Операционные системы | Вопросы с ответами

1. Выберите из предложенного списка, что может являться критерием эффективности вычислительной системы:
+пропускная способность
-занятость оперативной памяти
-загруженность центрального процессора
-занятость временной памяти

2. Системы пакетной обработки предназначены для решения задач:
+вычислительного характера
-требующих постоянного диалога с пользователем
-занятость оперативной памяти
-требующих решения конкретной задачи за определенный промежуток времени

3. В каких системах гарантируется выполнение задания за определенный промежуток времени:
-пакетной обработки
-разделения времени
-занятость оперативной памяти
+системах реального времени

4. В системах пакетной обработки суммарное время выполнения смеси задач:
+равно сумме времен выполнения всех задач смеси
-меньше или равно суммы времен выполнения всех задач смеси
-больше или равно суммы времен выполнения всех задач смеси
-занятость оперативной памяти

5. В системах реального времени
-набор задач неизвестен заранее
-занятость оперативной памяти
-набор задач известен заранее
+известен или нет набор задач зависит от характера системы

6. Самое неэффективное использование ресурсов вычислительной системы:
+в системах пакетной обработки
-занятость оперативной памяти
-в системах разделения времени
-в системах реального времени

7. В многопоточных системах поток есть –
-заявка на ресурсы
-занятость оперативной памяти
-заявка на ресурс ЦП
+заявка на ресурс ОП

8. Потоки создаются с целью:
+ускорения работы процесса
-защиты областей памяти
-занятость оперативной памяти
-улучшения межпроцессного взаимодействия

9. Как с точки зрения экономии ресурсов лучше распараллелить работу:
-создать несколько процессов
-создать несколько потоков
-занятость оперативной памяти
+оба равнозначны, можно выбирать любой из них

10. Планирование потоков игнорирует:
-приоритет потока
-занятость оперативной памяти
-время ожидания в очереди
+принадлежность некоторому процессу

11. В каких системах тип планирования статический
-реального времени
-разделения времени
-занятость оперативной памяти
+пакетной обработки

12. Состояние, которое не определено для потока в системе:
-выполнение
-синхронизация
-ожидание
+готовность

13. Каких смен состояний не существует в системе:
+выполнение → готовность
-ожидание →выполнение
-ожидание → готовность
-готовность → ожидание

14. Какой из алгоритмов планирования является централизованным:
-вытесняющий
-памятный
-возможный
+невытесняющий

15. При каком кванте времени в системах, использующих алгоритм квантования, время ожидания потока в очереди не зависит от длительности ее выполнения:
-при маленьком кванте времени
-занятость оперативной памяти
-при длительном кванте времени
+при любом кванте времени

16. Приоритет процесса не зависит от:
-того, является ли процесс системным или прикладным
+статуса пользователя
-требуемых процессом ресурсов
-занятость оперативной памяти

17. В каких пределах может изменяться приоритет потока в системе Windows NT:
-от базового приоритета процесса до нижней границы диапазона приоритета потоков реального времени
-от нуля до базового приоритета процесса
-занятость оперативной памяти
+базовый приоритет процесса ± 2

18. Каких классов прерываний нет?
-аппаратных
-асинхронных
-внутренних
+программных

19. Какие из прерываний можно считать синхронными?
-внешние
+внутренние
-программные
-динамические

20. Память с самой высокой стоимостью единицы хранения:
-дисковая память
-оперативная память
-занятость оперативной памяти
+регистры процессора

21. Какая функция ОС по управления оперативной памятью характерна только для мультизадачных ОС:
-выделение памяти по запросу
-освобождение памяти по завершению процесса
-занятость оперативной памяти
+защита памяти

22. Какая стратегия управления памятью определяет, какие конкретно данные необходимо загружать в память:
+выборки
-размещения
-замещения
-загрузки

23. Виртуальные адреса являются результатом работы:
-пользователя
+транслятора
-компоновщика
-ассемблера

24. Какого типа адреса могут быть одинаковыми в разных процессах:
+виртуальные
-физические
-реальные
-сегментные

25. Недостатки распределения памяти фиксированными разделами:
-сложность реализации
-сложность защиты
+ограничение на число одновременно выполняющихся процессов
-фрагментация памяти

26. Какой процесс обязательно должен выполняться в системе памяти с перемещаемыми разделами:
-сжатие
-перемещение
-занятость оперативной памяти
+свопинг

27. Что из ниже перечисленного верно для свопинга:
-на диск выгружается неиспользуемая в настоящий момент часть процесса
-на диск выгружаются неиспользуемые процессом данные
-занятость оперативной памяти
+на диск выгружается не активный процесс

28. Таблица страниц используется для:
+преобразования виртуального адреса в физический
-для ускорения работы процесса
-для реализации свопинга
-занятость оперативной памяти

29. Объем страницы:
-выбирается по возможности максимальный
-занятость оперативной памяти
-выбирается минимальным
+для процессоров х86 стандартно равен 4 кбайта

30. Кэширование – это:
-способ функционирования дисковых устройств
-способ работы с ОП
-занятость оперативной памяти
+способ взаимного функционирования двух типов запоминающих устройств

31. Что может выступать в качестве кэша для ОП:
+дисковые устройства
-быстродействующая статическая память
-виртуальная память
-занятость оперативной памяти

32. Атаки класса «отказ в обслуживании» направлены на:
+полный или частичный вывод ОС из строя
-вывод из строя аппаратуры ПК
-занятость оперативной памяти
-полное или частичное удаление установленного ПО

33. Какой вид многозадачности не существует?
-Вытесняющая многозадачность
+Кооперативная (не вытесняющая) многозадачность
-занятость оперативной памяти
-Симметричная многозадачность

34. Существуют ли классификация ядер ОС по особенностям выполнения ядра в многопроцессорных системах? (учитывая, что такие системы ядром поддерживаются)
-Да
+Нет
-Возможно
-Нереально

35. Где должен располагаться код для обнаружения оборудования? (учитывая современные устройства)
+В ядре (или обязательных модулях, серверах для немонолитных архитектур)
-Вне ядра, в драйверах
-Не занятость оперативной памяти
-Занятость оперативной памяти

36. Какое ядро современных ОС поддерживает Multiboot Specification?
+Windows
-SunOS 82
-MacOS
-Все ядра BSD

37. Что означает аббревиатура PIC в контексте ОС?
-Programmable Interrupt Controller
-Past Implemented Code
-Position Independent Code
+Portable Incompatible Code

38. Какие основные преимущества микроядерной архитектуры?
-Упрощение переносимости
-Улучшение безопасности
+Повышенные отказоустойчивость и степень структурированности
-Все выше перечисленное

39. Предшественником какого современного семейства ОС была ОС Minix Эндрю Таненбаума?
-BSD
-Windows
-СИЛК
+Linux

40. Нашли ли экзоядерные ОС широкое применение в современной вычислительной технике?
-Да
+Нет
-Возможно
-Нереально

41. В какой из ОС впервые был реализован стек протоколов TCP/IP?
-BSD
+Windows
-Linux
-DOS

42. Выберите не подходящее утверждение об отношении DOS к первым версиям Windows?
+В Windows можно было запускать приложения DOS
-занятость оперативной памяти
-Многие функции Windows делегировались соответствующим функциям DOS (то есть для этого производилось переключение режимов работы ЦПУ)
-Поддержка приложений DOS была ограниченной и неполной (при эмуляции на VDM, в рамках режима V86)

43. В какой ОС поддержка графического интерфейса пользователя (GUI) интегрирована непосредственно в ядро?
-Windows
-Оникс
-BSD
+Linux

44. Укажите типы сообщений, которые могут использоваться в микроядерных ОС
+Синхронные и асинхронные
-Только синхронные
-Паразиторные
-Только асинхронные

45. В чём главный недостаток монолитных ядер?
+Их нельзя модифицировать во время работы
-Со временем они настолько разрастаются, что резко усложняется внесение каких-либо изменений
-Они занимают слишком много оперативной памяти
-Невозможно

46. Укажите основное средство межпроцессного взаимодействия в микроядерных архитектурах
-Потоки
+Удалённые вызовы процедур (RPC, Remote Procedure Call)
-Сообщения
-СМС

47. Какая нотация вызовов функций принята в системных вызовах Windows?
-Смесь нотаций языков C и Pascal (обратный порядок аргументов, очистка стека функцией)
-Нотация языка Pascal (прямой порядок аргументов, очистка стека функцией)
-Нотационные знаки
+Нотация языка C (обратный порядок аргументов, очистка стека вызывающим кодом)

48. Достаточно ли установки антивирусного пакета для того, чтобы считать ОС защищенной:
+да
-нет
-Возможно
-зависит от конкретных условий работы

49. Для обеспечения безопасности системы должны использоваться средства, которые при отказе переходят в состояние:
-максимальной защиты
+минимальной защиты
-средняя защита
-нормальная защита

50. При организации защиты в системе необходимо руководствоваться принципом:
+максимальной защиты
-минимальной защиты
-без баланса
-баланса возможного ущерба от угрозы и затрат на ее предотвращение

51. Слабости парольной защиты:
+трудность распознавания
-возможность раскрытия пароля путем подбора
-возможность обхода парольной защиты
-занятость оперативной памяти

52. Процесс авторизации – это процесс
-ввода пользователем учетной информации
-доказательства того, что пользователь тот, за кого себя выдает
-занятость оперативной памяти
+выполнения действий, необходимых для того, чтобы пользователь мог начать работу в системе

53. В асимметричных системах шифрования:
-ключ шифрования совпадает с ключом расшифрования
-занятость оперативной памяти
-ключ шифрования отличается от ключа расшифрования
+ключи генерируются случайным образом

54. Правила разграничения доступа не должны позволять:
-присутствия ничейных объектов в системе
-занятость оперативной памяти
-присутствия объектов, недоступных для администраторов системы
+присутствия всем доступных объектов

55. Файловая система является частью:
-дисковых систем
-драйверов дисков
+ОС
-пользовательских программ

56. Какую структуру образуют файлы в ФС (файловой системе) FAT?
-древовидную
+сетевую
-реляционную
-плоскую

57. Определите, какое это имя файла: USER\DO\FEDYA DOC:
+полное
-простое
-относительное
-конечный

58. Одна ФС в системах Windows занимает, как правило:
-1 физический диск
-1 логический диск
+1 раздел диска
-1 логика

59. В ФС FAT атрибуты файлов хранятся
+вместе с файлом
-в каталогах
-в индексных дескрипторах
-в таблицах FAT

60. Диски – это память:
+с последовательным доступом
-с индексно-последовательным доступом
-с прямым доступом
-с левым

61. Какой разметки нет на диске?
-дорожек
+кластеров
-цилиндров
-секторов

62. Минимальная единица, участвующая в операциях обмена с дисковым устройством:
-байт
-сектор
+дорожка
-цилиндр

63. Размер логического диска:
+меньше или равен размеру раздела
-равен размеру раздела
-больше или равен размеру раздела
-занятость оперативной памяти

64. ОС Windows поддерживают следующие типы разделов:
+основной
-базовый
-подкачки
-дополнительный

65. Раздел, с которого загружается ОС при запуске компьютера называется:
-загрузочным
-основным
-дополнительным
+активным

