МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ ХАРЬКОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ ХАРЬКОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Литература ОСНОВНАЯ 1.Олифер В.Г., Олифер Н.А. Сетевые операционные системы. – СПб.: Питер, – 544 с. 2.Таненбаум Э. Современные операционные системы. – СПб.: Питер, – 1040 с. 3.Шеховцов В.А. Операційні системи. – К.: Видавнича група BHV, – 576 c. 4.Рихтер Дж. Windows для профессионалов: создание эффективных Win32-приложений с учетом специфики 64- разрядной версии Windows. Пер. с англ. – СПб.: Питер, – 752 c. 5.Голубничий Д.Ю., Третяк В.Ф. Системне програмування i операційні системи. Ч.1. Навчальний посібник. - Харків: Вид.ХДЕУ, – 192 с. 6.Голубничий Д.Ю., Третяк В.Ф., Кавун С.В. Системне програмування та операційні системи. Навчальний посібник. Ч.2. - Харків: Вид.ХНЕУ, – 264 с. 7.Саймон Р. Windows 2003 API. Энциклопедия программиста. Пер. с англ. /Р. Саймон. – К.: ООО "ДиасофтЮП", – 1088 с.ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ 1.Бэкон Дж., Харрис Т. Операционные системы. – К.: Издат.группа BHV; СПб.: Питер, – 800 с. 2.Верма В.Д. Справочник по функциям Win32 API. - М.: Горячая линия – Телеком, – 498 с. 3.Вильямс А. Системное программирование в Windows для профессионалов. – СПб.: Питер, – 624 с. 4.Ганеев Р.М. Проектирование интерфейса пользователя средствами Win32 API. – М.: Горячая линия – Телеком, – 336 с. 5.Кокорева О.И. Реестр Windows XP. – СПб.: БХВ-Петербург, – 560 с. 6.Петзольд Ч. Программирование под Windows 95 в двух томах. Том I: Пер. с англ. – СПб.; BVH, – 752 с. 7.Петзольд Ч. Программирование под Windows 95 в двух томах. Том II: пер. с англ. – СПб.; BVH, – 363 с. 8.Румянцев П. В. Азбука программирования в Win32 API. – М.: Горячая линия – Телеком, – 312 с. 9.Румянцев П. В. Работа с файлами в Win32. – М.: Горячая линия – Телеком, – 216 с. 10.Степаненко О.Е. Visual C++.NET. Классика программирования. – М.: Научная книга, К.: Букинист, – 768 с.

Лектор: Доцент кафедры ИС кандидат технических наук, доцент Голубничий Дмитрий Юрьевич Лектор: Доцент кафедры ИС кандидат технических наук, доцент Голубничий Дмитрий Юрьевич МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ ХАРЬКОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Л е к ц и я 1 по курсу Системное программирование и операционные системы" Введение ©2008

Определение операционной системы (ОС). Место ОС в программном обеспечении 1.1. Назначение и функции операционной системы Эволюция операционных систем Классификация операционных систем. 4.4.

Физические устройства (контроллеры, шины, монитор и т. д.) Микроархитектура (регистры ЦП, АЛУ) Утилиты Компиляторы Редакторы Интерпретаторы команд Прикладные программы Конечный пользователь Программист Машинный язык Операционная система Разработчик ОС Расположение ОС в иерархической структуре программного и аппаратного обеспечения компьютера

ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА это набор программ, контролирующих работу прикладных программ и системных приложений и исполняющих роль интерфейса между пользователями, программистами, приложениями и аппаратным обеспечением компьютера. ОПЕРАЦИОННАЯ СРЕДА программная среда, образуемая операционной системой, определяющая интерфейс прикладного программирования (API) как множество системных функций и сервисов (системных вызовов), предоставляемых прикладным программам. ОПЕРАЦИОННАЯ ОБОЛОЧКА часть операционной среды, определяющая интерфейс пользователя, его реализацию (текстовый, графический и т.п.), командные и сервисные возможности пользователя по управлению прикладными программами и компьютером 8

