Операционные системы. Часть Архитектура и состав ос
 Скачать 278.5 Kb.
| Образовательный портал Как узнать результаты егэ Стихи про летний лагерь 3агадки для детей |
| Операционные системы. Часть 2. Архитектура и состав ОС ОглавлениеВведение 2 1 Функции операционных систем 2 2 Классификация операционных систем 3 3 Наиболее распространенные операционные системы 3 4 Средства операционных систем 9 4.1 Драйверы 9 4.2 Программы-оболочки 9 4.3 Вспомогательные программы (утилиты) 9 4.4 Программы-упаковщики 9 4.5 Программы для создания резервных копий информации на дисках 10 4.6 Коммуникационные программы 10 4.7 Программы для диагностики компьютера 10 4.8 Программы-кэши для диска (часть ОС) 10 4.9 Программы для оптимизации дисков (часть ОС) 10 4.10 Программы динамического сжатия дисков (часть ОС) 10 4.11 Программы для управления памятью (часть ОС) 10 4.12 Программы для печати экрана (часть ОС) 10 4.13 Прикладные программы 11 4.14 Прикладные системы 11 4.14.1 Текстовый редактор 11 4.14.2 Полнофункциональные издательские системы 12 4.14.3 Табличные процессоры 12 4.14.4 Системы управления базами данных 12 4.14.5 Графические редакторы 12 4.14.6 Системы деловой и научной графики 13 4.14.7 Системы автоматизированного проектирования 13 4.14.8 Интегрированные системы 13 4.14.9 Бухгалтерские программы 13 4.15 Системы программирования 13 4.16 Коммерческие разновидности программ 15 5 Сервера. Основные понятия архитектуры клиент-сервер 15 5.1 Взаимодействия клиента и сервера 16 5.1.1 Файл-серверная архитектура 16 5.1.2 Клиент-серверная архитектура 17 6 Программный комплекс BackOffice 17 6.1 Windows NT Server 18 6.2 Интернет Information Server (IIS) 18 6.3 SQL Server 18 6.4 Exchange Server 19 6.5 Systems Management Server 20 6.6 Microsoft Commerce Server 20 6.7 SNA Server 21 Введение Операцио́нная систе́ма, (ОС) — комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между устройствами вычислительной системы и прикладными программами, а с другой стороны — предназначены для управления вычислительными процессами и устройствами, эффективного распределения вычислительных ресурсов между вычислительными процессами. В логической структуре типичной вычислительной системы операционная система занимает положение между устройствами с их микроархитектурой, машинным языком и, возможно, собственными (встроенными) микропрограммами — с одной стороны — и прикладными программами с другой. Разработчикам программного обеспечения операционная система позволяет абстрагироваться от деталей реализации и функционирования устройств, предоставляя минимально необходимый набор функций. В большинстве вычислительных систем операционная система является основной, наиболее важной (а иногда и единственной) частью системного программного обеспечения. С 1990-х годов наиболее распространёнными операционными системами являются системы семейства Microsoft Windows и системы класса UNIX (особенно Linux и Mac OS). 1 Функции операционных систем Функции операционных систем следующие:
операционная система управляет следующими основными ресурсами:
операционная система взаимодействует с:
2 Классификация операционных систем Операционные системы подразделяются:
Многопользовательские (одновременная работа нескольких пользователей). Многозадачность (Multitasking) - возможность одновременного выполнения нескольких задач, используя один процессор. Эффективная многозадачность возможна при одновременной работе нескольких процессоров (каждая задача на своем процессоре). При одном процессоре несколько программ работают для пользователя практически одновременно, получая последовательно друг за другом небольшие интервалы процессорного времени. В этом случае многозадачность организуется следующими способами: - совместная (Cooperative) - передача регистров осуществляется самим приложением. Операционная система отдается в распоряжение прикладных программам и отдает им в руки контроль (1 копия кода + несколько копий данных); - вытесняющая – передача ресурсов управляется ОС. ядро операционной системы постоянно держит под полным контролем всю систему и распределяет процессорное время между отдельными процессами (физически одна копия кода (логически несколько) + несколько копий данных). Используется также понятие Многопоточности (Multithreading) - программа запускает свой собственный процесс (Thread — поток) для решения специфической задачи. Например, для выполнения приложений другой разрядной реализации. Максимальный объем адресуемого пространства (разрядность). Процессоры имеют регистры памяти разной ширины (8, 16, 32, 64 разряда). Различные операционные системы могут использовать разную ширину. 3 Наиболее распространенные операционные системы