66. Минимальный фактический размер файла на диске равен:
-1 биту
-1 байту
-1 сектору
+1 кластеру

67. На диске не может быть кластера размером:
+512 байт
-1024 байта
-1536 байт
-2048 байт

68. Числовое значение –12, 16, 32 – в ФС FAT отражает:
-размер кластера на диске
-дополнительный
+разрядность элемента в таблице FAT
-допустимое количество символов в имени файла

69. Максимальный размер диска, поддерживаемого FAT16:
-практически неограничен
-1024 кбит
-512 Мбайт
+2 Гбайта

70. Недостатки ФС FAT:
-сложность реализации
+не поддерживают разграничения доступа к файлам и каталогам
-не поддерживают длинных имен файлов
-не содержат средств поддержки отказоустойчивости

71. Какие функции выполняет операционная система?
-обеспечение организации и хранения файлов
-занятость оперативной памяти
+организация диалога с пользователем, управления аппаратурой и ресурсами компьютера
-все выше перечисленные

72. Где находится BIOS?
-в оперативно-запоминающем устройстве (ОЗУ)
-на винчестере
-на CD-ROM
+в постоянно-запоминающем устройстве (ПЗУ)

73. Папка, в которую временно попадают удалённые объекты, называется
+Корзина
-Оперативная
-Портфель
-Блокнот

74. Текущий диск — это
+диск, с которым пользователь работает в данный момент времени
-CD-ROM
-жесткий диск
-диск, в котором хранится операционная система

75. ОС Windows поддерживает длинные имена файлов Длинным именем файла считается
-любое имя файла без ограничения на количество символов в имени файла
-любое имя файла латинскими буквами, не превыщающее 255 символов
-занятость оперативной памяти
+любое имя файла, не превышающее 255 символов

76. Внутренние команды — это
-команды, предназначенные для создания файлов и каталогов
-занятость оперативной памяти
+команды, встроенные в DOS
-команды, которые имеют расширения sys, exe, com

77. Загрузчик операционной системы MS DOS служит для
-загрузки программ в оперативную память ЭВМ
-обработки команд, введенных пользователем
+считывания в память модулей операционной системы io sys и msdos sys
-подключения устройств ввода-вывода

78. Какие команды DOS называются внешними?
-команды, предназначенные только для работы с периферийными устройствами
-занятость оперативной памяти
+команды, хранящиеся на диске в виде отдельных программа и вызываемые по мере необходимости
-все команды, которые можно реализовать с помощью DOS

79. BIOS — это
-игровая программа
-диалоговая оболочка
+базовая система ввода-вывода
-командный язык операционной системы

80. Операционная система сети включает в себя управляющие и обслуживающие программы К управляющим относятся
-Межпрограммный доступ
-Доступ отдельных прикладных программ к ресурсам сети
-Синхронизация работы прикладных программных средств
+Все выше перечисленные

81. Какой вид многозадачности не существует?
-Вытесняющая многозадачность
-Кооперативная (не вытесняющая) многозадачность
+Симметричная многозадачность
-занятость оперативной памяти

82. Существуют ли классификация ядер ОС по особенностям выполнения ядра в многопроцессорных системах? (учитывая, что такие системы ядром поддерживаются)
+Да
-Нет
-Возможно
-Невозможно

83. Где должен располагаться код для обнаружения оборудования? (учитывая современные устройства)
+В ядре (или обязательных модулях, серверах для немонолитных архитектур)
-Вне ядра, в драйверах
-В памяти
-В дисководе

84. Какое ядро современных ОС поддерживает Multiboot Specification?
-Windows
-MacOS
+Linux
-Все ядра BSD

85. Что означает аббревиатура PIC в контексте ОС?
-Programmable Interrupt Controller
-Past Implemented Code
+Position Independent Code
-Portable Incompatible Code

86. Какие основные преимущества микроядерной архитектуры?
-Упрощение переносимости
-Улучшение безопасности
+Повышенные отказоустойчивость и степень структурированности
-Все выше перечисленное

87. Предшественником какого современного семейства ОС была ОС Minix Эндрю Таненбаума?
-BSD
-Windows
+Linux
-СМС

88. Нашли ли экзоядерные ОС широкое применение в современной вычислительной технике?
-Да
-Возможно
-Нереально
+Нет

89. В какой из ОС впервые был реализован стек протоколов TCP/IP?
+BSD
-Windows
-Linux
-DOS

90. Выберите не подходящее утверждение об отношении DOS к первым версиям Windows?
-В Windows можно было запускать приложения DOS
-занятость оперативной памяти
-Многие функции Windows делегировались соответствующим функциям DOS (то есть для этого производилось переключение режимов работы ЦПУ)
+Поддержка приложений DOS была ограниченной и неполной (при эмуляции на VDM, в рамках режима V86)

91. В какой ОС поддержка графического интерфейса пользователя (GUI) интегрирована непосредственно в ядро?
+Windows
-BSD
-СМС
-Linux

92. Укажите типы сообщений, которые могут использоваться в микроядерных ОС
+Синхронные и асинхронные
-Параллельные
-Только синхронные
-Только асинхронные

93. В чём главный недостаток монолитных ядер?
-Их нельзя модифицировать во время работы
-занятость оперативной памяти
+Со временем они настолько разрастаются, что резко усложняется внесение каких-либо изменений
-Они занимают слишком много оперативной памяти

94. Укажите основное средство межпроцессного взаимодействия в микроядерных архитектурах
-Потоки
-занятость оперативной памяти
-Удалённые вызовы процедур (RPC, Remote Procedure Call)
+Сообщения

95. Какая нотация вызовов функций принята в системных вызовах Windows?
+Смесь нотаций языков C и Pascal (обратный порядок аргументов, очистка стека функцией)
-Нотация языка Pascal (прямой порядок аргументов, очистка стека функцией)
-Нотация языка C (обратный порядок аргументов, очистка стека вызывающим кодом)
-занятость оперативной памяти

96. Для выполнения каких операций оптимизирована серверная операционная система Novell NetWare?
-доступ к файлам
+доступ к файлам и печать
-почтовая служба
-занятость оперативной памяти

97. Какие из этих ОС могут использоваться для построения одноранговых сетей?
-NetWare
+Windows 95/98
-занятость оперативной памяти
-MS-DOS

98. Какие задачи не выполняет ОС при обмене с периферийным устройством?
-решает, может ли быть выполнена требуемая операция обмена
-передает запрос драйверу ПУ
-занятость оперативной памяти
+принимает информацию из сети от устройства управления ПУ

99. Сколько выделенных серверов может одновременно работать в сети?
-нет специальных ограничений
-занятость оперативной памяти
+только один
-по числу требуемых в сети служб — для каждой сетевой службы отдельный выделенный сервер

100. Пусть сеть состоит из идентичных компьютеров, на которых установлены однотипные ОС За одним из компьютеров административно закреплены функции по обслуживанию запросов остальных компьютеров(все пользователи сети хранят свои файлы на диске этого компьютера) К какому типу сети вы отнесете эту сеть?
-сеть с выделенным сервером
-занятость оперативной памяти
+одноранговая сеть
-гибридная сеть

Комментарии:

Добавить комментарий

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №5 Операционная система

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №5

Операционная система

Цель: закрепить навыки работы с операционной системой Windows, отработать навыки работы с файлами и папками в ОС Windows; научиться выполнять навигацию с помощью левой панели программы ПРОВОДНИК и изучить приемы копирования и перемещения объектов методом перетаскивания между панелями

Регулятивные УУД:

Р1. Умение самостоятельно определять цели обучения, ставить и формулировать новые задачи в учебе и познавательной деятельности, планировать пути достижения целей, в том числе альтернативные, осознанно выбирать наиболее эффективные способы решения учебных и познавательных задач;

Р2. Умение соотносить свои действия с планируемыми результатами, осуществлять контроль своей действительности в процессе достижения результата, определять способы действий в рамках предложных условий и требований, корректировать свои действия в соответствии с изменяющейся ситуацией, оценивать правильность выполнения учебной задачи, собственные возможности ее решения;

Р3. Владение основами самоконтроля, самооценки, принятия решений и осуществления осознанного выбора в учебной и познавательной.

Познавательные УУД:

ПЗ1. Умение определять понятия, создавать обобщения, устанавливать аналогии, классифицировать, самостоятельно выбирать основания и критерии для классификации, устанавливать причинно-следственные связи, строить логическое рассуждение, умозаключение (индуктивное, дедуктивное, по аналогии) и делать выводы;

ПЗ2. Умение создавать, применять и преобразовывать знаки и символы, модели и схемы для решения учебных и познавательных задач, смысловое чтение;

Коммуникативные УУД:

К1. Умение организовывать учебное сотрудничество и совместную деятельность с учителей и сверстниками; работать индивидуально и в группе: находить общее решение и разрешать конфликты на основе согласования позиций и учета интересов; формулировать, аргументировать и отстаивать свое мнение;

К2. Умение осознанно использовать речевые средства в соответствии задачей коммуникации для выражения своих чувств, мыслей и потребностей для планирования и регуляции своей деятельности; владение устной и письменной речью, монологической контекстной речью;

Личностные:

Л2. Умение использовать достижения современной информатики для повышения собственного интеллектуального развития в выбранной профессиональной деятельности, самостоятельно формировать новые для себя знания в профессиональной области, используя для этого доступные источники информации;

Предметные

ПР4. Владение типовыми приемами написания программы на алгоритмическом языке для решения стандартной задачи с использованием основных конструкций языка программирования, сформированность базовых навыков и умений по соблюдению требований техники безопасности, гигиены и ресурсосбережения при работе со средствами информатизации, понимание основ правовых аспектов использования компьютерных программ и прав доступа к глобальным информационным сервисам;

ПР5. Применение на практике средств защиты информации от вредоносных программ, соблюдение правил личной безопасности и этики в работе с информацией и средствами коммуникаций в Интернете.

Метапредметных:

М1. Умение определять цели, составлять планы деятельности и определять средства, необходимые для их реализации;

М3. Умение анализировать и представлять информацию, данную в электронных

форматах на компьютере в различных видах, умение использовать средства информационно-коммуникационных технологий в решении когнитивных, коммуникативных и организационных задач с соблюдением требований эргономики, техники безопасности, гигиены, ресурсосбережения, правовых и этических норм, норм информационной безопасности, умение публично представлять результаты собственного исследования, вести дискуссии, доступно и гармонично сочетая содержание и формы представляемой информации средствами информационных и коммуникационных технологий;

М4. Формирование и развитие компетентности в области использования информационно-коммуникационных технологий (далее — ИКТ).

Общие компетенции:

ОК5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.

Материально – техническое оснащение занятия практического занятия.

• компьютеры на рабочих местах с системным программным обеспечением (для операционной системы Windows)
• мультимедийное оборудование;
• раздаточный материал (практическое задание),
• электронное пособие;

Задание состоит из:

     1. Прочитать краткие теоретические сведения;

2. Выполнить задания

3. Оформить отчет по практической работе №5 в программе Power Point:

1. Название, цель работы, задание данной практической работы.
2. Показать результат преподавателю.
3. Перечень контрольных вопросов.
4. Вывод о проделанной работе.

Задание 1.

Заполнить таблицу:

Задание 2.

Заполнить таблицу:

Задание 3.

