Перспективы развития операционных систем пк

Системная интеграция и перспективы развития операционных систем

Успешно изучив материал, Вы будете знать :

определения понятий «системная интеграция», «экономическая информационная система», «информационные технологии»;

принципы классификации и основные функциональные, классификационные признаки информационных технологий;

функциональные особенности XML;

факторы, оказывающие принципиальное влияние на развитие операционных систем;

перспективы развития операционных систем семейства Windows.

После изучения данной темы Вы будете уметь :

проводить сравнительный анализ определений понятия «системная интеграция»;

классифицировать информационные технологии по функциональным признакам;

ориентироваться в требованиях, предъявляемых к перспективным операционным системам.

После изучения материала Вы будете обладать навыками :

выявления основных особенностей корпоративных операционных систем;

подбора компьютерного оборудования исходя из требований перспективных ОС.

Основные понятия к теме 13

Системная интеграция

Прикладной программный продукт

Экономическая информационная система

Информационная технология

Базовая информационная технология

Предметная информационная технология

Функциональная информационная технология

Обеспечивающая информационная технология

Программно-аппаратный комплекс

Понятие системной интеграции

На сегодняшний день вопросы системной интеграции технологий, разработки и использования общих стандартов в области программного обеспечения выходят на первый план. Особенно это справедливо в отношении программных продуктов, предназначенных для автоматизации бизнес-процессов предприятий. Важнейшим условием эффективного управления любым бизнесом является постоянная и контролируемая доступность полной, достоверной и представленной в удобной форме информации, на основании которой принимаются оперативные и стратегические управленческие решения, осуществляется коммуникация с инвесторами, партнерами и клиентами.

Для обеспечения информационной системы управления предприятием существует экономическая информационная система (ЭИС) - совокупность организационных, технических, программных и информационных средств (информационных технологий), объединенных в единую систему сбора, обработки и выдачи необходимой информации.

Под информационной технологией следует понимать систему методов и способов сбора, накопления, хранения, поиска, обработки, анализа, выдачи данных, информации и знаний на основе применения аппаратных и программных средств в соответствии с требованиями, предъявляемыми пользователями.

Аппаратные средства, предназначенные для организации процесса переработки данных (информации, знаний), а также аппаратные средства, предназначенные для организации связи и передачи данных (информации, знаний), называют базовыми информационными технологиями .

Под предметной информационной технологией понимается последовательность технологических этапов по преобразованию первичной информации в результатную, не зависящая от использования средств вычислительной техники и информационной технологии.

Обеспечивающие информационные технологии - это технологии обработки информации, которые могут использоваться как инструментарий в различных предметных областях для решения различных задач.

Модификация обеспечивающих информационных технологий, при которой реализуется какая-либо из предметных технологий, представляет собой функциональную информационную технологию .

Как мы уже отмечали, важность процессов системной интеграции информационных технологий, стандартов в рамках ИС трудно переоценить. Например, выбирая компьютер, покупатель зачастую уже не задумывается о совместимости компонентов и, исходя из своих возможностей и потребностей, может свободно выбрать монитор одного производителя, материнскую плату другого, видеокарту третьего и т.д. Работоспособность компонентов обеспечивается тем, что большинство производителей компьютерных комплектующих договорились о единых стандартах их взаимодействия. Важно понимать, что именно этой стандартизации обязан столь существенный прогресс в области развития компьютерной техники.

Теперь представим похожую ситуацию, однако связанную не с компьютерными комплектующими, а с использованием программного обеспечения различных производителей. Предположим, что поставлена задача автоматизировать процессы управления на предприятии и необходимо выбрать соответствующие прикладные программные продукты . Рассмотрев различные варианты программных решений для автоматизированной системы (продукты нескольких разработчиков), покупатели (представители предприятия) решили, что для автоматизации работы отдела кадров больше всего подходит модуль, предложенный первым разработчиком, а модуль управления производством лучше у второго разработчика и т.д. Однако в настоящее время в подавляющем большинстве случаев предприятия-покупатели информационных систем вынуждены целиком приобретать и внедрять интегрированное ПО одного из производителей, так как производители не договорились об универсальных стандартах обмена данными между приложениями.

Системная интеграция - это разработка комплексных решений по автоматизации бизнес-процессов предприятия. Ее конечная цель - максимально эффективное управление организацией.

Следует отметить, что понятие «системная интеграция» широко используется в России и прошло определенную эволюцию. Сначала так называли интеграцию аппаратных и программных средств, затем - объединение нескольких систем, полученных в ходе автоматизации на различных участках («лоскутная автоматизация») на единой интеграционной платформе, и, наконец, сформировалось современное понимание этого термина. Сегодня системная интеграция - это :

Одним из возможных путей интеграции программного обеспечения в рамках ЭИС является внедрение единых стандартов передачи данных, например XML.

В последнее время концепция XML весьма часто обсуждается среди разработчиков ПО в современной компьютерной литературе и в прессе. С помощью XML очень удобно описывать сложные структуры данных в виде XML-объектов, в случае с ЭИС роль таких объектов играют универсальные бизнес-объекты. Описанные на XML бизнес-объекты также являются удобным средством для обмена информацией между различными приложениями.

Язык XML (Extensible Markup Language - расширяемый язык разметки) предназначен для описания других языков, т.е. это метаязык. XML позволяет представить данные в виде структурированного текстового документа. Разметка структуры задается в виде так называемых тэгов (меток языка XML), имеющих формат <имя>.. . Внутри тэгов находятся данные. Получить представление о таком подходе проще всего, посмотрев на любой HTML-документ (внутреннее представление веб-страницы), поскольку HTML является реализацией языка на основе XML и описывает набор тэгов для визуализации данных веб-браузером.

Документы XML представляют собой текстовые файлы, содержащие данные и теги, идентифицирующие структуры внутри текста.

XML позволяет разработчикам усложнять структуру данных, преобразуя их в формат, который может использоваться веб-приложениями, серверами, промежуточным программным обеспечением и конечными пользователями.

