Введение в операционные системы. Лекция 3

Views:
 
Category: Education
     
 

Presentation Description

No description available.

Comments

Presentation Transcript

slide 1:

Введение в операционные системы

slide 2:

История операционных систем. Третье поколение.Ламповые компьютеры.1945-1955гг. Операционная система MULTICS MULTiplexed Information and Computing Service — мультиплексная информационная и вычислительная служба. Разработка операционной системы Multics была начата в 1964 году. Разработка ОС велась в Массачусетском технологическом институте исследовательской лабборатории Bell Labs корпорации General Electric. Основная идея заключалась в создании универсальной общей компьютерной системы — машины которая должна была поддерживать одновременную работу сотен пользователей в режиме разделения времени. За основу была взята система распределения электроэнергии. Проектировщики этой системы известной как MULTICS представляли себе одну огромную вычислительную машину воспользоваться услугами которой мог любой проживающий в окрестностях Бостона человек. Изначально Multics была разработана для 36-битных мэйнфреймов GE-645 а позднее — и для машин серии Honeywell 6180.

slide 3:

История операционных систем. Третье поколение.Ламповые компьютеры.1945-1955гг. Система Multics оказала очень большое влияние на компьютерную индустрию благодаря многим новаторским и ценным идеям заложенным в неё. Система Multics имела множество характерных особенностей обеспечивавших её безотказность и высокую производительность  Поддержка модульности программного обеспечения  Поддержка модульности электронных устройств что позволило наращивать вычислительные возможности системы простой заменой её модулей  Гибкий механизм коллективного использования информации в системе гарантирующий обеспечение полной конфиденциальности хранимой и используемой пользователями информации. В Multics одной из первых была реализована иерархическая файловая система имена файлов могли быть практически произвольной длины и содержать любые символы. Файл или каталог могли иметь несколько имён короткое и длинное также были доступны для использования символьные ссылки symlink между каталогами  Поддержка стандартных механизмов позволявших инженерам анализировать вычислительные мощности системы а также набором механизмов обеспечивавших оптимизацию работы самой операционной системы.

slide 4:

История операционных систем. Третье поколение.Ламповые компьютеры.1945-1955гг. Система Multics могла работать на многопроцессорных компьютерах по существу явившись одной из самых первых мультипроцессорных операционных систем Multics была одной из первых операционных систем реализовавшей плоскую модель хранения данных чётко разделявшая концепции файлов называемых в системе Multics сегментами и памяти вычислительных процессов. Память вычислительных процессов состояла из сегментов каждый из которых обладал своим адресным пространством В Multics была также спроектирована и реализована большая сегментно-страничная виртуальная память позволившая использовать отображение файлов в сегменты виртуальной памяти. В системе Multics была впервые реализована и следующая инновационная идея — динамическое связывание dynamic linking исполняемой программы с библиотеками кода. Благодаря динамическому связыванию исполняемый процесс мог запрашивать у системы о подключении дополнительных сегментов к собственному адресному пространству а именно сегментов содержащих полезный код для исполняемой программы. Таким образом программы могли автоматически использовать внешние библиотеки кода хранимые в отдельных сегментах создавая при этом динамические связи с функциями хранимыми в этих библиотеках.

slide 5:

 Multics была также одной из первых систем в которой большое внимание уделялось безопасности взаимодействия между программами и пользователями. Более того Multics возможно была самой первой операционной системой задуманной изначально и реализованной как безопасная несмотря на то что ранние версии системы Multics всё-таки неоднократно взламывались хакерами. Взломы системы приводили к доработкам системы безопасности которые в конечном счете определили широко распространенные подходы к архитектуре безопасности в операционных системах и сделали саму систему Multics более безопасной. Как только в систему было установлено электронное оборудование второго поколения со встроенной поддержкой привилегий пользователей определяющих права пользователя на доступ к данным и программам взломы системы Multics стали очень редким явлением.  Также в Multics был впервые реализован теперь уже стандартный подход использования стеков для каждого вычислительного процесса в ядре системы с отдельным стеком для каждого уровня безопасности вокруг ядра.  Multics также явилась одной из первых операционных систем написанных на языке высокого уровня PL/I История операционных систем. Третье поколение.Ламповые компьютеры.1945-1955гг.

slide 6:

История операционных систем. Третье поколение.Ламповые компьютеры.1945-1955гг. К концу XX века идея создания такого общего компьютера уже выдохлась но она может возродиться в виде облачных вычислений когда относительно небольшие компьютеры включая смартфоны планшеты и им подобные устройства подключены к серверам принадлежащим огромным удаленным центрам обработки данных где и производятся все вычисления а локальный компьютер используется просто для обслуживания пользовательского интерфейса. Скорее всего существование такой системы будет мотивировано тем что большинство пользователей не захотят заниматься администрированием все более и более сложных и привередливых компьютерных систем и предпочтут доверить эту работу команде профессионалов работающих на компанию обслуживающую сервер. Электронная коммерция уже развивается в этом направлении компании занимающиеся ею используют мультипроцессорные серверы с которыми соединяются простые машины клиентов. Все это очень напоминает замысел системы MULTICS.

slide 7:

История операционных систем. Третье поколение.Ламповые компьютеры.1945-1955гг. Несмотря на коммерческую неудачу система MULTICS оказала существенное влияние на последующие операционные системы особенно на UNIX и ее производные на FreeBSD Linux IOS и Android

slide 8:

История операционных систем. Третье поколение.Ламповые компьютеры.1945-1955гг. Еще одной важной разработкой времен третьего поколения были мини-компьютеры невероятный взлет популярности которых начался с выпуска корпорацией DEC машины PDP-1. Компьютеры PDP-1 обладали оперативной памятью состоящей всего лишь из 4 К 18-битовых слов но стоили всего 120 тыс. долларов за одну машину это меньше 5 от цены IBM 7094 и поэтому расхватывались как горячие пирожки. Некоторые виды нечисловой работы они выполняли так же быстро как и машины IBM 7094 в результате чего родилась новая отрасль производства. За этой машиной вскоре последовала целая серия компьютеров PDP других моделей в отличие от семейства IBM полностью несовместимых и как кульминация появилась модель PDP-11. Мини-компьютеры

slide 9:

Кен Томпсон Ken Thompson один из ведущих специалистов Bell Labs работавший над проектом MULTICS чуть позже нашел мини-компьютер PDP-7 которым никто не пользовался и решил написать упрощенную однопользовательскую версию системы MULTICS. Эта работа позже переросла в операционную систему UNIX® ставшую популярной в академических кругах правительственных учреждениях и во многих компаниях. Появление UNIX История операционных систем. Третье поколение.Ламповые компьютеры.1945-1955гг.

slide 10:

Первоначально Unix была разработана в конце 1960-х годов сотрудниками Bell Labs в первую очередь Кеном Томпсоном Деннисом Ритчи и Дугласом Макилроем. В 1969 году Кен Томпсон стремясь реализовать идеи которые были положены в основу Multics но на более скромном аппаратном обеспечении DEC PDP-7 написал первую версию новой операционной системы для этих мини-компьютеров 70-х. Эта версия получила название «первая редакция» Edition 1 и была первой официальной версией. Системное время все реализации Unix отсчитывают с 1 января 1970 года. Первые версии Unix были написаны на ассемблере и не имели встроенного компилятора с языком высокого уровня. Примерно в 1969 году Кен Томпсон при содействии Денниса Ритчи разработал и реализовал язык Би B представлявший собой упрощённый для реализации на мини-компьютерах вариант разработанного в 1966 языка BCPL. Би как и BCPL был интерпретируемым языком. В 1972 году была выпущена вторая редакция Unix переписанная на языке Би. В 1969—1973 гг. на основе Би был разработан компилируемый язык получивший название Си C. Появление UNIX История операционных систем. Третье поколение.Ламповые компьютеры.1945-1955гг.

slide 11:

В 1973 году вышла третья редакция Unix со встроенным компилятором языка Си. 15 октября того же года появилась четвёртая редакция с переписанным на Си системным ядром в духе системы Multics также написанной на языке высокого уровня ПЛ/1 а в 1975 — пятая редакция полностью переписанная на Си. С 1974 года Unix стал распространяться среди университетов и академических учреждений. С 1975 года началось появление новых версий разработанных за пределами Bell Labs и рост популярности системы. В том же 1975 году Bell Labs выпустила шестую редакцию известную по широко разошедшимся комментариям Джона Лайонса. К 1978 году система была установлена более чем на 600 машинах прежде всего в университетах. Седьмая редакция была последней единой версией Unix. Именно в ней появился близкий к современному интерпретатор командной строки Bourne shell. Появление UNIX История операционных систем. Третье поколение.Ламповые компьютеры.1945-1955гг.

