Первый период (1945–1955 гг.). Ламповые машины. Операционных систем нет - раздел Образование, Первый период 1945–1955 гг.. Ламповые машины. Операционных систем нет Мы Начнем Исследование Развития Компьютерных Комплексов С Появления Электронн...
Мы начнем исследование развития компьютерных комплексов с появления электронных вычислительных систем (опуская историю механических и электромеханических устройств).
Первые шаги в области разработки электронных вычислительных машин были предприняты в конце Второй мировой войны. В середине 40-х были созданы первые ламповые вычислительные устройства и появился принцип программы, хранящейся в памяти машины (John Von Neumann, июнь 1945 г.). В то время одна и та же группа людей участвовала и в проектировании, и в эксплуатации, и в программировании вычислительной машины. Это была скорее научно-исследовательская работа в области вычислительной техники, а не регулярное использование компьютеров в качестве инструмента решения каких-либо практических задач из других прикладных областей.
Программирование осуществлялось исключительно на машинном языке. Об операционных системах не было и речи, все задачи организации вычислительного процесса решались вручную каждым программистом с пульта управления. За пультом мог находиться только один пользователь. Программа загружалась в память машины в лучшем случае с колоды перфокарт, а обычно с помощью панели переключателей.
Вычислительная система выполняла одновременно только одну операцию (ввод-вывод или собственно вычисления). Отладка программ велась с пульта управления с помощью изучения состояния памяти и регистров машины. В конце этого периода появляется первое системное программное обеспечение: в 1951–1952 гг. возникают прообразы первых компиляторов с символических языков (Fortran и др.), а в 1954 г. Nat Rochester разрабатывает Ассемблер для IBM-701.
Существенная часть времени уходила на подготовку запуска программы, а сами программы выполнялись строго последовательно. Такой режим работы называется последовательной обработкой данных. В целом первый период характеризуется крайне высокой стоимостью вычислительных систем, их малым количеством и низкой эффективностью использования.
Второй период (1955 г.–начало 60-х). Компьютеры на основе транзисторов. Пакетные операционные системы
С середины 50-х годов начался следующий период в эволюции вычислительной техники, связанный с появлением новой технической базы – полупроводниковых элементов. Применение транзисторов вместо часто перегоравших электронных ламп привело к повышению надежности компьютеров. Теперь машины могут непрерывно работать достаточно долго, чтобы на них можно было возложить выполнение практически важных задач.
Снижается потребление вычислительными машинами электроэнергии, совершенствуются системы охлаждения. Размеры компьютеров уменьшились. Снизилась стоимость эксплуатации и обслуживания вычислительной техники. Началось использование ЭВМ коммерческими фирмами. Одновременно наблюдается бурное развитие алгоритмических языков (LISP, COBOL, ALGOL-60, PL-1 и т.д.).
Появляются первые настоящие компиляторы, редакторы связей, библиотеки математических и служебных подпрограмм. Упрощается процесс программирования. Пропадает необходимость взваливать на одних и тех же людей весь процесс разработки и использования компьютеров.
Именно в этот период происходит разделение персонала на программистов и операторов, специалистов по эксплуатации и разработчиков вычислительных машин.
Изменяется сам процесс прогона программ. Теперь пользователь приносит программу с входными данными в виде колоды перфокарт и указывает необходимые ресурсы. Такая колода получает название задания. Оператор загружает задание в память машины и запускает его на исполнение. Полученные выходные данные печатаются на принтере, и пользователь получает их обратно через некоторое (довольно продолжительное) время.
Смена запрошенных ресурсов вызывает приостановку выполнения программ, в результате процессор часто простаивает. Для повышения эффективности использования компьютера задания с похожими ресурсами начинают собирать вместе, создавая пакет заданий.
Появляются первые системы пакетной обработки, которые просто автоматизируют запуск одной программы из пакета за другой и тем самым увеличивают коэффициент загрузки процессора. При реализации систем пакетной обработки был разработан формализованный язык управления заданиями, с помощью которого программист сообщал системе и оператору, какую работу он хочет выполнить на вычислительной машине. Системы пакетной обработки стали прообразом современных операционных систем, они были первыми системными программами, предназначенными для управления вычислительным процессом.
Все темы данного раздела:
Третий период (начало 60-х – 1980 г.). Компьютеры на основе интегральных микросхем. Первые многозадачные ОС
Следующий важный период развития вычислительных машин относится к началу 60-х – 1980 г. В это время в технической базе произошел переход от отдельных полупроводниковых элементов типа транзисторо
Архитектура операционной системы.
