12
1.2. Классификация операционных систем
Существует несколько методик классификации операционных систем.
Приведем классификацию по некоторым из признаков с точки зрения
конечного пользователя.
По числу одновременно работающих пользователей с ОС их можно
распределить:
– Однопользовательские ОС – такие ОС, которые позволяют
работать на ПК только одному пользователю;
– Многопользовательские ОС – такие ОС, которые поддерживают
одновременную работу нескольких пользователей на ПК за разными
терминалами.
По количеству процессов, которые одновременно выполняются под
управлением системы ОС можно разделить на: [39]
– Однозадачные ОС, поддерживающие выполнение лишь одной
программы в определенной момент времени, а именно, позволяют запустить
только одну программу в главном режиме.
– Многозадачные ОС поддерживают одновременное параллельное
выполнение сразу нескольких программ, существующих в одной
вычислительной системе на некотором временном отрезке, то есть
позволяют запускать одновременно несколько программ, что будут
работать параллельно.
– При многозадачном режиме, непосредственно в оперативной
памяти будет находится несколько заданий пользователей, где время работы
процессора будет разделено между программами, которые находятся в
оперативной памяти, а также готовыми к обслуживанию центральным
процессором.
Стоит отметить, что параллельно с работой центрального процессора
происходит процесс обмена информацией с разными внешними
устройствами.
13
Современные ОС имеют возможность поддержать многозадачность,
создавая образную иллюзию одновременной работы сразу нескольких
программ при одном процессоре.
Но, на самом деле в фиксированный период времени центральный
процессор обрабатывает лишь один процесс, при чем процессорное время
делится на программы, организуя тем самым их параллельную работу.
Такое замечание не будет относиться к многопроцессорным системам, где в
действительности в определенный момент времени выполняются несколько
задач сразу.
Многозадачная ОС, выполняя проблемы распределения ресурсов,
полностью реализует мультипрограммный режим.
Такой многозадачный режим, воплощающий в себе идею
распределения времени, которое называют вытесняющим. Каждой
программе выделяется один квант процессорного времени, а по истечении
его управление передается иной программе.[37]
При этом говорят, что первая из программ будет вытеснена. Стоит
отметить, что в вытесняющем режиме работают также пользовательские
программы большинства операционных систем.
По числу поддерживаемых процессоров ОС можно распределить на:
– многопроцессорные;
– однопроцессорные.
Многопроцессорные ОС используют режим распределения разного
рода ресурсов нескольких процессоров при решении той или другой задачи.
При многопроцессорном режиме два или же несколько примерно равных по
своим характеристикам и соединенных процессора совместно выполняют
процессы (программ или же наборов команд).
Основная цель такого режима – это увеличение быстродействия
вычислительных возможностей ПК.
Многопроцессорные ОС в свою очередь разделяются на:
14
– симметричные;
– асимметричные.
В симметричных ОС функционирует на каждом процессоре одно и то
ядро, и задача выполняется на любом процессоре, другими словами,
обработка полностью децентрализована. [31]
Хотя при этом каждому с процессоров доступна полностью вся
память.
В так называемых асимметричных ОС все процессоры не являются
равноправными. Обычно существует один главный процессор (мастер) и
несколько подчиненных, загрузку и сам характер работы для которых
определяет основной процессор.
По категории доступа пользователя к ПК ОС поделены на такие типы:
– с пакетной обработкой информации;
– с разделением времени;
– ОС реального времени.
В ОС пакетной обработки из программ, которые подлежат
выполнению, формируется набор заданий, которые вводятся в ЭВМ и
выполняются в порядке очередности при возможном учете уровня
приоритетности.
В ОС разделения времени обеспечивается одновременный
диалоговый (или интерактивный) режим доступа непосредственно к ЭВМ
разу нескольких пользователей в разных терминалах, которым выделяются
ресурсы машины по очереди, что координируется ОС в соответствии с
указанной дисциплиной обслуживания.
Стоит отметить, что каждой программе, которая находится в
оперативной памяти, а также готовой к выполнению, выделяется для
исполнения фиксированного, задаваемого в соответствии с приоритетами
пользователя интервала времени (так называемый, интервал
мультиплексирования). [29]
15
Если программы не выполнены до конца в этот интервал, ее
непосредственное исполнение принудительно прерывается, при этом
программы переводятся в конец очереди.
С начала очереди извлекается другая программа, которая выполняется
в течение определенного интервала мультиплексирования, потом поступает
в конец полученной очереди и т.п. в соответствии с имеющемся
циклическим алгоритмом.
