Операционные системы. Операцио́нная систе́ма, базовый комплекс компьютерных программ, обеспечивающий интерфейс с пользователем, управление аппаратными. - презентация

1 Операционные системы

2 Операцио́ная систе́ма, базовый комплекс компьютерных программ, обеспечивающий интерфейс с пользователем, управление аппаратными средствами компьютера, роботу с файлами, ввод и вывод данных, а также выполнение прикладных программ и утилит.

3

4 Утилиты драйверы антивирусные для диагностики для управления памятью … другие Драйверы гибких дисков Драйвер жесткого диска Драйверы принтера Драйверы дисплея Драйверы клавиатуры Прикладные программы и пакеты бухгалтерские обучающие издательские системы … другие Системы управления базами данных Системы машинной графики деловые учебные анимационные … другие Интегрирова нные пакеты программ текстовые редакторы электронные таблицы … другие Инструмент альные системы редакторы графические пакеты загрузчики … другие Системы программирования диалоговая среда редактор текста отладчики справочная служба Программы управления вводом/выводом Программы управления файлами и планирования заданий Программы управления оперативной памятью Программа начальной загрузки Операционая система

5 1. Поняття архітектури операційних систем. Архітектура операційної системи Архітектура операційної системи – це сукупність компонентів системи та порядок їхньої взаємодії між собою та із зовнішнім середовищем. Основні компоненти (складові) операційної системи: ЯДРО системні бібліотеки програми обслуговування системи базові прикладні програми Зовнішнє середовище (інші програми)

6 Ядро (командный процессор), расшифровывающий и выполняющий команды– переводит команды с языка программ на язык «машинных кодов», понятный компьютеру. Ядро центральная часть операционной системы, управляющая выполнением процессов, ресурсами вычислительной системы и предоставляющая процессам координированный доступ к этим ресурсам. Основными ресурсами являются процессорное время, память и устройства ввода-вывода. Базовый модуль, управляющий файловой системой Файловая система – способ организации, хранения и именования данных на носителях информации Драйверы – программы, управляющие устройствами. Дра́йвер это компьютерная программа, с помощью которой другая программа (обычно операционая система) получает доступ к аппаратному обеспечению некоторого устройства Интерфейс – оболочка, с помощью которой пользователь общается с компьютером. Служебные программы (утилиты) Справочная служба Структура операционной системы:

7 Командный процессор (интерпретатор) В состав операционной системы входит специальная программа командный процессор, которая запрашивает у пользователя команды и выполняет их. Пользователь может дать, например, команду выполнения какой-либо операции над файлами (копирование, удаление, переименование), команду вывода документа на печать и т. д. Операционая система должна эти команды выполнить.

8 Драйверы К магистрали компьютера подключаются различные устройства (дисководы, монитор, клавиатура, мышь, принтер и др.). В состав операционной системы входят драйверы устройств специальные программы, которые обеспечивают управление роботой устройств и согласование информационного обмена с другими устройствами. Любому устройству соответствует свой драйвер.

9 Графический пользовательский интерфейс Для упрощения роботы пользователя в состав современных операционных систем, и в частности в состав Windows, входят программные модули, создающие графический пользовательский интерфейс. В операционных системах с графическим интерфейсом пользователь может вводить команды посредством мыши, тогда как в режиме командной строки необходимо вводить команды с помощью клавиатуры.

10 Утилиты Операционая система содержит также сервисные программы, или утилиты. Такие программы позволяют обслуживать диски (проверять, сжимать, дефрагментировать и т. д.), выполнять операции с файлами (архивировать и т. д.), роботать в компьютерных сетях и т. д.

11 Справочная система Для удобства пользователя в операционной системе обычно имеется и справочная система. Она предназначена для оперативного получения необходимой информации о функционировании как операционной системы в целом, так и о роботе ее отдельных модулей.

12 Загрузка операционной системы Включение ПК самотестирование После включения компьютера процессор начинает считывать и выполнять микрокоманды, которые хранятся в микросхеме BIOS. Прежде всего начинает выполнятся программа тестирования POST, которая проверяет роботоспособность основных устройств компьютера. В случае неисправности выдаются определенные звуковые сигналы, а после инициализации видеоадаптера процесс тестирования отображается на экране монитора. Поиск загрузчика ОС Затем BIOS начитает поиск программы-загрузчика операционной системы. Программа-загрузчик помещается в ОЗУ и начинается процесс загрузки файлов операционной системы Передача программы загрузчика в ОЗУ и поиск файлов ОС на внешних устройствах Файлы операционной системы хранятся во внешней, долговременной памяти (на жестком диске, на CD …). Однако программы могут выполнятся, только если они находятся в ОЗУ, поэтому файлы ОС необходимо загрузить в оперативную память. Диск, на котором находятся файлы операционной системы и с которого происходит загрузка, называют системным Загрузка графического интерфейса После окончания загрузки операционной системы управление передается командному процессору. В случае использования интерфейса командной строки на экране появляется приглашение системы для ввода команд, в противном случае загружается графический интерфейс операционной системы. В случае загрузки графического интерфейса операционной системы команды могут вводиться с помощью мыши Інсталяція - встановлення программного забезпечення програми обо додаткових модулів операційної системи обо ж самої операційної системи.