Использование XML позволяет решать ряд принципиально новых задач в области построения интегрированных систем.

Реализация XML-серверов и серверов интерфейсов может быть выполнена для различных программных платформ. Использование XML в качестве открытого стандарта обмена данными между приложениями позволяет эффективно использовать отдельные модули различных производителей в рамках одной информационной системы, тем самым достигая их комбинации, наиболее оптимальной как с точки зрения функциональности, так и с точки зрения финансовых вложений.

Перспективы развития операционных систем

Наряду с базами данных, операционные системы являются важнейшим компонентом ИС. В течение последнего времени большое внимание уделялось сетевым операционным системам, способным использоваться в ИС различных предприятий (корпоративные ОС). Их дальнейшее развитие представляет одну из наиболее важных задач и в обозримом будущем. Для корпоративной ОС очень важно наличие средств централизованного администрирования и управления, позволяющих в единой базе данных хранить учетные записи о десятках тысяч пользователей, компьютеров, коммуникационных устройств и модулей программного обеспечения, имеющихся в корпоративной сети. Корпоративная операционная система отличается способностью хорошо и устойчиво работать в крупных сетях, которые характерны для больших предприятий, имеющих отделения в разных регионах. Таким сетям органически присуща высокая степень гетерогенности программных и аппаратных средств, поэтому корпоративная ОС должна взаимодействовать с ПО разных типов и работать на различных аппаратных платформах.

К настоящему времени одним из представителей лидеров в классе корпоративных ОС можно считать Microsoft. Одной из последних версий операционной системы от этой корпорации является Windows 7. Windows 7 вышла 22 октября 2009 года на смену Windows Vista. В Windows 7 появились следующие новые возможности:

Кроме того, корпорация Microsoft выпускает новую серверную операционную систему Windows MultiPoint Server 2010 для создания нескольких независимых рабочих мест на базе одного персонального компьютера. Аппаратное обеспечение для Windows MultiPoint Server предлагает компания HP.

Новое решение предполагает использование обычного компьютера средней мощности для полноценной работы пользователей со всем спектром современного программного обеспечения. Индивидуальные учетные записи позволяют каждому пользователю иметь собственный список избранного в Internet Explorer, настраивать по своему усмотрению внешний вид рабочего стола, размещать на нем собственные значки, настраивать меню «Пуск» и т.д. Эти настройки можно сохранить таким образом, чтобы в следующий раз продолжить работу с ними, сев за любое другое рабочее место, имеющее доступ к узловому компьютеру.

HP MultiSeat Computing Solution с программным обеспечением Windows MultiPoint Server 2010 сокращает затраты на процесс работы с информацией на 50 % по сравнению с использованием отдельных ПК. Поэтому данное решение может быть особенно востребовано в образовательных учреждениях, библиотеках, музеях и организациях малого бизнеса.

Интерфейс MultiPoint Manager показан на рис. 13.3
.

В семействе операционных систем Linux также появляются новые версии. Так, например, компания Mandriva выпустила финальную версию операционной системы Mandriva Linux 2010 Spring (рис. 13.4
).

Новая программная платформа базируется на Linux-ядре 2.6.33.4, содержит рабочие среды GNOME 2.30.1 и KDE 4.4.3. В состав ОС включены пакет офисных приложений OpenOffice.org 3.2, медиацентр XBMC, BitTorrent-клиенты Deluge, Transmission и qBittorrent, видеоредакторы Lives, Kdenlive, OpenShot, браузеры Firefox, Chromium, Opera и ряд других приложений. Немало в дистрибутиве представлено различных образовательных и научных программных продуктов.

В этой версии операционной системы обновлен инсталлятор, расширена база драйверов и улучшена поддержка оборудования. Появился новый инструментарий настройки сетевых служб и существенно доработанный механизм организации работы гостевых аккаунтов в системе.

Дистрибутив Mandriva Linux 2010 Spring доступен в четырех версиях .

Mandriva One - простейшая пользовательская версия Mandriva, которой можно пользоваться в режиме LiveCD (непосредственно с оптического носителя) или же установив ее на жесткий диск. Также доступна опция установки Mandriva One на компьютер, не имеющий DVD-привода, с USB-накопителя.

Mandriva Free - версия дистрибутива как для рабочих станций, так и для серверов, включающая только свободные приложения.

Mandriva Powerpack - версия для рабочих станций и для небольших серверов, чаще всего используемая в организациях. Российская версия дистрибутива дополнительно включает ряд приложений, важных для российских пользователей: ПО wine@etersoft для запуска российских бизнес-приложений под Microsoft Windows в режиме эмуляции (таких как 1C:Предприятие, Гарант, Консультант Плюс, FineReader и др.) в среде GNU/Linux, свободную медицинскую информационную систему, программу для учета хозяйственных операций индивидуального предпринимателя, программное обеспечение для учета интернет-трафика Traffpro и т.д.

Edumandriva - решение для образовательных учреждений на базе Mandriva, созданное преподавателями для преподавателей, включенное в официальный комплект свободного программного обеспечения для школ Минобрнауки РФ.

На рынке мобильных операционных систем с 2009 года происходят события, которые влияют на состояние отрасли в 2010 и, возможно, повлияют еще и в 2011 году. Так, в 2009 году появилась Symbian OS 5th edition, поддерживающая сенсорное управление. О прогнозах по объемам продаж мобильных операционных систем конечным пользователям см. таблицу 13.1.

Компания Google и ее партнеры начали активно продвигать Android OS. О поддержке этого варианта мобильного Linux заявили такие представители отрасли, как ASUS, HTC, Acer и Motorola, Sony Ericsson.

Системная интеграция - это разработка комплексных решений по автоматизации бизнес-процессов предприятия. Ее конечная цель - максимально эффективное управление организацией.

