Операционные системы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Институт компьютерных наук и технологий

Кафедра информационных и управляющих систем

Курсовой проект

по дисциплине Информатики

ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Выполнил Студент гр. 13534/6 И.Н. Иванов

Санкт-Петербург 2017

Содержание

• 1. Что такое операционная система
• 1.1 Понятие “Операционная система”
• 1.2 Зачем нужны операционные системы
• 1.3 Функции операционных систем
• 2. История возникновения и развития операционных систем
• 2.1 Зарождение операционных систем
• 2.2 Операционные системы и глобальные сети
• 2.3 Операционные системы мини-компьютеров и первые локальные сети
• 2.4 Развитие операционных систем в 80-е годы
• 2.5 Особенности современного этапа развития операционных систем
• 3. Разновидности операционных систем
• 3.1 Операционные системы компьютера
• 3.1.1 Windows
• 3.1.2 Операционные системы Apple
• 3.1.3 Операционные системы Linux
• 3.2 Операционные системы мобильных устройств
• 3.2.1 Общее понятие мобильной операционной системы
• 3.2.2 Windows Phone
• 3.2.3 IOS
• 3.2.4 Android

1. Что такое операционная система

1.1 Понятие “Операционная система”

Операционная системма, сокр. ОС (англ.operating system, OS)-- комплекс взаимосвязанных программ, предназначенных для управления ресурсами компьютера и организации взаимодействия с пользователем.

Существуют две группы определений операционной системы: «набор программ, управляющих оборудованием» и «набор программ, управляющих другими программами». Обе они имеют свой точный технический смысл, который связан с вопросом, в каких случаях требуется операционная система.

Есть приложения вычислительной техники, для которых операционные системы излишни. Например, встроенные микрокомпьютеры, содержащиеся во многих бытовых приборах, автомобилях (иногда по десятку в каждом), простейших сотовых телефонах, постоянно исполняют лишь одну программу, запускающуюся по включении. Многие простые игровые приставки-- также представляющие собой специализированные микрокомпьютеры-- могут обходиться без операционной системы, запуская при включении программу, записанную на вставленном в устройство «картридже» или компакт-диске.

Рис. 1 Структура операционной системы

1.2 Зачем нужны операционные системы

Операционные системы нужны:

· если нужен универсальный механизм сохранения данных;

· для предоставления системным библиотекам часто используемых подпрограмм;

· для распределения полномочий;

· необходима возможность имитации «одновременного» исполнения нескольких программ на одном компьютере;

· для управления процессами выполнения отдельных программ.

Таким образом, современные универсальные операционные системы можно охарактеризовать, прежде всего, как:

· использующие файловые системы (с универсальным механизмом доступа к данным),

· многопользовательские (с разделением полномочий),

· многозадачные (с разделением времени).

Многозадачность и распределение полномочий требуют определённой иерархии привилегий компонентов в самой операционной системе. В составе операционной системы различают три группы компонентов:

· ядро, содержащее планировщик; драйверы устройств, непосредственно управляющие оборудованием; сетевая подсистема, файловая система;

· системные библиотеки;

· оболочка с утилитами.

Большинство программ, как системных (входящих в операционную систему), так и прикладных, исполняются в непривилегированном («пользовательском») режиме работы процессора и получают доступ к оборудованию (и, при необходимости, к другим ресурсам ядра, а также ресурсам иных программ) только посредством системных вызовов. Ядро исполняется в привилегированном режиме: именно в этом смысле говорят, что система (точнее, её ядро) управляет оборудованием.

В определении состава операционной системы значение имеет критерий операциональной целостности (замкнутости): система должна позволять полноценно использовать (включая модификацию) свои компоненты. Поэтому в полный состав операционной системы включают и набор инструментальных средств (от текстовых редакторов до компиляторов, отладчиков и компоновщиков).

1.3 Функции операционных систем

Основные функции:

· Исполнение запросов программ (ввод и вывод данных, запуск и остановка других программ, выделение и освобождение дополнительной памяти и др.).

· Загрузка программ в оперативную память и их выполнение.

· Стандартизированный доступ к периферийным устройствам (устройства ввода-вывода).

· Управление оперативной памятью (распределение между процессами, организация виртуальной памяти).

· Управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как жёсткий диск, оптические диски и др.), организованным в той или иной файловой системе.

· Обеспечение пользовательского интерфейса.

· Сохранение информации об ошибках системы.

Дополнительные функции

· Параллельное или псевдопараллельное выполнение задач (многозадачность).

· Эффективное распределение ресурсов вычислительной системы между процессами.

· Разграничение доступа различных процессов к ресурсам.

· Организация надёжных вычислений (невозможности одного вычислительного процесса намеренно или по ошибке повлиять на вычисления в другом процессе), основана на разграничении доступа к ресурсам.

· 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.

· Многопользовательский режим работы и разграничение прав доступа (см.: аутентификация, авторизация).

2. История возникновения и развития операционных систем

2.1 Зарождение операционных систем

Важный период развития ОС относится к 1965-1975 годам. В это время в технической базе вычислительных машин произошёл переход от отдельных полупроводниковых элементов типа транзисторов к интегральным микросхемам, что открыло путь к появлению следующего поколения компьютеров. В этот период были реализованы практически все основные механизмы, присутствующие современным ОС. В эти годы начинается расцвет системного программирования. Революционным событием данного этапа явилась промышленная реализация мультипрограммирования. В условиях резко возросших возможностей компьютера по обработке и хранению данных выполнение только одной программы в каждый момент времени оказалось крайне неэффективным. Решением стало мультипрограммирование - способ организации вычислительного процесса, при котором в памяти компьютера находилось одновременно несколько программ, попеременно выполняющихся на одном процессоре.

