Лекция №1
Тема: «Роль и задачи операционных систем»
Цель: выяснить назначение и функции современных ОС, изучить этапы развития ОС от простейших систем пакетной обработки в современных ОС.
план
- Операционная система. Определение и назначение.
- Функции операционных систем.
- Основные качества ОС.
- Поколение операционных систем.
- Нулевое поколение (сороковые годы)
- Первое поколение (пятидесятые годы)
- Второе поколение (шестидесятый года)
- Третье поколение (семидесятые годы)
- Четвертое поколение (восьмидесятые годы)
- Операционная система. Определение и назначение.
Операционная система(ОС) — это набор программ, обеспечивающих возможность использования аппаратуры компьютера. При этом аппаратура компьютера предоставляет только вычислительные мощности, задача же ОС заключается в том, чтобы сделать аппаратуру доступной и по возможности удобной для пользователя. ОС обеспечивают также рациональное и координированное управление аппаратурой для достижения высокой производительности. ОС — это преимущественно администратор ресурсов, управляет процессорами, памятью, устройствами ввода-вывода и данными.
Главное назначение ОС — это управление ресурсами, а главные ресурсы, которыми она управляет, — это аппаратура компьютера:
• процессор;
• память;
• устройства ввода-вывода.
- Функции операционных систем.
ОС реализует множество различных функций, в том числе:
• определяет так называемый интерфейс,
• обеспечивает разделение аппаратных ресурсов между пользователями,
• дает возможность работать с общими данными в режиме коллективного пользования,
• планирует доступ пользователей к общим ресурсам,
• обеспечивает эффективное выполнение операций ввода-вывода,
• осуществляет восстановление информации и вычислительного процесса в случае ошибок.
- Основные качества ОС.
Независимо от того, какие функции выполняет ОС, она должна соответствовать определенным эксплуатационным требованиям, в частности система должна обладать следующими качествами.
• 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, или постараться свести ущерб к минимуму.
• защитой. Система должна быть защищена от несанкционированного доступа.
• эффективностью. ОС представляет собой сложный комплекс программных средств, который использует значительную часть аппаратных ресурсов для собственных нужд. Итак, 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, то же самое, добиться максимальной загруженности ресурса.
• предсказуемостью. Пользователь хочет, чтобы обслуживание не очень сильно менялась в течение длительного времени. В частности, запуская программу, пользователь должен иметь представление, основанное на предыдущем опыте, о том, когда ему будет выдачи результатов. • удобством. ОС должна быть достаточно гибкой и удобной для пользователя.
- Поколение операционных систем.
ОС, аналогично аппаратуре компьютера, на пути своего развития прошли через ряд радикальных изменений, так называемых поколений. Напомним, что для аппаратных средств понятие поколений связано с усовершенствованиями в элементной базе компьютеров от реле, электронных ламп, транзисторов — до интегральных большим и очень большим микросхем. Для ОС же понятие поколений связано с расширением функциональных возможностей и повышением эффективности их работы.
- Нулевое поколение (сороковые годы)
Для первых вычислительных машин характерно отсутствие ОС, так как пользовательские программы реализовались непосредственно в машинных кодах.
- Первое поколение (50-е годы)
Основными отличиями ОС 50-х годов является разработка средств для ускорения и упрощения перехода с задачи на задачу, то есть это было начало систем пакетной обработки, которые предусматривали объединение отдельных задач в группы, когда запущенная на решение задачи получала в свое полное распоряжение все ресурсы машины, а после завершения, управление возвращалось ОС, «расчищали» машину и обеспечивала ввод и запуск решения следующей задачи.
Считается, что первую ОС создала в начале 50-х годов для своих компьютеров IBM-701 исследовательская лаборатория фирмы GeneralMotors. А создание ассоциации пользователей SHERE, работающих на машинах фирмы IBM привело к возникновению до 1957 года множества ОС, разработанных самими пользователями и удовлетворяют вышеперечисленным характеристикам
- Второе поколение (60-е года)
ОС создавались как системы коллективного пользования с мультипрограммным режимом работы, когда несколько пользовательских программ одновременно находятся в основной памяти компьютера, а центральный процессор быстро переключается с задачи на задачу. Главный фактор, способствующий успешному внедрению концепции мультипрограммирования в качестве средства повышения пропускной способности машины, был связан с существенным различием в скоростных характеристиках устройств ввода-вывода и центрального процессора.
- Третье поколение (семидесятые годы)
Появление третьего поколения ОС фактически совпало с представлением фирмой IBM в 1964 году компьютеров семейства System / 360, эти компьютеры третьего поколения были разработаны как машины общего назначения. Особенностью ОС этого поколения является многорежимный системы, то есть возможность предоставления работы во всех известных режимах: пакетной обработки, разделения времени, режиме реального времени и мультипроцессорной режиме. Такие ОС оказались довольно громоздкими и дорогими (исключением является удачная разработка фирмы BellLaboratories — ОС UNIX). ОС третьего поколения представляли собой значительный шаг вперед в развитии средств программного обеспечения, но этот шаг оказался достаточно болезненным для пользователей, так как для того, чтобы заставить один из подобных систем выполнить простейшую задачу,
- Четвертое поколение (восьмидесятые годы)
Благодаря широкому распространению вычислительных сетей и средств оперативной обработки данных в режиме on-line ОС четвертого поколения должны были обеспечивать возможность доступа к территориально распределенным компьютеров. С широким распространением персональных компьютеров появился термин дружеская, удобная для пользователя, ориентирована на неподготовленного пользователя ОС — что в итоге означает возможность предоставления достаточно простого доступа к вычислительным ресурсам.
Контрольные вопросы:
- Дайте определение операционной системы.
- Перечислите функции операционной системы.
- Что такое независимость программ от внешних устройств? Почему это так важно для пользователей?
- Опишите основные качества ОС.
- В чем заключались главные цели разработчиков первых ОС?
- Какова основная причина возникновения мультипрограммирования?
- Перечислите основные качества, которыми должен обладать ОС.
- Охарактеризуйте первое поколение операционных систем.
- Охарактеризуйте второе поколение операционных систем.
- Охарактеризуйте третье поколение операционных систем.
- Охарактеризуйте четвертое поколение операционных систем.