Заполнить таблицу:

Задание 4.

Изучить структуру окна программы ПРОВОДНИК, схематически отобразить её и подписать все элементы окна.

Задание 5.

С помощью программы Проводник создайте следующую структуру каталогов (Рис.1.):

Рис. 1. Структура каталогов

Контрольные вопросы:

1. Что такое файловая структура компьютера? 
2. Для чего предназначен ПРОВОДНИК? 
3. Что отображается на левой панели ПРОВОДНИКА? 
4. Что отображается на правой панели ПРОВОДНИКА? 
5. Для чего предназначено Главное меню? 
6. Как открывается контекстное меню? 
7. В чем особенности ОС Windows? 
8. Что является средствами управления ОС Windows? 
9. Перечислите основные элементы управления ОС Windows? 
10. Для чего предназначена Корзина? 
11. Перечислите основные типы представления объектов. 
12. Перечислите методы сортировки объектов. 

Критерии оценки:

«2» – 2 задание;

«3» – 3-4 задания;

«4» – 5 заданий;

«5» – 5 заданий и ответы на контрольоные вопросы.

Быстрый ответ: что из перечисленного не является операционной системой?

Согласно chron.com

Microsoft Windows

iOS

Android

macOS

Linux

Что не является операционной системой?

Python не является операционной системой; это язык программирования высокого уровня. Однако на нем можно создать операционную систему. Windows является частью операционной системы для персональных компьютеров, она предлагает графический интерфейс пользователя (GUI).Linux — это операционная система, используемая на нескольких аппаратных платформах.

Чем не пример операционной системы?

Некоторые примеры включают версии Microsoft Windows (например, Windows 10, Windows 8, Windows 7, Windows Vista и Windows XP), MacOS от Apple (ранее OS X), Chrome OS, BlackBerry Tablet OS и разновидности операционной системы с открытым исходным кодом. система Linux. Некоторые примеры включают Windows Server, Linux и FreeBSD.

Что такое краткое примечание по операционной системе?

Операционная система (или ОС) — это группа компьютерных программ, драйверов устройств, ядер и другого программного обеспечения, которое позволяет людям взаимодействовать с компьютером.Он управляет компьютерным оборудованием и программными ресурсами. Он гарантирует, что все программы могут использовать ЦП, системную память, дисплеи, устройства ввода и другое оборудование.

Является ли Microsoft наименее используемой операционной системой?

Microsoft Windows — наименее используемая операционная система.

Какие операционные системы 5?

Пять из наиболее распространенных операционных систем: Microsoft Windows, Apple macOS, Linux, Android и iOS от Apple.

• Что делают операционные системы.
• Microsoft Windows.
• Apple iOS.
• ОС Android от Google.
• Apple, macOS.
• Операционная система Linux.

Какие бывают типы операционных систем?

Два разных типа компьютерных операционных систем

1. Операционная система.
2. Символьный пользовательский интерфейс Операционная система.
3. Операционная система графического интерфейса пользователя.
4. Архитектура операционной системы.
5. Функции операционной системы.
6. Управление памятью.
7. Управление процессами.
8. Планирование.

Какие четыре основных типа операционных систем?

Компьютер имеет четыре основных типа памяти. В порядке скорости это: высокоскоростной кэш, основная память, вторичная память и дисковая память. Операционная система должна сбалансировать потребности каждого процесса с различными типами доступной памяти. Управление устройством.

Что такое операционная система и ее примеры?

GNU, UNIX, BSD, Haiku, Windows (XP, Vista, 7) и Mac OS — все это примеры операционных систем.Linux — это ядро.

Каковы 4 функции операционной системы?

Ниже приведены некоторые важные функции операционной системы.

• Управление памятью.
• Управление процессором.
• Управление устройствами.
• Управление файлами.
• Безопасность.
• Контроль работы системы.
• Бухгалтерский учет.
• Помощь при обнаружении ошибок.

Фото в статье «Flickr» https: // www.flickr.com/photos/longjiang/9968576134/

60 самых популярных операционных систем Вопросы и ответы (2021)

Операционная система является неотъемлемой частью любой компьютерной системы. В ИТ-индустрии существует огромный спрос на разработчиков ОС.

Чтобы построить карьеру разработчика операционной системы, кандидатам необходимо пройти собеседование, на котором им задают различные вопросы по операционной системе.

Мы составили список часто задаваемых вопросов на собеседовании по ОС и ответов, которые интервьюер может задать вам во время собеседования по поводу работы с операционной системой или viva.Кандидатам, вероятно, будут задавать вопросы на собеседовании по операционной системе от начального до продвинутого уровня в зависимости от их опыта и различных других факторов.

Приведенный ниже список охватывает все важные вопросы по операционной системе как для новичков, так и для опытных специалистов по операционным системам. Это общее руководство по вопросам собеседования с разработчиком ОС поможет вам пройти собеседование и получить работу своей мечты.

1) Объясните основное назначение операционной системы?

Операционные системы существуют для двух основных целей.Во-первых, он предназначен для обеспечения хорошей работы компьютерной системы за счет управления ее вычислительной деятельностью. Во-вторых, он предоставляет среду для разработки и выполнения программ.

2) Что такое подкачка по запросу?

Пейджинг по запросу выполняется, когда не все страницы процесса находятся в ОЗУ, тогда ОС переносит недостающие (и требуемые) страницы с диска в ОЗУ.

3) Каковы преимущества многопроцессорной системы?

При увеличении количества процессоров значительно увеличивается пропускная способность.Это также может сэкономить больше денег, потому что они могут делиться ресурсами. Наконец, повышается и общая надежность.

4) Что такое ядро?

Ядро — это ядро ​​каждой операционной системы. Он связывает приложения с фактической обработкой данных. Он также управляет всеми коммуникациями между программными и аппаратными компонентами, чтобы обеспечить удобство использования и надежность.

5) Что такое системы реального времени?

Системы реального времени используются, когда к работе процессора предъявляются жесткие требования по времени.Он имеет четко определенные и фиксированные временные ограничения.

6) Что такое виртуальная память?

Виртуальная память — это метод управления памятью, позволяющий процессам выполняться вне памяти. Это очень полезно, особенно если исполняемая программа не помещается в физической памяти.

7) Опишите цель мультипрограммирования.

Основная цель мультипрограммирования состоит в том, чтобы процесс работал постоянно. Считается, что с такой конструкцией загрузка ЦП максимальна.

8) Что такое система разделения времени?

В системе с разделением времени ЦП выполняет несколько заданий, переключаясь между ними, что также называется многозадачностью. Этот процесс происходит так быстро, что пользователи могут взаимодействовать с каждой программой во время ее работы.

9) Что такое SMP?

SMP — это краткая форма симметричной многопроцессорной обработки. Это наиболее распространенный тип многопроцессорных систем. В этой системе каждый процессор запускает идентичную копию операционной системы, и эти копии взаимодействуют друг с другом по мере необходимости.

10) Как классифицируются серверные системы?

Серверные системы могут быть классифицированы как компьютерно-серверные системы или файловые серверные системы. В первом случае клиентам предоставляется интерфейс для отправки запросов на выполнение действия. Во втором случае клиенты могут создавать файлы, получать к ним доступ и обновлять их.

11) Что такое асимметричная кластеризация?

В асимметричной кластеризации машина находится в состоянии, известном как режим горячего резервирования, когда она только отслеживает активный сервер.Эта машина берет на себя роль активного сервера в случае отказа сервера.

12) Что за нить?

Поток — это основная единица использования ЦП. Обычно поток состоит из идентификатора потока, счетчика программ, набора регистров и стека.

13) Дайте некоторые преимущества многопоточного программирования.

— повышенная отзывчивость к пользователю
— совместное использование ресурсов в процессе
— экономия
— использование многопроцессорной архитектуры

14) Кратко объясните FCFS.

FCFS означает «первым пришел — первым обслужен». Это один из типов алгоритмов планирования. В этой схеме процессу, который первым запрашивает ЦП, первым выделяется ЦП. Реализация управляется очередью FIFO.

15) Что такое алгоритм планирования RR?

RR (round-robin) в первую очередь предназначен для систем с разделением времени. Циклическая очередь — это настройка таким образом, что планировщик ЦП обходит эту очередь, выделяя ЦП каждому процессу на временной интервал примерно от 10 до 100 миллисекунд.

16) Каковы необходимые условия, которые могут привести к тупиковой ситуации в системе?

Тупиковые ситуации возникают, когда в системе одновременно возникают четыре условия: взаимное исключение; Держи и жди; Нет вытеснения; и круговое ожидание.

17) Перечислите различные уровни RAID.

RAID 0 — Чередование без избыточности
RAID 1 — Зеркальные диски
RAID 2 — Коды исправления ошибок в стиле памяти
RAID 3 — Четность с чередованием битов
RAID 4 — Четность с чередованием блоков
RAID 5 — Распределенная четность с чередованием блоков
RAID 6 — резервирование P + Q

18) Опишите алгоритм Банкира

Алгоритм банкира — это одна из форм предотвращения тупиковых ситуаций в системе.Он получил свое название от банковской системы, в которой банк никогда не распределяет наличные деньги таким образом, чтобы он больше не мог удовлетворять потребности всех своих клиентов.

19) Какие факторы определяют необходимость использования алгоритма обнаружения в системе предотвращения тупиковых ситуаций?

Во-первых, это зависит от того, как часто может возникать тупик при реализации этого алгоритма. Другой связан с тем, сколько процессов будет затронуто тупиковой ситуацией при применении этого алгоритма.

20) Укажите основное отличие логического адресного пространства от физического.

Логический адрес относится к адресу, который генерируется ЦП. С другой стороны, физический адрес относится к адресу, который видит блок памяти.

21) Как динамическая загрузка помогает лучше использовать пространство памяти?

При динамической загрузке подпрограмма не загружается, пока не будет вызвана. Этот метод особенно полезен, когда требуется большой объем кода для обработки редко встречающихся случаев, таких как процедуры ошибок.

22) Что такое накладки?

Наложения используются, чтобы позволить процессу быть больше, чем объем выделенной ему памяти. Основная идея заключается в том, что в памяти хранятся только те инструкции и данные, которые необходимы в любой момент времени.

23) Какова основная функция пейджинга?

Пейджинг — это схема управления памятью, которая позволяет физическому адресному пространству процесса быть несмежным. Это позволяет избежать значительной проблемы, связанной с размещением фрагментов памяти различного размера в резервном хранилище.

24) Что такое фрагментация?

Фрагментация — это потеря памяти. Он может быть внутренним, если мы имеем дело с системами, имеющими единицы распределения фиксированного размера, или внешним, если мы имеем дело с системами, которые имеют единицы распределения переменного размера.

25) Как свопинг улучшает управление памятью?

В течение регулярных интервалов, установленных операционной системой, процессы могут быть скопированы из основной памяти в резервное хранилище, а затем скопированы обратно.Подкачка позволяет выполнять больше операций, которые могут уместиться в памяти за один раз.

26) Приведите пример состояния процесса.

— Новое состояние — означает, что процесс создается
— Выполняется — означает, что инструкции выполняются
— Ожидание — означает, что процесс ожидает определенных условий или событий
— Готов — означает, что процесс ожидает инструкции от главный процессор
— Завершить — означает, что процесс внезапно остановлен

27) Что такое розетка?

