда называют командным интерпретатором. 3.3 Драйверы устройств К магистрали компьютера подключаются различные устройства (дисководы, монитор, клавиатура, мышь, принтер и др.). Каждое устройство выполняет определенную функцию, при этом техническая реализация устройств существенно различается. В состав операционной системы входят драйверы устройств, специальные программы, которые обеспечивают управление работой устройств и согласование информационного обмена с другими устройствами, а также позволяют производить настройку некоторых параметров устройств. Каждому устройству соответствует свой драйвер. 3.4 Утилиты Дополнительные сервисные программы (утилиты) – вспомогательные компьютерные программы в составе общего программного обеспечения, делающие удобным и многосторонним процесс общения пользователя с компьютером. 3.5 Справочная система Для удобства пользователя в состав операционной системы обычно входит также справочная система. Справочная система позволяет оперативно получить необходимую информацию как о функционировании операционной системы в целом, так и о работе ее отдельных модулей. 4 Перспективы развития В настоящее время наблюдается значительное повышение надежности, безопасности и отказоустойчивости ОС; сближение по возможностям ОС для настольных компьютеров и ОС для мобильных устройств. Тенденция к проектам по ОС с открытым кодом – это очень выгодное направление в развитии ОС, так как фирмам-разработчикам необходимы новые идеи, которые им могут предложить молодые программисты. 10

Огромное значение имеет спрос на корпоративные операционные системы, для которых характерны высокая степень масштабируемости, поддержка сетевой работы, развитые средства обеспечения безопасности, способность работать в гетерогенной среде, наличие средств централизованного администрирования и управления. Здесь то и требуется возможность обработки огромного объема данных. Кто-то делает ставку на облачные хранилища, и прогнозирует "вымирание" ОС вовсе. Даже при том, что мы пользуемся облаками, такая перспектива не кажется возможной в ближайшие годы. Я наблюдаю стремление разработчиков к повышению производительности за счет более разумного использования ресурсов (Windows 10 запускается на 28% быстрее, нежели Windows 7), надежности и удобства в использовании. Будь то голосовое управление или различные уникальные нововведения в интерфейс для более дружелюбного взаимодействия. 11

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Как мы смогли понять, операционные системы играю колоссальную роль во взаимосвязи пользователя и железа. Самым главным является то, что прогресс не стоит на месте, с каждым днем разрабатываются все более мощные машины, объем обрабатываемых данных растет, вместе с этим также развиваются и совершенствуются ОС, появляются новые идеи для более удобного и эффективного применения накопленных знаний. ОС по своему функционалу двигаются в сторону обеспечения интуитивного взаимодействия пользователя и устройства. 12

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ АЦП – аналого-цифровой преобразователь; ОС – операционная система; ПУ – периферийное устройство. 13

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1 Назаров, С. В. Современные операционные системы: учебное пособие / С. В. Назаров, А. И. Широков. - Москва: Национальный Открытый Университет «ИНТУИТ», 2012. - 367 с. 2 Грошев, С. Основные понятия ОС [Электронный ресурс] : Наука и образование / МГТУ им. Н.Э. Баумана - Электрон. журн. - Москва: ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана" 2015. - Режим доступа: http://technomag.bmstu.ru/doc/48639.html 3 Перспективы операционных систем и сетей [Электронный ресурс] : национальный открытый университет «ИНТУИТ». - Москва: 2015 - Режим доступа: http://www.intuit.ru/studies/courses/641/497/lecture/11328 4 Архитектура, назначение и функции операционных систем [Электронный ресурс] : Лекция 1 / Национальный открытый университет «ИНТУИТ» - Москва, 2015. - Режим доступа: http://www.intuit.ru/studies/courses/631/487/lecture/11048 5 Даровский, Н. Н. Перспективы развития операционных систем [Электронный ресурс] / Н. Н. Даровский // интернет-портал Web-3. - 2015. - Режим доступа: http://system.web-3.ru/windows/?act=full&id_article=12055 6 Компоненты Windows 10 [Электронный ресурс] : официальный сайт разработчика / Microsoft Corporation - 2016. - Режим доступа: https://www.microsoft.com/ru-ru/windows/features?section=familiar 7 Android 6.0 Marshmallow [Электронный ресурс] : официальный сайт разработчика / Google Corp. - 2016. - Режим доступа: https://www.android.com/intl/ru_ru/versions/marshmallow-6-0/ 14