Для обеспечения информационной системы управления предприятием существует экономическая информационная система (ЭИС) - совокупность организационных, технических, программных и информационных средств (информационных технологий), объединенных в единую систему сбора, обработки и выдачи необходимой информации.

Под информационной технологией следует понимать систему методов и способов сбора, накопления, хранения, поиска, обработки, анализа, выдачи данных, информации и знаний на основе применения аппаратных и программных средств, в соответствии с требованиями, предъявляемыми пользователями.

Информационные технологии (ИТ) делятся на базовые, предметные, обеспечивающие и функ-циональные.

Одним из возможных путей интеграции программного обеспечения в рамках ИС является внедрение единых стандартов передачи данных, например XML (Extensible Markup Language - расширяемый язык разметки). Использование XML позволяет решать ряд принципиально новых задач в области построения интегрированных систем.

Использование XML в качестве открытого стандарта обмена данными между приложениями позволяет эффективно использовать отдельные модули различных производителей в рамках одной информационной системы, тем самым достигая их комбинации, наиболее оптимальной как с точки зрения функциональности, так и с точки зрения финансовых вложений.

Операционные системы являются важным компонентом ИС, развитие корпоративных ОС - одна из наиболее главных задач. Для корпоративной ОС очень важно наличие средств централизованного администрирования и управления, а также средств обеспечения безопасности данных. В связи с высокой гетерогенностью программных и аппаратных средств компьютерных сетей предприятий, корпоративная ОС должна взаимодействовать с ПО разных типов и работать на различных аппаратных платформах.

Перспективная операционная система семейства Windows (Windows 7) должна обеспечивать более высокую степень интеграции (XML Paper Specification) и надежности. Новый графический интерфейс (Aero) делает ОС перспективной для построения интегрированных систем различного назначения.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Подобные документы

История создания и общая характеристика операционных систем Windows Server 2003 и Red Hat Linux Enterprise 4. Особенности установки, файловых систем и сетевых инфраструктур данных операционных систем. Использование протокола Kerberos в Windows и Linux.

дипломная работа , добавлен 23.06.2012


Основные понятия об операционных системах. Виды современных операционных систем. История развития операционных систем семейства Windows. Характеристики операционных систем семейства Windows. Новые функциональные возможности операционной системы Windows 7.

курсовая работа , добавлен 18.02.2012


Назначение, классификация, состав и назначение компонентов операционных систем. Разработка сложных информационных систем, комплексов программ и отдельных приложений. Характеристика операционных систем Windows, Linux, Android, Solaris, Symbian OS и Mac OS.

курсовая работа , добавлен 19.11.2014


Назначение серверных операционных систем. Сравнительный анализ серверных операционных систем Windows и Linux и сравнение их по важным показателям таким как: пользовательский графический интерфейс, безопасность, стабильность работы, возможность и цена.

курсовая работа , добавлен 03.07.2012


Основные понятия операционных систем. Современное оборудование компьютера. Преимущества и недостатки операционной системы Linux. Функциональные возможности операционной системы Knoppix. Сравнительная характеристика операционных систем Linux и Knoppix.

реферат , добавлен 17.12.2014


Основные моменты истории операционных систем, связывающих аппаратное обеспечение и прикладные программы. Характеристика операционной системы Microsoft Windows Seven, анализ операционной системы Linux. Преимущества и недостатки каждой операционной системы.

курсовая работа , добавлен 07.05.2011


Исследование эволюции операционных систем для персонального компьютера компании Microsoft. Характеристика основных функциональных особенностей Windows XP, Windows Vista и Linux. Достоинства и недостатки операционных систем, произведенных компанией Apple.

Тенденции развития персональных компьютеров

На современном этапе развития операционных систем на передний план вышли средства обеспечения безопасности. Это связано с возросшей ценностью информации, обрабатываемой компьютерами, а также с повышенным уровнем угроз, существующих при передаче данных по сетям, особенно по публичным, таким как Интернет. Многие операционные системы обладают сегодня развитыми средствами защиты информации, основанными на шифрации данных, аутентификации и авторизации.

Современным операционным системам присуща многоплатформенностъ, то есть способность работать на совершенно различных типах компьютеров. Многие операционные системы имеют специальные версии для поддержки кластерных архитектур, обеспечивающих высокую производительность и отказоустойчивость. Исключением пока является ОС NetWare, все версии которой разработаны для платформы Intel, а реализации функций NetWare в виде оболочки для других ОС, например NetWare for AIX, успеха не имели.

В последние годы получила дальнейшее развитие долговременная тенденция повышения удобства работы человека с компьютером. Эффективность работы человека становится основным фактором, определяющим эффективность вычислительной системы в целом. Усилия человека не должны тратиться на настройку параметров вычислительного процесса, как это происходило в ОС предыдущих поколений. Например, в системах пакетной обработки для мэйнфреймов каждый пользователь должен был с помощью языка управления заданиями определить большое количество параметров, относящихся к организации вычислительных процессов в компьютере. Так, для системы OS/360 язык управления заданиями JCL предусматривал возможность определения пользователем более 40 параметров, среди которых были приоритет задания, требования к основной памяти, предельное время выполнения задания, перечень используемых устройств ввода-вывода и режимы их работы.

Современная операционная система берет на себя выполнение задачи выбора параметров операционной среды, используя для этой цели различные адаптивные алгоритмы. Например, тайм-ауты в коммуникационных протоколах часто определяются в зависимости от условий работы сети. Распределение оперативной памяти между процессами осуществляется автоматически с помощью механизмов виртуальной памяти в зависимости от активности этих процессов и информации о частоте использования ими той или иной страницы. Мгновенные приоритеты процессов определяются динамически в зависимости от предыстории, включающей, например, время нахождения процесса в очереди, процент использования выделенного кванта времени, интенсивность ввода-вывода и т. п. Даже в процессе установки большинство ОС предлагают режим выбора параметров по умолчанию, который гарантирует пусть не оптимальное, но всегда приемлемое качество работы систем.





