Классификация операционных систем

План-конспект урока по теме

«Операционная система. Классификация операционных систем»

1. Общая информация:

Специальность: 09.02.07 Информационные системы и программирование

Дисциплина: ОП.01 Операционные системы и среды

Курс изучения: II

Длительность урока: 90 минут

2. Дидактическая информация:

Цель урока: научиться осуществлять инсталляцию, настройку и обслуживание программного обеспечения компьютерных систем

Задачи урока:

• дать понятие об операционной системе и ее видах

• продолжить формирование научного мировоззрения, расширять словарный запас по теме «Операционные системы»

• формировать интерес к выбранной специальности, воспитывать настойчивость в преодолении трудностей в учебной работе.

Тип урока: урок получения новых знаний

Методы преподавания: практический, частично-поисковый, словесный.

Методическое и материальное обеспечение учебного занятия: компьютер, проектор, презентация по теме, дидактический материал.

В результате освоения дисциплины студент осваивает элементы компетенций:

ОК 2. Осуществлять поиск, анализ и интерпретацию информации, необходимой для выполнения задач профессиональной деятельности.

ОК 4. Работать в коллективе и команде, эффективно взаимодействовать с коллегами, руководством.

ПК 4.1. Осуществлять инсталляцию, настройку и обслуживание программного обеспечения компьютерных систем.

В результате изучения темы студент должен

знать:

- основные понятия и состав операционных систем;

- критерии классификации операционных систем;

уметь:

- анализировать и оценивать полученную информацию;

- выбирать и использовать критерии оценки ОС;

- делать обобщающие выводы.

План урока:

I Организационный этап.

II Подготовка студентов к работе на основном этапе.

III Постановка задачи.

IV Этап усвоения новых знаний и способов действий.

V Этап первичной проверки понимания изученного, закрепления новых знаний и способов действий.

VI Этап контроля и самоконтроля знаний и способов действий.

VII Этап информации о домашнем задании.

VIII Подведение итогов урока. Рефлексия.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА

КОНСПЕКТ УРОКА

Здравствуйте, ув. обучающиеся!

Тема урока: «Операционные системы. Классификация операционных систем»

Задание к лекции:

Вам необходимо самостоятельно изучить текст лекции, выполнить задания и письменно ответить на контрольные вопросы.

Выполненную работу оформить письменно в рабочих тетрадях.

1. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ:

Операционная система – одна из самых главных программ, благодаря которой становится возможным общение между компьютером и человеком.

Операционная система представляет собой комплекс системных и служебных программных средств. С одной стороны, она опирается на базовое программное обеспечение компьютера, входящее в его сиcтему BIOS (базовая система ввода-вывода); с другой стороны, она сама является опорой для программного обеспечения более высоких уровней – прикладных и большинства служебных приложений (рис. 1).

Рис. 1. Уровни программного обеспечения

Приложением операционной системы называют программы, предназначенные для работы под управлением данной системы.

Современная операционная система обычно хранится на жестком диске (дисковая ОС) и загружается непосредственно при включении ЭВМ. Далее она осуществляет полное управление компьютером, в том числе его ресурсами: оперативной памятью, дисковым пространством и т.д.

Операционная система, ОС (англ. operating system, OS) — комплекс взаимосвязанных программ, предназначенных для управления ресурсами компьютера и организации взаимодействия с пользователем.

Все устройства компьютера понимают лишь элементарные операции очень низкого уровня, а действия пользователей и прикладных программ состоят из нескольких сотен или тысяч таких операций. Основная функция всех операционных систем – посредническая. Она заключается в обеспечении нескольких видов интерфейса (способ взаимодействия):

• интерфейса между пользователем и программно-аппаратным обеспечением (ин терфейс пользователя, User Interface — UI);

• интерфейса между программным и аппаратным обеспечением (аппаратно-

• программный интерфейс);

• интерфейса между разными видами программного обеспечения (программный интерфейс, Application Programming Interface — API).

Каждая ОС состоит как минимум из трех обязательных частей:

• первая – ядро, командный интерпретатор, «переводчик» с программного языка на язык машинных кодов;

• вторая – специализированные программы, называемые драйверами, предназначенные для управления различными устройствами, входящими в состав компьютера. Сюда же относятся системные библиотеки, используемые как самой операционной системой, так и входящими в ее состав программами;

• третья – системная оболочка, с которой общается пользователь – интерфейс. (Образно говоря, это красивая обертка, в которую упаковано скучное и не интересное для пользователя ядро).

Наличие ядра операционной системы – непременное условие для возможности практической работы человека с вычислительной системой.

Даже для одной аппаратной платформы, например, такой, как IBM PC, существует несколько операционных систем. Различия между ними рассматривают в двух категориях: внутренние и внешние. Внутренние различия характеризуются методами реализации основных функций. Внешние различия определяются наличием и доступностью приложений данной системы, необходимых для удовлетворения технических потребностей, предъявляемых к конкретному рабочему месту.

1. КЛАССИФИКАЦИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Все существующие ОС по различным признакам можно разделить на несколько групп.

По числу одновременно выполняемых задач:

• однозадачные ОС – системы, которые поддерживают режим выполнения только одной программы в отдельный момент времени, например, MS-DOS;

• многозадачные ОС (Windows, OS/2, UNIX и др. сетевые), обеспечивающие:

1. возможность одновременной работы с несколькими задачами, между которыми можно переключаться;

2. возможность обмена данными между приложениями;

3. возможность совместного использования программных, аппаратных, сетевых и прочих ресурсов несколькими приложениями.

По типу доступа пользователя к ЭВМ:

• системы пакетной обработки - системы, когда из программ, подлежащих выполнению, формируется пакет (набор) заданий, вводимых в ЭВМ и выполняемых в порядке очередности с возможным учетом приоритетности;

• системы разделения времени - системы, которые обеспечивают одновременный диалоговый (интерактивный) режим доступа к ЭВМ пользователей на разных терминалах, которым по очереди выделяются ресурсы машины, что координируется операционной системой в соответствии с заданной дисциплиной обслуживания;

• системы реального времени - системы, которые обеспечивают определенное гарантированное время ответа машины на запрос пользователя при управлении им внешними по отношению ЭВМ событиями, процессами или объектами.

По числу одновременно работающих пользователей:

• однопользовательские ОС – системы, которые поддерживаю работу только одного пользователя (MS DOS, ранние версии Windows и OS/2);

• многопользовательские ОС – системы, которые поддерживают одновременную работу на ЭВМ нескольких пользователей за различными терминалами (UNIX, Windows NT и др. сетевые).

Главным отличием многопользовательских систем от однопользовательских является наличие средств защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей.

По реализации интерфейса пользователя:

• Неграфические ОС. Реализуют интерфейс командной строки. Основным устройством управления при этом является клавиатура. Управляющие команды вводят в поле командной строки (MS DOS).

• Графические ОС. Реализуют более сложный тип интерфейса, в котором в качестве устройства управления кроме клавиатуры может использоваться мышь или адекватное устройство позиционирования.

По принципу распределения процессорного времени:

Важнейшим разделяемым ресурсом является процессорное время. Способ распределения процессорного времени между несколькими одновременно существующими в системе процессами (или нитями) во многом определяет специфику ОС. При этом выделяют:

• ОС с невытесняющей многозадачностью, когда активный процесс выполняется до тех пор, пока он сам, по собственной инициативе, не отдаст управление операционной системе для того, чтобы та выбрала из очереди другой готовый к выполнению процесс (Novell NetWare);

• ОС с вытесняющей многозадачностью, когда в зависимости от ситуации система самостоятельно передает или забирает управление у той или иной задачи, что позволяет разделять все аппаратные ресурсы между различными приложениями (Windows, OS/2, UNIX).

По числу процессоров:

• Однопроцессорные ОС;

• Многопроцессорные ОС.

До недавнего времени вычислительные системы имели один центральный процессор. В результате требований к повышению производительности появились многопроцессорные системы, состоящие из двух и более процессоров общего назначения, осуществляющих параллельное выполнение команд. Данный способ увеличения мощности компьютеров заключается в соединении нескольких центральных процессоров в одной системе. В зависимости от вида соединения процессоров и разделения работы такие системы называются параллельными компьютерами, мультикомпьютерами или многопроцессорными системами. Для них требуются специальные операционные системы, но часто они представляют собой варианты серверных операционных систем со специальными возможностями связи.

Поддержка мультипроцессирования является важным свойством операционных систем и приводит к усложнению всех алгоритмов управления ресурсами. Многопроцессорная обработка реализована в операционных системах: Linux, Solaris, Windows NT и др.

По разрядности кода:

• 8-разрядные ОС;

• 16-разрядные ОС;

• 32-разрядные ОС;

• 64-разрядные ОС.

Разрядность показывает, какую разрядность внутренней шины данных центрального процессора способна поддержать операционная система, и определяет программы, с которыми она будет работать. Разрядность кода интерфейса прикладных программ имеет непосредственное отношение к адресному пространству оперативного запоминающего устройства (ОЗУ).

По числу выделяемых потоков при решении задач:

• Однопотоковые ОС (MS DOS);

• Многопотоковые ОС, когда система разбивает одну задачу на несколько потоков и выполняет их независимо друг от друга, отслеживая процесс выполнения. В случае остановки какого-либо потока система автоматически загружает новый поток, систематически распределяя время между ними с учетом их приоритетов (Windows, OS/2, UNIX).

По возможности управления сетевыми ресурсами:

• Локальные ОС;

• Сетевые ОС – системы, предназначенные для управления ресурсами компьютеров, объединенных в сеть с целью совместного использования данных, которые предоставляют мощные средства разграничения доступа к данным в рамках обеспечения их целостности и сохранности, а также сервисные возможности по использованию сетевых ресурсов (Windows NT Server Novell Net Ware, OS/2 SMP и др.).

