Системное программное обеспечение

Операционные системы появились и развивались в процессе совершенствования аппаратного обеспечения компьютеров, поэтому эти события исторически тесно связаны. Развитие компьютеров привело к появлению огромного количества различных ОС, из которых далеко не все широко известны.

Современные ОС можно условно разделить на несколько групп по разным классификационным признакам (таблица 3.1).

Таблица 3.1 –Разновидности операционных систем

Пользовательский интерфейс – это программные и аппаратные средства общения человека с системой обработки информации и её ресурсами.

При неграфическом интерфейсе пользователь набирает тексты команд клавишами либо выбирает их из списка (текстового меню). Основным устройством управления здесь является клавиатура. Управляющие команды вводят в поле командной строки, где их можно редактировать. Исполнение команды начинается после ее утверждения (например, нажатием клавиши ENTER). Для компьютеров платформы IBM PC такой интерфейс обеспечивается семейством операционных систем под общим названием MS DOS (версии от MS DOS 1.0 до MS DOS 6.2) фирмы Microsoft.

В основе графического интерфейса лежит понятие визуально наблюдаемого пиктографического функционального объекта, который определённым образом «реагирует» на действия пользователя. Главным компонентом графического интерфейса пользователя – ГИП (GUI – Graphical User Interface) является программа управления окнами, распределяющая отдельные блоки пространства экрана между различными программами. Окно – это специально оформленная прямоугольная область экрана монитора, рассматриваемая системой как объект, наделённый атрибутами (например, размер, цвет фона, рамки) и функциями (средствами закрытия, свёртывания окна). Полиэкранность проявляется в том, что пользователь работает с группой процессов, протекающих в оперативной памяти, каждый из которых отображает результаты своих действий в собственном окне. С этой целью в среде ОС незаметно для пользователя запускается соответствующая операционная оболочка. Она подключается к прикладным процессам и преобразует прикладной интерфейс в графический интерфейс пользователя. Взаимодействуя с такой оболочкой, пользователь управляет выполнением прикладных процессов, просматривает результаты, манипулирует окнами.

Для упрощения взаимодействия пользователя с ОС разрабатываются текстовые (например, Norton Commander, Far Manager) и графические операционные оболочки (например, Open Windows, X-Window). Они являются исполняемыми программами-надстройками над операционным обеспечением либо группой утилит, которая частично освобождает пользователя от знания наименования команд.

Операционные системы семейства Windows, хотя и имеют графический интерфейс, тем не менее, широко используют программы-оболочки, в частности, оболочки Far Manager, Windows Commander, Total Commander.

В зависимости от числа процессоров, занятых в процессе обработки заданий, различают одно и многопроцессорные ОС. Например,Unix поддерживает выполнение заданий до 128 МП, а MS Windows NT – до 4 МП.

По поддержке вычислений различают локальные и сетевые ОС. На локальных ОС вычисления проводятся на автономном компьютере пользователя. Например, ОС MS DOS, MS Windows 95/98. Программное обеспечение, управляющее работой вычислительной сети, рассматривается как сетевая операционная система. В этом свете разработка сетевого программного обеспечения является естественным расширением концепции операционной системы. Хотя первые сети создавались как свободно соединяемые между собой отдельные машины, каждая из которых управлялась собственной операционной системой, дальнейшие исследования в области сетевых технологий привели к появлению сетевых операционных систем, обеспечивающих совместное использование имеющихся ресурсов всеми выполняемыми в сети задачами. При использовании сетевых ОС решение задач пользователя переносится на компьютер с увеличенными ресурсами. Примеры сетевых ОС – Novell Netware, MS Windows NT Server.

В зависимости от числа обслуживаемых пользователей и количества решаемых задач выделяют:

1) Однопользовательские и однозадачные ОС. Первые диалоговые ОС были однопользовательские и однозначные (например, MS DOS, PC DOS). Эффективность использования ресурсов компьютера оказывалась невысокой из-за простоев всех, кроме одного работающего периферийного устройства.

2) Однопользовательские мультизадачные системы для автономных компьютеров. Мультизадачный режим поддерживается практически всеми существующими ОС. Такие возможности обусловлены появлением у внешних устройств собственных процессоров (контроллеров). Есть несколько способов реализации мультизадачных режимов. Один из них – по событию, которое инициируется действиями пользователя (нажатие клавиши, щелчок мыши и т.п.). Событие сопровождается возникновением сообщения, которое помещается в очередь. Программа – менеджер событий – просматривает очередь сообщений и передаёт их на обработку. В многозадачной системе процессор переключается между программами, предоставляя каждой интервал времени – квант величиной от десятков до сотен миллисекунд. При этом в каждый конкретный момент времени процессор занят только одной программой, но за секунду он успевает поработать с несколькими программами, создавая у пользователей иллюзию параллельной работы со всеми программами. Иногда в этом случае говорят о псевдопараллелизме, в отличие от настоящего параллелизма в многопроцессорных системах, содержащих несколько процессоров, разделяющих общую память между собой.

3) Многопользовательские и мультизадачные (сетевые, распределённые) ОС. К ним относятся, например, MS Windows NT/2000, OS/2, UNIX. Это наиболее совершенные ОС, которые предусматривают одновременное выполнение многих заданий многих пользователей, обеспечивая разделение ресурсов компьютера в соответствии с приоритетами пользователей.