• IBM – в 1960-х – 1970-х гг. гг. разработала OS IBM 360 / 370; затем – ОС для персональных компьютеров OS/2; в настоящее время наиболее современными ОС этой фирмы являются z/OS и z/VM;
• Apple – с начала 1980-х гг. развивает семейство ОС MacOS , характеризующееся улучшенным графическим пользовательским интерфейсом (см. раздел MacOS );
• Oracle / Sun – c начала 1980-х гг. фирма Sun развивает ОС Solaris , развитие UNIX (см. раздел Solaris );
• Hewlett-Packard – развивает собственный диалект UNIX – систему HP/UX (см. раздел HP-UX );
• Novell – одна из ведущих фирм в области сетевых технологий; развивает семейство сетевых операционных систем: NetWare ; в настоящее время - Open Enterprise Server ( сетевая ОС , включающая все сетевые возможности NetWare и возможности распространенного диалекта Linux - openSUSE ).

Это далеко не полный перечень коммерческих и исследовательских ОС, включающий сотни наименований.

Solaris – операционная система разработки фирмы Oracle / Sun

Современные тенденции в развитии ОС

На основе опыта использования многих современных ОС, можно выделить следующие основные тенденции в их развитии.

Графические оболочки . Любая современная ОС имеет графический пользовательский интерфейс , причем (по вполне понятным причинам острой конкуренции между фирмами-разработчиками) графические оболочки для всех ОС примерно одинаковы по возможностям. Подчас пользователю трудно сориентироваться, в какой именно ОС он работает, хотя для конечных пользователей (непрограммистов), по-видимому, такая унификация удобна.

Поддержка новых сетевых технологий и Web-технологий . Сети и Интернет активно развиваются. Появляются новые стандарты и протоколы – IPv6 , HTML 5 (для облачных вычислений) и т.д. Современные ОС развиваются в направлении поддержки всех новых сетевых технологий.

Усиленное внимание к механизмам безопасности и защиты . Во многом благодаря инициативе Trustworthy Computing , начатой фирмой Microsoft в 2002 г. (она подробно рассмотрена в предыдущих лекциях), а также ввиду все усиливающейся киберпреступности , все современные ОС уделяют повышенное внимание безопасности: при просмотре веб-страниц браузеры выполняют их проверку на отсутствие phishing ; загрузки и инсталляции программ из сети выполняются только с явного согласия пользователя и т.д.

Поддержка многопоточности и многоядерных процессоров . Ввиду широкого распространения многоядерных процессоров, все современные ОС имеют библиотеки программ, поддерживающие эту возможность аппаратуры. Именно благодаря многоядерной архитектуре, становится реально возможным параллельное выполнение потоков ( threads ).

Поддержка распределенных и параллельных вычислений . Современные ОС имеют в своем составе высокоуровневые библиотеки, позволяющие разрабатывать параллельные алгоритмы решения задач – например, поддерживающие стандарты параллелизма OpenMP и MPI .

Виртуализация ресурсов и аппаратуры . Современные ОС имеют в своем составе средства виртуализации , позволяющие выполнять приложения для других платформ в изолированных виртуальных машинах , в которые могут быть инсталлированы другие операционные системы.

Развитие файловых систем с целью защиты информации и значительного увеличения размера файлов (для мультимедиа ). Современные требования обработки мультимедийной информации приводят к тому, что старые файловые системы (например, FAT ) оказываются недостаточными для хранения мультимедийных файлов. Например, максимальный размер файла в системе FAT – 4 гигабайта – легко может быть превышен при переписи на компьютер цифровой видеопленки длительностью 10-15 минут. Поэтому разрабатываются новые файловые системы, допускающие хранение очень больших файлов, например, система ZFS в ОС Solaris. Другим требованием является обеспечение конфиденциальности информации , которое приводит к необходимости реализации в файловых системах возможности криптования (которая реализована, например, в файловой системе ZFS).