Эти усовершенствования значительно улучшили эффективность вычислительной системы. Мультипрограммирование было реализовано в двух вариантах - в системах пакетной обработки и разделения времени. Мультипрограммные системы пакетной обработки так же, как и их однопрограммные предшественники, имели своей целью обеспечение максимальной загрузки аппаратуры компьютера, однако решали эту задачу более эффективно. В мультипрограммном пакетном режиме процессор не простаивал, пока одна программа выполняла операцию ввода-вывода (как это происходило при последовательном выполнении программ в системах ранней пакетной обработки), а переключался на другую готовую к выполнению программу. В результате достигалась сбалансированная загрузка всех устройств компьютера, а следовательно, увеличивалось число задач, решаемых в единицу времени.

В мультипрограммных системах пакетной обработки пользователь по-прежнему был лишен возможности интерактивного взаимодействия со своими программами. Для того, чтобы хотя бы частично вернуть пользователям ощущение непосредственного взаимодействия с компьютером, был разработан другой вариант мультипрограммных систем - системы разделения времени. Этот вариант рассчитан на многотерминальные системы, когда каждый пользователь работает за своим терминалом. В числе первых операционных систем разделения времени, разработанных в середине 60-х годов, были TSS/360 (компания IBM), CTSS и MULTICS.

Вариант мультипрограммирования, применяемый в системах разделения времени, был нацелен на создание для каждого отдельного пользователя иллюзии единоличного владения вычислительной машиной за счёт периодического выделения каждой программе своей доли процессорного времени. В системах разделения времени эффективность использования оборудования ниже, чем в системах пакетной обработки, что явилось платой за удобства работы пользователей. Многотерминальный режим использовался не только в системах разделения времени, но и в системах пакетной обработки. При этом не только оператор, но и все пользователи получали возможность формировать свои задания и управлять их выполнением со своего терминала.

Такие ОС получили название систем удалённого ввода заданий. Терминальные комплексы могли располагаться на большом расстоянии от процессорных стоек, соединяясь с ними с помощью различных глобальных связей. Для поддержания удалённой работы терминалов в операционных системах появились специальные программные модули, реализующие различные (в то время, как правило, нестандартные) протоколы связи. Такие вычислительные системы с удалёнными терминалами, сохраняя централизованный характер обработки данных, в какой-то степени являлись прообразом современных сетей, а соответствующее системное программное обеспечение - прообразом сетевых операционных систем.

В компьютерах 60-х годов большую часть действий по организации вычислительного процесса взяла на себя операционная система. Реализация мультипрограммирования потребовала внесения очень важных изменений в аппаратуру компьютера, непосредственно направленных на поддержку нового способа организации вычислительного процесса. При разделении ресурсов компьютера между программами необходимо обеспечить быстрое переключение процессора с одной программы на другую, а также надёжно защитить коды и данные одной программы от непреднамеренной или преднамеренной порчи другой программы. В процессорах появился привилегированный и пользовательский режим работы, специальные регистры для быстрого переключения с одной программы на другую, средства защиты областей памяти, а также развитая система прерываний.

Система прерываний позволяла синхронизировать работу различных устройств компьютера, работающих параллельно и асинхронно, таких как каналы ввода-вывода, диски, принтеры и т.п.

Ещё одной важной тенденцией этого периода является создание семейств программно - совместимых машин и операционных систем для них. Примерами семейств программно - совместимых машин, построенных на интегральных микросхемах, являются серии машин IBM/360, IBM/370 и PDP-11.

Программная совместимость требовала и совместимости операционных систем. Однако такая совместимость подразумевает возможность работы на больших и малых вычислительных системах, с большим и малым количеством разнообразной периферии, в коммерческой области и в области научных исследований. Операционные системы, построенные с намерением удовлетворить всем этим противоречивым требованиям, оказались чрезвычайно сложными. Они состояли из многих миллионов ассемблерных строк, написанных тысячами программистов, и содержали тысячи ошибок, вызывающих нескончаемый поток исправлений. Операционные системы этого поколения были очень дорогими. Так, например, разработка OS/360, объём кода для которой составил 8 Мбайт, стоила компании IBM 80 миллионов долларов.

Однако, несмотря на необозримые размеры и множество проблем, OS/3600 и другие ей подобные операционные системы этого поколения действительно удовлетворяли большинству требований потребителей. За это десятилетие был сделан огромный шаг вперёд и заложен прочный фундамент для создания современных операционных систем.

2.2 Операционные системы и глобальные сети

В начале 70-х годов появились первые сетевые операционные системы, которые в отличие от многотерминальных ОС позволяли не только рассредоточить пользователей, но и организовать распределённое хранение и обработку данных между несколькими компьютерами, связанными электрическими связями. Любая сетевая операционная система, с одной стороны, выполняет все функции локальной операционной системы, а с другой стороны, обладает некоторыми дополнительными средствами, позволяющими ей взаимодействовать по сети с операционными системами других компьютеров. Программные модули, реализующие сетевые функции, появлялись в операционных системах постепенно, по мере развития сетевых технологий, аппаратной базы компьютеров и возникновения новых задач, требующих сетевой обработки.