Развитие видов операционных систем 10

ПЕРВОЕ ПОКОЛЕНИЕ (до 1950). Электронные лампы и коммутационные панели 1. Механические реле HardwareУченные Говард Айкен (Howard Aiken) Джон фон Нейман (John von Neumann) Дж. Преспер Эккерт (J. Presper Eckert) Вильям Мочли (William Mauchley) Конрад Цузе (Konrad Zuse) Sofrware 2. Электронные лампы 1. Программирование на абсолютном машинном языке 2. Не было ни операционных систем, ни системного программного обеспечения 11

ВТОРОЕ ПОКОЛЕНИЕ ( ). Транзисторы и системы пакетной обработки 1. Транзисторы HardwareТипичные ОС FMS (Fortran Monitor System) IBSYS (для компьютера IBM 7094) Sofrware 1. Первые алгоритмические языки и трансляторы 2. Система пакетной обработки 3. Формализованный язык управления заданиями 4. Специальная программа – монитор 2. Mainframe (мэйнфреймы) 1952 г. – Первая ОС создана исследовательской лабораторией фирмы General Motors для IBM

ТРЕТЬЕ ПОКОЛЕНИЕ ( ). Интегральные схемы и многозадачность 1. Интегральные микросхемы Hardware Типичные ОС CTSS (Compatible Time Sharing System совместимая система разделения времени -1963) Sofrware 1. Мультипрограммные системы пакетной обработки 3. Стандарт POSIX 2. Системы разделения времени 2. Серия машин IBM/360 (советский аналог – серия ЕС) MULTICS (MULTiplexed Information and Computing Service – 1963) 3. Мини-компьютеры (серия PDP) Ученные Кен Томпсон (Ken Thompson) 1974 г. – (UNICS) UNIX (Uniplexed Information and Computing Service) 13

ЧЕТВЕРТОЕ ПОКОЛЕНИЕ (с 1980 года) Персональные компьютеры 1. Большие и сверхбольшие интегральные микросхемы Hardware Типичные ОС CР/М (Control Program for Microcomputers) DOS (Disk Operating System Sofrware 1. Интерпретатор языка Бейсик 2. Графический интерфейс пользователя (GUI, Graphical User Interface) 2. Процессор Intel 8080 MS-DOS (MicroSoft Disk Operating System) 3. Микрокомпьютеры Ученные Гэри Килдэлла (Gary Kildall) Билл Гейтс (Bill Gates) Тим Патерсон (Tim Paterson) Даг Энгельбарт (Doug Engelbart) Стив Джобc (Steve Jobs) 5. Персональный компьютер Apple 4. IBM PC (Personal Computer) 14

16

17

18

19

20

21

22

ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ по базовой технологии Windows-подобныеUNIX-подобные по типу лицензии Проприетарная (proprietary) Открытая (opened) по динамики развития УстаревшиеСовременные по области применения Для серверов Для рабочих станций по организации управления ОС реального времени Встроенные ОС Специализированные ОС Общая классификация ОС 24

Классификация ранних ОС ИСТОРИЧЕСКИ ЗНАЧИМЫЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ CTSS (The Compatible Time Share System) ITS (Incompatible Timesharing System) MULTICS (MULTiplexed Information and Computing Service) Master programme 25

История Windows ПРОПРИЕТАРНЫЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ 26 Windows Эмблема Microsoft Windows Последние 10 лет Windows самая популярная (91,02 %) операционная система на рынке персональных компьютеров. Операционные системы Windows работают на платформах x86, AMD64, IA-64. Существовали также версии для DEC Alpha, MIPS и PowerPC.

