В настоящее время существует большое количество операционных систем и постоянно появляются новые, учитывающие недостатки и расширяющие возможности предшествующих. Многие из ОС не просто являются конкурирующими друг с другом или совершенствующими друг друга, а предназначены для конкретной цели. Существуют ОС для персональных компьютеров, для рабочих станций, для серверов и т.д.
Основными характеристиками ОС являются:
· разрядность;
· число одновременно решаемых задач (многозадачность);
· число одновременно работающих пользователей;
· файловая система;
· поддержка работы в сети;
· степень защиты;
· на каких аппаратных платформах может работать;
· поддержка одновременной работы нескольких процессоров.
Сейчас все большее количество ОС поддерживают работу с сетью и обеспечивают выход как в локальную сеть, к общим ресурсам рабочей группы, так и во всемирную глобальную сеть Интернет. Эти сетевые соединения могут быть реализованы как посредством сетевой карты, так и через модем.
Каждая из ОС требует для своей работы определенных ресурсов, таких как объем оперативной памяти, объем винчестера, тип процессора и его производительность. Поэтому важно знать, для какой платформы предназначена та или иная ОС. Возможность установки на различных платформах является важным критерием при выборе ОС.
Организация файловой системы ОС влияет на скорость доступа к данным и на объем доступных данных.
Помимо этого, не каждая операционная система подходит для выполнения конкретной задачи, например, для реализации различных научных экспериментов, как правило, необходима ОС реального времени (обеспечивающая мгновенный отклик на событие) класса UNIX или Linux.
Рассмотрим наиболее распространенные ОС. Выделим две группы систем: операционные системы для персональных компьютеров и операционные системы для рабочих станций, серверов и мэйнфреймов.
Операционные системы для персональных компьютеров. Семейство ОС Windows. Фирма Microsoft разработала целое семейство операционных систем для IBM-совместимых компьютеров, и сегодня они используются на большинстве персональных компьютеров.
В1985 году была создана MS Windows 1.0, в 1992 Windows 3.1, чуть позже Windows 3.11, Windows 3.5, затем Windows 95, Windows NT 4.0, Windows 98, Windows 2000, Windows ME.
Windows 95-98 предназначены в основном для решения офисных задач: для ведения бухгалтерии, написания документов, представления графических результатов деятельности фирм и т.д. ОС Windows 95-98 поддерживают файловую систему FAT32.
Такие системы, как Windows 95-98 могут использоваться как ОС для домашних компьютеров, учебного процесса или для неопытного пользователя, для начального знакомства с компьютером, т.к. интерфейс этих систем очень удобен и интуитивно понятен каждому. Базовыми понятиями в них являются окно, пиктограмма и пусковое меню. Многие пользователи настолько привыкли к интерфейсу этих систем, что уже не мыслят себе работу в системах с другим пользовательским интерфейсом.
Windows 2000 Professional. Windows 2000 Professional — операционная система для настольных компьютеров в организации любого масштаба, заменившая Windows 95 как стандартную платформу для деловых приложений. В процессе проектирования Windows 2000 Professional преследовались следующие цели: упростить работу с системой; сохранить традиционные достоинства систем Windows NT; перенести в систему лучшие качества Windows 98; создать легко конфигурируемую настольную систему, позволяющую снизить общую стоимость владения (Total Cost of Ownership, TCO).
В Windows 2000 используется привычный интерфейс Windows, но более простой и "интеллектуальный". Обеспечивается поддержка множества национальных языков. Упрощена настройка системы благодаря использованию новых программ-мастеров (для подключения новых устройств, создания сетевых соединений и т. п.).
Система ориентирована на работу с мобильными компьютерами. Упрощены подключение и отключение устройств и работа с dock-станцией, обеспечивается более экономичный режим использования батарей, имеется режим автономной работы с документами, повышена защищенность информации (благодаря использованию шифрующей файловой системы)
Имеются эффективные инструменты для работы с Интернет, которые встроены в систему, ускоряют работу и поиск информации в сети Web.
Windows 2000 Professional наследует традиционно сильные черты систем Windows NT: защищенность информации, высокую надежность, производительность.
