Научно - исследовательская работа "Операционные системы вчера, сегодня, завтра", 2012 г.

Российская научно-социальная программа для молодёжи и школьников

«Шаг в будущее»

Городская исследовательская конференция школьников 5-8 классов

«Шаг в будущее, Юниор!»

Операционные системы вчера, сегодня, завтра

Автор:

Смирнов Павел

МОУ «Средняя общеобразовательная школа № 12»,

5 «б» класс

Руководитель:

Заворотных Ольга Владимировна,

учитель информатики второй квалификационной категории

МБОУ «Средняя общеобразовательная школа № 12»

г. Усть-Илимск,

2012 г.

Содержание                                                                                                               стр.

Введение …………………………………………………………………….. 3

Глава 1.Что такое операционная система …………………………………..4

Глава 2. Этапы развития ОС…………………………………………………6

Глава 3. Современные ОС, тенденции развития …………………………..8

Заключение……………………………………………………………………10

Литература…………………………………………………………………….11

Введение

Чтобы компьютер мог работать,  ему  необходимы программы.

Есть программа, которую пользователь должен установить на свой компьютер обязательно. Она называется операционная система. Такая программа обеспечивает взаимодействие  между человеком и компьютером. Операционную систему можно сравнить с дирижёром в оркестре – она даёт команды и устройствам и программам, заботится о распределении и использовании памяти.

 Операционная система достаточно сложный комплекс программ.

На уроке информатике нам совсем немного рассказали об этой программе, и мне стало интересно найти информацию об операционной системе. И когда я сделал запрос в Интернете на эту тему, то понял, что я хочу узнать, как появилась эта программа, почему именно такой путь развития прошла операционная система в своём развитии, какие должны быть современные системные программы и как они изменяться в будущем.

Цель моей работы: изучить этапы формирования и развития  операционных систем, рассмотреть современные и выявить тенденции дальнейшего развития системных программ.

Задачи:

1. Изучить литературу по данной теме.
2. Рассмотреть классификацию операционных систем.
3. Провести сравнительный анализ.

Глава 1. Что такое операционная система

Операционная система- это комплекс системных программ, обеспечивающих совместное функционирование всех устройств компьютера   и поддерживающий работу всех его программ.

Операционная система скрывает от пользователя сложные подробности взаимодействия не нужных подробностей взаимодействия с устройствами компьютера и освобождает его от изучения машинного языка.

ОС является комплексом программ, состоящий из следующих модулей:

1. Управляющий файлами – хранением информации на дисках внешней памяти;
2. Командный процессор – запрашивает у пользователя команды и выполняет их;
3. Драйверы устройств – программы для работы с устройствами компьютера;
4. Графический интерфейс
5. Сервисные программы  - обслуживают диски, выполняют операции с файлами, работают в сетях и т.д.
6. Справочная система

Основные функции ОС

1. Организация согласованного выполнения всех процессов в компьютере.
2. Обеспечение хранения информации во внешней памяти  и обмен с устройствами ввода-вывода.
3. Реакция на ошибки и аварийные ситуации
4. Осуществление диалога и общения с пользователем.

Классификация ОС 

Таненбаум Эндрю, профессор Амстендарского свободного университета,  разработчик системного программного обеспечения, классифицировал операционные системы следующим образом [4]:

Операционные системы мэйнфреймов. Операционные системы для мэйнфреймов в основном ориентированы на обработку множества одновременных заданий, большинству из которых требуется огромное количество операций ввода-вывода. Например, обработка исков в страховых компаниях или составление отчетов о продажах для цепи магазинов или контролируют процесс работы в банке, или бронирование авиабилетов.

Примером операционной системы для мэйнфрейма является OS/390, произошедшая от OS/360.

Серверные операционные системы. На серверах хранятся страницы web-сайтов и обрабатываются входящие запросы. UNIX и Windows 2000 являются типичными серверными операционными системами. Теперь в этих целях стала использоваться и операционная система Linux.