Клоны Windows 1.x (ноябрь 1985) Версия 1.0 Версия x (ноябрь 1987) Версия 2.0 Версия 2.1 (286) 3.x (май 1990) Версия 3.0 Версия 3.1 (ноябрь 1992) Версия 3.11 (for Workgroups) NT 3.x (июль 1993) Версия NT 3.1 Версия 3.5 (сентябрь1994) Версия 3.51 (май 1995) 9x (август 1995) Версия 95 Версия 98 (июнь 1998) Версия Me (сентябрь 2000) Версия 95 OSR2 NT 4.x (июль 1996) Версия NT (февраль 2000) Версия Professional Версия Server Версия Advanced Server Версия DataCenter 2003 (апрель 2003) Версия Standard Edition Версия Enterprise Edition Версия Datacenter Edition Версия Web Edition Версия Small Business Server XP (октябрь 2001) Home Edition Professional Edition Media Center Edition Tablet PC Edition Professional x64 Edition Starter Edition Vista (сентябрь 2006) Home Basic – 16-ти разрядные операционные системы – 32-ти разрядные операционные системы с поддержкой 16-ти разрядности – 32-ти разрядные операционные системы – 64-ти разрядные операционные системы Home Premium Business Ultimate Enterprise Starter Home Server Windows Seven Server 2008 (Longhorn) Vienna (2009) ПРОПРИЕТАРНЫЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ 27

ПРОПРИЕТАРНЫЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ AMIGA Скриншот AmigaOS 3.9 AmigaOS amiga.comВеб-сайт CurrentСостояние ProprietaryЛицензия атипичное микроядроТип ядра декабря 2006Последняя версия Закрытый код Исходный код Hyperion Entertainment (4.0) Haage & Partner ( ) Commodore International ( ) Разработчик Kickstart Workbench обеспечивает: абстрагирование от уникального аппаратного обеспечения Amiga содержит в себе: процедуру вытесняющей многозадачности (Exec), дисковую операционную систему (AmigaDOS) библиотеки графического интерфейса (Intuition) является графическим интерфейсом пользователя, и представлен как правило одноимённым рабочим столом или другим файловым менеджером

ПРОПРИЕТАРНЫЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ AMIGA Рабочий стол Ambient MorphOS Веб-сайт АктуальноеСостояние проприетарная ОС Лицензия AmbientИнтерфейс Микроядро Quark Тип ядра февраля 2006г.Последняя версия закрытыйИсходный код AmigaOS-совместимая Семейство ОС Ральф Шмидт и Фрэнк Марьяк Разработчик Ambient рабочий стол Cybergraphics поддержка стандарта вывода изображений TinyGL открытый вариант API, совместимого с OpenGL RAVE открытый вариант API, совместимого с Warp3D MUI объектно-ориентированный интерфейс Q-Box управление функциями операционной системы A-Box PowerPC API

ПРОПРИЕТАРНЫЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ Apple/Macintosh Apple DOS СкриншотApple DOS 3.0 ИcторическоеСостояние Apple Software License Agreement Лицензия МонолитноеТип ядра Закрытая Исходный код Apple DOS Семейство ОС Apple Computer Разработч ик Операционная система для микрокомпьютеров серии Apple II с 1978 по 1983 гг. Также известна как просто DOS 3.x. У Apple DOS было три важных версии: DOS 3.1, DOS 3.2 и DOS 3.3, за каждой из которых следовал релиз, исправляющий небольшие ошибки, но только в случае DOS 3.2 этот релиз получил собственный номер версии DOS Наиболее известная и используемая версия DOS 3.3 релиза 1980 и 1983 гг.

ПРОПРИЕТАРНЫЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ Apple/Macintosh Скриншот Mac OS X Mac OS X РазработчикApple Inc. Семейство ОСBSD/Darwin/NEXTSTEP Исходный код Закрытый (с open source компонентами) Последняя версия июня 2007 Тип ядраГибридное ядро ИнтерфейсGUI (Aqua) Лицензияпроприетарная СостояниеАктуальное Веб-сайт Mac OS X операционная система с закрытым и значительно переработанным вариантом BSD-UNIX Основа системы Darwin свободное программное обеспечение с открытыми исходными кодами. Mac OS X использует вытесняющую многозадачность и защиту памяти Впервые была применена тема Aqua – сглаживание для текста, графики и оконных элементов Xgrid позволяет Макам участвовать в распределенных вычислениях Использует Unicode во всей операционной системе Технологии

ПРОПРИЕТАРНЫЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ Корпорация Be Рабочий стол BeOS 5 Personal com Веб-сайт разработка закрытаСостояние частнаяЛицензия модульное гибридное ядро Тип ядра Закрытый кодИсходный код BeOSСемейство ОС Be Inc.Разработчик BeOS операционная система, разработанная Be Inc. как мультимедийная система нового поколения. К достоинствам системы следует отнести: 1.Многопоточность, 2.Микроядерность, 3.Поддержку многопроцессорных архитектур, 4.64-битную журналируемую файловую систему, 5.Крайне удобный и простой пользовательский интерфейс. BeOS BeOS не смогла набрать достаточной массы пользователей и приложений для дальнейшего существования. Фирма Be.Inc. прекратила своё существование в 2002 году. В начале 2005 года в Ганновере, на CeBIT была показана первая версия Zeta, основанная на программном коде BeOS и разработанная фирмой Magnussoft (сайт

ПРОПРИЕТАРНЫЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ Novell NetWare Консоль Novell NetWare 6.5 SP6 РазработчикNovell, Inc. Исходный кодЗакрытый код Последняя версия 6.5 Support Pack 7 9 октября 2007 г. Тип ядрагибридное ядро Интерфейс Командный интерпретатор ЛицензияПроприетарная СостояниеАктуальное Веб-сайт NetWare это сетевая операционная система и набор сетевых протоколов, которые используются в этой системе для взаимодействия с компьютерами- клиентами, подключёнными к сети NetWare поддерживает протоколы TCP/IP и IPX/SPX В основу NetWare была положена очень простая идея: один или несколько выделенных серверов подключаются к сети и предоставляют для совместного использование своё дисковое пространство в виде «томов»

ПРОПРИЕТАРНЫЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ AIX AIX - это интеграция передовых технологий и многолетнего опыта работы IBM на рынке коммерческих многопользовательских систем Первая версия AIX AIX/RT 2 вышла в 1986 году и была построена на базе UNIX System V Release 2 и Berkeley Software Distribution(5) 4.2 Extensions для первых RISC компьютеров IBM RT Personal Computer (последняя версия AIX/RT ). В настоящий момент операционная система AIX является стандартной ОС для компьютеров с процессорами POWER и PowerPC семейств IBM RS/6000 ( ), а также IBM pSeries (начиная с 2000 года) и называется сейчас AIX 5L. 34

СВОБОДНЫЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ BSD BSD (англ. Berkeley Software Distribution) система распространения программного обеспечения в исходных кодах, созданная для обмена опытом между учебными заведениями. Особенностью пакетов ПО BSD была специальная лицензия BSD, которую кратко можно охарактеризовать так: весь исходный код собственность BSD, все правки собственность их авторов Приветствие в терминале FreeBSD РазработчикThe FreeBSD Project Семейство ОС BSD UNIX Исходный кодОткрытый Последняя версия января 2007 Тип ядраМонолитное ядро ЛицензияBSD СостояниеАктуальное Веб-сайт Версии 35

СВОБОДНЫЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ GNU/Linux Разработчик Многочисленн ые разработчики по всему миру Семейство ОС UNIX- подобные Исходный код Открытый Тип ядраМодульное Лицензия В основном GNU GPL СостояниеАктуальное GNU/Linux свободная UNIX-подобная операционная система. Она основана на системных программах, разработанных в рамках проекта GNU, и на ядре Linux. Зачастую, по историческим причинам и для краткости, эту систему называют просто «Linux». Для установки GNU/Linux используют дистрибутивы. Самые распространённые в мире дистрибутивы: американский Red Hat и его наследник Fedora; немецкий SuSE; французский Mandriva (бывший Mandrake); не имеющий национальной принадлежности международный дистрибутив Debian GNU/Linux; один из самых старых дистрибутивов Slackware; сравнительно молодой и активно развивающийся дистрибутив Gentoo; очень молодой, но перспективный дистрибутив Ubuntu и его форк Kubuntu, использующий KDE вместо Gnome. 36