Хотя теоретические работы по созданию концепций сетевого взаимодействия велись почти с самого появления вычислительных машин, значимые практические результаты по объединению компьютеров в сети были получены в конце 60-х, когда с помощью глобальных связей и техники коммутации пакетов удалось реализовать взаимодействие машин класса мэйнфреймов и суперкомпьютеров. Эти дорогостоящие компьютеры часто хранили уникальные данные и программы, доступ к которым необходимо было обеспечить широкому кругу пользователей, находившихся в различных городах на значительном расстоянии от вычислительных центров.

В 1969 году Министерство обороны США инициировало работы по объединению суперкомпьютеров оборонных и научно - исследовательских центров в единую сеть. Эта сеть получила название ARPANET и явилась отправной точкой для создания самой известной ныне глобальной сети - Интернета. Сеть ARPANET объединяла компьютеры разных типов, работавшие под управлением различных ОС с добавленными модулями, реализующими коммуникационные протоколы, общие для всех компьютеров сети.

2.3 Операционные системы мини-компьютеров и первые локальные сети

К середине 70-х годов широкое распространение получили мини-компьютеры, такие как PDP-11, Nova, HP. Мини-компьютеры первыми использовали преимущества больших интегральных схем, позволившие реализовать достаточно мощные функции при сравнительно невысокой стоимости компьютера.

Многие функции мультипрограммных многопользовательских ОС были усечены, учитывая ограниченность ресурсов мини-компьютеров. Операционные системы мини-компьютеров часто стали делать специализированными, например только для управления в реальном времени (ОС RT-11 для мини-компьютеров PDP-11) или только для поддержания режима разделения времени (RSX-11M для тех же компьютеров). Эти операционные системы не всегда были многопользовательскими, что во многих случаях оправдывалось невысокой стоимостью компьютеров.

Важной вехой в истории операционных систем явилось создание ОС UNIX. Первоначально эта операционная система предназначалась для поддержания режима разделения времени в мини-компьютере PDP-7. С середины 70-х годов началось массовое использование ОС UNIX. К этому времени программный код для UNIX был на 90% написан на языке высокого уровня С. Широкое распространение эффективных С-компиляторов сделало UNIX уникальной для того времени ОС, обладающей возможностью сравнительно лёгкого переноса на различные типы компьютеров. Поскольку эта ОС поставлялась вместе с исходными кодами, то она стала первой открытой ОС, которую могли совершенствовать простые пользователи-энтузиасты. Хотя UNIX была первоначально разработана для мини-компьютеров, гибкость, элегантность, мощные функциональные возможности и открытость позволили ей занять прочные позиции во всех классах компьютеров: суперкомпьютерах, мэйнфреймах, мини-компьютерах, серверах и рабочих станциях на базе RISC-процессоров, персональных компьютерах.

Независимо от версии, общими для UNIX чертами являются:

· многопользовательский режим со средствами защиты данных от несанкционированного доступа

· реализация мультипрограммной обработки в режиме разделения времени, основанная на использовании алгоритмов вытесняющей многозадачности

· использование механизмов виртуальной памяти и свопинга для повышения уровня мультипрограммирования

· унификация операций ввода-вывода на основе расширенного использования понятия "файл"

· иерархическая файловая система, образующая единое дерево каталогов независимо от количества физических устройств, используемых для размещения файлов

· переносимость системы за счет написания ее основной части на языке C

· разнообразные средства взаимодействия процессов, в том числе и через сеть

· кэширование диска для уменьшения среднего времени доступа к файлам

2.4 Развитие операционных систем в 80-е годы

Интернет стал отличным полигоном для испытаний многих сетевых операционных систем, позволившим в реальных условиях проверить возможности их взаимодействия, степень масштабируемости, способность работы при экстремальной загрузке, создаваемой сотнями и тысячами пользователей. Независимость от производителей, гибкость и эффективность сделали протоколы TCP/IP не только главным транспортным механизмом Интернета, но и основным стеком большинства сетевых ОС.

Всё десятилетие было отмечено постоянным появлением новых, всё более совершенных версий ОС UNIX. Среди них были и фирменные версии UNIX: SunOS, HP-UX, Irix, AIX и многие другие, в которых производители компьютеров адаптировали код ядра и системных утилит для своей аппаратуры. Разнообразие версий породило проблему их совместимости, которую периодически пытались решить различные организации. В результате были приняты стандарты POSIX и XPG, определяющие интерфейсы ОС для приложений, а специальное подразделение компании AT&T выпустило несколько версий UNIX System III и UNIX System V, призванных консолидировать разработчиков на уровне кода ядра.

Также широкое распространение получили операционные системы MS-DOS фирмы Microsoft, PC DOS фирмы IBM, Novell DOS фирмы Novell и другие. Первая ОС DOS для персонального компьютера была создана в 1981г. называлась MS-DOS 1.0. Microsoft приобрела у Seattle Computer Products право на 86 - DOS, адаптировала эту ОС для тогда еще секретных IBM PC и переименовала ее в MS-DOS.

Начало 80-х годов связано с ещё одним знаменательным для истории операционных систем событием-появлением персональных компьютеров. С точки зрения архитектуры персональные компьютеры ничем не отличались от класса мини-компьютеров типа PDP-11, но их стоимость была существенно ниже. Персональные компьютеры послужили мощным катализатором для бурного роста локальных сетей. В результате поддержка сетевых функций стала для ОС персональных компьютеров необходимым условием.