Многопроцессорные операционные системы. Такие операционные системы представляют собой варианты серверных операционных систем со специальными возможностями связи, предназначены для соединения нескольких процессоров в одну систему.

Операционные системы для персональных компьютеров. Их работа заключается в предоставлении удобного интерфейса для одного пользователя. Наиболее яркие примеры - это Windows 98, Windows 2000, операционная система компьютера Macintosh и Linux.

Операционные системы реального времени. В системах управления производством компьютеры, работающие в режиме реального времени, собирают данные о промышленном процессе и используют их для управления машинами на фабрике. Системы VxWorks и QNX являются хорошо известными операционными системами реального времени.

Встроенные операционные системы. Встроенные системы, управляющие действиями устройств, работают на машинах, обычно не считающихся компьютерами, например в телевизорах, микроволновых печах и мобильных телефонах. Они часто обладают теми же самыми характеристиками, что и системы реального времени, но при этом имеют особый размер, память и ограничения мощности. Примерами таких операционных систем являются PalmOS и Windows CE (Consumer Electronics - бытовая техника).

Операционные системы для смарт-карт. Самые маленькие операционные системы работают на смарт-картах, представляющих собой устройство размером с кредитную карту, содержащее центральный процессор. На такие операционные системы накладываются крайне жесткие ограничения по мощности процессора и памяти. Некоторые из них могут управлять только одной операцией, например электронным платежом, но другие операционные системы на тех же самых смарт-картах выполняют сложные функции. Зачастую они являются патентованными системами.

Итак, операционные системы предназначены не только для персональных компьютеров и серверов. Такие программы используются в управлении производством, в бытовой технике и других отраслях.

Глава 2. Этапы развития ОС

Н. А. Олифер, В. Г. Олифер предлагают следующие периоды развития операционных систем[7]:

Первый период (1945 -1955). В середине 40-х были созданы первые ламповые вычислительные устройства. В то время одна и та же группа людей участвовала и в проектировании, и в эксплуатации, и в программировании вычислительной машины.

Об операционных системах не было и речи, все задачи организации вычислительного процесса решались вручную каждым программистом с пульта управления. Не было никакого другого системного программного обеспечения, кроме библиотек математических и служебных подпрограмм.

Занимались только прямыми числовыми вычислениями, например расчетами таблиц синусов, косинусов и логарифмов.

Второй период (1955 - 1965). С середины 50-х годов начался новый период в развитии вычислительной техники, связанный с появлением новой технической базы - полупроводниковых элементов. Появились первые системы пакетной обработки, которые просто автоматизировали запуск одной программ за другой. Пакеты заданий представляли собой колоду перфокарт. Системы пакетной обработки явились прообразом современных операционных систем, они стали первыми системными программами, предназначенными для управления вычислительным процессом.

Третий период (1965 - 1980).  В это время в технической базе произошел переход от отдельных полупроводниковых элементов типа транзисторов к интегральным микросхемам, что дало гораздо большие возможности новому, третьему поколению компьютеров. В это время возникла идея программно-совметимых машин, которая потребовала совместимости операционных систем. Первая серия программно-совместимых машин IBM/360 послужило названием ОС OS/360. Такая ОС  оказалась чрезвычайно сложной. Одна версия сменялась следующей. Исправлялись одни ошибки и вносились другие. Но несмотря на множество проблем подобные операционные системы машин третьего поколения действительно удовлетворяли большинству требований потребителей. Важнейшим достижением ОС данного поколения явилась реализация мультипрограммирования.

Мультипрограммирование - это способ организации вычислительного процесса, при котором на одном процессоре попеременно выполняются несколько программ.

Четвертый период (1980 - настоящее время)

Следующий период в эволюции операционных систем связан с появлением больших интегральных схем (БИС). В эти годы произошло резкое возрастание степени интеграции и удешевление микросхем. Компьютер стал доступен отдельному человеку, и наступила эра персональных компьютеров. персональный компьютер сделал это возможным для отдельного человека.

