Эволюция операционных систем.

ОССО (операционные среды, системы и оболочки)

Уманский Юрий Николаевич

12.02.13

Литература:

1. Назаров «Операционные среды, системы и оболочки. Основы структурной и функциональной организации»

2. Столингс «Операционные системы»

Дополнительно

1. Тапенбаум «Современные операционные системы»

2. Рихтер «Windows для профессионалов»

Тема 1: Введение. Назначение, функции и архитектура операционных систем. Основные определения.

Транслятор

Компилятор Интерпретатор

Возможность автоматического транслятора, позволяющего переводить формальный язык в двоичный код, позволила сделать вывод о возможном создании гипотетического компьютера. Получившего название виртуальной машины. Способного работать не на двоичном коде, а на формальном языке. На самом деле, трансляторы есть, но они не видны пользователю. Возможности виртуальной машины послужили основой для создания современной операционной системы.

Компилятор – целиком переводит написанную программу на формальной языке в двоичный код, затем выполняется.

Плюсы – быстро. Минусы – неудобно обрабатывать ошибки

Интерпретатор – построчно переводит формальную строчу в машинный код и сразу же выолняет.

Плюсы – останавливается, где ошибка, до устранения ошибки. Минусы – долго.

14.02.13

Совершенствование элементов базы машин и достижение в области программирования. Выполнение программ усложнилось и стало включать в себя:

1. загрузка нужного транслятора

2. запуск транслятора и получение программы в машинном коде

3. связывание с библиотеками

4. запуск программы

5. вывод результатов работы на печатающее или другое устройство

Первоначально эти действия выполнялись вручную операторами, но затем были автоматизированы с помощью специальных программ – мониторов. Дальнейшее развитие мониторов, добавление в них ряда сервисных функций, а так же функций контроля распределения ресурсов ЭВМ привело к появлению в 1952 году первой операционной системы.

Типичные характеристики ОС:

1. однопоточная пакетная обработка

2. наличие стандартных программ ввода/вывода

3. возможность автоматического перехода от одной задачи к другой

4. наличие автоматических средств восстановления после сбоя

5. наличие языка управления, позволяющего описывать задания и ресурсы необхдимые для их выполнения.

Расположение ОС в иерархической структуре программного и аппаратного обеспечения компьютера.

5. прикладные программы - конечный пользователь

4. утилиты. Компиляторы. Редакторы. Интерпретатор команд. - программист

3. операционная система - программист

2. машинный язык - разработчик ОС

1. микроархитектура (регистры ЦП, АЛУ) - разработчик ОС

0. физ.устройства (контролеры, шины, мониторы,..) - разработчик ОС

Нижний уровень иерархии программного и аппаратного обеспечения содержит разные устройства компьютера, состоящих из микросхем, проводников, источников питания, мониторов и тд. Электрические схемы этого уровня выполняют только при наличие отсутствия соответствующего электро-сигнала, появление которого обеспечивается уровнем микроархитектуры. На нем располагаются регистры и АЛУ, которые формируют тракт данных для их поступления. Этот уровень реализует выполнение машинных команд. Работа уровня может контролироваться специальной программой или аппаратным обеспечением.

Уровень машинного языка сохраняет программу, которая выполнена на машинном языке. Эти команды формируют уровень ISA (instruction set architecture). В зависимости от соверш. процессора может содержать от 50 до 300 и более команд.

ОС предназначена для того, чтобы скрыть (какой-то) уровень от пользователей. Пользователь не должен знать в деталях устройство. Средствами ОС компьютер видится пользователю как набор приложений, который он может запускать по-своему желанию. ОС имеет весь набор машинных команд, но способна воспринимать их на формальных языках высокого уровня.

Но на этом уровне добавляются новые команды, которые отсутствуют на уровне машинного языка. Как правило, это сервисные функции, которые выполняются трансляторами четвертого уровня.

Команды третьего уровня идентичны второго языка (машинного языка) выполняются микро-программистом или аппаратным обеспечением, не совпад. выполнение ОС самостоятельно. Поэтому этот уровень часть называется гибридным.

ОС – набор программ, контролирующих работу прикладных программ и системных приложений, исполняет роль интерфейса между пользователем, программистами, прикладными программами, сист. приложениями и аппаратным обеспечением компьютера.

19.02.13

Программист, работая с ОС, может не знать детали управления конкретными элементами управления. Он обращается к операционной системе с соответствующими вызовами, а та в ответ предоставляет ему соответствующие сервисы и функции. Этот набор сервисов и функций составляет операционную среду, в которой выполняются программы (API).

Создать унифицированную ось нельзя из-за различной микроархитектуры (планшеты, компьютер, телефон). Windows 8, например, есть по сути три разных.

Операционная среда – программная среда образуемая ОС, определяющая интерфейс прикладного программирования (API), как множество системных функций и сервисов, предоставляемых прикладной программой.

Оболочка операционной системы – часть операционной среды, определяющая интерфейс пользователя, его реализацию (символьный, текстовый, графический), командные и сервисные возможности пользователя по управлению прикладными программами и компьютером.

Уровень

Представляет собой символьную форму одно из языков программирования высокого уровня. Позволяет писать программы в удобной для человека форме. Включает в себя редакторы для написания программного кода, компиляторы и интерпретаторы различных языков программирования, различны утилиты, реализуемые с помощью специальных программ или средств ОС. То есть это уровень, на котором пишутся программы.

Уровень

Прикладные программы – предназначены для работы со стандартными прикладными программами. Работа на этом уровне осуществляет в пользовательском режиме, поэтому управлять операционной системой невозможно, так как она работает в режиме супервизора (системного администратора или режиме ядра), который обычному пользователю недоступен.

Эволюция операционных систем.

1946 – первый компьютер

1950 – диагностические программы, ассемблер, микрокоманды, библиотека подпрограмм

1955 – методы доступа, полибуферезация, загрузчики и редакторы связей

1960 – системы прерываний, контрольные точки, управление файлами, таймерами, спулинг (SPOOL) – освобождение ЦП от не свойственных ему задач

1965 – управление мультипрограммирование, классическое мультипрограммирование, оверлейные структуры

1970 – динамическое распределение основной памяти, разделение времени, многотерминальные системы

21.02.13