Однако, сетевые функции появились у операционных систем персональных компьютеров не сразу. Первая версия наиболее популярной операционной системы раннего этапа развития персональных компьютеров- MS-DOS компании Microsoft - была лишена этих возможностей. Это была однопрограммная однопользовательская ОС с интерфейсом командной строки, способная стартовать с дискеты. Основными задачами для неё были управление файлами, расположенных на гибких и жестких дисках в UNIX - подобной иерархической файловой системе, а также поочерёдный запуск программ. MS-DOS не была защищена от программ пользователя, так как процессор Intel 8088 не поддерживал привилегированного режима. Разработчики первых персональных компьютеров считали, что при индивидуальном использовании компьютера и ограниченных возможностях аппаратуры нет смысла в поддержке мультипрограммирования, поэтому в процессоре не были предусмотрены привилегированный режим и другие механизмы поддержки мультипрограммных систем.

Недостающие функции для MS-DOS и подобных ей ОС компенсировались внешними программами, предоставлявшими пользователю удобный графический интерфейс(например, Norton Commander) или средства тонкого управления дисками (например, PC Tools). Наибольшее влияние на развитие программного обеспечения для персональных компьютеров оказала операционная среда Windows компании Microsoft, представлявшая собой надстройку над MS-DOS.

2.5 Особенности современного этапа развития операционных систем

В 90-е годы практически все операционные системы, занимающие заметное место на рынке, стали сетевыми. Сетевые функции сегодня встраиваются в ядро ОС, являясь её неотъемлемой частью. Операционные системы получили средства для работы со всеми основными технологиями локальных (Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Token Ring, FDDI, ATM) и глобальных (X.25, frame relay, ISDN, ATM ) сетей, а также средства для создания составных сетей (IP, IPX, AppleTalk, RIP, OSPF, NLSP). В операционных системах используются средства мультиплексирования нескольких стеков протоколов, за счёт которого компьютеры могут поддерживать одновременную сетевую работу с разнородными клиентами и серверами. Появились специализированные ОС, которые предназначены исключительно для выполнения коммуникационных задач. Например, сетевая операционная система IOS компании Cisco Systems, работающая в маршрутизаторах, организует в мультипрограммном режиме выполнение набора программ, каждая из которых реализует один из коммуникационных протоколов.

Во второй половине 90-х годов все производители ОС резко усилили поддержку работы с Интернетом (Кроме производителей UNIX-систем, в которых эта поддержка всегда была существенной). Кроме самого стека TCP/IP в комплект поставки начали включать утилиты, реализующие такие популярные сервисы Интернета, как telnet, ftp, DNS и Web. Влияние Интернета проявилось и в том, что компьютер превратился из чисто вычислительного устройства в средство коммуникаций с развитыми вычислительными возможностями.

Особое внимание в течение всего последнего десятилетия уделялось корпоративным сетевым ОС. Их дальнейшее развитие представляет одну из наиболее важных задач и в обозримом будущем. Корпоративная ОС отличается способностью хорошо и устойчиво работать в крупных сетях, которые характерны для большинства предприятий, имеющих отделения в десятках городов и, возможно, в разных странах. Таким сетям органически присуща высокая степень гетерогенности программных и аппаратных средств, поэтому корпоративная ОС должна беспроблемно взаимодействовать с операционными системами разных типов и работать на различных аппаратных платформах. К настоящему времени явно определилась тройка лидеров в классе корпоративных ОС - это Novell NetWare 4.x и 5.0, Microsoft Windows NT 4.0 и Windows 2000, а также UNIX - системы различных производителей аппаратных платформ.

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 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 ОС берёт 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 (интервала) 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 путём включения в ОС развитых графических интерфейсов, использующих наряду с графикой звук и видеоизображение. Это особенно важно для превращения компьютера в терминал новой публичной сети, которой постепенно становится Интернет всемирная система объединенных компьютерных сетей для хранения и передачи информации., так как для массового пользователя терминал должен быть таким же понятным и удобным, как телефонный аппарат. Пользовательский интерфейс ОС становится всё более интеллектуальным, направляя действия человека в типовых ситуациях и принимая за него рутинные решения.

операционный компьютер интерфейс мобильный

3. Разновидности операционных систем

3.1 Операционные системы компьютера

3.1.1 Windows

Графические интерфейсы и расширения для DOS

Первые версии Windows не были полноценными операционными системами, а являлись надстройками к операционной системе DOS и были по сути многофункциональным расширением, добавляя поддержку новых режимов работы процессора, поддержку многозадачности, обеспечивая стандартизацию интерфейсов аппаратного обеспечения и единообразие для пользовательских интерфейсов программ.

1. Windows 1.0 (1985)

2. Windows 2.0 (1987) -- в системе появилась возможность запуска DOS-приложений в графических окнах, причём каждому приложению предоставлялись полные 640 Кб памяти. Улучшена поддержка процессоров 80286. В версии 2.03 (2.0/386) появилась поддержка процессоров 80386.

3. Windows 2.1 (1988) -- полная поддержка всех особенностей процессоров 80286 и 80386.

4. Windows 3.0 (1990) -- улучшена поддержка процессоров 80386 и защищённого режима.

5. Windows 3.1 (1992) -- серьёзно переработанная Windows 3.0: устранены UAE (фатальные ошибки прикладных программ), добавлен механизм OLE, печать в режиме WYSIWYG («что видишь, то и получишь»), шрифты TrueType, изменён диспетчер файлов, добавлены мультимедийные функции. Процессор 8086 и реальный режим перестали поддерживаться.