Простейшая структуризация ОС состоит в разделении всех компонентов ОС на модули, выполняющие основные функции ОС (ядро), и модули, выполняющие вспомогательные функции ОС. Вспомогательные модули ОС
Монолитное ядро
По сути дела, операционная система – это обычная программа, поэтому было бы логично и организовать ее так же, как устроено большинство программ, то есть составить из процедур и функций. В эт
Микроядерная архитектура
Современная тенденция в разработке операционных систем состоит в перенесении значительной части системного кода на уровень пользователя и одновременной минимизации ядра.
Речь идет о
Смешанные системы
Все рассмотренные подходы к построению операционных систем имеют свои достоинства и недостатки.
В большинстве случаев современные операционные системы используют различные ко
Реализация многозадачности
По числу одновременно выполняемых задач операционные системы можно разделить на два класса:
· многозадачные (Unix, OS/2, Windows);
· однозадачные (например, MS-DOS).
Многопроцессорная обработка
Вплоть до недавнего времени вычислительные системы имели один центральный процессор.
В результате требований к повышению производительности появились многопроцессорные си
Системы реального времени
В разряд многозадачных ОС, наряду с пакетными системами и системами разделения времени, включаются также системы реального времени, не упоминавшиеся до
Управление процессами. Диаграмма состояний процесса.
Важнейшей частью операционной системы, непосредственно влияющей на функционирование вычислительной машины, является подсистема управления процессами. Процесс (задача) - абстракция, описывающ
Планирование процессов. Понятие очереди. Планировщики.
В зависимости от состояния процесса ему должен быть предоставлен тот или иной ресурс, например новый процесс, необходимо разместить в основной памяти, следовательно, ему необходимо выделить часть а
Взаимодействие процессов. Транспортеры, очереди, сигналы, семафоры.
Взаимодействие процессов удобно рассматривать в схеме производитель – потребитель, например, программа вывода на печать производит последовательность символов, которые потребляются драйвером принте
Вытесняющее и невытесняющее планирование
Процесс планирования осуществляется частью операционной системы, называемой планировщиком. Планировщик может принимать решения о выборе для исполнения нового процесса из числа находящихся в состоян
Алгоритмы планирования
Существует достаточно большой набор разнообразных алгоритмов планирования, которые предназначены для достижения различных целей и эффективны для разных классов задач. Многие из них могут использова
Операционная оболочка Windows3.1, Отличительные черты. Основные достоинства. Окна в Windows.
Операционная оболочка Windows 3.1 — это разработанная фирмой Microsoft надстройка над операционной системой DOS, обеспечивающая большое количество возможностей и удобств для пользователей и програм
Операционные системы Windows 95/98/ME. Объектно-ориентированный подход.
ОС Windows 95/98/МЕ базируются на принципе Plug&Play подключения новых устройств и не требуют серьезного администрирования. Серия NT ориентирована на использование в больших организациях и треб
ОС Windows 95. Основные особенности. Компоненты ядра. Основные достоинства.
С точки зрения базовой архитектуры W95 – это 32 разрядная многопотоковая ОС с вытесняющей многозадачностью. В ее среде могут выполнятся собственные 32-ые прикладные программы, написанные в соответс
Основные достоинства ОС Windows 98.
1. поддержка нескольких мониторов делает возможным использование нескольких мониторов для расширения рабочего стола, выполнения разных программм на разных мониторах, а также выполнение много
Функции и состав операционной системы Windows 95.
1. управление процессами. В W95 процесс – это либо виртуальная машина MS-DOS, либо работающее приложение Windows. Каждый процесс может порождать множество потоков. Поток – это последовательн
OC WinNT/2000. Задачи, поставленные при создании WinNT.
WinNT – 32х разрядная ОС с приоритетной многозадачностью. В качестве фундаментальных компонент в состав ОС входят средства обеспечения безопасности и развитый сетевой сервис. WinNT обеспечивает сов
Модель безопасности Win’NT
Модель без-ти – монитор без-ти, совместно с процем входа в с-му и защищенными подс-ми. В многозадачной ОС W’NT приложения совместно исп-ют ряд ресурсов в с-ме, включая память компа
Управление памятью W’NT.
Пред.собой ОС сервера д/исп-ния на раб станции. Надежность обеспечивается за счет высоких систем. затрат, поэтому д/получения приемлемой производительности необходимы быстродействующий ЦП и по мень
Основные отличия Win’2000.