В ОС реального времени обеспечивается определенное
гарантированное время для ответа машины на запросы пользователя с
процессом управления им какими-то внешними в отношении к ПК
событиями, объектами или процессами. При указанном режиме ПК
управляет внешним процессом, при чем обрабатывая данные,
непосредственно поступающую с объекта управления. [23]
По общей разрядности кода ОС подразделяются на такие категории:
– шестидесяти четырехразрядные;
– тридцатидвухразрядные;
– шестнадцатиразрядные;
– восьмиразрядные.
Разрядность кода – разрядность применяемых аппаратных средств (к
примеру, применение 32-разрядных регистров в процессорах).
Подразумевается, что такая разрядность ОС превышать разрядности
процессора не может.
По типу интерфейса ОС можно разделить на:
– командные;
– объектно-ориентированные.
Пользовательский интерфейс является программным и аппаратным
средством взаимодействия пользователя непосредственно с программой или
ПК.
16
Пользовательский интерфейс является командным или объектно-
ориентированным.
Командный пользовательский интерфейс предполагает ввод
определенным пользователем команд непосредственно с клавиатуры при
полном выполнении действий управления ресурсами ПК. [19]
При этой технологии непосредственно в качестве единственного ме
ввода информации компьютеру служит клавиатура, при чем компьютер
выводит данные человеку при помощи монитора.
Такую комбинацию (монитор и клавиатура) начали называть
консолью.
Все команды набираются в основном в командной строке. Командные
строки представляют собой строку приглашения. Сама команда
заканчивается нажатием на клавишу Enter. Далее осуществляется переход в
самое начало следующей строки.
Стоит отметить, что с этой позиции компьютер выдаст на монитор
определенный результаты своей работы. Далее процесс будет повторяться.
Объектно-ориентированный (ОО) интерфейс пользователя – это
непосредственное управление ресурсами компьютерной системы с
помощью осуществления операций непосредственно над объектами,
которые представляют файлы, каталоги (папки), программы, дисководы,
документы и т.п.
Разновидностью ОО интерфейса является графический так
называемый WIMP – интерфейс: [17]
– Window;
– Image;
– Menu;
– Pointer.
17
Характерной особенностью данного вида интерфейса является тот
факт, что диалог с пользователями ведется не с использованием команд, а с
применением графических образов: окон, меню, других элементов.
Этот вид интерфейса выполнен на двух уровнях разных технологий:
графический интерфейс и WIMP-интерфейс, к примеру графический WIMP-
интерфейс Windows.
Кроме названных главных типов интерфейса можно выделять еще
один – так называемый SILK — интерфейс:
– Speech;
– Image;
– Language;
– Knowlege.
Данный вид интерфейса очень приближен к обычной форме общения.
В рамках интерфейса выполняется обычный «разговор» компьютера и
человека. При этом ПК находит для себя разные команды, анализируя
обычную речь и находя ключевые фразы в ней. Результат выполнения
команд преобразуется в понятную форму для человека. [13]
Сетевые ОС предназначены непосредственно для управления
ресурсами ПК, объединенных в сеть для совместного использования
данных, а также предоставляют мощные средства для разграничения
доступа к информации в рамках обеспечения целостности и их сохранности,
множество сервисных возможностей для применения сетевых ресурсов.
При описании ОС часто указываются разные особенности
структурной организации, а также основные концепции, которые положены
в ее основу.
1.3. Обзор популярных операционных систем сетевого направления
Большое разнообразие видов компьютеров, применяемых в
вычислительных сетях, за собой влечет разнообразие ОС: [11]
18
– для рабочих станций (РС);
– для серверов сети уровня отдела;
– серверов уровня компании и т.д.
К ним предъявляются различные требования как по
производительности, так и по функциональным возможностям, и
желательно, чтоб они обладали свойствами совместимости, что позволило
бы обеспечивать совместную работу разных ОС.
Все сетевые ОС могут разделяться на 2 группы, а именно:
– масштаба отдела;
– масштаба предприятия.
ОС, которые применяются для отделов, рабочих групп обеспечивают
совокупность сетевых сервисов, которые включают разделение файлов,
принтеров и приложений. Они также обеспечивают свойства
отказоустойчивости, к примеру, работа с RAID-массивами, поддержка
кластерной архитектуры.
Все сетевые ОС уровня отделов обычно просты в установке, а также
управлении по сравнению с непосредственно сетевыми ОС предприятия.