6. Windows for Workgroups 3.11 (1993) -- Windows для рабочих групп, первая версия ОС семейства с поддержкой локальных сетей. В системе также испытывались отдельные усовершенствования ядра, применённые позднее в Windows 95. С этой версии прекратилась поддержка процессора 80286 и стандартного режима.

Семейство Windows 9x

Первая система данного семейства Windows 95 была выпущена в 1995 году. Её отличительными особенностями являлись: новый пользовательский интерфейс, поддержка длинных имён файлов, автоматическое определение и конфигурация периферийных устройств Plug and Play, способность исполнять 32-битные приложения и наличие поддержки TCP/IP прямо в системе. Windows 95 использовала вытесняющую многозадачность и выполняла каждое 32-битное приложение в своём адресном пространстве. К данному семейству относятся также Windows 98 и Windows ME.

Операционные системы этого семейства не являлись безопасными многопользовательскими системами как Windows NT, поскольку из соображений совместимости вся подсистема пользовательского интерфейса и графики оставалась 16-битной и мало отличалась от той, что была в Windows 3.x. Так как этот код не был потокобезопасным, все вызовы в подсистему оборачивались в мьютекс по имени Win16Lock, который, кроме того, ещё и находился всегда в захваченном состоянии во время исполнения 16-битного приложения. Таким образом, «повисание» 16-битного приложения немедленно блокировало всю ОС. Но уже в 1999 году вышло второе исправленное издание.

Семейство Windows NT

Операционные системы этого семейства в настоящее время работают на процессорах с архитектурами x86, x86-64, и Itanium, ARM. Все операционные системы этого семейства являются полностью 32- или 64- битными операционными системами, и не нуждаются в MS-DOS даже для загрузки.

Только в этом семействе представлены операционные системы для серверов. До версии Windows 2000 включительно они выпускались под тем же названием, что и аналогичная версия для рабочих станций, но с добавлением суффикса, например, «Windows NT 4.0 Server» и «Windows 2000 Datacenter Server». Начиная с Windows Server 2003 серверные операционные системы называются добавлением суффикса «Server» и года выпуска.

1. Windows NT 3.1 (1993)

2. Windows NT 3.5 (1994)

3. Windows NT 3.51 (1995)

4. Windows NT 4.0 (1996)

5. Windows 2000-- Windows NT 5.0 (2000)

6. Windows XP-- Windows NT 5.1 (2001)

7. Windows XP 64-bit Edition-- Windows NT 5.2 (2003)

8. Windows Server 2003-- Windows NT 5.2 (2003)

9. Windows XP Professional x64 Edition-- Windows NT 5.2 (2005)

10. Windows Vista-- Windows NT 6.0 (2006)

11. Windows Home Server-- Windows NT 5.2 (2007)

12. Windows Server 2008-- Windows NT 6.0 (2008)

13. Windows Small Business Server-- Windows NT 6.0 (2008)

14. Windows 7-- Windows NT 6.1 (2009)

15. Windows Server 2008 R2-- Windows NT 6.1 (2009)

16. Windows Home Server 2011-- Windows NT 6.1 (2011)

17. Windows 8-- Windows NT 6.2 (2012)

18. Windows Server 2012-- Windows NT 6.2 (2012)

19. Windows 8.1-- Windows NT 6.3 (2013)

20. Windows Server 2012 R2-- Windows NT 6.3 (2013)

21. Windows 10 -- Windows NT 10.0 (2015)

22. Windows Server 2016 -- Windows NT 10.0 (2016)

Распространённость

В настоящее время Windows установлена менее чем на 90% персональных компьютеров и рабочих станций. По данным компании Net Applications, на апрель 2016 года рыночная доля Windows составила 88,77%. По другим данным, рыночная доля Windows еще меньше. Падение доли связано, в первую очередь, с тенденцией к сокращению продаж ПК в мире, а также с увеличением доли ОС конкурентов -- Mac OS X и Linux. Среди различных версий Windows по данным W3Schools с августа 2011 года наиболее популярна Windows 7 (около 48%).

Табл. 1 Распространненость версий Windows по данным GoStats

3.1.2 Операционные системы Apple

Apple DOS

Apple DOS-- операционная система для микрокомпьютеров серии Apple II с 1978 по 1983гг. Также известна как просто DOS 3.x. Продвинутой по тем временам особенностью Apple DOS была поддержка имён файлов, способных содержать до 30 любых символов (хотя в случае использования в именах файлов управляющих символов и запятых могли возникать проблемы с использованием таких имён в командах). Также интересной особенностью была строгая типизация файлов: каждый файл мог иметь один из типов A (Applesoft BASIC), B (двоичный), I (Integer BASIC), T (текстовый), и, в зависимости от типа, к файлу могли быть применены разные операции. Ещё несколько типов (R, S, «дополнительный A», «дополнительный B») было зарезервировано для дальнейших расширений. Файлы разных типов имели разную внутреннюю организацию; изменить тип существующего файла было невозможно.