Постоянно повышается удобство интерактивной работы с компьютером путем включения в операционную систему развитых графических интерфейсов, использующих наряду с графикой звук и видеоизображение. Это особенно важно для превращения компьютера в терминал новой публичной сети, так как для массового пользователя, терминал должен быть почти таким же понятным и удобным, как телефонный аппарат. Пользовательский интерфейс операционной системы становится все более интеллектуальным, направляя действия человека в типовых ситуациях и принимая за него рутинные решения.

Уровень удобств в использования ресурсов, которые сегодня предоставляют пользователям, администраторам и разработчикам приложений операционные системы изолированных компьютеров, для сетевых операционных систем является только заманчивой перспективой. Пока пользователи и администраторы сети тратят значительное время на попытки выяснить, где находится тот или иной ресурс, разработчики сетевых приложений прилагают много усилий для определения местоположения данных и программных модулей в сети. Операционные системы будущего должны обеспечить высокий уровень прозрачности сетевых ресурсов, взяв на себя задачу организации распределенных вычислений, превратив сеть в виртуальный компьютер. Именно этот смысл вкладывают в лаконичный лозунг «Сеть - это компьютер» специалисты компании Sun, но для превращения лозунга в жизнь разработчикам операционных систем нужно пройти еще немалый путь.

С учетом изложенных выше соображений представляется наиболее вероятным следующий вариант развития событий:

Первым на государственном уровне попытается избавиться от засилья Windows ™ Китай - он получит от этого больше всех выгод и у него для этого больше всего возможностей. Китай попытается внедрить или локализованый дистрибутив Linux, или попытается разработать проприетарную ОС на базе FreeBSD (или другой бесплатной ОС с BSD подобной лицензией) - Linux вероятнее, так как в последнее время развивается более активно .

Это будет происходить постепенно на протяжении 3-5 лет. Все органы государственной власти и тесно связанные с государством фирмы будут переводиться на национальный компьютер (национальный процессор + национальный дистрибутив Linux) в обязательном порядке. Параллельно будет формироваться большое количество локализованных версий прикладных программ и в образовательных учреждениях будет использоваться для обучения национальный Linux.

На основе опыта использования многих современных ОС, можно выделить следующие основные тенденции в их развитии.

Графические оболочки. Любая современная ОС имеет графический пользовательский интерфейс, причем (по вполне понятным причинам острой конкуренции между фирмами-разработчиками) графические оболочки для всех ОС примерно одинаковы по возможностям. Подчас пользователю трудно сориентироваться, в какой именно ОС он работает, хотя для конечных пользователей (непрограммистов), по-видимому, такая унификация удобна.

Поддержка новых сетевых технологий и Web-технологий. Сети и Интернет активно развиваются. Появляются новые стандарты и протоколы – IPv6, HTML 5 (для облачных вычислений) и т.д. Современные ОС развиваются в направлении поддержки всех новых сетевых технологий.

Усиленное внимание к механизмам безопасности и защиты. Во многом благодаря инициативе Trustworthy Computing, начатой фирмой Microsoft в 2002 г., а также ввиду все усиливающейся киберпреступности, все современные ОС уделяют повышенное внимание безопасности: при просмотре веб-страниц браузеры выполняют их проверку на отсутствие phishing (вид интернет-мошенничества); загрузки и инсталляции программ из сети выполняются только с явного согласия пользователя и т.д.

Поддержка многопоточности и многоядерных процессоров. Ввиду широкого распространения многоядерных процессоров, все современные ОС имеют библиотеки программ, поддерживающие эту возможность аппаратуры. Именно благодаря многоядерной архитектуре, становится реально возможным параллельное выполнение потоков (threads).

Поддержка распределенных и параллельных вычислений. Современные ОС имеют в своем составе высокоуровневые библиотеки, позволяющие разрабатывать параллельные алгоритмы решения задач – например, поддерживающие стандарты параллелизма OpenMP и MPI.

Виртуализация ресурсов и аппаратуры. Современные ОС имеют в своем составе средства виртуализации, позволяющие выполнять приложения для других платформ в изолированных виртуальных машинах, в которые могут быть инсталлированы другие операционные системы .

Развитие файловых систем с целью защиты информации и значительного увеличения размера файлов (для мультимедиа). Современные требования обработки мультимедийной информации приводят к тому, что старые файловые системы (например, FAT) оказываются недостаточными для хранения мультимедийных файлов. Например, максимальный размер файла в системе FAT – 4 гигабайта – легко может быть превышен при переписи на компьютер цифровой видеопленки длительностью 10-15 минут. Поэтому разрабатываются новые файловые системы, допускающие хранение очень больших файлов, например, система ZFS в ОС Solaris. Другим требованием является обеспечение конфиденциальности информации, которое приводит к необходимости реализации в файловых системах возможности криптования (которая реализована, например, в файловой системе ZFS) .

Поддержка облачных вычислений – совсем новая тенденция в развитии ОС .

Таким образом, можно сделать вывод, что в настоящее время наблюдаются следующие перспективы развития ОС:

Тенденция к интеграции ОС (не только на уровне графических оболочек, но и на уровне общего ядра); развитие семейств ОС на основе модулей общего кода;

Значительное повышение надежности, безопасности и отказоустойчивости ОС; разработка ОС на управляемом коде или его аналогах.

Дальнейшая тенденция к проектам по ОС с открытым кодом; это вполне понятно, так как фирмам-разработчикам необходимы новые идеи, что является отличной возможностью проявить себя для молодых программистов.

Развитие виртуализации: Необходимо обеспечить возможность выполнить или эмулировать любое приложение в среде любой современной ОС.

Дальнейшее сближение по возможностям ОС для настольных компьютеров и ОС для мобильных устройств.

Дальнейшая интеграция ОС и сетей.

Перенос ОС в среды для облачных вычислений.