Компьютеры стали широко использоваться неспециалистами, что потребовало разработки "дружественного" программного обеспечения.

На рынке операционных систем доминировали две системы: MS-DOS и UNIX. Однопрограммная однопользовательская ОС MS-DOS широко использовалась для компьютеров, построенных на базе микропроцессоров Intel 8088, а затем 80286, 80386 и 80486. Мультипрограммная многопользовательская ОС UNIX доминировала в среде "не-интеловских" компьютеров, особенно построенных на базе высокопроизводительных RISC-процессоров.

В середине 80-х стали бурно развиваться сети персональных компьютеров, работающие под управлением сетевых или распределенных ОС.

В сетевых ОС пользователи должны быть осведомлены о наличии других компьютеров и должны делать логический вход в другой компьютер, чтобы воспользоваться его ресурсами, преимущественно файлами. Каждая машина в сети выполняет свою собственную локальную операционную систему, отличающуюся от ОС автономного компьютера наличием дополнительных средств, позволяющих компьютеру работать в сети. Сетевая ОС не имеет фундаментальных отличий от ОС однопроцессорного компьютера. Она обязательно содержит программную поддержку для сетевых интерфейсных устройств (драйвер сетевого адаптера), а также средства для удаленного входа в другие компьютеры сети и средства доступа к удаленным файлам, однако эти дополнения существенно не меняют структуру самой операционной системы.

Таким образом, история ОС  определялась и определяется развитием элементной базы  вычислительной аппаратуры.

Глава 3. Современные ОС, тенденции развития.

Сегодня существует большое количество разных типов операционных систем, отличающихся областями применения, аппаратными платформами и методами реализации.

Операционная система, являясь главной частью сетевого программного обеспечения, создает среду для выполнения приложений и во многом определяет, насколько эффективно будут они работать. Современная ОС должна реализовывать мультипрограммную обработку, виртуальную память, поддерживать многооконный интерфейс и прочее. Кроме этих функциональных требований к операционным системам предъявляются не менее важные рыночные требования.

• Расширяемость. Система должна быть написана таким образом, чтобы в нее можно было легко внести дополнения и изменения, если это потребуется, и не нарушить целостность системы.

• Переносимость. Система должна без особых трудностей переноситься с аппаратных средств одного типа на аппаратные средства другого типа.

• Надежность и отказоустойчивость. Система должна быть защищена как от внутренних, так и от внешних ошибок, сбоев и отказов. Ее действия должны быть предсказуемыми, а приложения не должны разрушать ОС.

• Совместимость. ОС должна иметь средства для выполнения прикладных программ, написанных для других операционных систем, а пользовательский интерфейс должен быть совместим с существующими системами и стандартами.

• Безопасность. ОС должна обладать средствами защиты ресурсов одних пользователей от других.

• Производительность. Система должна обладать настолько хорошим быстродействием и временем реакции, насколько это позволяют аппаратные средства.

Оценить сетевую ОС можно по ее соответствию сетевой среде, а именно по возможности: совместного использования файлов и принтеров при высокой производительности; эффективного выполнения прикладных программ, ориентированных на архитектуру клиент-сервер, в том числе прикладных программ производителей; возможность работать на различных платформах и с различным сетевым оборудованием; обеспечить интеграцию с сетью Интернет, т. е. поддержку соответствующих протоколов и программного обеспечения Web-сервера; дистанционного доступа к сети; организации внутренней электронной почты, телеконференций; доступа к ресурсам территориально разбросанных, многосерверных сетей с помощью служб каталогов и имен.

По статистическим данным, собранные «школой XHTML.co.il» в России 96 % пользователей Интернет использует ОС Windows разных версий, в мире  - 90 % пользователей. Таким образом,  по статистическим данным наиболее используемой ОС является программа Windows компании Microsoft. Сравнительная диаграмма представлена в Приложении I.