Штатно Apple DOS была рассчитана на работу только с устройством Disk II, то есть с 5-дюймовыми односторонними дискетами ёмкостью 140 килобайт. Так как физически дискета имела две рабочие стороны, то её можно было вынуть из дисковода и вставить обратно другой стороной. Таким образом, каждая физическая дискета логически представляла собой два отдельных 140-килобайтных диска. Диски разбивались на 35 дорожек по 16 секторов размером 256 байт (13 секторов в версиях 3.1 и 3.2, использовавших более примитивный метод кодирования битов на диске). Диск имел один каталог, который, вместе с таблицей свободного пространства, размещался на зарезервированной для этого 17-й дорожке (посередине). В трёх первых дорожках диска размещалась сама Apple DOS (на загрузочных дискетах), в том числе самый первый сектор был загрузочным сектором. В каталоге для каждого файла сохранялись его имя, тип, флажок защиты от записи, номер первого сектора и размер файла в секторах. В первом секторе файла находился общий список занимаемых файлом секторов, этот список при необходимости сам мог продолжаться в других секторах. Экстенты не использовались, всё дисковое пространство распределялось секторами.

Одновременно могло быть установлено несколько дисков в различных устройствах Disk II. Эти устройства с дисками идентифицировались по номерам разъёмов, к которым они подключались.

Одним из самых объёмных и сложных модулей Apple DOS была подпрограмма RWTS (Read/Write Track and Sector), предоставлявшая интерфейс чтения-записи сектора и форматирования дорожки для дисковода Disk II. Сложность RWTS была вызвана тем, что Disk II имел интерфейс очень низкого уровня, так что даже кодирование и декодирование отдельных битов и синхронизацию данных на дорожке диска надо было выполнять программно.

A/UX

A/UX (от англ.Apple Unix -- «UNIX на компьютерах Apple») -- UNIX-система, созданная корпорацией Apple для компьютеров Macintosh с платформой m68k. Была основана на UNIX System V версии 2.2 с некоторыми наработками из версий 3 и 4, а также BSD версий 4.2 и 4.3. Соответствовала стандартам POSIX и System V Interface Definition. Начиная с версии 2.0 имелась поддержка TCP/IP. Первая рабочая версия вышла в 1988 году, а последняя (3.1.1) -- в 1995.

Mac OS

Mac OS -- семейство операционных систем производства корпорации Apple. Разработана для линейки персональных компьютеров Macintosh. Популяризация графического интерфейса пользователя в современных операционных системах часто считается заслугой Mac OS. Она была впервые представлена в 1984 году вместе с персональным компьютером Macintosh 128K.

Табл. 2 Хронология ранних версий Mac OS

Mac OS X

macOS0 (изначально была представлена как Mac OS X, в 2012 переименована в OS X, в 2016 переименована в macOS)-- проприетарная операционная система производства Apple. Является преемницей Mac OS 9.

macOS значительно отличается от предыдущих, «классических версий» Mac OS. Основа системы-- POSIX-совместимая операционная система Darwin, являющаяся свободным программным обеспечением. Её ядром является XNU, в котором используется микроядро Mach и стандартные службы BSD. Все возможности Unix в macOS доступны через консоль.

Поверх этой основы в Apple разработано много проприетарных компонентов, таких как Cocoa и Carbon, Quartz.

macOS отличается высокой устойчивостью, что делает её непохожей на предшественницу, Mac OS 9.

В macOS (как и в любой UNIX-системе) используется вытесняющая многозадачность и защита памяти, позволяющие запускать несколько изолированных друг от друга процессов, каждый из которых не может прервать или модифицировать все остальные. На архитектуру macOS повлияла OpenStep, которая была задумана как переносимая операционная система (например, NeXTSTEP была перенесена с оригинальной платформы 68k компьютера NeXT до приобретения NeXTSTEP компанией Apple). Аналогичным образом OpenStep была перенесена на PowerPC в рамках проекта Rhapsody.

Наиболее заметно изменился графический интерфейс, который в macOS получил название Aqua. Использование закруглённых углов, полупрозрачных элементов и светлых полосок также повлияло на внешний вид первых моделей iMac. После выхода первой версии Mac OS X другие разработчики тоже стали использовать интерфейс Aqua. Для предотвращения использования своего дизайна на других платформах Apple воспользовалась услугами юристов.

Основами macOS являются:

· Подсистема с открытым кодом-- Darwin (ядро Mach и набор утилит BSD).

· Среда программирования Core Foundation (Carbon API, Cocoa API и Java API).

· Графическая среда Aqua (QuickTime, Quartz Extreme и OpenGL).

· Технологии Core Image, Core Animation, CoreAudio и CoreData.

3.1.3 Операционные системы Linux

Общее описание

Linux-- семейство Unix-подобных операционных систем на базе ядра Linux, включающих тот или иной набор утилит и программ проекта GNU, и, возможно, другие компоненты. Как и ядро Linux, системы на его основе как правило создаются и распространяются в соответствии с моделью разработки свободного и открытого программного обеспечения. Linux-системы распространяются в основном бесплатно в виде различных дистрибутивов-- в форме, готовой для установки и удобной для сопровождения и обновлений,-- и имеющих свой набор системных и прикладных компонентов, как свободных, так возможно и собственнических.

Появившись как решения вокруг созданного в начале 1990-х годов ядра, уже с начала 2000-х годов системы Linux являются основными для суперкомпьютеров и серверов, расширяется применение их для встраиваемых систем и мобильных устройств, некоторое распространение системы получили и для персональных компьютеров

Традиционно системами Linux считаются только те, которые включают в качестве компонентов основные программы проекта GNU, такие как bash, gcc, glibc, coreutils, GNOME и ряд других, в связи с чем часто всё семейство иногда идентифицируется как GNU/Linux, притом существует спор об именовании GNU/Linux. Существует проект стандартизации внутренней структуры Linux-систем -- Linux Standard Base, часть из документов которого зарегистрировано в качестве стандартов ISO; но далеко не все системы сертифицируются по нему, и в целом для Linux-систем не существует какой-либо общепризнанной стандартной комплектации или формальных условий включения в семейство. Однако есть ряд систем на базе ядра Linux, но не имеющих в основе зависимости от программ GNU, которые к Linux-семейству традиционно не относят, в частности таковы мобильные системы Android и FirefoxOS.