Thumbnails Document Outline Attachments

Previous Next

Presentation Mode Open Print Download Go to First Page Go to Last Page Rotate Clockwise Rotate Counterclockwise Enable hand tool More Information Less Information

Enter the password to open this PDF file:

Cancel OK

File name:

File size:

Title:

Subject:

Keywords:

Creation Date:

Modification Date:

Creator:

PDF Producer:

PDF Version:

Page Count:

Close

Preparing document for printing...

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Институт нефти и газа Кафедра геофизики РЕФЕРАТ Современные операционные системы. Назначения, состав и функции. Перспективы развития. Преподаватель Е.Д. Агафонов подпись, дата Студент НГ15-04 081509919 И.О. Старостин подпись, дата Красноярск 2016

СОДЕРЖАНИЕ Введение 1 Назначение операционных систем 1.1 Понятие об операционной системе 1.2 Взаимодействие пользователя с компьютером 1.3 Использование ресурсов 1.4 Облегчение процессов вычислительной системы 1.5 Возможность развития 2 Функции операционной системы 2.1 Управление процессами 2.2 Управление памятью 2.3 Защита памяти 2.4 Управление файлами 2.5 Управление внешними устройствами 2.6 Защита данных и администрирование 2.7 Интерфейс прикладного программирования 2.8 Пользовательский интерфейс 3 Состав операционной системы 3.1 Ядро 3.2 Командный процессор 3.3 Драйверы устройств 3.4 Утилиты 3.5 Справочная система 4 Перспективы развития Заключение Список сокращений Список использованных источников 2 3 4 4 4 5 6 6 6 7 7 7 8 8 8 9 9 9 9 9 10 10 10 11 12 13 14

ВВЕДЕНИЕ В эпоху бурного развития компьютерных технологий, удивительных открытий, мгновенной передачи информации в любую точку планеты, мы совсем не испытываем дискомфорта при "общении" с техникой. Благодаря чему мы с такой легкостью можем обращаться с технологиями, устройство которых загадка для большинства людей? Есть ли ограничения или наоборот, огромные перспективы? Целью работы является знакомство с основными понятиями, описывающими принцип работы современных вычислительных устройств за счет операционных систем. Задачи работы: - ознакомиться с назначением операционных систем; - изучить возможности и функционал современных ОС; - подробно изучить строение операционных систем; - дать приблизительную оценку перспектив в развитии индустрии. 3

1 Назначение операционных систем В наше время существует огромное множество типов операционных систем, имеющих различные области применения. В таких условиях можно выделить четыре основных критерия, описывающих назначение ОС. 1.1 Понятие об операционной системе Операционная система (ОС) - комплекс взаимосвязанных программ, предназначенных для управления ресурсами вычислительного устройства. Благодаря этим программам происходит организация взаимодействия с пользователем. Управление памятью, процессами, и всем программным и аппаратным обеспечением устраняет необходимость работы непосредственно с дисками и предоставляет простой, ориентированный на работу с файлами интерфейс, скрывает множество неприятной работы с прерываниями, счетчиками времени, организацией памяти и другими компонентами. 1.2 Взаимодействие пользователя с компьютером Организация удобного интерфейса, позволяющая пользователю взаимодействовать с аппаратурой компьютера за счет некой расширенной виртуальной машины, с которой удобнее работать и которую легче программировать. Вот перечень основных сервисов, предоставляемых типичными операционными системами. Разработка программ, где ОС представляет программисту разнообразные инструменты разработки приложений: редакторы, отладчики и т.п. Ему не обязательно знать, как функционируют различные электронные и электромеханические узлы и устройства компьютера. Часто пользователь может обойтись только мощными высокоуровневыми функциями, которые представляет ОС. Также, для запуска программы нужно выполнить ряд действий: загрузить в основную память программу и данные, инициализировать устройства вводавывода и файлы, подготовить другие ресурсы. ОС выполняет всю эту работу вместо пользователя. ОС дает доступ к устройствам ввода-вывода. Каждое устройство требует свой набор команд для запуска. ОС предоставляет пользователю единообразный интерфейс, который опускает все детали и дает программисту доступ к устройствам ввода-вывода через простейшие команды чтения и записи. При работе с файлами управление со стороны ОС предполагает не только глубокий учет природы устройства ввода-вывода, но и знание структур данных, записанных в файлах. Многопользовательские ОС, кроме того, обеспечивают механизм защиты при обращении к файлам. ОС управляет доступом к совместно используемой или общедоступной вычислительной системе в целом, а также к отдельным системным ресурсам. Она обеспечивает защиту ресурсов и данных от несанкционированного использования и разрешает конфликтные ситуации. 4

Обнаружение ошибок и их обработка - это еще один очень важный момент в назначении ОС. При работе компьютерной системы могут происходить разнообразные сбои за счет внутренних и внешних ошибок в аппаратном обеспечении, различного рода программных ошибок (переполнение, попытка обращения к ячейке памяти, доступ к которой запрещен и др.). В каждом случае ОС выполняет действия, минимизирующие влияние ошибки на работу приложения (от простого сообщения об ошибке до аварийной остановки программы). И, наконец, учет использования ресурсов. ОС имеет средства учета использования различных ресурсов и отображения параметров производительности вычислительной системы. Эта информация важна для настройки (оптимизации) вычислительной системы с целью повышения ее производительности. 1.3 Использование ресурсов Организация эффективного использования ресурсов компьютера. ОС также является своеобразным диспетчером ресурсов компьютера. К числу основных ресурсов современных вычислительных систем относятся основная память, процессоры, таймеры, наборы данных, диски, накопители на МЛ, принтеры, сетевые устройства, и др. Перечисленные ресурсы определяются операционной системой между выполняемыми программами. В отличие от программы, которая является статическим объектом, выполняемая программа – это динамический объект, который называется процессом и является базовым понятием современных ОС. Управление ресурсами вычислительной системы с целью наиболее эффективного их использования является вторым назначением операционной системы. Критерии эффективности, в соответствии с которыми ОС организует управление ресурсами компьютера, могут быть различными. Например, в одном случае наиболее важным является пропускная способность вычислительной систем, в другом – время ее реакции. Зачастую ОС должны удовлетворять нескольким, противоречащим друг другу критериям, что доставляет разработчикам серьезные трудности. Управление ресурсами включает решение ряда общих, не зависящих от типа ресурса задач. Планирование ресурса – определение процесса, для которого необходимо выделить ресурс. Здесь предопределяется, когда и в каком качестве должен выделиться данный ресурс. Удовлетворение запросов на ресурсы – выделение ресурсов процессам; мониторинг состояния и учет использования ресурса – поддержание оперативной информации о задействовании ресурса и использовании его доли. Разрешение конфликтов между процессами, претендующими на один и тот же ресурс. Для решения этих общих задач управления ресурсами разные ОС используют различные алгоритмы, что в итоге и определяет облик ОС в целом, включая характеристики производительности, область применения и даже пользовательский интерфейс. 1.4 Облегчение процессов вычислительной системы 5