Защищенность информации обеспечивается благодаря использованию модифицированной файловой системы NTFS 5.0, шифрующей файловой системы, коммуникационных протоколов, позволяющих создавать закрытые виртуальные частные сети (VPN), протокола аутентификации Kerberos и технологий управления доступом, таких как смарт - карты.
В системе улучшено многозадачное выполнение приложений, обеспечивается масштабируемая поддержка памяти и процессоров, ускоряется доступ к информации на локальных дисках и в сети (благодаря индексированию содержимого файлов).
В системе Windows 2000 Professional реализованы многие удачные решения, появившиеся после выхода системы Windows 98.
По сравнению с Windows NT 4.0 система Windows 2000 Professional обеспечивает лучшую поддержку существующих приложений и драйверов. Новая система поддерживает множество имеющихся 32-разрядных приложений, а также 16-разрядные Win- и DOS-приложения. Однако приложения, не соответствующие модели безопасности Windows NT, не будут работать в Windows 2000 Professional. Новая система имеет значительно расширенный список совместимых аппаратных устройств.
Поддерживаются устройства нового поколения: компьютеры с возможностями управления питанием, шины AGP, LJSB и JEEE 1394, DVD-диски, адаптеры ATM, кабельные модемы и т. д.
Имеется встроенная сетевая поддержка для подключения к системам Windows NT Server, Novell NetWare или UNIX.
Windows Me. Windows Millennium Edition (Windows Me) — новая операционная система для персональных компьютеров, позволяющая прямо из дома получить доступ ко всем многообразным возможностям электронного мира. В данной ОС улучшены возможности работы со средствами мультимедиа, обеспечивающие удобную обработку изображений, общий доступ к файлам цифровых фотографий, цифрового и аналогового видео и цифровой музыки; использование качественной графики и звука в компьютерных играх.
Высокая степень доступности, простота и наличие развитых справочных средств делают Windows Me удобной операционной системой для домашнего компьютера.
Операционная система Windows Me упрощает создание домашней сети и обеспечивает общий доступ к подключению Интернета, принтерам и другим устройствам, что сберегает время, деньги и другие ресурсы пользователей.
Операционная система Windows Me предоставляет эффективные и многообразные средства доступа к Интернету, благодаря которым пользователь может участвовать в аудиоконференциях и сетевых играх, обмениваться сообщениями электронной почты — словом, поддерживать связь с окружающим миром.
Windows CE. Эту ОС не следует путать с Windows 98 SE, Windows CE — операционная система для портативных компьютеров. Для нее есть программы Word и Excel, которые совместимы с их настольными аналогами.
MacOS. Операционная система для компьютеров iMAC (Macintosh Apple), ее нельзя установить на компьютер с процессором Pentium и наоборот Windows нельзя поставить на iMAC. Для Mac существует много возможностей эмуляции MS Windows и DOS. MacOS — это многозадачная операционная система
PalmOS. Операционная система для карманных компьютеров Palm, является соперником Windows CE 3.0. В Palm как правило нет клавиатуры, и используется световое перо. В PalmOS есть свой текстовый редактор, веб-браузер и другие программы.
BeOS. Это новая операционная система, ее первая версия появилась в 1996 году. BeOS поддерживает две аппаратные платформы: PowerPC и Intel x86. Она легко уживается с другими операционными системами, поэтому ее можно установить на один компьютер вместе с Windows 95/98 и Windows NT. Эта система особенно хороша для тех, чья работа связана с созданием мультимедиа. Главным достоинством данной ОС служит файловая система Bfs, которая базируется на 64-битной структуре и позволяет обратиться к 18 биллионам гигабайт. Интерфейс программирования приложений (application programming interface — API) в BeOS объектно-ориентирован в большей степени, чем в других распространенных операционных системах. Это значительно облегчает создание новых приложений и улучшение существующих.
Традиционные операционные системы способны обрабатывать графическую информацию, но это не является их основной задачей. Однако сегодня это направление становится приоритетным независимо от области применения, будь то экономика или физика, творчество или развлечения. Архитектура BeOS специально оптимизирована для обработки видео- и аудиоинформации и выполнения широкого круга задач, связанных с коммуникационными возможностями.