Сокет обеспечивает соединение между двумя приложениями.Каждая конечная точка связи — это сокет.

28) Что такое метод прямого доступа?

основан на модели диска файла, так что он рассматривается как нумерованная последовательность блоков или записей. Это позволяет читать или писать произвольные блоки. Прямой доступ выгоден при доступе к большим объемам информации.

29) Когда происходит обмолота?

Thrashing относится к экземпляру высокой пейджинговой активности.Это происходит, когда он тратит больше времени на подкачку вместо выполнения.

30) Какой размер страницы лучше всего подходит при разработке операционной системы?

Наилучший размер подкачки варьируется от системы к системе, поэтому не существует единственного оптимального размера страницы. Чтобы найти подходящий размер страницы, необходимо учитывать различные факторы, такие как таблица страниц, время подкачки и ее влияние на общую эффективность операционной системы.

31) Какие атрибуты учитываются при проектировании файловой структуры для операционной системы?

Обычно различные атрибуты для файловой структуры — это имя, идентификатор, поддерживаемые типы файлов и расположение файлов, размер и уровень защиты.

32) Что такое корневой раздел?

Корневой раздел — это место, где находится ядро ​​операционной системы. Он также содержит другие потенциально важные системные файлы, которые монтируются во время загрузки.

33) Что такое драйверы устройств?

Драйверы устройств предоставляют стандартные средства представления устройств ввода-вывода, которые могут быть произведены разными компаниями. Это предотвращает конфликты всякий раз, когда такие устройства включаются в системный блок.

34) Каковы основные функции VFS?

VFS, или виртуальная файловая система, отделяет общие операции файловой системы от их реализации, определяя чистый интерфейс VFS.Он основан на структуре представления файлов, известной как vnode, которая содержит числовой указатель, необходимый для поддержки сетевых файловых систем.

35) Какие типы регистров ЦП используются в типичной структуре операционной системы?

— Аккумуляторы
— Индексные регистры
— Указатель стека
— Регистры общего назначения

36) Какова цель информации о состоянии ввода / вывода?

предоставляет информацию о том, какие устройства ввода / вывода должны быть выделены для конкретного процесса.Он также показывает, какие файлы открыты, и состояние других устройств ввода-вывода.

37) Что такое многозадачность?

Многозадачность — это процесс в операционной системе, который позволяет пользователю запускать несколько приложений одновременно. Однако для взаимодействия с пользователем одновременно активно только одно приложение, хотя некоторые приложения могут работать «за сценой».

38) Объясните плюсы и минусы интерфейса командной строки?

Интерфейс командной строки позволяет пользователю вводить команды, которые могут немедленно предоставить результаты.Многие опытные пользователи компьютеров привыкли к использованию командной строки, потому что они находят ее более быстрой и простой.

Однако основная проблема с интерфейсом командной строки заключается в том, что пользователи должны быть знакомы с командами, включая переключатели и параметры, которые идут с ним. Это недостаток для людей, не любящих запоминать команды.

39) Что такое кеширование?

Кэширование — это обработка с использованием области быстрой памяти для ограниченных данных и процесса.Кэш-память обычно намного эффективнее из-за ее высокой скорости доступа.

40) Что такое спулинг?

Буферизация обычно связана с печатью. Когда разные приложения хотят отправить вывод на принтер в одно и то же время, при буферизации все эти задания на печать помещаются в файл на диске и соответственно помещаются в очередь на принтер.

41) Что такое ассемблер?

Ассемблер действует как переводчик для низкоуровневого языка. Ассемблерные коды, написанные с использованием мнемонических команд, переводятся Ассемблером на машинный язык.

42) Что такое прерывания?

Прерывания являются частью аппаратного механизма, который отправляет уведомление ЦП, когда он хочет получить доступ к определенному ресурсу. Обработчик прерывания принимает этот сигнал прерывания и «говорит» процессору предпринять действия на основании запроса прерывания.

43) Что такое GUI?

GUI — это сокращение от графического интерфейса пользователя. Он предоставляет пользователям интерфейс, в котором действия могут выполняться посредством взаимодействия с иконками и графическими символами.Людям легче взаимодействовать с компьютером в графическом интерфейсе пользователя, особенно при использовании мыши. Вместо того, чтобы запоминать и вводить команды, пользователи нажимают кнопки для выполнения процесса.

44) Что такое вытесняющая многозадачность?

Вытесняющая многозадачность позволяет операционной системе переключаться между программами. Это, в свою очередь, позволяет запускать несколько программ без необходимости полного контроля над процессором, что приводит к сбоям системы.

45) Почему разбиение на разделы и форматирование являются предварительным условием установки операционной системы?

Разбиение на разделы и форматирование создают на диске подготовительную среду, позволяющую правильно скопировать и установить операционную систему. Это включает в себя выделение места на диске, назначение имени диска, определение и создание соответствующей файловой системы и структуры.

46) Что такое водопровод / трубопровод?

Это процесс использования выходных данных одной программы в качестве входных данных для другой.Например, вместо отправки списка папки или диска на главный экран его можно передать по конвейеру и отправить в файл или отправить на принтер для создания бумажной копии.

47) Что такое NOS?

NOS — это сокращение от Network Operating System. Это специализированное программное обеспечение, которое позволит компьютеру обмениваться данными с другими устройствами по сети, включая совместное использование файлов / папок.

48) Отделите внутренние команды от внешних.

Внутренние команды — это встроенные команды, которые уже являются частью операционной системы.Внешние команды — это отдельные файловые программы, которые хранятся в отдельной папке или каталоге.

49) Какую команду вы будете вводить под DOS, если хотите вывести список файлов в каталоге и в то же время делать паузу после каждого вывода на экран?
a) директ / ш
б) директ / п
в) директ / с
г) директ / ш / п

Ответ: г) реж / ж / п

50) Каким образом имя файла EXAMPLEFILE.TXT появилось бы при просмотре из командной консоли DOS, работающей в Windows 98?

Имя файла будет выглядеть как ПРИМЕР ~ 1.ТЕКСТ . Причина этого в том, что имена файлов в этой операционной системе ограничены 8 символами при работе в среде DOS.

51) Что такое папка в Ubuntu?

В Ubuntu нет понятия папки. Все, что входит в состав вашего оборудования, является ФАЙЛОМ.

52) Объясните, почему Ubuntu безопасен и не заражен вирусами?

• Он не поддерживает вредоносные электронные письма и содержимое, и прежде, чем какое-либо электронное письмо будет открыто пользователями, оно пройдет множество проверок безопасности.
• Ubuntu использует Linux, который является супербезопасным O.Система S
• В отличие от других ОС, бесчисленное количество пользователей Linux могут видеть код в любое время и могут решить проблему, если есть
• Вредоносное ПО и вирусы закодированы, чтобы воспользоваться слабостью Windows
.

53) Объясните, что такое Unity в Ubuntu? Как можно добавлять новые записи в лаунчер?

В Ubuntu Unity — это графическая оболочка по умолчанию. В левой части Ubuntu представлены панель запуска и Dash для запуска программ.

Чтобы добавлять новые записи в программу запуска, вы можете создать файл с именем, например .desktop , а затем перетащите файл на панель запуска.

54) Объясните цель использования пакета libaio в Ubuntu?

Libaio — это асинхронный ввод-вывод ядра Linux (A / O). A / O позволяет даже одному потоку приложения перекрывать операции ввода-вывода с другой обработкой, предоставляя интерфейс для отправки одного или нескольких запросов ввода-вывода в одном системном вызове, не дожидаясь завершения. И отдельный интерфейс для получения завершенных операций ввода-вывода, связанных с данной группой завершения.

55) Какая польза от вкладки поведения в Ubuntu?

На вкладке поведения вы можете внести множество изменений во внешний вид рабочего стола.

• Автоматически скрывать средство запуска: вы можете использовать этот параметр, чтобы отображать средство запуска при перемещении указателя на определенную активную точку.
• Включить рабочие области: отметив эту опцию, вы можете включить рабочую область
• Добавить значок показа на рабочем столе в средство запуска: этот параметр используется для отображения значка на рабочем столе в средстве запуска.

56) Что означает команда «экспорт» в Ubuntu?

Экспорт — это команда на языке оболочки Bash.Когда вы пытаетесь установить переменную, она видна или экспортируется в любой подпроцесс, запущенный из этого экземпляра bash. Переменная не будет существовать в подпроцессе без команды экспорта.

57) Объясните, как можно сбросить конфигурацию Unity?

Чтобы сбросить конфигурацию единства, самый простой способ — открыть Терминал или нажать Atl-F2 и выполнить команду # unity –reset

58) Объясните, как получить доступ к Терминалу?

Чтобы получить доступ к терминалу, вам нужно зайти в Application Menu -> Accessories -> Terminal.

Чтение: Операционная система | Введение в компьютерные приложения и концепции

Введение

Операционная система ( OS ) — это программное обеспечение, которое управляет аппаратными и программными ресурсами компьютера и предоставляет общие службы для компьютерных программ. Операционная система является важным компонентом системного программного обеспечения в компьютерной системе. Для работы прикладных программ обычно требуется операционная система.

Операционные системы с разделением времени планируют задачи для эффективного использования системы и могут также включать бухгалтерское программное обеспечение для распределения затрат на процессорное время, запоминающее устройство большой емкости, печать и другие ресурсы.

Для аппаратных функций, таких как ввод и вывод и выделение памяти, операционная система действует как посредник между программами и компьютерным оборудованием, хотя код приложения обычно выполняется непосредственно оборудованием и часто выполняет системные вызовы функции ОС или прерывается. этим. Операционные системы можно найти на многих устройствах, содержащих компьютер — от сотовых телефонов и игровых консолей до веб-серверов и суперкомпьютеров.

Примеры популярных современных операционных систем: Android, BlackBerry, BSD, Chrome OS, iOS, Linux, OS X, QNX, Microsoft Windows, Windows Phone и z / OS.Первые восемь из этих примеров имеют корни в UNIX. Популярные операционные системы жесткого реального времени включают FreeRTOS, Micrium и VxWorks.

Типы операционных систем

Одно- и многозадачность

Однозадачная система может одновременно запускать только одну программу, в то время как многозадачная операционная система позволяет запускать более одной программы в параллельном режиме. Это достигается за счет разделения времени, разделения доступного процессорного времени между несколькими процессами, каждый из которых многократно прерывается во временных отрезках подсистемой планирования задач операционной системы.Многозадачность можно охарактеризовать как упреждающую и кооперативную. При упреждающей многозадачности операционная система разделяет процессорное время и выделяет слот для каждой из программ. Unix-подобные операционные системы, например Solaris, Linux, а также AmigaOS, поддерживают упреждающую многозадачность. Совместная многозадачность достигается за счет того, что каждый процесс определенным образом предоставляет время другим процессам. В 16-битных версиях Microsoft Windows использовалась совместная многозадачность. 32-разрядные версии Windows NT и Win9x использовали упреждающую многозадачность.