Поддержка облачных вычислений – совсем новая тенденция в развитии ОС, начало которой положила "облачная" ОС Windows Azure фирмы Microsoft (см. "ОС для облачных вычислений (cloud computing). Windows Azure").

Новые ОС семейства Windows

Приведем краткий обзор возможностей новых ОС семейства Windows , не нашедших подробного отражения в курсе.

Windows Vista имеет следующие новые возможности: новый стиль GUI ( Windows Aero); встроенный инструментарий . NET Framework 3.0, обеспечивающий исполнение управляемого кода . NET ; единую систему поиска информации WinFS; средства управления безопасностью приложений (в частности, запуск инсталляционных приложений только с явного согласия пользователя); подсистемы Windows Presentation Foundation ( поддержка современного развитого GUI ), Windows Communication Foundation ( поддержка современных коммуникационных технологий с помощью сервисов); Windows Workflow Foundation (также называемая CardSpace ) – поддержка аутентификации пользователей , планирования и организации работ .

Windows Server 2008 – наиболее современная серверная ОС семейства Windows . Она предоставляет: поддержку новой версии Интернет -протокола IPv6 ; улучшенную поддержку сетей; поддержку параллельного программирования; новый мощный командный процессор Windows PowerShell ; средства виртуализации и эмуляции приложений с помощью технологии Hyper-V .

Windows 7 - наиболее новая на данный момент (2010 г.) ОС серии Windows . Она предоставляет поддержку нового вида пользовательского интерфейса - multi-touch; средства кэширования Интернет -трафика (Branch cache ); уникальный набор фоновых рисунков рабочего стола для каждой страны; улучшенную поддержку драйверов устройств; более гибкие настройки безопасности и брандмауэра ; развитие GUI -интерфейса Aero, впервые реализованного в Windows Vista .

Новые тенденции в развитии ОС

Проект Midori. Midori - проект Microsoft Research, который начат в начале 2000-х гг. под названием Singularity . Midori – исследовательская ОС, реализованная на управляемом коде (managed code) являющемся основой платформы. NET и обеспечивающем полный контроль типов , безопасности и др., что значительно повышает надежность и безопасность кода . Однако до Midori разработчики ОС предпочитали менее надежные, но более эффективные способы реализации ОС на языках C и C++, так что, на наш взгляд, Midori – весьма смелый эксперимент. На управляемом коде в ОС Midori реализованы, в том числе, и ядро ОС, и драйверы устройств . Midori предоставляет эффективную поддержку распараллеливания, что особенно важно при современных тенденциях развития аппаратных платформ. Для повышения безопасности выполнения приложений Midori обеспечивает их защиту на основе исполнения каждого приложения в своей отдельной "песочнице" (sandbox) Одна из основных особенностей Midori – то, что она является Интернет-ориентированной ОС . В будущем не исключен переход развития ОС фирмы Microsoft с платформы Windows на новую платформу Midori.

Графические оболочки ОС

Как уже отмечалось, графическая оболочка имеется у каждой современной ОС. Графические оболочки ОС предоставляют следующие основные возможности.

Удобный графический пользовательский интерфейс .

Возможность выполнить любые системные настройки с помощью GUI . Следует, по нашему личному опыту, особо отметить в этом отношении графические оболочки ОС Linux.

Поддержка новых тенденций в развитии интерфейсов – multi-touch, Tablet PC и др.

Унификация графических оболочек для различных ОС . В разных операционных системах используются графические оболочки CDE , KDE, GNOME. Возможно, в ближайшем будущем их список расширится.

Отметим, что оболочки для разных ОС практически неотличимы (все они имеют, например, кнопку Start, папку My Documents и т.д.), что удобно для конечных пользователей, так как упрощает изучение рабочей среды.