W’2000 основана на W’NT, это полностью 32-хразрядн. ОС с приоритетной многозадачностью и улучшенной реализацией работы с памятью. Новые ср-ва упр-я польз-ми сетевыми ресурсами: Active Direc
Архитектурные модули Windows NT.
Данная ОС является модульной (более совершенной, чем монолитная ОС, т. е. она состоит из отдельных взаимосвязанных относительно простых модулей. Основными модулями WindowsNT являются: 1)уровень апп
Системный сервис Windows NT. Исполняющая система - ядро и уровень аппаратных абстракций. Диспетчер кэша. Драйверы файловой системы. Сетевые драйверы.
Исполняющая система, в состав которой входит ядро и уровень аппаратных абстракций, обеспечивает общий сервис системы, который могут использовать все подсистемы среды. Каждая группа сервиса находитс
Модель безопасности Windows NT.
Модель безопасности Win’NT – представлена монитором безопасности, а также процессором входа в систему и безопасными защищенными подсистемами. В многозадачной ОС W’NT приложения сов
Управление памятью Windows NT.
W’NT – ОС сервера для использования на рабочей станции. Этим обусловлена архитектура, в которой абсолютная защита прикладных программ и данных преобладает над соображениями скорост
Основные достоинства Windows 2000.
Основные отличия Win’2000. W’2000 основана на W’NT, это полностью 32-х разрядная ОС с приоритетной многозадачностью и улучшенной реализацией работы с памятью. Интерфейс подобен интерфейсу W’98, но
Операционные системы коллективного пользования – многопользовательские, многозадачные. Основные сведения о функционировании.
Многопользовательские и многозадачные ОС в связи с необходимостью обеспечения мультипрограммирования и обеспечения многопользовательского режима обработки данных впервые были разработаны для больши
Файловая система. Физическая организация FAT.
Файловая система - это часть операционной системы, назначение которой состоит в том, чтобы обеспечить пользователю удобный интерфейс при работе с данными, хранящимися на диске, и обеспечить совмест
ОРГАНИЗАЦИЯ ФАЙЛОВ И ДОСТУП К НИМ
Программист воспринимает файл в виде набора однородных записей.
Запись - это наименьший элемент данных, который может быть обработан как единое целое прикладной
Последовательный файл
Простейший вариант - так называемый последовательный файл. То есть файл является последовательностью записей. Поскольку записи, как правило, однобайтовые, файл
Файл прямого доступа
В реальной практике файлы хранятся на устройствах прямого (random) доступа, например на дисках, поэтому содержимое файла может быть разбросано по разным блокам диска, которые можно сч
Другие формы организации файлов
Известны как другие формы организации файла, так и другие способы доступа к ним, которые использовались в ранних ОС, а также применяются сегодня в больших мэйнфреймах (mainframe), ори
ДИРЕКТОРИИ. ЛОГИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ФАЙЛОВОГО АРХИВА
Количество файлов на компьютере может быть большим. Отдельные системы хранят тысячи файлов, занимающие сотни гигабайтов дискового пространства. Эффективное управление этими данными по
Контроль доступа к файлам
Наличие в системе многих пользователей предполагает организацию контролируемого доступа к файлам. Выполнение любой операции над файлом должно быть разрешено только в случае наличия у
Списки прав доступа
Наиболее общий подход к защите файлов от несанкционированного использования - сделать доступ зависящим от идентификатора пользователя, то есть связать с каждым файлом или директори
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ВВОДОМ-ВЫВОДОМ
Функционирование любой вычислительной системы обычно сводится к выполнению двух видов работы: обработке информации и операций по осуществлению ее ввода-вывода.
Физические принципы организации ввода-вывода
Существует много разнообразных устройств, которые могут взаимодействовать с процессором и памятью: таймер, жесткие диски, клавиатура, дисплеи, мышь, модемы и т. д.
Часть этих устройств мож
Файловая система FAT16
Файловая система FAT 16, являющаяся основной для операционных систем DOS, Windows 95⁄98⁄Me, Windows NT⁄2000⁄XP, а также поддерживается большинством других систем. FAT 16 пре
Файловая система FAT32
Файловая система FAT32 представляет собой усовершенствованную версию FAT16, предназначенную для использования на разделах емкостью до 2 Терабайт. FAT32 появилась в Windows 95 OSR2, является основно
Новости и инфо для студентов