Однопользовательские и многопользовательские

Однопользовательские операционные системы не имеют средств различения пользователей, но могут позволить нескольким программам работать в тандеме. Многопользовательская операционная система расширяет базовую концепцию многозадачности с помощью средств, которые идентифицируют процессы и ресурсы, такие как дисковое пространство, принадлежащие нескольким пользователям, и система позволяет нескольким пользователям одновременно взаимодействовать с системой. Операционные системы с разделением времени планируют задачи для эффективного использования системы и могут также включать программное обеспечение для бухгалтерского учета для распределения затрат на процессорное время, запоминающее устройство большой емкости, печать и другие ресурсы для нескольких пользователей.

Распределено

Распределенная операционная система управляет группой отдельных компьютеров и делает их похожими на один компьютер. Развитие сетевых компьютеров, которые могли быть связаны и взаимодействовать друг с другом, привело к появлению распределенных вычислений. Распределенные вычисления выполняются более чем на одной машине. Когда компьютеры в группе работают совместно, они образуют распределенную систему.

шаблон

В контексте ОС, распределенных и облачных вычислений под шаблонами понимается создание одного образа виртуальной машины в качестве гостевой операционной системы с последующим сохранением его в качестве инструмента для нескольких работающих виртуальных машин (Gagne, 2012, стр.716). Этот метод используется как в виртуализации, так и в управлении облачными вычислениями, а также широко используется в больших серверных хранилищах.

встроенный

Встроенные операционные системы предназначены для использования во встроенных компьютерных системах. Они предназначены для работы на небольших компьютерах, таких как КПК, с меньшей автономностью. Они могут работать с ограниченным количеством ресурсов. Они очень компактны и чрезвычайно эффективны по конструкции. Windows CE и Minix 3 являются примерами встроенных операционных систем.

В реальном времени

Операционная система реального времени — это операционная система, которая гарантирует обработку событий или данных в течение определенного короткого промежутка времени. Операционная система реального времени может быть одно- или многозадачной, но при многозадачности она использует специализированные алгоритмы планирования, так что достигается детерминированный характер поведения. Система, управляемая событиями, переключается между задачами на основе их приоритетов или внешних событий, в то время как операционные системы с разделением времени переключают задачи на основе прерываний часов.

История

Ранние компьютеры были построены для выполнения ряда отдельных задач, таких как калькулятор. Основные функции операционной системы были разработаны в 1950-х годах, такие как функции резидентного монитора, которые могли автоматически запускать разные программы последовательно для ускорения обработки. Операционные системы не существовали в их современных и более сложных формах до начала 1960-х годов. Были добавлены аппаратные функции, которые позволили использовать библиотеки времени выполнения, прерывания и параллельную обработку.Когда в 1980-х годах стали популярны персональные компьютеры, для них были созданы операционные системы, аналогичные по концепции тем, которые используются на более крупных компьютерах.

В 1940-х годах самые ранние электронные цифровые системы не имели операционных систем. Электронные системы того времени программировались на рядах механических переключателей или с помощью перемычек на платах разъемов. Это были системы специального назначения, которые, например, составляли таблицы баллистики для военных или контролировали печать расчетных чеков на основе данных на перфокартах.После изобретения программируемых компьютеров общего назначения были введены машинные языки (состоящие из строк двоичных цифр 0 и 1 на перфоленте), которые ускорили процесс программирования (Stern, 1981).

OS / 360 использовалась на большинстве мэйнфреймов IBM, начиная с 1966 года, включая компьютеры, используемые программой Apollo.

В начале 1950-х компьютер мог одновременно выполнять только одну программу. Каждый пользователь имел право единолично использовать компьютер в течение ограниченного периода времени и приходил в назначенное время с программой и данными на перфокартах и ​​/ или перфоленте.Программа будет загружена в машину, и машина будет настроена на работу, пока программа не завершится или не выйдет из строя. Программы обычно можно отлаживать через переднюю панель с помощью тумблеров и подсветки панели. Говорят, что Алан Тьюринг был мастером этого на ранней машине Manchester Mark 1, и он уже выводил примитивную концепцию операционной системы из принципов универсальной машины Тьюринга.

Более поздние машины поставлялись с библиотеками программ, которые были связаны с программой пользователя для помощи в таких операциях, как ввод и вывод, а также создание компьютерного кода из удобочитаемого символического кода.Так зародилась современная операционная система. Однако машины по-прежнему выполняли одну работу за раз. В Кембриджском университете в Англии очередь заданий была когда-то стиркой, к которой вешали ленты с разноцветными прищепками для обозначения приоритета работы.

Усовершенствованием был Atlas Supervisor, представленный с вводом в эксплуатацию Manchester Atlas в 1962 году, «который многие считают первой узнаваемой современной операционной системой». Бринч Хансен назвал это «самым значительным прорывом в истории операционных систем».”

Базовые блоки

В 1950-х годах в области операционных систем были впервые реализованы многие основные функции, включая пакетную обработку, прерывание ввода / вывода, буферизацию, многозадачность, буферизацию, библиотеки времени выполнения, загрузку ссылок и программы для сортировки записей в файлах. Эти функции были включены или не включены в прикладное программное обеспечение по усмотрению прикладных программистов, а не в отдельной операционной системе, используемой всеми приложениями. В 1959 году операционная система SHARE была выпущена как интегрированная утилита для IBM 704, а затем и для мэйнфреймов 709 и 7090, хотя она была быстро вытеснена IBSYS / IBJOB на 709, 7090 и 7094.

В 1960-х годах IBM OS / 360 представила концепцию единой ОС, охватывающей всю линейку продуктов, что было решающим для успеха машин System / 360. Текущие операционные системы для мэйнфреймов IBM являются далекими потомками этой исходной системы, и приложения, написанные для OS / 360, все еще можно запускать на современных машинах.

OS / 360 также впервые использовала концепцию, согласно которой операционная система отслеживает все используемые системные ресурсы, включая выделение пространства программ и данных в основной памяти и файлового пространства во вторичной памяти, а также блокировку файлов во время обновления.Когда процесс завершается по какой-либо причине, все эти ресурсы повторно требуются операционной системой.

Альтернативная система CP-67 для S / 360-67 положила начало целой линейке операционных систем IBM, ориентированных на концепцию виртуальных машин. Другие операционные системы, используемые на мэйнфреймах серии IBM S / 360, включали системы, разработанные IBM: COS / 360 (операционная система совместимости), DOS / 360 (дисковая операционная система), TSS / 360 (система разделения времени), TOS / 360 (операционная система на магнитной ленте). System), BOS / 360 (базовая операционная система) и ACP (программа управления авиакомпаниями), а также несколько систем сторонних производителей: MTS (Michigan Terminal System), MUSIC (многопользовательская система для интерактивных вычислений) и ORVYL. (Стэнфордская система разделения времени).

Control Data Corporation разработала операционную систему SCOPE в 1960-х годах для пакетной обработки. В сотрудничестве с Университетом Миннесоты в течение 1970-х годов были разработаны операционные системы Kronos, а затем и операционные системы NOS, которые поддерживали одновременное пакетное использование и разделение времени. Как и многие коммерческие системы с разделением времени, его интерфейс был расширением операционных систем Dartmouth BASIC, одним из первых достижений в области разделения времени и языков программирования. В конце 1970-х Control Data и Университет Иллинойса разработали операционную систему PLATO, в которой использовались плазменные панели и сети с разделением времени на большие расстояния.Платон был удивительно новаторским для своего времени, предлагая чат в реальном времени и многопользовательские графические игры.

В 1961 году Burroughs Corporation представила B5000 с операционной системой MCP (Master Control Program). B5000 была стековой машиной, предназначенной исключительно для поддержки языков высокого уровня без машинного языка или ассемблера, и действительно, MCP была первой ОС, которая была написана исключительно на языке высокого уровня — ESPOL, диалекте ALGOL. MCP также представила множество других революционных инноваций, таких как первая коммерческая реализация виртуальной памяти.Во время разработки AS400 IBM обратилась к Берроузу с просьбой лицензировать MCP для работы на оборудовании AS400. Это предложение было отклонено руководством Burroughs в целях защиты существующего производства оборудования. MCP до сих пор используется в линейке компьютеров Unisys ClearPath / MCP.

UNIVAC, первый производитель коммерческих компьютеров, выпустил серию операционных систем EXEC. Как и все ранние мэйнфреймовые системы, эта пакетно-ориентированная система управляла магнитными барабанами, дисками, кард-ридерами и линейными принтерами.В 1970-х годах UNIVAC разработал базовую систему реального времени (RTB) для поддержки крупномасштабного разделения времени, также созданную по образцу системы Дартмутской Британской Колумбии.

General Electric и Массачусетский технологический институт разработали комплексный операционный супервизор General Electric (GECOS), который ввел концепцию кольцевых уровней привилегий безопасности. После приобретения компанией Honeywell она была переименована в Общую комплексную операционную систему (GCOS).

Digital Equipment Corporation разработала множество операционных систем для различных компьютерных линий, включая системы разделения времени TOPS-10 и TOPS-20 для 36-битных систем класса PDP-10.До широкого распространения UNIX система TOPS-10 была особенно популярной в университетах и ​​в раннем сообществе ARPANET.

С конца 1960-х до конца 1970-х годов появилось несколько аппаратных возможностей, которые позволили аналогичному или перенесенному программному обеспечению работать на нескольких системах. Ранние системы использовали микропрограммирование для реализации функций в своих системах, чтобы различные базовые компьютерные архитектуры выглядели такими же, как другие в серии. Фактически, большинство моделей 360 после 360/40 (кроме 360/165 и 360/168) были микропрограммированными реализациями.

Огромные инвестиции в программное обеспечение для этих систем, сделанные с 1960-х годов, заставили большинство производителей оригинальных компьютеров продолжить разработку совместимых операционных систем вместе с оборудованием. Известные поддерживаемые операционные системы для мэйнфреймов включают:

• Burroughs MCP — B5000, 1961, Unisys Clearpath / MCP, настоящее время
• IBM OS / 360 — IBM System / 360, 1966 — IBM z / OS, настоящее время
• IBM CP-67 — IBM System / 360, 1967 — IBM z / VM
• UNIVAC EXEC 8 — UNIVAC 1108, 1967, до OS 2200 Unisys Clearpath Dorado, настоящее время

Микрокомпьютеры

PC DOS была ранней ОС для персональных компьютеров с интерфейсом командной строки.

Mac OS от Apple Computer стала первой широко распространенной ОС с графическим пользовательским интерфейсом. Многие из его функций, такие как окна и значки, позже станут обычным явлением в графических интерфейсах.

Первые микрокомпьютеры не обладали мощностью или отсутствием необходимости в сложных операционных системах, которые были разработаны для мэйнфреймов и мини-компьютеров; Были разработаны минималистичные операционные системы, часто загружаемые из ПЗУ и известные как мониторы , . Одной из примечательных ранних дисковых операционных систем была CP / M, которая поддерживалась на многих ранних микрокомпьютерах и сильно имитировала Microsoft MS-DOS, которая стала широко популярной в качестве операционной системы, выбранной для IBM PC (ее версия IBM называлась IBM DOS. или ПК DOS).В 1980-х годах Apple Computer Inc. (ныне Apple Inc.) отказалась от своей популярной серии микрокомпьютеров Apple II, чтобы представить компьютер Apple Macintosh с инновационным графическим интерфейсом пользователя (GUI) для Mac OS.