Важной особенностью многих ОС является способность их взаимодействия друг с другом, посредством сети, что позволяет компьютерам взаимодействовать друг с другом, как в рамках локальных вычислительных сетей (ЛВС), так и в глобальной сети Интернет. Современные операционные системы, вновь создаваемые и обновленные версии существующих ОС, поддерживают полный набор протоколов для работы в локальной сети и в глобальной сети Интернет.

Тенденции развития ОС

Оптимизация под выполняемые задачи

 В будущем целесообразно ожидать появления и активного распространения операционных систем «особой компетенции», оптимизированных для выполнения специализированных функций. Уже сейчас существуют модели устройств с узко очерченным функционалом, преимущественно распределенным между сетевым серфингом, офисной работой, мультимедийными и развлекательными функциями, а также графическим дизайном.

Появление «национальных» ОС. Ряд государств обладают серьезными перспективами для вывода на рынок собственных операционных систем и платформ. В качестве приоритетного направления будут выступать мобильные устройства, а также компьютеры, выполняющие ведомственные функции (административные, военные и т.п

Развитие сервис - ориентированных ОС. В случае интенсивного развития взаимодействия операционной системы и сервисов от компании-разработчика да целесообразно ожидать появления ОС, аналогичных Google Chrome. На практике подобные решения будут ориентированы на работу в режиме онлайн, и будут обеспечивать комфортный доступ к персональной среде пользователя.

Вывод

Операционные системы, будут обладать рядом отличительных черт:

•  Четко обозначенная «компетенция» и позиционирование системы исходя из запросов целевой аудитории устройства и программного обеспечения;

•   Относительно низкая требовательность системы по отношению к ресурсам для обеспечения энергоэффективности и производительности. Данный фактор в особой степени актуален для мобильных устройств;

•    Высокая степень интеграции с сетевыми сервисами разработчиков и их партнеров;

• Единые форматы информационного обмена. Возможное расширение предложения операционных систем будет производиться на основе единых форматов документов основных видов.

Заключение

В современном мире не обойтись без компьютеров - универсальном инструменте работы с информацией. На каждом компьютере необходимо устанавливать программное обеспечение.  Это  одно из условий работоспособности компьютера. И самая первая программа – это операционная система.

Если пользователь осознанно использует ОС, то и эффективность работы за компьютером такого пользователя возрастает, т.е. в каких- то вопросах пользователь сам сможет разобраться в возникшей проблеме.

В настоящей работе изучено понятие операционной системы, представлена классификация ОС, рассмотрены основные этапы развития ОС, требования к современным ОС и тенденции развития операционных систем.  В работе проведён сравнительный анализ использования ОС пользователей Интернет в России и в мире. Проведено небольшое исследование на предмет использования программы на компьютерах учащихся 5 «б» класса  школы №12 ,  общего количества 20 человек. У всех ребят установлена операционная система Windows: 55 % - Windows 7, 25 % - Windows XP , Vista – 15%, у двоих ребят нет компьютера. (Приложение 2)

Анализ результатов показал, что в мире операционная система Windows и её версии используют 90% пользователей сети Интернет, в России – 96%, в классе, где я учусь – 100%. Данные исследрвания показали, что самой популярной операционной системой на сегодняшний день является программа Windows компании Microsoft.

Результаты данной работы могут быть использованы учителями информатики как дополнительный материал.

Созданную презентацию по теме работы  можно разместить на сайте школы для расширения кругозора учащихся.

Литература

1. http://chernykh.net
2. http://www.triton-prog.ru/images/triton-usb.jpg
3. http://www.avtomatike.ru
4. http://www.piter-press.ru
5. http://www.wallpampers.ru/pictures
6. http://lusem.ru
7. http://education.aspu.ru
8. Босова Л.Л. Информатика: Учебник для 5-го класса, М.:Бином, 2007.
9. Соколова О.Л. Универсальные поурочные разработки, М.:ВАКО, 2006