История

В 1991 году во время обучения в Хельсинкском университете Линус Торвальдс заинтересовался операционными системами и был разочарован лицензией MINIX, которая ограничивала её использование только образовательными целями (что исключало любое коммерческое использование), вследствие чего начал работать над своей собственной операционной системой, которая в итоге стала Linux.

Торвальдс начал разработку ядра Linux на MINIX, и перенёс на него ряд приложений. Позже, когда Linux достиг определённой зрелости, появилась возможность продолжать разработку уже на базе самого Linux. Приложения GNU вскоре заменили приложения MINIX, так как код GNU, находящийся в свободном доступе, был более удобен для применения в молодой операционной системе (исходный код под лицензией GNU GPL может быть использован в других проектах, если они также выпускаются под той же или совместимой лицензией, для того чтобы сделать Linux доступным для коммерческого использования, Торвальдс начал переходить от своей первоначальной лицензии на GNU GPL). Разработчики работали над полной интеграцией компонентов GNU с Linux с целью создания полнофункциональной и свободной операционной системы (Linux).

Приспособленность к роли настольной операционной системы

Linux ранее критиковалась за неудобство использования в настольных компьютерах, в частности, из-за ощутимой нехватки полноценных версий популярных программ (особенно офисных пакетов) и проблем с поддержкой оборудования, что представляло серьёзную проблему для пользователей ноутбуков, так как они обычно используют множество проприетарных комплектующих. Также проблемой являлась сложность изучения в Linux того, что выходит за рамки повседневного использования, и трудности в настройке оборудования. Более того, Linux обвиняли в «неидеальности» для многих опытных пользователей. Новые дистрибутивы это форма распространения программного обеспечения Linux целенаправленно сконцентрировались на этом вопросе и значительно улучшили положение Linux среди настольных операционных систем.

3.2 Операционные системы мобильных устройств

3.2.1 Общее понятие мобильной операционной системы

Мобильная операционная система (мобильная ОС) -- операционная система для смартфонов, планшетов, КПК или других мобильных устройств. Мобильные операционные системы сочетают в себе функциональность ОС для ПК с функциями для мобильных и карманных устройств: сенсорный экран, сотовая связь, Bluetooth, Wi-Fi, GPS-навигация, камера, видеокамера, распознавание речи, диктофон, музыкальный плеер, NFC и инфракрасное дистанционное управление.

Портативные устройства мобильной связи (например, смартфоны) содержат две операционные системы. Основную программную платформу взаимодействия с пользователем дополняет вторая, низкоуровневая проприетарная операционная система реального времени, обслуживающая радиооборудование. Исследования показали, что такие низкоуровневые операционные системы уязвимы перед вредоносными базовыми станциями, способными получить контроль над мобильным устройством.

3.2.2 Windows Phone

Windows Phone -- мобильная операционная система, разработанная Microsoft, вышла 11 октября 2010 года. Операционная система является преемником Windows Mobile, хотя и несовместима с ней, с полностью новым интерфейсом и -- впервые -- с интеграцией сервисов Microsoft: игрового Xbox Live и медиаплеера Zune. В отличие от предшествующей системы, Windows Phone в большей степени ориентирован на рынок потребителей, чем на корпоративную сферу.

Разработка

Работа над масштабным обновлением Windows Mobile могла начаться еще в 2004 под рабочим названием «Photon», но процесс двигался медленно, и в результате проект был закрыт. В 2008 году Microsoft переформировала команду Windows Mobile и начала разработку новой мобильной операционной системы. Выход продукта под названием Windows Phone был анонсирован на 2009 год, но в связи с несколькими отсрочками Microsoft решила разработать Windows Mobile 6.5 в качестве промежуточной версии. Причиной тому стала несовместимость новой операционной системы с приложениями Windows Mobile. Старший продакт-менеджер Windows Mobile Ларри Либерман также объяснил это стремлением Microsoft по-новому взглянуть на рынок мобильных телефонов, учитывая как интересы конечных пользователей, так и корпоративных сетей.

Версии

Windows Phone 7

15 февраля 2010 в Барселоне на Mobile World Congress одна из крупнейших в мире выставок мобильной индустрии и конгресс с участием руководителей операторов мобильной связи, продавцов и владельцев контента по всему миру. 2010 Стивом Балмером впервые был анонсирован выход новой мобильной операционной системы-- Windows Phone 7. Первая версия была официально представлена 11 октября 2010 года, а 21 октября смартфоны на новой платформе появились в продаже в Европе (Великобритании, Германии, Франции, Испании и Италии) и Азиатско-Тихоокеанском регионе (Сингапуре, Австралии и Новой Зеландии). Windows Phone 7 была доступна на пяти языках.