DOS (16-разрядная, однозадачная, текстовый интерфейс). Windows З.х (графический интерфейс, 16- и 32-разрядная, кооперативная многозадачность) Windows 95, 98 (32-разрядная, вытесняющий принцип многозадачности для 32-разрядных приложений и кооперативный для 16-разрядных, сетевая) предназначена для домашнего использования. Реализован объектно - ориентированный подход (для пользователя работа сводится к действию над привычными объектами – Рабочий стол, Портфель и др.). поддержка спецификации Plug-and-Play (Включил и работай). 32 – разрядная файловая система и длинные имена файлов. В Windows 98 появилась поддержка большого числа внешних устройств, включая устройства USB (стандарт для подключения внешних устройств). Windows NT — линейка операционных систем (ОС) производства корпорации Microsoft и название первых версий ОС. Windows NT была разработана после прекращения сотрудничества Microsoft и IBM над OS/2, развивалась отдельно от других ОС семейства Windows (Windows 3.x и Windows 9x) и, в отличие от них, позиционировалась как надёжное решение для рабочих станций (Windows NT Workstation) и серверов (Windows NT Server). Windows NT дала начало семейству операционных систем, в которое входят: собственно Windows NT, Windows 2000, Windows XP, Windows Server 2003, Windows Vista, Windows Server 2008, Windows 7, Windows 8 Windows NT Workstation 4.0 (32-разрядная, вытесняющая многозадачность, многопроцессорная, сетевая) предназначена для «бизнес-ОС», т.е. для установки на предприятиях при построении одноранговых сетей и на рабочих станциях. Для построения сети с выделенным сервером используется Windows NT Server. NT ориентирована в первую очередь на надежность, сетевую администрируемость, обеспечение защиты данных и производительность. Имеет линейное адресное пространство памяти, что обеспечивает работу со всей системной памятью как с единым непрерывным пространством. Встроенные мастера позволяют с легкостью инсталлировать и конфигурировать ОС Windows NT, добавлять различные серверы, службы, протоколы: • Мастер добавления учетных записей пользователей. • Мастер управления группами. • Мастер управления доступом к файлам и папкам. • Мастер добавления принтера. • Мастер установки и удаления программ. • Мастер управления сетевыми клиентами. • Мастер лицензий. По ряду параметров Windows NT не может считаться многопользовательской системой. Пользователь NT может только запустить на своей системе клиентское ПО, провоцирующее на сервере запуск процесса, поддерживающего обмен данными с клиентом и предоставляющего ему свои ресурсы. Это и есть технология клиент-сервер, которая достаточно успешно реализована на обеих платформах. Windows NT Server 4,0 представляет собой единую платформу для электронной почты, файлового сервера, серверов баз данных и связи. Он работает с мэйнфреймами IBM, системами на базе NetWare и UNIX. Windows NT Server 4.0 поддерживает все наиболее распространенные на сегодняшний день сетевые протоколы: TCP/IP, NetBEUI, AppleTalk, DLC, HTTP, SNA, PPP и РРТР. работает с широким спектром существующих сегодня клиентских операционных систем. Windows 7 — операционная система семейства Windows NT, следующая за Windows Vista. В линейке Windows NT система имеет номер версии 6.1 (Windows 2000 — 5.0, Windows XP — 5.1, Windows Server 2003 — 5.2, Windows Vista и Windows Server 2008 — 6.0). Серверной версией является Windows Server 2008 R2. Операционная система поступила в продажу 22 октября 2009 года, меньше, чем через три года после выпуска предыдущей операционной системы, Windows Vista. NetWare (Intranet-Ware 5) (32-разрядная, 64-разрядная, многозадачная, с широкими сетевыми возможностями). NetWare — сетевая операционная система и набор сетевых протоколов, которые используются в этой системе для взаимодействия с компьютерами-клиентами, подключёнными к сети. Операционная система создана компанией Novell. Является закрытой операционной системой, использующей кооперативную многозадачность для выполнения различных служб на компьютерах с архитектурой Intel x86. В основе сетевых протоколов системы лежит стек протоколов XNS. В настоящее время NetWare поддерживает протоколы TCP/IP и IPX/SPX. Несмотря на то, что в ранних версиях NetWare все модули системы считались ненадёжными (любой неправильно работающий модуль мог нарушить работу всей системы), она была очень стабильной