Операционные системы для рабочих станций, серверов и мэйнфреймов. UNIX. Среди применяемых в настоящее время ОС практически на всех классах компьютеров — от рабочих станций до суперкомпьютеров — лидируют различные версии и реализации многопользовательской, многозадачной, платформо независимой ОС UNIX. Операционная система UNIX — одна из самых популярных в мире операционных систем — была разработана Кеном Томпсоном — сотрудником фирмы Bell Laboratories концерна AT&T в 1969 году как многозадачная система для миникомпью-теров и мэйнфреймов.
ОС UNIX — 32 разрядная система, сетевая, с высокой степенью защиты (американский стандарт безопасности С2), может поддерживать одновременную работу нескольких процессоров.
Для проведения сложных экспериментальных исследований, связанных с большим количеством вычислений над большим объемом данных, требуются значительные системные ресурсы. В этом случае многие UNIX системы позволяют организовать кластер, т.е. многомашинный вычислительный комплекс, где все ресурсы компьютеров (дисковое пространство, память, ресурсы процессора) являются разделяемыми и доступными для любого пользователя в соответствии с его правами. В такой системе существует возможность постоянного наращивания мощности кластера, путем подсоединения дополнительных компьютеров, а работа в ней, при этом, остается для пользователя абсолютно "прозрачной", как если бы он работал на одном компьютере с огромными ресурсами.
Linux. В начале 90-х годов Линус Торвальдс при участии ряда программистов из ряда стран мира разработал операционную систему Linux. ОС Linux выполняет многие из функций, характерные для DOS и Windows. Однако она отличается особой мощью и гибкостью. Linux представляет собой PC-версию ОС UNIX, которая десятилетиями используется на мэйнфреймах и мини-ЭВМ и является основной ОС рабочих станций. Linux предоставляет в распоряжение персонального компьютера скорость, эффективность и гибкость UNIX, используя при этом все преимущества современных персональных машин. С финансовой точки зрения Linux обладает весьма существенным достоинством — сама система и многие при-ложения для нее являются бесплатными. И, в отличии от ОС UNIX, Linux распространяется бесплатно по генеральной открытой лицензии GNU в рамках Фонда бесплатного Программного Обеспечения (Free Software Foundation), что делает эту ОС доступной для всех желающих. Другими ее достоинствами являются: открытость исходных текстов, наличие инструментария разработки, многочисленные хорошо написанные книги.
Это полная многозадачная многопользовательская операционная система (точно также как и другие версии UNIX),c файловой системой JFS способная работать с X Windows, TCP/IP, Emacs, UUCP, mail и USENET. Linux используется на Web-серверах чаще, чем любая другая ОС. Практически все важнейшие программные пакеты были поставлены и на Linux, теперь для него доступны и коммерческие пакеты. Интегрированный пакет Star Office по своим функциональным возможностям аналогичен пакету MS Office. Сейчас все большее разнообразие оборудования поддерживается по сравнению с первоначальным ядром.
В Linux применяется графический пользовательский интерфейс (GUI — Graphics User Interface) X Window. Для этого интерфейса разработано много программ управления окнами — менеджеров окон, такие как: AfterStep, Wfwm, KDE, GNOME. Два последних менеджера позволяют, при желании, сделать Desktop ("рабочий стол") Linux похожим на Desktop Windows 95.
OS/2. Операционная система OS/2 стоит особняком: будучи полноправной многозадачной операционной системой со своим оригинальным графическим пользовательским и программным интерфейсами, она сохра-няет совместимость с MS-DOS, PC-DOS и Microsoft Windows (начиная с версии WARP 3.0).
Фирма IBM вместе с операционной системой OS/2 выпустила свой вариант графического интерфейса пользователя (GUI — Graphics User Interface) — Presentation Manager.
Система OS/2 имеет развитый объектно-ориентированный программный интерфейс. Операционная система OS/2, кроме того, поддерживает свою файловую систему — HPFS (High Performance File System — высокопроизводительная файловая система), характеризующуюся хранением имен файлов и каталогов в виде B-дерева. Эта файловая система оптимизирована для мультизадачной среды и ускоряет одновременную работу программ с файлами, расположенными на дисках большего объема. Используя виртуальную память на диске, программа может адресовать до 1Гб памяти.