Windows Phone 7.5

В феврале 2011 года на Mobile World Congress 2011 корпорация Microsoft впервые анонсировала следующее обновление Windows Phone, а уже в апреле на конференции MIX'2011 в Лас-Вегасе рассказала о подробностях этого обновления, которое получило название Mango. Позже компания официально заявила, что это обновление операционной системы получит порядковый номер 7.5. В новой версии, которая вышла в сентябре 2011 года, более 500 улучшений и дополнений, в том числе существенно повысивших скорость работы операционной системы. В системе обновился браузер Internet Explorer Mobile до версии 9, которая поддерживает аппаратное ускорение, HTML5 и Canvas. Появилась возможность использовать фронтальную камеру. Одно из важнейших изменений для русскоговорящих пользователей-- это локализация на русский язык (интерфейс, клавиатура, совместимость с кириллицей). В общей сложности платформа поддерживает 24 языка.

Windows Phone 7.8

В конце 2012 года в официальном блоге Windows Phone разработчики сообщили о запланированном выпуске в начале 2013 года обновления под номером 7.8, которое будет включать в себя некоторые новшества платформы Windows Phone 8: стартовый экран с настраиваемым размером «живых плиток», новый экран блокировки, создание рингтонов, передача данных через Bluetooth. 30 января 2013 года компания Nokia официально объявила о начале обновления своих аппаратов линейки Lumia до версии 7.8, которое содержит анонсированные изменения.

Windows Phone 8

20 июня 2012 года на организованной Microsoft конференции под названием Windows Phone Summit была анонсирована Windows Phone 8. Главное преимущество Windows Phone 8 -- возможность объединить планшеты, смартфоны и персональные компьютеры в единую «экосистему», то есть возможность создания условий для разработчиков, облегчающих портирование программного обеспечения между этими устройствами. Новое поколение платформы будет основано на ядре NT и максимальное разрешение экрана аппаратов будет 1280Ч768 или 1280Ч720, в отличие от Windows Phone 7.x, которая основана на ядре CE с разрешением экрана 800Ч480.

Windows 10 Mobile

21 января 2015 года Microsoft официально представила следующее поколение мобильной ОС Windows 10 Mobile для устройств с диагональю экрана до девяти дюймов. Операционная система является специальной редакцией Windows 10 и обеспечивает единую экосистему для разного рода устройств при помощи Universal Windows Platform Универсальная платформа Windows - платформа, созданная Microsoft и впервые представленная в Windows 10. Целью данной платформы является помощь в создании универсальных приложений, запускаемых как на Windows 10, так и на Windows 10 Mobile без изменения в коде..

3.2.2 IOS

iOS (до 24 июня 2010 года-- iPhoneOS)-- мобильная операционная система для смартфонов, электронных планшетов, носимых проигрывателей и некоторых других устройств, разрабатываемая и выпускаемая американской компанией Apple. Была выпущена в 2007 году; первоначально-- для iPhone и iPodtouch, позже-- для таких устройств, как iPad и AppleTV. В 2014 году появилась поддержка автомобильных мультимедийных систем Apple CarPlay. В отличие от Windows Phone (Microsoft) и Android (Google), выпускается только для устройств, производимых фирмой Apple.

В iOS используется ядро XNU, основанное на микроядре Mach и содержащее программный код, разработанный компанией Apple, а также код из ОС NeXTSTEP и FreeBSD. Ядро iOS почти идентично ядру настольной операционной системы Apple macOS (ранее называвшейся OSX). Начиная с самой первой версии, iOS работает только на планшетных компьютерах и смартфонах с процессорами архитектурыARM.

Разработка

Операционная система iPhoneOS была представлена 9 января 2007 года совместно с мобильным телефоном iPhone лично Стивом Джобсом на выставке-конференции Macworld Conference& Expo и выпущена в июне того же года. Apple не предполагала отдельного названия для операционной системы, поэтому первоначальный слоган звучал так: «iPhone работает на OSX».

Табл. 3 Версии

3.2.3 Android

Android -- операционная система для смартфонов, планшетов, электронных книг, цифровых проигрывателей, наручных часов, игровых приставок, нетбуков, смартбуков, очков Google, телевизоров и других устройств. Основана на ядре Linux и собственной реализации виртуальной машины Java от Google. Изначально разрабатывалась компанией Android,Inc., которую затем купила Google. Впоследствии Google инициировала создание альянса Open Handset Alliance (OHA), который сейчас занимается поддержкой и дальнейшим развитием платформы. Android позволяет создавать Java-приложения, управляющие устройством через разработанные Google библиотеки. Android Native Development Kit позволяет портировать библиотеки и компоненты приложений, написанные на Си и других языках.

Разработка операционной системы Android началась в 2003 году, когда Энди Рубин с товарищами (Ник Сирс, Крис Уайт и Рич Майнер) решил создать мобильную операционную систему и зарегистрировал компанию Android Inc. Разработчики сначала сосредоточились на устройствах, которые могли бы постоянно находиться у пользователей, определять местоположение по GPS GPS - спутниковая система навигации, обеспечивающая измерение расстояния, времени и определяющая местоположение во всемирной системе координат и автоматически подстраиваться под нужды человека. к 2005 году Энди и друзья потратили все средства, но по счастливой случайности к ним присмотрелись из Google и 17 августа 2005 года корпорация стала полноправным владельцем маленькой Android Inc. Стоит отметить, что Google на тот момент не имела каких-то особых планов на гаджеты, а была больше сосредоточена на улучшении собственного ПО и алгоритмов поиска. В этом же году на фоне судебных разбирательств Oracle и Google решается, что Android будет свободной операционной системой.

Табл. 4 Версии

Размещено на Allbest.ru

...