Появление микросхемы ЦП Intel 80386 с 32-битной архитектурой и возможностями пейджинга предоставило персональным компьютерам возможность запускать многозадачные операционные системы, подобные тем, которые использовались на более ранних миникомпьютерах и мэйнфреймах. Microsoft отреагировала на этот прогресс, наняв Дэйва Катлера, который разработал операционную систему VMS для Digital Equipment Corporation.Он возглавил разработку операционной системы Windows NT, которая продолжает служить основой для линейки операционных систем Microsoft. Стив Джобс, соучредитель Apple Inc., основал NeXT Computer Inc., которая разработала операционную систему NEXTSTEP. Позднее NEXTSTEP будет приобретен Apple Inc. и использован вместе с кодом FreeBSD в качестве ядра Mac OS X.

Проект GNU был начат активистом и программистом Ричардом Столлманом с целью создания полной замены бесплатного программного обеспечения проприетарной операционной системе UNIX.В то время как проект был очень успешным в дублировании функциональности различных частей UNIX, разработка ядра GNU Hurd оказалась непродуктивной. В 1991 году финский студент, изучающий информатику Линус Торвальдс, в сотрудничестве с волонтерами, работающими через Интернет, выпустил первую версию ядра Linux. Вскоре он был объединен с компонентами пользовательского пространства GNU и системным программным обеспечением, чтобы сформировать полную операционную систему. С тех пор индустрия программного обеспечения обычно называет комбинацию двух основных компонентов просто «Linux» — соглашение об именах, против которого Столлман и Free Software Foundation по-прежнему выступают, предпочитая имя GNU / Linux.Распространение программного обеспечения Беркли, известное как BSD, является производным от UNIX, распространяемым Калифорнийским университетом в Беркли, начиная с 1970-х годов. Свободно распространяемая и портированная на многие миникомпьютеры, она в конечном итоге также приобрела популярность для использования на ПК, в основном как FreeBSD, NetBSD и OpenBSD.

Примеры операционных систем

Unix и Unix-подобные операционные системы

Развитие систем Unix

Unix изначально был написан на ассемблере.Кен Томпсон написал B, в основном на основе BCPL, основываясь на своем опыте работы в проекте MULTICS. B был заменен на C, и Unix, переписанный на C, превратился в большое, сложное семейство взаимосвязанных операционных систем, которые оказали влияние на все современные операционные системы (см. Историю).

Семейство Unix-подобных систем представляет собой разнообразную группу операционных систем с несколькими основными подкатегориями, включая System V, BSD и Linux. Название «UNIX» является товарным знаком Open Group, которая лицензирует его для использования с любой операционной системой, которая соответствует их определениям.«UNIX-подобный» обычно используется для обозначения большого набора операционных систем, которые напоминают исходный UNIX.

Unix-подобные системы работают на самых разных компьютерных архитектурах. Они широко используются для серверов в бизнесе, а также рабочих станций в академической и инженерной среде. Бесплатные варианты UNIX, такие как Linux и BSD, популярны в этих областях.

Четыре операционные системы сертифицированы Open Group (владелец торговой марки Unix) как Unix. HP-UX от HP и AIX от IBM являются потомками исходной System V Unix и предназначены для работы только на оборудовании соответствующих поставщиков.В отличие от этого, операционная система Solaris от Sun Microsystems может работать на различных типах оборудования, включая серверы x86 и Sparc, а также ПК. Apple OS X, замена более ранней (не Unix) Mac OS от Apple, представляет собой гибридный вариант BSD на основе ядра, производный от NeXTSTEP, Mach и FreeBSD.

Совместимость с Unix была достигнута путем создания стандарта POSIX. Стандарт POSIX может применяться к любой операционной системе, хотя изначально он был создан для различных вариантов Unix.

BSD и ее потомки

Первый сервер для всемирной паутины на NeXTSTEP, основанный на BSD

Подгруппа семейства Unix — это семейство Berkeley Software Distribution, которое включает FreeBSD, NetBSD и OpenBSD.Эти операционные системы чаще всего находятся на веб-серверах, хотя они также могут функционировать как ОС персонального компьютера. Интернет во многом обязан своим существованием BSD, поскольку многие протоколы, которые сейчас широко используются компьютерами для подключения, отправки и получения данных по сети, были широко реализованы и усовершенствованы в BSD. Всемирная паутина также была впервые продемонстрирована на ряде компьютеров, работающих под управлением ОС на базе BSD под названием NextStep.

BSD берет свое начало в Unix. В 1974 году Калифорнийский университет в Беркли установил свою первую систему Unix.Со временем студенты и сотрудники факультета информатики начали добавлять новые программы, упрощающие работу, например, текстовые редакторы. Когда в 1978 году Беркли получил новые компьютеры VAX с установленной Unix, студенты школы еще больше модифицировали Unix, чтобы воспользоваться преимуществами аппаратных возможностей компьютера. Агентство перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США проявило интерес и решило профинансировать проект. Многие школы, корпорации и правительственные организации обратили внимание и начали использовать версию Unix Беркли вместо официальной, распространяемой AT&T.

Стив Джобс, покинув Apple Inc. в 1985 году, основал NeXT Inc., компанию, которая производила высокопроизводительные компьютеры, работающие на разновидности BSD под названием NeXTSTEP. Один из этих компьютеров был использован Тимом Бернерсом-Ли в качестве первого веб-сервера для создания всемирной паутины.

Разработчики, такие как Кейт Бостик, призвали проект заменить любой несвободный код, созданный Bell Labs. Однако, как только это было сделано, AT&T подала в суд. В конце концов, после двух лет судебных споров, проект BSD вышел вперед и породил ряд бесплатных производных, таких как FreeBSD и NetBSD.

OS X

Стандартный пользовательский интерфейс OS X

OS X (ранее «Mac OS X») — это линейка графических операционных систем с открытым ядром, разработанная, проданная и проданная Apple Inc., последняя из которых предварительно загружена на все поставляемые в настоящее время компьютеры Macintosh. OS X является преемником оригинальной Mac OS, которая была основной операционной системой Apple с 1984 года. В отличие от своего предшественника, OS X — это операционная система UNIX, построенная на технологии, которая была разработана в NeXT во второй половине 1980-х годов и позже. пока Apple не купила компанию в начале 1997 года.Операционная система была впервые выпущена в 1999 году как Mac OS X Server 1.0, а версия для настольных ПК (Mac OS X v10.0 «Cheetah») была выпущена в марте 2001 года. С тех пор появилось еще шесть различных «клиент» и «сервер». были выпущены версии OS X, пока они не были объединены в OS X 10.7 «Lion». Выпуски OS X v10.0 — v10.8 названы в честь больших кошек. Начиная с v10.9, «Mavericks», версии OS X названы в честь вдохновляющих мест в Калифорнии. OS X 10.10 «Yosemite», самая последняя версия, была анонсирована и выпущена 2 июня 2014 года на WWDC 2014.

До слияния с OS X серверная версия — OS X Server — была архитектурно идентична своему настольному аналогу и обычно работала на линейке серверного оборудования Macintosh от Apple. OS X Server включает программные инструменты для управления и администрирования рабочих групп, которые обеспечивают упрощенный доступ к ключевым сетевым службам, включая агент пересылки почты, сервер Samba, сервер LDAP, сервер доменных имен и другие. В Mac OS X v10.7 Lion все серверные аспекты Mac OS X Server были интегрированы в клиентскую версию, а продукт был переименован в «OS X» (без «Mac» в названии).Серверные инструменты теперь предлагаются в виде приложения.

Linux

Ubuntu, дистрибутив Linux для настольных ПК

Android, популярная мобильная операционная система, использующая модифицированную версию ядра Linux

Ядро Linux возникло в 1991 году как побочный проект Линуса Торвальдса, студента университета в Финляндии. Он разместил информацию о своем проекте в группе новостей для студентов-компьютерщиков и программистов и получил поддержку и помощь от волонтеров, которым удалось создать полное и функциональное ядро.

Linux похож на Unix, но был разработан без кода Unix, в отличие от BSD и ее вариантов. Из-за модели открытой лицензии код ядра Linux доступен для изучения и модификации, что привело к его использованию на широком спектре вычислительной техники, от суперкомпьютеров до смарт-часов. Хотя оценки показывают, что Linux используется только на 1,82% всех персональных компьютеров, он получил широкое распространение в серверах и встроенных системах, таких как сотовые телефоны. Linux вытеснил Unix на многих платформах и используется на десяти самых мощных суперкомпьютерах в мире.Ядро Linux используется в некоторых популярных дистрибутивах, таких как Red Hat, Debian, Ubuntu, Linux Mint и Android от Google.

Google Chromium OS

Chromium — операционная система, основанная на ядре Linux и разработанная Google. Поскольку Chromium OS ориентирована на пользователей компьютеров, которые проводят большую часть своего времени в Интернете, это в основном веб-браузер с ограниченными возможностями запуска локальных приложений, хотя он имеет встроенный файловый менеджер и медиаплеер. Вместо этого он полагается на интернет-приложения (или веб-приложения), используемые в веб-браузере для выполнения таких задач, как обработка текста.Chromium OS отличается от Chrome OS тем, что Chromium имеет открытый исходный код и используется в основном разработчиками, тогда как Chrome OS — это операционная система, поставляемая в Chromebook.

Microsoft Windows

Microsoft Windows — это семейство проприетарных операционных систем, разработанных корпорацией Microsoft и в первую очередь предназначенных для компьютеров на базе архитектуры Intel, с примерно 88,9% общего использования на компьютерах, подключенных к Интернету. Самая последняя версия — Windows 8.1 для рабочих станций и Windows Server 2012 R2 для серверов.Windows 7 недавно обогнала Windows XP как наиболее часто используемую ОС.

Microsoft Windows возникла в 1985 году как операционная среда, работающая поверх MS-DOS, которая в то время была стандартной операционной системой, поставляемой на большинство персональных компьютеров с архитектурой Intel. В 1995 году была выпущена Windows 95, в которой MS-DOS использовалась только в качестве начальной загрузки. Для обратной совместимости Win9x может запускать MS-DOS в реальном режиме и 16-битные драйверы Windows 3.x. Windows ME, выпущенная в 2000 году, была последней версией в семействе Win9x.Все более поздние версии были основаны на ядре Windows NT. Текущие клиентские версии Windows работают на микропроцессорах IA-32, x86-64 и 32-битных ARM. Кроме того, Itanium по-прежнему поддерживается в более старой версии сервера Windows Server 2008 R2. В прошлом Windows NT поддерживала дополнительные архитектуры.

Серверные редакции Windows широко используются. В последние годы Microsoft потратила значительные средства на продвижение использования Windows в качестве серверной операционной системы. Однако использование Windows на серверах не так широко распространено, как на персональных компьютерах, поскольку Windows конкурирует с Linux и BSD за долю на рынке серверов.Первым ПК, который использовал операционную систему Windows, был IBM Personal System / 2.

Другое

Было много операционных систем, которые были важны в свое время, но уже не так важны, например, AmigaOS; OS / 2 от IBM и Microsoft; Mac OS, не-Unix-предшественник Mac OS X от Apple; BeOS; XTS-300; ОС RISC; MorphOS; Хайку; BareMetal и FreeMint. Некоторые из них все еще используются на нишевых рынках и продолжают развиваться как платформы меньшинств для сообществ энтузиастов и специализированных приложений.OpenVMS, ранее разработанная DEC, все еще находится в стадии активной разработки Hewlett-Packard. Однако другие операционные системы используются почти исключительно в академических кругах, для обучения операционным системам или для исследования концепций операционных систем. Типичным примером системы, выполняющей обе роли, является MINIX, в то время как, например, Singularity используется исключительно для исследований.