По типу лицензии:

• проприетарная или собственническая (семейство Windows) – это несвободное программное обеспечение, не удовлетворяющее критериям свободы ПО. Правообладатель сохраняет за собой монополию на его использование, копирование и модификацию, полностью или в существенных моментах.

• свободная или открытая (большинство Linux и UNIX систем). Свобода ПО означает право пользователя свободно запускать, копировать, распространять, изучать, изменять и улучшать его.

1. ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ, АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ WINDOWS

В современных ЭВМ используются операционные системы разных производителей, отличающиеся функциональностью и приспособленностью к различным классам компьютеров. Наибольшее распространение получили операционные системы семейства Windows (рис. 2) во многом благодаря активной маркетинговой политике корпорации Microsoft.

Рис. 2. Логотипы ОС Windows

Несмотря на это, также широко распространены разработки других компаний, представляющих альтернативные операционные системы.

OS/2 (Operating System/2)

– это многозадачная, однопользовательская операционная система, обеспечивающая текстовый и графический интерфейс пользователя. Разработана в 1987 г. корпорацией IBM совместно с Microsoft. Одновременно IBM объявила о выходе на рынок семейства компьютеров PS/2 (Personal System/2). Отличается высокой надежностью и имеет достаточное число бизнес-приложений, поэтому система способна работать в самых ответственных местах, например, в серверах.

Unix

– это многопользовательская сетевая операционная система с достаточно простым интерфейсом, которая разработана в подразделении Computing Science Research Group американской компании Bell Labs. Очень часто используется для управления различными вычислительными сетями.

В последнее время все более популярными становятся реализации ОС Unix для персональных компьютеров, одной из которых является ОС Linux.

Linux

– это многопользовательская графическая операционная система, которая является полной альтернативой Windows по надежности – ее практически невозможно заставить «повиснуть». Компьютеры с установленной Linux работаю без перезагрузки месяцами и годами, управляя громоздкими базами данных и мощными вычислительными программами.

Является единственной бесплатно распространяемой операционной системой. При этом с каждого сайта, распространяющего Linux, можно совершенно бесплатно установить на компьютер любые необходимые программы, вполне заменяющие аналогичные разработки для Windows.

MacOS

– это специфическая ОС, работающая на компьютерах Macintosh. По надежности и удобствам MacOS превосходит Windows. Графический интерфейс, изначальная дружественность к пользователю и ориентация на профессиональные системы верстки и полиграфии сделали ее незаменимой для мощных издательских систем.

Программы, созданные в среде одной ОС, не смогут работать под управлением другой ОС без специальной конвертации или эмуляции работы одной ОС на базе другой.

ВЫВОДЫ

Основные достоинства персональной техники проявляется в диалоговом режиме работы с пользователем. Организацией работы процессора в таком режиме ведает относительно небольшая группа системных программ, которая образует ядро операционной системы. Дополнительно к ядру операционная система обладает средствами для:

• управления пользовательским интерфейсом компьютера;

• управления аппаратно-программными интерфейсами компьютера;

• обслуживания файловой системы;

• управления распределением оперативной памяти между процессами;

• установкой программ и управления их работой;

• обеспечения надежности и устойчивости работы оборудования и программ.

Чем шире функциональные возможности операционной системы, тем больше требования она предъявляет к техническим ресурсам компьютерной системы, но тем проще работа с компьютером с точки зрения пользователя.

Программы, которые работают под управлением ОС, называются приложениями.

По мере развития аппаратных средств вычислительной техники и средств связи непрерывно расширяются функции операционных систем и совершенствуются средства их исполнения.

ЗАДАНИЯ К ЛЕКЦИИ

1. Ознакомиться с теоретическим материалом лекции.

2. Законспектировать в тетради основные понятия и термины.

3. Устно ответить на контрольные вопросы.

4. Занести в глоссарий следующие термины:

   1. Прикладное программное обеспечение

   2. Системное программное обеспечение

   3. Операционная система

   4. Пользовательский интерфейс

   5. Программный интерфейс

   6. Аппаратно-программный интерфейс

Примечание: глоссарий можно выполнить письменно в тетради, либо создать в электронном виде, например, с помощью программы MS Word.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какие виды интерфейса, применяемые в разных ОС, вы знаете?

2. Опишите организацию хранения файлов на дисках компьютера.

3. Что понимается под файловой структурой?

4. Перечислите функции ОС по обслуживанию файловой структуры.

5. По каким признакам классифицируются операционные системы?

ЛИТЕРАТУРА

1. Батаев, А.В. Операционные системы и среды: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / А.В. Батаев, Н.Ю. Налютин, С.В. Синицын. – М.: Изд. центр «Академия», 2019. – 272 с.

Электронные источники

1. https://studfile.net

2. www.skk-it.ru