Облегчение процессов эксплуатации аппаратных и программных средств вычислительной системы. Ряд операционных систем имеет в своем составе наборы служебных программ, обеспечивающие резервное копирование, архивацию данных, проверку, очистку и дефрагментацию дисковых устройств и др. Кроме того, современные ОС имеют достаточно большой набор средств и способов диагностики и восстановления работоспособности системы. Сюда относятся: - диагностические программы для выявления ошибок в конфигурации операционной системы; - средства восстановления последней работоспособной конфигурации; - средства восстановления поврежденных и пропавших системных файлов и др. 1.5 Возможность развития Современные ОС организуются таким образом, что допускают эффективную разработку, тестирование и внедрение новых системных функций, не прерывая процесса нормального функционирования вычислительной системы. Большинство операционных систем постоянно развиваются (нагляден пример Windows). Происходит это в силу следующих причин. Для удовлетворения пользователей или нужд системных администраторов ОС должны постоянно предоставлять новые возможности. Например, может потребоваться добавить новые инструменты для контроля или оценки производительности, новые средства ввода-вывода данных (речевой ввод). Другой пример – поддержка новых приложений, использующих окна на экране дисплея. В каждой ОС есть ошибки. Время от времени они обнаруживаются и исправляются. Отсюда постоянные появления новых версий и редакций ОС. Необходимость регулярных изменений накладывает определенные требования на организацию операционных систем. Очевидно, что эти системы должны иметь модульную структуру с четко определенными межмодульными связями. Важную роль играет хорошая и полная документированность системы. 2 Функции операционной системы Функции ОС обычно группируются либо в соответствии с типами локальных ресурсов, которыми управляет ОС, либо в соответствии со специфическими задачами, применимыми ко всем ресурсам. Совокупности модулей, выполняющих такие группы функций, образуют подсистемы операционной системы. Наиболее важными подсистемами управления ресурсами являются подсистемы управления процессами, памятью, файлами и внешними устройствами, а подсистемами, общими для всех ресурсов, являются подсистемы пользовательского интерфейса, защиты данных и администрирования. 6

2.1 Управление процессами Подсистема управления процессами непосредственно влияет на функционирование вычислительной системы. Для каждой выполняемой программы ОС организует один или более процессов. Каждый такой процесс представляется в ОС информационной структурой (таблицей, дескриптором, контекстом процессора), содержащей данные о потребностях процесса в ресурсах, а также о фактически выделенных ему ресурсах (область оперативной памяти, количество процессорного времени, файлы, устройства ввода-вывода и др.). В современных мультипрограммных ОС может существовать одновременно несколько процессов, порожденных по инициативе пользователей и их приложений, а также инициированных ОС для выполнения своих функций (системные процессы). Поскольку процессы могут одновременно претендовать на одни и те же ресурсы, подсистема управления процессами планирует очередность выполнения процессов, обеспечивает их необходимыми ресурсами, обеспечивает взаимодействие и синхронизацию процессов. 2.2 Управление памятью Подсистема управления памятью производит распределение физической памяти между всеми существующими в системе процессами, загрузку и удаление программных кодов и данных процессов в отведенные им области памяти, а также защиту областей памяти каждого процесса. Стратегия управления памятью складывается из стратегий выборки, размещения и замещения блока программы или данных в основной памяти. Соответственно используются различные алгоритмы, определяющие, когда загрузить очередной блок в память, в какое место памяти его поместить и какой блок программы или данных удалить из основной памяти, чтобы освободить место для размещения новых блоков. Одним из наиболее популярных способов управления памятью в современных ОС является виртуальная память. Реализация механизма виртуальной памяти позволяет программисту считать, что в его распоряжении имеется однородная оперативная память, объем которой ограничивается только возможностями адресации, предоставляемыми системой программирования. 2.3 Защита памяти Нарушения защиты памяти связаны с обращениями процессов к участкам памяти, выделенной другим процессам прикладных программ или программ самой ОС. Средства защиты памяти должны пресекать такие попытки доступа путем аварийного завершения программы-нарушителя. 2.4 Управление файлами Функции управления файлами сосредоточены в файловой системе ОС. Операционная система виртуализирует отдельный набор данных, хранящихся на внешнем накопителе, в виде файла – простой неструктурированной 7