системой. Нередки случаи, когда серверы NetWare работают без вмешательства человека годами. NetWare предоставляет многие средства, на которые рассчитывает опытный сетевой администратор. Это гибкая система сжатия файлов, разделение пользовательского дискового пространства, возможность динамической загрузки и выгрузки протоколов, подключения и отключения сетевых адаптеров или дисков без перезагрузки системы. Кроме того, NetWare имеет простое текстовое средство доступа к консоли сервера NetWare для выполнения любых административных задач. NetWare также тесно интегрирована со службой справочника NDS (Novell Directory Services) и менее требовательна к аппаратным средствам по сравнению, например, с Windows NT. Все это характеризует NetWare как мощную ОС, если речь идет о совместном использовании файлов и принтеров. в NetWare 5 добавлены вытесняющее многозадачное ядро и функция организации виртуальной памяти. Кроме того, NetWare 5 теперь располагает более мощной файловой системой NSS (Novell Storage Services), которая позволяет увеличить число и размер поддерживаемых файлов, значительно уменьшает время монтирования томов и обеспечивает большую отказоустойчивость. Технология Java является ключевым компонентом стратегии Novell в области обслуживания приложений. В NetWare 5 входит виртуальная Java-машина (Java Virtual Machine — JVM). NetWare 6.x. Основное отличие от предшественницы связано с портированием на платформу NetWare 6 популярных UNIX программ, таких как WEB Server Apache, SQL сервера MySQL, Php, SSh и других приложений. Именно это позволило сдвинуть историю операционной системы с мертвой точки. Были добавлены: - улучшенная поддержка симметричной многопроцессорной обработки (SMP — несколько процессоров в одном сервере); - iFolder (синхронизация файлов локальной папки с сервером и предоставления защищённого доступа к ним в локальной сети и через Интернет); - iManager (веб-утилита администрирования NetWare и других продуктов); - Native File Access Pack (NFAP — компонент, предоставляющих доступ к ресурсам сервера NetWare - клиентам Windows, Macintosh и UNIX-подобных систем по протоколам соответствующих сетей); - веб-сервер по умолчанию был заменён на Apache; - база данных Btrieve была заменена на Pervasive PSQL, представляющего собой развитие того же Btrieve. UNIX (32-разрядная и 64-разрядная, многозадачная, многопользовательская, с широкими сетевыми возможностями) В настоящее время UNIX-системы используются в основном на серверах, а также как встроенные системы для различного оборудования. На рынке ОС для рабочих станций и домашнего применения лидером является Microsoft Windows, UNIX занимает только второе. Кроме того, системы Microsoft проще в управлении, особенно в типовых сценариях использования, позволило заменить UNIX-гуру чуть ли не недоучками, умеющими установить Windows. В данный момент начался третий резкий взлет UNIX за счет ее преемницы-Linux. Несомненным плюсом UNIX является его открытость и большой накопленный опыт за долгую историю развития. Все это время сотни программистов, имеющих доступ к исходному коду системы, написанному на С, оттачивали на нем свое мастерство. Поэтому у многих сложилось небезосновательное мнение о том, что UNIX очень гибкая, масштабируемая система с прекрасно оптимизированным кодом. Система является многопользовательской. Удаленный пользователь UNIX может запустить на сервере программу, воспользовавшись выделенными ему ресурсами, и только наблюдать за ее выполнением. В области компьютерной обработки в масштабах предприятия Unix как среда для работы с приложениями все еще доминирует. Unix-системы уже довольно давно являются платформой для специализированных приложений и лучше приспособлены к потребностям предприятий. Только версия 4.0 ОС Windows NT в этом отношении позволила Microsoft вплотную приблизиться к Unix. Одна из причин, почему Unix больше подходит для приложений масштаба предприятия, — это уже имеющиеся на рынке ее 64-разрядные версии. Почему это так важно? Современные хранилища данных на предприятиях занимают в среднем 3-6 Гбайт, а объемы самых больших из них исчисляются терабайтами, поэтому многие корпоративные приложения требуют доступа более чем к 3 Гбайт адресуемой памяти. Еще один блестящий показатель Unix — степень отказоустойчивости. Фирмы Sun и Hewlett-Packard предлагают кластеры, обеспечивающие как масштабируемость, так и высокую отказоустойчивость. И наконец, существует еще проблема производительности. Несмотря на то что Windows NT может вполне обоснованно