Другие операционные системы не смогли завоевать значительную долю рынка, но в них были внедрены инновации, которые повлияли на основные операционные системы, не в последнюю очередь на Plan 9 Bell Labs.

Компоненты

Все компоненты операционной системы существуют для того, чтобы различные части компьютера работали вместе. Все пользовательское программное обеспечение должно проходить через операционную систему, чтобы использовать какое-либо оборудование, будь то такое простое, как мышь или клавиатура, или сложное, как Интернет-компонент.

Ядро

Ядро связывает прикладное программное обеспечение с аппаратным обеспечением компьютера.

С помощью микропрограмм и драйверов устройств ядро ​​обеспечивает базовый уровень контроля над всеми аппаратными устройствами компьютера.Он управляет доступом к памяти для программ в ОЗУ, определяет, какие программы получают доступ к аппаратным ресурсам, настраивает или сбрасывает рабочие состояния ЦП для оптимальной работы в любое время и организует данные для долговременного энергонезависимого хранения. с файловыми системами на таких носителях, как диски, ленты, флэш-память и т. д.

Выполнение программы

Операционная система обеспечивает интерфейс между прикладной программой и аппаратным обеспечением компьютера, так что прикладная программа может взаимодействовать с аппаратным обеспечением только в соответствии с правилами и процедурами, запрограммированными в операционной системе.Операционная система также представляет собой набор служб, упрощающих разработку и выполнение прикладных программ. Выполнение прикладной программы включает создание процесса ядром операционной системы, которое назначает пространство памяти и другие ресурсы, устанавливает приоритет процесса в многозадачных системах, загружает двоичный код программы в память и инициирует выполнение прикладной программы, которая затем взаимодействует с пользователем и с аппаратными устройствами.

прерывания

занимают центральное место в операционных системах, поскольку они предоставляют операционной системе эффективный способ взаимодействия и реакции на ее среду.Альтернатива — когда операционная система «наблюдает» за различными источниками ввода для событий (опросов), требующих действий, — может быть найдена в старых системах с очень маленькими стеками (50 или 60 байтов), но необычна для современных систем с большими стеками. Программирование на основе прерываний напрямую поддерживается большинством современных процессоров. Прерывания позволяют компьютеру автоматически сохранять контексты локальных регистров и запускать определенный код в ответ на события. Даже самые простые компьютеры поддерживают аппаратные прерывания и позволяют программисту указывать код, который может быть запущен при возникновении этого события.

При получении прерывания аппаратное обеспечение компьютера автоматически приостанавливает выполнение любой программы, выполняющейся в данный момент, сохраняет ее состояние и запускает компьютерный код, ранее связанный с прерыванием; это аналогично размещению закладки в книге в ответ на телефонный звонок. В современных операционных системах прерывания обрабатываются ядром операционной системы. Прерывания могут исходить как от оборудования компьютера, так и от работающей программы.

Когда аппаратное устройство запускает прерывание, ядро ​​операционной системы решает, как поступить с этим событием, обычно путем запуска некоторого обрабатывающего кода.Количество запускаемого кода зависит от приоритета прерывания (например: человек обычно реагирует на тревогу детектора дыма, прежде чем ответить на телефонный звонок). Обработка аппаратных прерываний — это задача, которая обычно делегируется программному обеспечению, называемому драйвером устройства, который может быть частью ядра операционной системы, частью другой программы или и тем, и другим. Затем драйверы устройств могут передавать информацию в работающую программу различными способами.

Программа также может вызвать прерывание операционной системы.Например, если программа хочет получить доступ к оборудованию, она может прервать работу ядра операционной системы, что приведет к передаче управления обратно ядру. Затем ядро ​​обрабатывает запрос. Если программе требуются дополнительные ресурсы (или она желает освободить ресурсы), например память, она запускает прерывание, чтобы привлечь внимание ядра.

Режимы

Кольца привилегий для x86, доступного в защищенном режиме. Операционные системы определяют, какие процессы работают в каждом режиме.

Современные процессоры поддерживают несколько режимов работы.ЦП с этой возможностью используют как минимум два режима: защищенный режим и режим супервизора. Режим супервизора используется ядром операционной системы для задач низкого уровня, требующих неограниченного доступа к оборудованию, таких как управление записью и стиранием памяти и обмен данными с такими устройствами, как видеокарты. Защищенный режим, напротив, используется почти для всего остального. Приложения работают в защищенном режиме и могут использовать оборудование только путем взаимодействия с ядром, которое контролирует все в режиме супервизора.У ЦП могут быть и другие режимы, аналогичные защищенному режиму, например, виртуальные режимы для эмуляции старых типов процессоров, таких как 16-битные процессоры на 32-битном или 32-битные процессоры на 64-битном.

Когда компьютер впервые запускается, он автоматически работает в режиме супервизора. Первые несколько программ, запускаемых на компьютере, такие как BIOS или EFI, загрузчик и операционная система, имеют неограниченный доступ к аппаратному обеспечению — и это необходимо, потому что, по определению, инициализация защищенной среды может выполняться только вне ее.Однако, когда операционная система передает управление другой программе, она может перевести ЦП в защищенный режим.

В защищенном режиме программы могут иметь доступ к более ограниченному набору инструкций ЦП. Пользовательская программа может выйти из защищенного режима, только вызвав прерывание, в результате чего управление будет передано обратно ядру. Таким образом, операционная система может сохранять исключительный контроль над такими вещами, как доступ к оборудованию и памяти.

Термин «ресурс защищенного режима» обычно относится к одному или нескольким регистрам ЦП, которые содержат информацию, которую запущенной программе не разрешено изменять.Попытки изменить эти ресурсы обычно вызывают переключение в режим супервизора, в котором операционная система может справиться с незаконной операцией, которую пыталась выполнить программа (например, путем завершения программы).

Управление памятью

Помимо прочего, ядро ​​мультипрограммной операционной системы должно отвечать за управление всей системной памятью, которая в настоящее время используется программами. Это гарантирует, что программа не вмешивается в память, уже используемую другой программой.Поскольку программы делят время, каждая программа должна иметь независимый доступ к памяти.

Совместное управление памятью, используемое многими ранними операционными системами, предполагает, что все программы добровольно используют диспетчер памяти ядра и не превышают выделенную им память. Эта система управления памятью почти никогда больше не встречается, поскольку программы часто содержат ошибки, которые могут привести к превышению выделенной им памяти. Если программа дает сбой, это может привести к изменению или перезаписи памяти, используемой одной или несколькими другими программами.Вредоносные программы или вирусы могут целенаправленно изменять память другой программы или влиять на работу самой операционной системы. При кооперативном управлении памятью достаточно всего одной некорректной программы, чтобы вывести систему из строя.

Защита памяти позволяет ядру ограничивать доступ процесса к памяти компьютера. Существуют различные методы защиты памяти, включая сегментацию памяти и разбиение на страницы. Все методы требуют определенного уровня аппаратной поддержки (например, 80286 MMU), которая присутствует не на всех компьютерах.

И в сегментации, и в подкачке определенные регистры защищенного режима указывают ЦП, к какому адресу памяти он должен разрешить доступ выполняющейся программе. Попытки доступа к другим адресам вызывают прерывание, которое заставляет ЦП повторно входить в режим супервизора, передавая ядру ответственность. Это называется нарушением сегментации или Seg-V для краткости, и поскольку одновременно трудно присвоить значимый результат такой операции, и поскольку это обычно является признаком некорректного поведения программы, ядро ​​обычно прибегает к завершению программы-нарушителя, и сообщает об ошибке.

Windows версий от 3.1 до ME имела некоторый уровень защиты памяти, но программы могли легко обойти необходимость ее использования. Произойдет общая ошибка защиты, указывающая на нарушение сегментации; однако в любом случае система часто вылетает из строя.

Виртуальная память

Многие операционные системы могут «обмануть» программы, заставляя их использовать память, разбросанную по жесткому диску и ОЗУ, как если бы это был один непрерывный фрагмент памяти, называемый виртуальной памятью.

Использование адресации виртуальной памяти (например, подкачки или сегментация) означает, что ядро ​​может выбирать, какую память каждая программа может использовать в любой момент времени, что позволяет операционной системе использовать одни и те же ячейки памяти для нескольких задач.

Если программа пытается получить доступ к памяти, которая не находится в ее текущем диапазоне доступной памяти, но, тем не менее, была выделена для нее, ядро ​​прерывается так же, как если бы программа превысила выделенную память. (См. Раздел об управлении памятью.) В UNIX этот вид прерывания называется ошибкой страницы.

Когда ядро ​​обнаруживает сбой страницы, оно обычно регулирует диапазон виртуальной памяти программы, которая его запустила, предоставляя ей доступ к запрошенной памяти.Это дает ядру дискреционные полномочия над тем, где хранится память конкретного приложения, или даже над тем, была ли она фактически выделена.

В современных операционных системах память, к которой обращаются реже, может быть временно сохранена на диске или другом носителе, чтобы сделать это пространство доступным для использования другими программами. Это называется свопингом, поскольку область памяти может использоваться несколькими программами, а то, что содержит эта область памяти, может быть заменено местами или обменено по запросу.

«Виртуальная память» дает программисту или пользователю представление о том, что в компьютере гораздо больший объем оперативной памяти, чем есть на самом деле.

Многозадачность

Многозадачность означает выполнение нескольких независимых компьютерных программ на одном компьютере; создавая впечатление, что он выполняет задачи одновременно. Поскольку большинство компьютеров могут выполнять не более одной или двух задач одновременно, это обычно осуществляется с помощью разделения времени, что означает, что каждая программа использует часть времени компьютера для выполнения.

Ядро операционной системы содержит программу планирования, которая определяет, сколько времени каждый процесс тратит на выполнение и в каком порядке управление выполнением должно передаваться программам.Управление передается процессу ядром, что позволяет программе получить доступ к процессору и памяти. Позже управление возвращается ядру через некоторый механизм, так что другой программе может быть разрешено использовать ЦП. Эта так называемая передача управления между ядром и приложениями называется переключением контекста.

Ранняя модель, которая регулировала распределение времени между программами, называлась совместной многозадачностью. В этой модели, когда управление передается программе ядром, она может выполняться столько, сколько захочет, прежде чем явным образом вернуть управление ядру.Это означает, что вредоносная или неисправная программа может не только помешать другим программам использовать ЦП, но и может повесить всю систему, если войдет в бесконечный цикл.

Современные операционные системы распространяют концепции приоритетного прерывания работы приложений на драйверы устройств и код ядра, так что операционная система также имеет преимущественный контроль над внутренним временем выполнения.

Философия, регулирующая вытесняющую многозадачность, заключается в обеспечении того, чтобы всем программам регулярно отводилось время на ЦП.Это означает, что все программы должны быть ограничены в том, сколько времени им разрешено проводить на ЦП без прерывания. Для этого в современных ядрах операционных систем используется прерывание по времени. Ядро устанавливает таймер защищенного режима, который запускает возврат в режим супервизора по истечении заданного времени. (См. Разделы выше, посвященные прерываниям и работе в двойном режиме.)