последовательности байтов, имеющих символьное имя. Для удобства работы с данными файлы группируются в каталоги, которые, в свою очередь, образуют группы – каталоги более высокого уровня. Файловая система преобразует символьные имена файлов, с которыми работает пользователь или программист, в физические адреса данных на дисках, организует совместный доступ к файлам, защищает их от несанкционированного доступа. 2.5 Управление внешними устройствами Функции управления внешними устройствами возлагаются на подсистему управления внешними устройствами, называемую также подсистемой вводавывода. Она является интерфейсом между ядром компьютера и всеми подключенными к нему устройствами. Спектр этих устройств очень обширен (принтеры, сканеры, мониторы, модемы, манипуляторы, сетевые адаптеры, АЦП разного рода и др.), сотни моделей этих устройств отличаются набором и последовательностью команд, используемых для обмена информацией с процессором и другими деталями. Программа, управляющая конкретной моделью внешнего устройства и учитывающая все его особенности, называется драйвером. Наличие большого количества подходящих драйверов во многом определяет успех ОС на рынке. Созданием драйверов занимаются как разработчики ОС, так и компании, выпускающие внешние устройства. ОС должна поддерживать четко определенный интерфейс между драйверами и остальными частями ОС. Тогда разработчики компаний-производителей устройств ввода-вывода могут поставлять вместе со своими устройствами драйверы для конкретной операционной системы. 2.6 Защита данных и администрирование Безопасность данных вычислительной системы обеспечивается средствами отказоустойчивости ОС, направленными на защиту от сбоев и отказов аппаратуры и ошибок программного обеспечения, а также средствами защиты от несанкционированного доступа. Для каждого пользователя системы обязательна процедура логического входа, в процессе которой ОС убеждается, что в систему входит пользователь, разрешенный административной службой. Корпорация Microsoft, например, в своем последнем продукте Windows 10 предлагает пользователю вход в систему через распознавание внешности. Это должно повысить безопасность и сделать вход в систему быстрее. А вот Google обещает нам в новой версии своей ОС для смартфонов Android 6.0 доступ к устройству и подтверждение покупок через сканер отпечатка пальца, если для того пригодно устройство. Администратор вычислительной системы определяет и ограничивает возможности пользователей в выполнении тех или иных действий, т.е. определяет их права по обращению и использованию ресурсов системы. Важным средством защиты являются функции аудита ОС, заключающегося в фиксации всех событий, от которых зависит безопасность системы. Поддержка отказоустойчивости вычислительной системы реализуется на основе 8

резервирования (дисковые RAID-массивы, резервные принтеры и другие устройства, иногда резервирование центральных процессоров, в ранних ОС – дуальные и дуплексные системы, системы с мажоритарным органом и др.). Вообще обеспечение отказоустойчивости системы – одна из важнейших обязанностей системного администратора, который для этого использует ряд специальных средств и инструментов. 2.7 Интерфейс прикладного программирования Прикладные программисты используют в своих приложениях обращения к операционной системе, когда для выполнения тех или иных действий им требуется особый статус, которым обладает только ОС. Возможности операционной системы доступны программисту в виде набора функций, который называется интерфейсом прикладного программирования (Application Programming Interface, API). Приложения обращаются к функциям API с помощью системных вызовов. Способ, которым приложение получает услуги операционной системы, очень похож на вызов подпрограмм. Способ реализации системных вызовов зависит от структурной организации ОС, особенностей аппаратной платформы и языка программирования. В ОС UNIX системные вызовы почти идентичны библиотечным процедурам. 2.8 Пользовательский интерфейс ОС обеспечивает удобный интерфейс не только для прикладных программ, но и для пользователя (программиста, администратора, пользователя). На данный момент производители предлагают нам множество функций, призванных облегчить нашу работу с устройствами и сэкономить время. В качестве примера я опять хочу привести Windows 10. Microsoft помогает пользователю обеспечить беспрепятственную работу всех его устройств (естественно от Microsoft) , за счет общей ОС. Тут и мгновенная передача данных с одного устройства на другое, и общие уведомления, которые с такой функцией никак не пропустишь. "Эффективная, организованная работа" – это практически слоган для каждого производителя ОС. Работа с заметками прямо на веб-страницах, новые многооконные режимы, несколько рабочих столов – все это мы видим уже как несколько лет, а у разработчиков еще много идей. 3 Состав операционной системы Современные операционные системы имеют сложную структуру, состоящую из множества элементов, где каждый из них выполняет определенные функции по управлению процессами и распределению ресурсов. 3.1 Ядро 9

Ядро ОС – центральная часть операционной системы, обеспечивающая приложениям координированный доступ к файловой системе, и обмену файлами между ПУ. 3.2 Командный процессор Программный модуль ОС, ответственный за чтение отдельных команд или же последовательности команд из командного файла, иногда называют командным интерпретатором. 3.3 Драйверы устройств К магистрали компьютера подключаются различные устройства (дисководы, монитор, клавиатура, мышь, принтер и др.). Каждое устройство выполняет определенную функцию, при этом техническая реализация устройств существенно различается. В состав операционной системы входят драйверы устройств, специальные программы, которые обеспечивают управление работой устройств и согласование информационного обмена с другими устройствами, а также позволяют производить настройку некоторых параметров устройств. Каждому устройству соответствует свой драйвер. 3.4 Утилиты Дополнительные сервисные программы (утилиты) – вспомогательные компьютерные программы в составе общего программного обеспечения, делающие удобным и многосторонним процесс общения пользователя с компьютером. 3.5 Справочная система Для удобства пользователя в состав операционной системы обычно входит также справочная система. Справочная система позволяет оперативно получить необходимую информацию как о функционировании операционной системы в целом, так и о работе ее отдельных модулей. 4 Перспективы развития В настоящее время наблюдается значительное повышение надежности, безопасности и отказоустойчивости ОС; сближение по возможностям ОС для настольных компьютеров и ОС для мобильных устройств. Тенденция к проектам по ОС с открытым кодом – это очень выгодное направление в развитии ОС, так как фирмам-разработчикам необходимы новые идеи, которые им могут предложить молодые программисты. 10

Огромное значение имеет спрос на корпоративные операционные системы, для которых характерны высокая степень масштабируемости, поддержка сетевой работы, развитые средства обеспечения безопасности, способность работать в гетерогенной среде, наличие средств централизованного администрирования и управления. Здесь то и требуется возможность обработки огромного объема данных. Кто-то делает ставку на облачные хранилища, и прогнозирует "вымирание" ОС вовсе. Даже при том, что мы пользуемся облаками, такая перспектива не кажется возможной в ближайшие годы. Я наблюдаю стремление разработчиков к повышению производительности за счет более разумного использования ресурсов (Windows 10 запускается на 28% быстрее, нежели Windows 7), надежности и удобства в использовании. Будь то голосовое управление или различные уникальные нововведения в интерфейс для более дружелюбного взаимодействия. 11