slide 12:

Были разработаны две основные версии: System V корпорации ATT и BSD Berkeley Software Distribution Калифорнийского университета Беркли. У них также были последующие варианты. Чтобы появилась возможность писать программы работающие в любой UNIX-системе Институт инженеров по электротехнике и электронике IEEE разработал стандарт системы UNIX названный POSIX который в настоящее время поддерживается большинством версий UNIX. Стандарт POSIX определяет минимальный интерфейс системных вызовов который должны поддерживать совместимые с ним системы UNIX. Фактически на данный момент POSIX-интерфейс поддерживается также рядом других операционных систем. Появление UNIX История операционных систем. Третье поколение.Ламповые компьютеры.1945-1955гг.

slide 13:

В 1987 году автор выпустил в образовательных целях небольшой клон системы UNIX так называемую систему MINIX. Функционально система MINIX очень похожа на UNIX включая поддержку стандарта POSIX. С тех пор исходная версия превратилась в MINIX 3 систему обладающую высокой модульностью и ориентированную на достижение очень высокой надежности Появление LINUX Желание получить свободно распространяемую версию MINIX в отличие от образовательной привело к тому что финский студент Линус Торвальдс Linus Torvalds в начале 1990-х создал систему Linux. Система MINIX стала непосредственным вдохновляющим фактором и основой для этой разработки которая первоначально поддерживала различные осо-бенности MINIX например ее файловую систему. С тех пор система Linux во многом и многими была существенно расширена но все еще сохраняет исходную структуру общую для MINIX и UNIX. История операционных систем. Третье поколение.Ламповые компьютеры.1945-1955гг.

slide 14:

История операционных систем. Четвертое поколение. Персональные компьютеры. С 1980 по наши дни Этот период эволюции операционных систем связан с появлением БИС — больших интегральных схем LSI Large Scale Integration — кремниевых микросхем содержащих тысячи транзисторов на одном квадратном сантиметре. С точки зрения архитектуры персональные компьютеры первоначально называемые микрокомпью-терами были во многом похожи на мини-компьютеры класса PDP-11 но конечно же отличались по цене. Если появление мини- компьютеров позволило отделам компаний и факультетам университетов иметь собственный компьютер то с появлением микро-процессоров возможность купить персональный компьютер получил каждый человек.

slide 15:

В начале 1980-х корпорация IBM разработала IBM PC Personal Computer — персональный компьютер и начала искать для него программное обеспечение. Сотрудники IBM связались с Биллом Гейтсом чтобы получить лицензию на право использования его интерпретатора языка Бейсик. Они также поинтересовались не знает ли он операционную систему которая работала бы на IBM PC. Гейтс выяснил что у местного изготовителя компьютеров Seattle Computer Products есть подходящая операционная система DOS Disk Operating System — дисковая операционная система. Он направился в эту компанию с предложением выкупить DOS предположительно за 50 000 которое компания Seattle Computer Products с готовностью приняла. Затем Гейтс создал пакет программ DOS/BASIC и пакет был куплен IBM. Когда корпорация IBM захотела внести в операционную систему ряд усовершенствований Билл Гейтс пригласил для этой работы Тима Патерсона Tim Paterson человека написавшего DOS и ставшего первым слу-жащим Microsoft — еще не оперившейся компании Гейтса. Видоизмененная система была переименована в MS-DOS MicroSoft Disk Operating System и быстро заняла доминирующее положение на рынке IBM PC. Появление MS-DOS История операционных систем. Четвертое поколение. Персональные компьютеры. С 1980 по наши дни

slide 16:

Первоначальная версия MS-DOS была довольно примитивна последующие версии системы включали в себя расширенные функции многие из которых были позаимствованы у UNIX. Корпорация Microsoft была хорошо знакома с системой UNIX и в первые годы своего существования даже продавала ее микрокомпьютерную версию XENIX MS-DOS и другие операционные системы для первых микрокомпьютеров полностью основывались на командах вводимых пользователем с клавиатуры. Со временем благодаря исследованиям проведенным в 1960-е годы Дагом Энгельбартом Doug Engelbart в научно-исследовательском институте Стэнфорда Stanford Research Institute ситуация изменилась. Энгельбарт изобрел графический интерфейс пользователя GUI Graphical User Interface вкупе с окнами значками системами меню и мышью. Эту идею переняли исследователи из Xerox PARC и воспользовались ею в создаваемых ими машинах. Появление пользовательского интерфейса GUI История операционных систем. Четвертое поколение. Персональные компьютеры. С 1980 по наши дни

slide 17:

Стив Джобс Steve Jobs один из авторов компьютера Apple созданного в его гараже посетил PARC где увидел GUI и сразу понял уровень заложенного в него потенциала недооцененного руководством компании Xerox. Затем Джобс приступил к созданию компьютера Apple оснащенного графическим пользовательским интерфейсом. Этот проект привел к созданию компьютера Lisa который оказался слишком дорогим и не имел коммерческого успеха. Вторая попытка Джобса компьютер Apple Macintosh имел огромный успех не только потому что был значительно дешевле чем Lisa но и потому что обладал более дружественным пользовательским интерфейсом предназначенным для пользователей не разбиравшихся в компьютерах и к тому же совершенно не стремившихся чему-то обучаться. Компьютеры Macintosh нашли широкое применение у представителей творческих профессий — художников-дизайнеров профессиональных цифровых фотографов и профессиональных производителей цифровой видеопродукции которые приняли их с восторгом. Компьютеры Macintosh История операционных систем. Четвертое поколение. Персональные компьютеры. С 1980 по наши дни

slide 18:

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. В 1999 году компания Apple позаимствовала ядро происходящее из микроядра Mach первоначально раз-работанного специалистами университета Карнеги — Меллона для замены ядра BSD UNIX. Поэтому Mac OS X является операционной системой построенной на основе UNIX хотя и с весьма своеобразным интерфейсом. Ранние версии Mac OS были совместимы только с компьютерами Mac основанными на процессорах Motorola 68k. Последующие версии были совместимы с архитектурой PowerPC PPC Mac OS История операционных систем. Четвертое поколение. Персональные компьютеры. С 1980 по наши дни

slide 19:

Windows 95/98 Когда корпорация Microsoft решила создать преемника MS-DOS она была под большим впечатлением от успеха Macintosh. В результате появилась основанная на приме-нении графического интерфейса пользователя система под названием Windows перво-начально являвшаяся надстройкой над MS-DOS то есть она больше была похожа на оболочку чем на настоящую операционную систему. На протяжении примерно 10 лет с 1985 по 1995 год Windows была просто графической оболочкой работавшей поверх MS-DOS. Однако в 1995 году была выпущена самостоятельная версия Windows — Windows 95. В 1998 году была выпущена слегка модифицированная версия этой системы получившая название Windows 98. Тем не менее обе эти системы и Windows 95 и Windows 98 все еще содержали изрядное количество кода написанного на ассемблере для 16-разрядных процессоров Intel. История операционных систем. Четвертое поколение. Персональные компьютеры. С 1980 по наши дни

slide 20:

Другой операционной системой Microsoft была Windows NT NT означает New Technology — новая технология которая на определенном уровне совместима с Windows 95. Однако она была написана заново и представляла собой полноценную 32-разрядную систему. Microsoft ожидала что первая же версия Windows вытеснит MS-DOS и все другие версии Windows поскольку она намного превосходила их но надежды не оправдались. Только операционной системе Windows NT 4.0 наконец-то удалось завоевать высокую популярность особенно в корпоративных сетях. Пятая версия Windows NT была в начале 1999 года переименована в Windows 2000. Она предназначалась для замены обеих версий — Windows 98 и Windows NT 4.0 Microsoft выпустила еще одну версию Windows 98 под названием Windows Me Millennium edition — выпуск тысячелетия. В 2001 году была выпущена слегка обновленная версия Windows 2000 названная Windows XP. Windows NT/2000/Me История операционных систем. Четвертое поколение. Персональные компьютеры. С 1980 по наши дни

slide 21:

После Windows 2000 Microsoft разбила семейство Windows на клиентскую и серверную линейки. Клиентская линейка базировалась на версии XP и ее последователях а серверная включала Windows Server 2003 и Windows 2008. Чуть позже появилась и третья линейка предназначенная для мира встроенных операционных систем. От всех этих версий Windows отделились вариации в виде сервисных пакетов. Этого хватило чтобы успокоить некоторых администраторов и писателей учебников по операционным системам. Затем в январе 2007 года Microsoft выпустила окончательную версию преемника Windows XP под названием Vista. Microsoft надеялась что она полностью заменит Windows XP но этого так и не произошло. Windows Desktop/Server История операционных систем. Четвертое поколение. Персональные компьютеры. С 1980 по наши дни

slide 22:

С появлением Windows 7 новой и менее требовательной к ресурсам операционной системы многие решили вообще пропустить Vista. В Windows 7 не было представлено слишком много новых свойств но она была относительно небольшой по объему и довольно стабильной. Менее чем за три недели Windows 7 получила большую долю рынка чем Vista за семь месяцев. В 2012 году Microsoft выпустила ее преемника — Windows 8 операционную систему с совершенно новым внешним видом предназначенным для сенсорных экранов. Windows 7/8 История операционных систем. Четвертое поколение. Персональные компьютеры. С 1980 по наши дни

slide 23:

Основным конкурентом в мире персональных компьютеров является операционная система UNIX и различные производные от этой системы. UNIX имеет более сильные позиции на сетевых и промышленных серверах также она находит все более широкое распространение и на настольных компьютерах ноутбуках планшетных компьютерах и смартфонах. На компьютерах с процессором Pentium популярной альтернативой Windows для студентов и постоянно растущего числа корпоративных пользователей становится операционная система Linux Операционная система FreeBSD также является популярной производной от UNIX порожденной проектом BSD в Беркли. Все современные компьютеры Macintosh рабо- тают на модифицированной версии FreeBSD OS X. UNIX также является стандартом на рабочих станциях оснащенных высокопроизводительными RISC- процессорами. Ее производные нашли широкое применение на мобильных устройствах которые работают под управлением iOS 7 или Android UNIX/Linux/FreeBSD История операционных систем. Четвертое поколение. Персональные компьютеры. С 1980 по наши дни

slide 24:

История операционных систем. Пятое поколение. Мобильные компьютеры. С 1990 по наши дни Первый настоящий мобильный телефон появился в 1946 году и тогда он весил около 40 кг. Его можно было брать с собой только при наличии автомобиля в котором его можно было перевозить. Первый по-настоящему переносной телефон появился в 1970-х годах и при весе приблизительно 1 кг был воспринят весьма позитивно. Его ласково называли «кирпич». Желание иметь такое устройство вскоре стало всеобщим. В настоящее время сотовой связью пользуется почти 90 населения земного шара. Скоро станет можно звонить не только с мобильных телефонов и наручных часов но и с очков и других носимых предметов.

slide 25:

Сейчас когда смартфоны получили повсеместное распространение между различными операционными системами воцарилась жесткая конкуренция исход которой еще менее ясен чем в мире персональных компьютеров. Сейчас доминирует операционная система Google Android а на втором месте находится Apple iOS. В первое десятилетие после своего появления большинство смартфонов работало под управлением Symbian OS. Эту операционную систему выбрали такие популярные бренды как Samsung Sony Ericsson Motorola и Nokia. Но долю рынка Symbian начали отбирать другие операционные системы например RIM Blackberry OS выпущенная для смартфонов в 2002 году и Apple iOS выпущенная для первого iPhone в 2007 году. Многие ожидали что RIM будет доминировать на рынке бизнес-устройств а iOS за-воюет рынок потребительских устройств. Для рынка популярность Symbian упала. В 2011 году Nokia отказалась от Symbian и объявила о своем намерении в качестве Введение основной платформы сосредоточиться на Windows Phone. Некоторое время операционные системы от Apple и RIM всех устраивали хотя и не приобрели таких же доминирующих позиций какие были в свое время у Symbian но вскоре всех своих соперников обогнала основанная на ядре Linux операционная система Android выпущенная компанией Google в 2008 году. История операционных систем. Пятое поколение. Мобильные компьютеры. С 1990 по наши дни

authorStream Live Help