В ОС OS/2 реализована возможность запуска двух или более программ одновременно, а планировщик задач определяет, какой из этих задач предоставить время процессора.
Многозадачная и многопоточная архитектура ОС OS/2 обеспечивает прочную платформу сетевым клиентам. OS/2 поддерживает прикладные программы отдельно от функций сети, таким образом, возникновение проблемы с программным обеспечением в одной области памяти не ведет к зависанию всей операционной системы и прерыванию работы. Операци-онная система OS/2 поддерживает полный набор протоколов для работы как в локальной сети, так и в глобальной сети Интернет. Это такие протоколы как: NetBIOS, IPX/SPX, TCP/IP и др.
ОС OS/2 позволяет запускать MS-DOS и Windows программы, посредством "блока совместимости" или "блока реального режима". В основном все приложения Windows под OS/2 работают хорошо.
Windows NT. Windows NT самостоятельная операционная система фирмы Microsoft, она предназначена для использования в локальных вычислительных сетях и на мощных настольных компьютерах, в том числе на серверах и рабочих станциях с архитектурой RISC (не совместимых с IBM). Windows NT унаследовала облик Windows.
Файловая система Windows NT позволяет в рамках одной ОС поддерживать разные способы организации файлов на внешних устройствах DOS-совместимую FAT, совместимую с OS/2 высокоскоростную HPFS и собственную файловую систему NTFS.
Windows NT является 32-разрядной, многозадачной ОС, кроме того, обеспечивает высокий уровень защиты пользовательской информации, система удовлетворяет требованиям американского стандарта безопасности С2, рекомендованного для банковских и финансовых приложений. ОС может работать в качестве WEB- или FTP-сервера.
Windows NT может работать не только на платформе Intel x86, но и на других. ОС может обеспечить одновременную работу до 16 процессоров.
Windows 2000 Server. Это базовая серверная ОС для бизнес приложений, имеющая универсальные средства, необходимые для рабочих групп и размещения файловых служб, серверов печати и приложений, коммуникационных и Web-серверов в масштабах подразделения.
По сравнению с предыдущей версией, обеспечивает большую надежность, быстродействие и легкость управления. Что еще важнее — в Windows 2000 Server имеется большой набор распределенных служб, построенных на базе Active Directory — многоцелевого, масштабируемого каталога, созданного с использованием Интернет-технологий и полностью интегрированного с системой. Active Directory значительно упрощает администрирование систем и поиск ресурсов в корпоративной сети.
Многочисленные Web- и Интернет-службы, входящие в состав Windows 2000 Server, позволяют организациям широко использовать Интернет-технологии, создавая сложные Web-приложения и службы распространения потоковой информации (аудио, видео и т. п.) и используя Windows 2000 Server в качестве платформы для построения сетей Intranet.
Windows 2000 Server является перспективной целевой и инструментальной платформой для независимых поставщиков программного обеспечения (Independent Software Vendor, ISV) и разработчиков заказных бизнес-приложений, поскольку в этом продукте поддерживаются и развиваются самые передовые службы распределенных приложений, такие как DCOM, серверы транзакций и очередей сообщений. Кроме того, для повышения производительности Windows 2000 Server базовый продукт в семействе серверов Microsoft поддерживает многопроцессорную симметричную обработку (SMP) на двух процессорах и память объемом до 4 Гб.
Windows 2000 Advanced Server. Windows 2000 Advanced Server — более мощная серверная ОС среднего уровня, имеющий все возможности Windows 2000 Server и дополнительные средства для поддержания высокой надежности и масштабируем ости, необходимых для предприятия или крупного подразделения, обеспечивает возможность создания высоконадежных, масштабируемых кластерных систем и позволяет использовать физическую память до 64 Гб. Эта система поддерживает работу (SMP) до 4 процессоров и является эффективным решением для построения интенсивно используемых баз данных, обеспечивая высокую производительность, надежность и возможность распределения сетевой нагрузки и загрузки компонентов системы.
Служба кластеризации в Windows 2000 Advanced Server позволяет объединять в кластер два сервера с общим числом процессоров до 64. Необязательно, чтобы серверы были одной мощности или одинаковой конфигурации.