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Как мы смогли понять, операционные системы играю колоссальную роль во взаимосвязи пользователя и железа. Самым главным является то, что прогресс не стоит на месте, с каждым днем разрабатываются все более мощные машины, объем обрабатываемых данных растет, вместе с этим также развиваются и совершенствуются ОС, появляются новые идеи для более удобного и эффективного применения накопленных знаний. ОС по своему функционалу двигаются в сторону обеспечения интуитивного взаимодействия пользователя и устройства. 12

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ АЦП – аналого-цифровой преобразователь; ОС – операционная система; ПУ – периферийное устройство. 13

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1 Назаров, С. В. Современные операционные системы: учебное пособие / С. В. Назаров, А. И. Широков. - Москва: Национальный Открытый Университет «ИНТУИТ», 2012. - 367 с. 2 Грошев, С. Основные понятия ОС [Электронный ресурс] : Наука и образование / МГТУ им. Н.Э. Баумана - Электрон. журн. - Москва: ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана" 2015. - Режим доступа: http://technomag.bmstu.ru/doc/48639.html 3 Перспективы операционных систем и сетей [Электронный ресурс] : национальный открытый университет «ИНТУИТ». - Москва: 2015 - Режим доступа: http://www.intuit.ru/studies/courses/641/497/lecture/11328 4 Архитектура, назначение и функции операционных систем [Электронный ресурс] : Лекция 1 / Национальный открытый университет «ИНТУИТ» - Москва, 2015. - Режим доступа: http://www.intuit.ru/studies/courses/631/487/lecture/11048 5 Даровский, Н. Н. Перспективы развития операционных систем [Электронный ресурс] / Н. Н. Даровский // интернет-портал Web-3. - 2015. - Режим доступа: http://system.web-3.ru/windows/?act=full&id_article=12055 6 Компоненты Windows 10 [Электронный ресурс] : официальный сайт разработчика / Microsoft Corporation - 2016. - Режим доступа: https://www.microsoft.com/ru-ru/windows/features?section=familiar 7 Android 6.0 Marshmallow [Электронный ресурс] : официальный сайт разработчика / Google Corp. - 2016. - Режим доступа: https://www.android.com/intl/ru_ru/versions/marshmallow-6-0/ 14

После провальной Windows Vista, в интернете очень быстро поползли слухи о том, что операционные системы начинают вымирать и в ближайшем будущем исчезнут вовсе. Некоторые пророчили Висте стать последней ОС из привычных нам, другие делали ставку Win8, понимая, что если и она станет провальной – существованию классических «операционок» может действительно придти конец. Бытовало и мнение о том, что современные ОС достигли своего пика развития и дальше все пойдет в облачные технологии. То есть больше не нужно будет устанавливать на ПК программное обеспечение, был бы выход в Интернет, да монитор.
Назвать такие суждения адекватными язык не поворачивается. Я не понимаю, что за «знатоки» пишут подобные статьи, и еще больше не понимаю тех, кто им верит или думает, что авторы статей настоящие аналитики. «Тучи» по нескольким причинам не могут стать популярными в обозримом будущем. Подобные технологии слишком дороги на сегодняшний день, да и какой-то острой нужны в них нет, по крайней мере, у подавляющего большинства пользователей.

Конечно, Web уже широко используется, и его доля будет только расти, но сейчас люди готовы уводить в интернет только простые приложения. Речь о том, чтобы перевести программы массового потребления в облака, пока не идет, да и, вряд ли, пойдет еще года 3-4. Дальше, учитывая темпы развития технологий, заглядывать трудно. Но при всем этом, ОС, привычные нам сейчас, жить будут. И не год и не два, а гораздо дольше.
Тогда возникает закономерный вопрос: в каком направлении станут развиваться привычные нам ОС? После выхода Windows 7, многие вообще не могли представить, каким будет следующий шаг Microsoft. Но на презентации «восьмерки», разработчики показали, что еще есть простор для развития. И, по-моему, развитие это идет в лучшую строну.
Интерфейс более поздних версий Windows станет меняться в векторном направлении. Стремительно, развивающиеся 3D технологии найдут применение в интерфейсе рабочего стола и не только. Кроме того, все сильнее делается упор на голосовое управление.



Так же нельзя игнорировать уменьшение использования ПК, как игровых платформ. В развитых странах уже сейчас практически в каждой семье есть консоль, а то несколько разных на выбор. В России такая тенденция тоже присутствует, но в меньших объемах. Лично у меня пока есть только Playstation 3, а у многих коллег по несколько разных приставок. Но сказать, что в скором времени компьютеры вообще перестанут использоваться для развлечений - пока рано.
Помимо игр, взгляните на программное обеспечение, установленное на вашем компьютере. Даже если вы самостоятельно не устанавливали ни одной программы - ваша ОС по умолчанию содержала наиболее востребованные. Например офисные приложения, музыкальные проигрыватели, простые программы для просмотра и редактирования фотографий. Вы можете представить Windows в роли подложки браузера, и уход всех вышеперечисленных программ в Web? Я – нет. И это при том, что я не заострял внимания на мощном специализированном программном обеспечении, к примеру, для профессиональной обработки HD видео.



Если говорить о частичном уходе к облаку, когда часть, нужных Вам программ хранится на жестком диске, а часть в сети – это вполне адекватно и более того имеет место уже сейчас. Не нужно быть семи пядей во лбу, чтобы это понимать. Только вот частичный уход в Web не делает обычные ОС ненужными, и уж никак полностью их не заменяет. Так что ожидать их исчезновение, как класс, в ближайшие годы не стоит.