Они используют меньше функциональных свойств, меньше
защищают информацию и имеют несколько слабые возможности по
выполнению взаимодействия с другими типами вычислительных сетей, а
также несколько худшую производительность. [7]
Сетевые операционные системы масштаба предприятия должна
обладать прежде всего основными свойствами корпоративных продуктов, а
именно:
– масштабируемостью, то есть свойством одинаково хорошо
работать непосредственно в широком диапазоне разных количественных
характеристик компьютерной сети,
19
– совместимостью с иными продуктами, а именно способностью
работать в очень сложной гетерогенной среде сети в режиме под названием
plug-and-play.
Корпоративная ОС сетевой направленности должна поддерживать
несколько сложные сервисы и службы. [1]
Подобно сетевой ОС для рабочих групп, ОС масштаба предприятия
позволяет пользователям разделять файлы, принтеры и приложения, причем
делать это надо для большего числа пользователей и объемов данных, с
более высоким уровнем производительности.
Кроме того, любая сетевая ОС масштаба компании обеспечивает
возможность соединения нескольких разнородных систем в качестве
рабочих станций и серверов.
К примеру, даже если ОС функционирует на платформе Intel, то она
должна поддерживать разные рабочие станции на UNIX, работающие на
популярных RISC-платформах.
А также, серверная ОС, которая работает на RISC-компьютере,
должна выполнять поддержку DOS и Windows.
Сетевая ОС, которая имеет масштаб предприятия должна
использовать несколько стеков протоколов (TCP/IP, NetBIOS, IPX/SPX,
DECnet, OSI), обеспечивая обычный доступ к ресурсам, удобные процедуры
для управления сервисами, при этом включая агентов для использования
систем управления сетью. [38]
Очень важным элементом сетевой ОС является централизованная
справочная служба, где хранятся данные о разделяемых ресурсах сети и
пользователях.
Такая служба, также называемая службой каталогов, обеспечивает
один логический вход пользователя непосредственно в сеть и предоставляет
для него удобные средства просмотра доступных ему ресурсов.
Администраторы, при наличии в вычислительной сети централизованной
20
службы, избавлен от надобности заводить на разных серверах
повторяющийся список пользователей, то есть избавлен от огромного
количества рутинной работы, а также от потенциальных ошибок в
определении состава пользователей.
Важным свойством для справочной службы является непосредственно
ее масштабируемость, обеспечиваемая процессом распределенности базы
данных по пользователях и ресурсах.
Такие сетевые ОС, как: [34]
– Novell NetWare;
– Banyan Vines;
– IBM LAN Server;
– Microsoft LAN Manager;
– Sun NFS;
– Windows NT,
могут служить как операционная система предприятия, а ОС
– NetWare;
– Artisoft LANtastic;
– Personal Ware больше подходят для малых рабочих групп.
Критериями для выбора ОС являются такие характеристики:
– Эффективность файловых операций;
– Наличие масштабируемой централизованной справочной
службы;
– Эффективная интеграция с другими ОС;
– Ограниченная поддержка многосерверной сети;
– Перспективы оптимального развития;
Рассмотрим сетевую ОС NetWare.
NetWare – это сетевая операционная система, а также набор сетевых
протоколов, что применяются в этой системе непосредственно для
21
взаимодействия с ПК-клиентами, которые подключены к сети. ОС NetWare
создана фирмой Novell. [26]
NetWare – закрытая операционная система, использующая
кооперативную многозадачность при выполнении различных служб на ПК с
архитектурой Intel x86.
В основе современных сетевых протоколов системы используется
Xerox Network Systems (XNS).
В нынешнее время NetWare поддерживает множество протоколов
TCP/IP, IPX/SPX.
NetWare – один из семейства XNS-систем. К ним, например,
относятся такие, как Banyan VINES, Ungerman-Bass Net. В отличие от таких
продуктов и XNS, ОС NetWare заняла большую долю рынка еще в начале
90-х гг. ХХ века и выдержала конкуренцию с Windows NT, а после выпуска
которой ОС прекратила своё существование
В основание NetWare была положена простая идея: один или же
несколько выделенных серверов могут подключаться к сети и
предоставлять для совместного применение своё дисковое пространство в
качестве «томов». [22]
На клиентах с ОС MS-DOS запускается некоторое количество
специальных резидентных программ, что позволяют «назначать» буквы для
дисков тома. Пользователям надо зарегистрироваться в сети, чтоб получить
доступ к таким томам и иметь все возможности назначать буквы для дисков.
Доступ к ресурсам сети определяется именем регистрации.
Все пользователи могут также выполняться подключение к совместно
применяемым принтерам на одному с выделенных серверов и выполнять
печать данных на сетевых принтерах.
Linux изначально был создан для работы непосредственно с сетью,
поэтому, выполнение сетевых операций – одна из самых сильных сторон
Linux.