Windows 2000 Datacenter Server. Windows 2000 Datacenter Server — наиболее мощная и функционально полная серверная операционная система из всех, когда-либо предлагавшихся компанией Microsoft. Она поддерживает работу до 32 процессоров (SMP) и до 64 Гб физической памяти. Стандартными возможностями этой системы, как и Windows 2000 Advanced Server, являются службы кластеризации и балансировки нагрузки. Кроме того, система Windows 2000 Daiacenter Server оптимизирована для больших хранилищ данных (data warehouse), эконометрического анализа, крупномасштабного научного и инженерного моделирования, оперативной обработки транзакций, многосерверных и больших Web-проектов.
Windows XP 64-bit Edition. Корпорация Microsoft разработала свою первую 64-разрядную клиентскую операционную систему Windows XP 64-Bit Edition, стараясь удовлетворить профессиональные потребности пользователей специализированных технических рабочих станций. Для продуктивной работы подобных станций требуется больший объем памяти и более высокое быстродействие, например, при выполнении вычислений, использующих переменные с плавающей точкой, необходимых в таких областях, как создание спецэффектов для кинофильмов и трехмерной анимации, а также разработка технических и научных приложений.
Преимущества, обеспечиваемые 64-разрядной операционной системой, проявляются в таких областях, как автомобиле- и самолетостроение, предоставляя инженерам необходимое быстродействие для создания более сложных моделей. Благодаря таким системам инженеры могут использовать программные симуляторы для анализа эффектов воздушных потоков, напряжения и нагрева, воздействующих на материалы, из которых изготавливается автомобиль или самолет, а затем изучать полученные результаты с целью усовершенствования конструкции.
Кроме того, характеристики 64-разрядной операционной системы гарантируют значительную экономию времени, необходимого для цифрового представления трехмерных моделей, создателям цифровых мультимедийных материалов, включая разработчиков трехмерной анимации и игр и компьютерных художников.
Возможности по обработке информации, предоставляемые 64-разрядной операционной системой, обеспечивают высокую скорость сложных вычислений также в финансовых приложениях, необходимых для анализа тенденций рынка, динамики цен и осуществления продаж в режиме реального времени.
Операционная система Windows XP 64-Bit Edition будет устанавливаться на компьютеры с процессорами Intel ItaniumTM в качестве платформы для пользователей рабочих станций, практически исчерпавших возможности памяти 32-разрядных систем. Основное различие между 32-разрядной и 64-разрядной операционными системами состоит в особенностях обработки данных: на компьютерах с Windows XP поддерживается использование значительно большего объема системной памяти. В Windows XP 64-Bit Edition обеспечена поддержка до 16 гигабайт ОЗУ и до 8 терабайт виртуальной памяти. Поддержка физической памяти будет расти по мере расширения возможностей оборудования. Доступ к данным, хранящимся в памяти, осуществляется в тысячи раз быстрее, чем к информации, хранящейся на жестком диске, что обеспечивает огромные преимущества по быстродействию для приложений, разработанных с расчетом на больший объем системной памяти. Кроме того, одной из целей разработки операционной системы Windows XP 64-Bit Edition было использование преимуществ процессора Itanium в области вычислений, содержащих переменные с плавающей точкой.
Благодаря операционной системе Windows XP 64-Bit Edition один и тот же компьютер может быть испольован для разработки как технических, так и бизнес-приложений. Таким образом, пользователям технических рабочих станций не придется поддерживать отдельную рабочую станцию для высококлассных бизнес-приложений. Большинство 32-разрядных приложений, совместимых с Windows, будут выполняться в подсистеме операционной системы Windows XP 64-Bit Edition без каких-либо изменений. Например, конструкторы смогут создавать модели и предоставлять их в общий доступ для использования другими сотрудниками компании, копируя их в документ Word для финансового отдела или добавляя на слайды PowerPoint для группы маркетинга.
Системы, работающие под управлением Windows XP 64-Bit Edition, можно интегрировать в существующие сети Windows и управлять ими параллельно с 32-разрядными системами с помощью тех же средств администрирования. Это упрощает задачу сотрудников отдела информационных технологий и значительно снижает затраты на поддержку и администрирование систем.