Дистрибутив Softlanding Linux System Питер Мак-Дональд Патрик Фолькердинк Дистрибутив Debian Ян Мёрдок Дистрибутив Red Hat Компания Red Hat 1993 Дистрибутив Slackware ВерсияКодовое имяДата выхода 0.1 август R6 октябрь Buzzиюнь Rexдекабрь Boиюнь Hammиюль Slinkмарт Potatoавгуст Woodyиюль Sargeиюнь Etchапрель 2007 ВерсияДата выхода июля июля ноября июня февраля июня мая октября июня июля июня марта сентября июня февраля сентября октября июля мая2008 ВерсияКодовое имяДата выхода июль 1994 RHL 0.9Halloweenоктябрь 1994 RHL 2.0 август 1995 RHL 3.0.3Picassoмарт 1996 RHL 4.0 октябрь 1996 RHL 5.1 июнь 1998 RHL 6.0Hedwigмай 1999 RHL 7.0Guinnessсентябрь 2000 RHL январь 2001 RHL 7.3Valhallaмай 2002 RHL 8.0 сентябрь 2002 RHL Severnиюль 2003 Red Hat Enterprise Linux ВерсияКодовое имяДата выхода RHEL 2.1Pensacolaмарт 2002 RHEL 2.1 ESPanamaмай 2003 RHEL 3Taroonоктябрь 2003 RHEL 4Nahantфевраль 2005 RHEL 5Tikangaсентябрь 2006 RHEL 5.1 ноябрь 2007 Fedora Core ВерсияКодовое имяДата выхода Fedora Core 1Yarrowноябрь 2003 Fedora Core 2Tettnangмай 2004 Fedora Core 3 ноябрь 2004 Fedora Core 4 Fedora Core 5 март 2006 Fedora Core 6 октябрь 2006 Fedora 7 май 2007 Fedora 8 ноябрь 2007

2. ОС РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ RTEMS Исполнитель реального времени для мультипроцессорных систем Некоммерческая операционная система реального времени для глубоко встраиваемых систем. Система была создана по заказу министерства обороны США для использования в системах управления ракетными комплексами. РазработчикOAR Corporation Исходный код Открытый исходный код Последняя версия4.6.6 Апрель 2006 Лицензия Модифицированная GPL СостояниеАктивная разработка Веб-сайтRTEMS Site Возможности RTEMS мультизадачная обработка; работа в гомогенных и гетерогенных системах; планирование, управляемое событиями, на основе приоритетов; планирование с монотонной скоростью; взаимодействие задач и синхронизация; приоритетное наследование; управление ответным прерыванием; распределение динамической памяти; конфигурирование системы для уполномоченных пользователей; переносимость на многие целевые платформы. 38

2. ОС РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ ChorusOS Операционная система ChorusOS – это масштабируемая встраиваемая ОС, широко применяемая в телекоммуникационной индустрии. В настоящее время этот бренд развивается и распространяется корпорацией Sun Microsystems ОС ChorusOS моделирует три сорта приложений 1. POSIX-процессы 2. Акторы ChorusOS Эти приложения выполняются над микроядром и ограничиваются API микроядра 3. Унаследованные приложения ChorusOS Архитектура ОС ChorusOS является многослойной, основанной на компонентах (component-based). Микроядро содержит минимальный набор компонентов, необходимых для функционирования ОС kern – реализует интерфейс микроядра и содержит актор KERN, вспомогательную библиотеку и заголовочные файлы, менеджер приватных данных (pd) реализует интерфейс между подсистемами микроядра, менеджер постоянной памяти (pmm) реализует интерфейс постоянной памяти, core executive обеспечивает существенную часть поддержки реального времени. 39

2. ОС РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ VxWorks Разработчик Wind River Systems Семейство ОС UNIX подобная Исходный кодЗакрытый код Последняя версия декабря 2006 г. СостояниеАктуальное Веб-сайт om Архитектура: клиент-сервер Технология: микроядерная с обработкой только планирования задач и управления их взаимодействием/синхронизацией. Вся остальная функциональность операционного ядра – управление памятью, вводом/выводом и пр. – обеспечивается на более высоком уровне и реализуется через процессы. Система управления корабельным зенитно- ракетным комплексом "Штиль-1" Cobham применяет VxWorks/DO-178B в аппаратуре дозаправки в полете Airbus A400M и A330MRTT Беспилотый летательный аппарат X-47B компании Northrop Grumman 40