13 Компьютеры без операционных систем Первые персональные компьютеры не имели операционных систем и были похожи на современные игровые приставки. При включении компьютера в сеть процессор обращался к постоянной памяти (ПЗУ), в котором была записана программа поддержки несложного языка программирования, например языка БЕЙСИК или похожего.

14 Первые дисковые операционные системы Серьезная необходимость в операционных системах возникла, когда к персональным компьютерам стали подключать дисководы. Поэтому команды загрузки стали очень сложными. Надо было указывать номер дорожки и номер сектора, в котором находится то, что надо загрузить. Например, для загрузки игры Посадка на Луну приходилось давать команду типа: LOAD *d* 29:37, 31:14 Была написана программа, которая переводит названия программ и файлов в номера дорожек и секторов. Человек мог загружать то, что ему нужно, пользуясь только названиями. Эта программа и стала дисковой операционной системой. Дисковой операционной системе поручили и другие задачи.

15 Неграфические операционные системы В дальнейшем операционные системы развивались параллельно с аппаратным обеспечением. Тогда дисковые операционные системы стали сложнее. В них ввели средства для разбиения дисков на каталоги и средства для обслуживания каталогов (перенос и копирование файлов между каталогами, сортировка файлов и прочее). Так на дисках появилась файловая структура, а операционая система взяла на себя ее создание и обслуживание. Для компьютеров IВМ РС основной операционной системой с 1981 г. по 1995 г. была так называемая система МS-DOS. За эти годы она прошла развитие от версии МS-DOS 1.0 до МS-DOS 6.22.

16 Программы-оболочки МS-DOS неграфическая операционая система, которая использует интерфейс командной строки. Это значит, что все команды надо набирать по буквам в специальной строке. Требовалось хорошо знать эти команды, помнить, как они записываются. Изучение операционной системы стало самостоятельной задачей, достаточно сложной для простого пользователя. Так возникла необходимость в новом посреднике тогда появились так называемые программы-оболочки. Оболочка это программа, которая запускается под управлением операционной системы и помогает человеку роботать с этой операционной системой. Одна из самых известных и распространенных во всем мире программ- оболочек называется Norton Comander.

17 Графические оболочки Когда встал вопрос об использовании IВМ РС в качестве домашнего компьютера, возникла острая необходимость в графической операционной системе, которая наглядно выводит информацию на экран и которой можно управлять с помощью мыши. Роботы над графической операционной системой для IВМ РС в компании Microsoft начались еще в 1981 г. Были сделаны несколько графических оболочек Windows 1.0, Windows 2.0, Windows 3.0, Windows 3.1,, Windows 3.11.

18 Графические операционные системы Выпущеная в сентябре 1995 г. система Windows 95 стала первой графической операционной системой для компьютеров IВМ РС. Все следующие версии операционных систем Windows (98, NT, ME, 2000, XP) являются графическими.

19 Виды операционных систем ОС Сетевые ОднопользовательскиеМногопользовательские

20 Сетевая операционая система операционая система со встроенными возможностями для роботы в компьютерных сетях. Windows NT, Windows 2000, Novel Netware, Unix, Linux. К таким возможностям можно отнести: поддержку сетевого оборудования поддержку сетевых протоколов поддержку протоколов маршрутизации поддержку фильтрации сетевого трафика поддержку доступа к удалённым ресурсам, таким как принтеры, диски и т.п. по сети поддержку сетевых протоколов авторизации наличие в системе сетевых служб, позволяющих удалённым пользователям использовать ресурсы компьютера

21 По числу одновременно роботающих пользователей ОС делятся на: однопользовательские (MS-DOS, Windows 3.x, ранние версии OS/2) многопользовательские (UNIX, Windows) Главным отличием многопользовательских систем от однопользовательских является наличие средств защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей.