заявлять о наилучшем соотношении цена/производительность, если нужна большая вычислительная мощь, единственным выбором остается Unix. OS/2. разработка фирмы IBM. На рынке «домашних» пользователей OS/2 затерялась на фоне Windows. Но OS/2 отнюдь не умерла. крупные клиенты очень сильно настаивают на дальнейшем развитии. Ежегодно IBM вкладывает в развитие несколько сотен миллионов долларов. Из 14 миллионов OS/2-клиентов, которые в среднем намеревается продать IBM, многие должны работать на фирмах. На рынке крупных клиентов и особенно на рынке серверов, эта операционная система пользуется наибольшим успехом. На эти же рынки ориентируются и новые программные продукты, которые IBM выпускает под кодовым названием Bluebird, а именно гибкие клиенты и мощные серверы для использования на предприятиях. Самая большая проблема OS/2: скудное прикладное программное обеспечение. Эта проблема может быть решена новым направление развития – Java. Java-программы работают везде. OS/2 была первой операционной системой, в которую была встроена Java. Ставка IBM на Java укрепила позиции OS/2 на рынке серверов. Оптимизация придает скорость Java-программам, а OS/2 благодаря Java перестала страдать от недостатка прикладного программного обеспечения. OS/2 и Java — универсальный язык, разработанный фирмой Sun — должны слиться в единое целое. OS/2 перестраивается таким образом, чтобы Java-программы работали с оптимальной производительностью. На Java настраивается вся система для достижения максимальной производительности. Важно то, что при этом полностью гарантируется сохранение совместимости с OS/2-, Windows- и DOS-программами. OS/2 приобрело модульную структуру. При этом пользователь может выбирать, инсталлировать ли ему небольшое ядро операционной системы, которое ориентировано на обработку Java-программ, или кроме того инсталлировать и службы, чтобы можно было использовать OS/2-. Windows- и DOS-программы, представленные в настоящее время на рынке. VM — операционная система для мейнфреймов фирмы IBM. VM была разработана на базе модифицированной IBM System/360 Model 40, затем IBM System/360 Model 67 и IBM System/370, то есть систем, в которых впервые была реализована виртуальная память. В настоящее время выпускается версия z/VM для 64-разрядного семейства IBM System z10, реализующего новый уровень архитектуры z/Architecture 2. Мейнфреймы применяются для целочисленных операций, требовательных к скорости обмена данными, к надёжности и к способности одновременной обработки множества процессов (инвентаризация товаров, резервирование авиабилетов, банковские операции). Производительность мейнфреймов, как правило, измеряется в миллионах операций, в секунду (MIPS). Не путать с суперкомпьютерами. Суперкомпьютеры используются для научных и инженерных задач (высокопроизводительные вычисления, например, в области метеорологии или моделирования ядерных процессов), где ограничительными факторами являются мощность процессора и объём оперативной памяти. Производительность измеряется в операциях с плавающей запятой (точкой) в секунду (FLOPS). VM – расшифровывается как «Виртуальная машина». Слово «виртуальная» обозначает воображаемая. Виртуальная машина — это нечто, воспринимаемое нами как реальная машина. В качестве «иллюзиониста» здесь выступает операционная система виртуальных машин, которая единственную реальную машину представляет в виде нескольких машин. Можно сделать так, что с пользовательской точки зрения виртуальная машина будет казаться очень близкой к реально существующей машине или же радикально отличной от нее. ОС создает для каждого пользователя, работающего за одним из многих терминалов, иллюзию, что в его распоряжении находится вся вычислительная машина со всем разнообразием ее устройств ввода-вывода. Каждый пользователь может выбрать для себя свою, отличную от других, операционную систему — под управлением VM фактически может выполняться несколько операционных систем сразу, каждая на своей собственной виртуальной машине. В VM пользователь за терминалом управляет своей виртуальной машиной так, как будто в его распоряжении находится физическая консоль реальной машины. Один компьютер под VM выглядит как множество виртуальных компьютеров, на которых могут работать разные операционные системы. В частности, можно отлаживать новую операционную систему, не останавливая текущей работы. Можно запустить несколько копий одной и той же операционной системы. VM может работать, не требуя внимания со стороны персонала в течение долгого времени. JavaOS