Во многих однопользовательских операционных системах совместная многозадачность вполне подходит, поскольку на домашних компьютерах обычно запускается небольшое количество хорошо протестированных программ.AmigaOS является исключением, поскольку с самой первой версии она имеет упреждающую многозадачность. Windows NT была первой версией Microsoft Windows, в которой была реализована вытесняющая многозадачность, но на рынок домашних пользователей она попала только после Windows XP (поскольку Windows NT была ориентирована на профессионалов).

Доступ к диску и файловые системы

Файловые системы позволяют пользователям и программам организовывать и сортировать файлы на компьютере, часто с помощью каталогов (или «папок»).

Доступ к данным, хранящимся на дисках, является центральной функцией всех операционных систем.Компьютеры хранят данные на дисках с помощью файлов, которые структурированы определенным образом, чтобы обеспечить более быстрый доступ, более высокую надежность и более эффективно использовать доступное пространство на диске. Конкретный способ хранения файлов на диске называется файловой системой и позволяет файлам иметь имена и атрибуты. Это также позволяет хранить их в иерархии каталогов или папок, упорядоченных в дереве каталогов.

Ранние операционные системы обычно поддерживали один тип дисковода и только один вид файловой системы.Ранние файловые системы были ограничены по своей емкости, скорости и типам имен файлов и структур каталогов, которые они могли использовать. Эти ограничения часто отражают ограничения в операционных системах, для которых они были разработаны, что очень затрудняет поддержку операционной системой нескольких файловых систем.

Хотя многие более простые операционные системы поддерживают ограниченный набор опций для доступа к системам хранения, такие операционные системы, как UNIX и Linux, поддерживают технологию, известную как виртуальная файловая система или VFS.Операционная система, такая как UNIX, поддерживает широкий спектр устройств хранения, независимо от их конструкции или файловых систем, что позволяет получить к ним доступ через общий интерфейс прикладного программирования (API). Это избавляет программы от каких-либо сведений об устройстве, к которому они обращаются. VFS позволяет операционной системе предоставлять программам доступ к неограниченному количеству устройств с бесконечным разнообразием установленных на них файловых систем за счет использования определенных драйверов устройств и драйверов файловой системы.

Доступ к подключенному запоминающему устройству, например жесткому диску, осуществляется через драйвер устройства. Драйвер устройства понимает конкретный язык диска и может переводить этот язык на стандартный язык, используемый операционной системой для доступа ко всем дискам. В UNIX это язык блочных устройств.

Когда в ядре установлен соответствующий драйвер устройства, оно может получить доступ к содержимому диска в необработанном формате, который может содержать одну или несколько файловых систем.Драйвер файловой системы используется для преобразования команд, используемых для доступа к каждой конкретной файловой системе, в стандартный набор команд, которые операционная система может использовать для взаимодействия со всеми файловыми системами. Затем программы могут работать с этими файловыми системами на основе имен файлов и каталогов / папок, содержащихся в иерархической структуре. Они могут создавать, удалять, открывать и закрывать файлы, а также собирать различную информацию о них, включая права доступа, размер, свободное пространство, а также даты создания и изменения.

Различные различия между файловыми системами затрудняют поддержку всех файловых систем. Допустимые символы в именах файлов, чувствительность к регистру и наличие различных типов атрибутов файлов делают реализацию единого интерфейса для каждой файловой системы сложной задачей. Операционные системы, как правило, рекомендуют использовать (и поэтому поддерживают изначально) файловые системы, специально разработанные для них; например NTFS в Windows и ext3 и ReiserFS в Linux. Однако на практике обычно доступны диски сторонних производителей для поддержки наиболее широко используемых файловых систем в большинстве операционных систем общего назначения (например, NTFS доступна в Linux через NTFS-3g, а ext2 / 3 и ReiserFS доступны. в Windows через сторонний софт).

Поддержка файловых систем в современных операционных системах сильно различается, хотя существует несколько распространенных файловых систем, для которых почти все операционные системы включают поддержку и драйверы. Операционные системы различаются по поддержке файловых систем и форматов дисков, на которые они могут быть установлены. В Windows каждая файловая система обычно ограничена в применении определенным носителем; например, компакт-диски должны использовать ISO 9660 или UDF, а в Windows Vista NTFS является единственной файловой системой, на которую может быть установлена ​​операционная система.Linux можно установить на многие типы файловых систем. В отличие от других операционных систем, Linux и UNIX позволяют использовать любую файловую систему независимо от носителя, на котором она хранится, будь то жесткий диск, диск (CD, DVD…), флэш-накопитель USB или даже находящийся внутри файл, расположенный в другой файловой системе.

Драйверы устройств

Драйвер устройства — это особый тип компьютерного программного обеспечения, разработанное для взаимодействия с аппаратными устройствами. Обычно это представляет собой интерфейс для связи с устройством через определенную компьютерную шину или подсистему связи, к которой подключено оборудование, предоставляя команды и / или получая данные от устройства, а с другой стороны, необходимые интерфейсы для операционной системы. системные и программные приложения.Это специализированная аппаратно-зависимая компьютерная программа, которая также зависит от операционной системы, которая позволяет другой программе, обычно операционной системе или программному пакету приложений, или компьютерной программе, работающей под управлением ядра операционной системы, прозрачно взаимодействовать с аппаратным устройством и обычно предоставляет необходимая обработка прерываний, необходимая для любых необходимых требований асинхронного зависящего от времени аппаратного интерфейса.

Ключевой целью разработки драйверов устройств является абстракция.Каждая модель оборудования (даже в пределах одного класса устройств) отличается. Производители также выпускают новые модели, которые обеспечивают более надежную или лучшую производительность, и эти новые модели часто управляются по-другому. Нельзя ожидать, что компьютеры и их операционные системы будут знать, как управлять каждым устройством, как сейчас, так и в будущем. Чтобы решить эту проблему, операционные системы, по сути, диктуют, как следует управлять каждым типом устройства. Функция драйвера устройства состоит в том, чтобы преобразовывать эти вызовы функций, требуемых операционной системой, в вызовы конкретных устройств.Теоретически новое устройство, управляемое по-новому, должно работать правильно, если доступен подходящий драйвер. Этот новый драйвер обеспечивает нормальную работу устройства с точки зрения операционной системы.

В версиях Windows до Vista и версиях Linux до 2.6 все драйверы выполнялись совместно, что означает, что если драйвер войдет в бесконечный цикл, это приведет к зависанию системы. Более поздние версии этих операционных систем включают вытеснение ядра, когда ядро ​​прерывает драйвер, чтобы дать ему задачи, а затем отделяется от процесса, пока не получит ответ от драйвера устройства или не даст ему выполнить больше задач.

Сеть

В настоящее время большинство операционных систем поддерживают различные сетевые протоколы, оборудование и приложения для их использования. Это означает, что компьютеры, работающие под управлением разных операционных систем, могут участвовать в общей сети для совместного использования ресурсов, таких как компьютеры, файлы, принтеры и сканеры, используя проводные или беспроводные соединения. Сети могут позволить операционной системе компьютера получать доступ к ресурсам удаленного компьютера для поддержки тех же функций, что и при непосредственном подключении этих ресурсов к локальному компьютеру.Это включает в себя все, от простого общения до использования сетевых файловых систем или даже совместного использования графического или звукового оборудования другого компьютера. Некоторые сетевые службы обеспечивают прозрачный доступ к ресурсам компьютера, например SSH, который позволяет пользователям сети прямой доступ к интерфейсу командной строки компьютера.

Сеть клиент / сервер позволяет программе на компьютере, называемой клиентом, подключаться через сеть к другому компьютеру, называемому сервером. Серверы предлагают (или размещают) различные услуги другим компьютерам и пользователям сети.Эти услуги обычно предоставляются через порты или пронумерованные точки доступа за пределами сетевого адреса сервера. Каждый номер порта обычно связан максимум с одной запущенной программой, которая отвечает за обработку запросов к этому порту. Демон, будучи пользовательской программой, может, в свою очередь, получить доступ к локальным аппаратным ресурсам этого компьютера, передавая запросы ядру операционной системы.

Многие операционные системы также поддерживают один или несколько протоколов, зависящих от производителя или открытых сетевых протоколов, например, SNA в системах IBM, DECnet в системах от Digital Equipment Corporation и специфические протоколы Microsoft (SMB) в Windows.Также могут поддерживаться определенные протоколы для конкретных задач, такие как NFS для доступа к файлам. Такие протоколы, как ESound или esd, можно легко расширить по сети для обеспечения звука из локальных приложений на звуковом оборудовании удаленной системы.

Безопасность

Безопасность компьютера зависит от правильной работы ряда технологий. Современная операционная система обеспечивает доступ к ряду ресурсов, которые доступны программному обеспечению, работающему в системе, и внешним устройствам, таким как сети, через ядро.

Операционная система должна уметь различать запросы, которые должны быть разрешены для обработки, и другие, которые не должны обрабатываться. Хотя некоторые системы могут просто различать «привилегированные» и «непривилегированные», системы обычно имеют форму идентификатора запрашивающей стороны , такую ​​как имя пользователя. Для установления личности может быть процесс аутентификации . Часто имя пользователя должно быть указано в кавычках, и каждое имя пользователя может иметь пароль. Вместо этого могут использоваться другие методы аутентификации, такие как магнитные карты или биометрические данные.В некоторых случаях, особенно при подключении из сети, к ресурсам можно получить доступ вообще без аутентификации (например, чтение файлов через общий сетевой ресурс). Также охватывается концепцией идентификатора инициатора запроса — авторизации ; конкретные службы и ресурсы, доступные запрашивающей стороне после входа в систему, привязаны либо к учетной записи запрашивающей стороны, либо к различным настроенным группам пользователей, к которым принадлежит запрашивающая сторона.

В дополнение к разрешающей или запрещающей модели безопасности система с высоким уровнем безопасности также предлагает варианты аудита.Это позволит отслеживать запросы на доступ к ресурсам (например, «кто читал этот файл?»). Внутренняя безопасность или безопасность уже запущенной программы возможна только в том случае, если все потенциально опасные запросы должны выполняться через прерывания к ядру операционной системы. Если программы могут напрямую обращаться к оборудованию и ресурсам, они не могут быть защищены.

Внешняя безопасность включает запрос извне компьютера, такой как вход в систему на подключенной консоли или какое-либо сетевое соединение.Внешние запросы часто передаются через драйверы устройств в ядро ​​операционной системы, где они могут быть переданы в приложения или выполнены напрямую. Безопасность операционных систем давно вызывает беспокойство из-за того, что на компьютерах хранятся очень конфиденциальные данные, как коммерческого, так и военного характера. Министерство обороны США (DoD) разработало критериев оценки доверенных компьютерных систем (TCSEC), которые представляют собой стандарт, устанавливающий основные требования для оценки эффективности безопасности.Это стало жизненно важным для производителей операционных систем, поскольку TCSEC использовался для оценки, классификации и выбора доверенных операционных систем, рассматриваемых для обработки, хранения и поиска конфиденциальной или секретной информации.