22 Основные функции (простейшие ОС): Загрузка приложений в оперативную память и их выполнение. Стандартизованный доступ к периферийным устройствам (устройства ввода- вывода). Управление оперативной памятью (распределение между процессами, виртуальная память). Управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как жёсткий диск, компакт-диск и т. д.), организованным в той или иной файловой системе. Пользовательский интерфейс. Сетевые операции, поддержка стека протоколов. Дополнительные функции: Параллельное или псевдопараллельное выполнение задач (многозадачность). Взаимодействие между процессами: обмен данными, взаимная синхронизация. Защита самой системы, а также пользовательских данных и программ от действий пользователей (злонамеренных или по незнанию) или приложений Разграничение прав доступа и многопользовательский режим роботы (аутентификация, авторизация).

23 Современные операционные системы Microsoft Windows - семейство операционных систем корпорации Майкрософт, базирующихся на основе графического интерфейса пользователя. Появление их явилось решающим шагом в широком продвижении и развитии перспективных способов взамодействия систем человек-машина и машина-машина, создания дружественной среды для взаимодействия как пользователя с компьютерными приложениями, так и аппаратных средств внутри вычислительного комплекса. В настоящее время под управлением операционных систем семейства Windows роботает более 90% всего парка вычислительных машин в мире и около 95% процентов персональных компьютеров. Современные универсальные ОС можно охарактеризовать как использующие файловые системы (с универсальным механизмом доступа к данным), многопользовательские (с разделением полномочий), многозадачные (с разделением времени).

24 Альтернативные ОС Словом UNIX обозначается не одна операционая система, а целое семейство ОС. UNIX создавалась прежде всего для профессионалов, и поэтому никогда не содержала никаких «рюшечек» типа удобного графического интерфейса. Важное было другое – совместимость, переносимость, настраиваемость и, самое главное, стабильность. От мощного древа UNIX отпочковался и целый ряд «свободных» операционных систем: Linux, FreeBSD, NetBSD и OpenBSD.

25 Linux Linux – это операционая система для IBM-совместимых персональных компьютеров и робочих станций. Это многопользовательская операционая система с сетевой оконной графической системой X Window System. Операционая система Linux поддерживает стандарты открытых систем и протоколы сети Интернет и совместима с системами Unix, DOS, MS Windows. Все компоненты системы, включая исходные тексты, распространяются с лицензией на свободное копирование и установку для неограниченного числа пользователей.

26 Mac OS Mac OS (Macintosh Operating System) семейство операционных систем с графическим интерфейсом. Вместе с Mac OS X вторая по популярности в мире операционая система (рыночная доля в июле 2009 года 4,86 %). Разроботана корпорацией Apple (ранее Apple Computer) для своей линейки компьютеров Macintosh. Ранние версии Mac OS были совместимы только с Макинтошами, основанными на процессорах Motorola 68k, следующие версии были совместимы с архитектурой PowerPC (PPC). С недавних пор Mac OS X стала совместима с архитектурой Intel x86. Но политика фирмы Apple такова, что она разрешает устанавливать систему Mac OS только на компьютеры Apple.

27 3. Взаємодія операційної системи з програмним забезпеченням. Засобами взаємодії операційної системи та програм є: системні виклики Системний виклик – це засіб доступу до певної функції ядра операційної системи із прикладних програм. інтерфейс програмування застосувань (API) Сюди входять додаткові функції, котрі доповнюють та розширюють можливості системних викликів. Мета формування інтерфейсу програмування застосувань: надати програмісту бібліотеку функцій, котрі виконують системні виклики та реалізовані у режимі користувача. Програмна сумісність – можливість виконувати в середовищі однієї ОС програми, розроблені для іншої ОС. Досягається за рахунок: - наявності стандарту на мову програмування та компілятор, - наявності стандарту на інтерфейс програмування застосувань.

28 Віртуальні машини Схема роботи віртуальної машини, котра встановлена як прикладна програма над існуючою ОС. Прикладні програми, що працюють в межах конкретної гостьової ОС Гостьові операційні системи (guest OS) Прикладні програми, що працюють в межах основної ОС Основна операційна система (host OS) Монітор віртуальної машини (гіпервізор) Апаратне забезпечення ОС 1 Windows OC 2 Linux OC n FreeBSD Приклади: VMware, розробка дослідників Стенфордського університету, 1999 р. Virtual PC, розробку розпочала фірма Connectix, згодом проект викупила Microsoft.

29 Переваги віртуальних машин 1.Можливість працювати одночасно в декількох системах, здійснювати мережну взаємодію між ними. 2.Можливість зробити «знімок» поточного стану системи і вмісту дисків одним кліком миші, а потім протягом дуже короткого проміжку часу повернутися в початковий стан. 3. Простота створення резервної копії операційної системи (не треба створювати ніяких образів диска, всього лише потрібно скопіювати папку з файлами віртуальної машини). 4. Возможность мати на одному комп'ютері необмежене число віртуальних машин з абсолютно різними операційними системами і їх станами. 5.Відсутність необхідності перезавантаження для перемикання в іншу операційну систему.