предназначена в первую очередь для NC (Network Computer) и сетевых компьютеров, которые используются в производственных сетях в качестве компьютеров, не требующих обслуживания. Никакой другой язык программирования не переживал такой бум, как Java фирмы Sun Microsystems. Причина заключается в том, что программы, написанные на Java, работают почти на всех компьютерах, будь то мэйнфрейм или персональный компьютер (кроссплатформенность - работа на компьютерах разных типов). Почти все операционные системы поддерживают интерпретированный язык Java. Операционная система целиком и полностью использует Java. JavaOS выполняет только Java-коды. Преимущество заключается в том, что операционная система может быть очень маленькой и очень быстрой. В настоящее время Sun является обладателем лицензии на версии JavaOS для Spare-, Intel- и StrongARM-процессоров. JavaOS подразделяется не несколько уровней. Один уровень спроектирован на процессор, второй уровень не зависит от первого. Если микроядро и виртуальная Java-машина для любой платформы должны быть переведены на собственный код (язык процессора), то драйверы устройств, графические выходные данные и связи с сетью пишутся в Java-кодах и поэтому работают на любой Java-платформе. Каждый уровень операционной системы можно заменить независимо от других. Микроядро берет на себя такие задачи, как процесс начальной загрузки, обработка прерываний или сигналов DMA (Direct Memory Access). Виртуальная машина Java находится непосредственно над микроядром. Это важный момент, так как драйверы устройств программируются на языке Java. В качестве оболочки JavaOS использует Web-браузер Hotjava. Благодаря этому пользователь может запустить апплеты и просмотреть HTML-страницы. Благодаря незначительным требованиям к аппаратным средствам, JavaOS является инструментом для успешного использования NC в корпоративном секторе рынка. Недостатком является невысокая скорость Java по сравнению с такими системами, как Windows. GNU/Linux или просто Linux. Unix-подобная операционная система, созданная и распространяющаяся в соответствии с моделью разработки свободного и открытого программного обеспечения. В отличие от других ОС, Linux не имеет единой «официальной» комплектации, а распространяется (чаще всего бесплатно) в виде ряда различных готовых дистрибутивов, имеющих свой набор прикладных программ и уже настроенных под конкретные нужды пользователя. Первоначально Linux был в достаточной степени неразвитым и примитивным проектом. Однако, он верно нашел для себя нишу, сначала как учебного UNIX, а затем — как раз тогда началось активное развитие Интернета — и веб-сервера. В настоящее время системы Linux лидируют на рынках смартфонов (Android, 50,9 % рынка), интернет-серверов (60 %), самых мощных суперкомпьютеров (91 %), а также, согласно), а на рынке домашних компьютеров Linux прочно занимает 3). Несмотря на то, что или, наоборот, благодаря тому, что Linux разработана не фирмой, а энтузиастами, она продолжает развиваться. к ядру этой операционной системы постоянно добавляются новые функции, что подходит как для Desktop-версии, так и для сервера. Фрагменты разработки ядра и создания сети можно найти в Интернет.. Постоянно расширяется база аппаратных платформ: Linux работает не только на Intel-, но и на Motorola 68k-, PowerPC- и Alpha-процессорах. В работе находятся далеко идущие проекты для MIPS-, Spare-, VAX-, ARM-, ARC-, RPC- и ASK-плат-форм. Поскольку собственно сама Linux и ее системно-ориентированные программы существуют в исходных текстах и к ним имеют доступ целые коллективы разработчиков, то «люки безопасности» имеют тенденцию открываться быстрее, чем в коммерческих операционных системах. Следствием этого является то, что Linux уже сегодня имеет очень высокую надежность. В качестве графической пользовательской оболочки продолжает оставаться бесплатная графическая оболочка XFree86. С каждой новой доработкой она поддерживает новые графические карты, если изготовитель графических карт принимает решение выдать спецификации на свои карты коллективам разработчиков. Другим интересным решением является интеграция в ядро графических стандартных программ: GGI (General Graphics Interface). Если эта концепция получит успешное распространение, то разработчики смогут писать графические прикладные программы, не зная ничего о применяемом аппаратном обеспечении. 4 Средства операционных систем  перейти в каталог файлов | Образовательный портал Как узнать результаты егэ Стихи про летний лагерь 3агадки для детей |