Операционные системы и оболочки

Лекция 1
Введение в
операционные системы

План лекции
Роль операционных систем и польза от их изучения
План лекционного курса и рекомендации по литературе
Основные понятия и определения (ОС, функции, ядро, вспомогательные модули ОС)
История и эволюция операционных систем

Операционные платформы – часть знаний, относящихся к элементам профессионального программирования

В чем польза от изучения ОС?
Основные идеи, концепции и алгоритмы, лежащие в основе ОС, применимы ко многим другим областям программирования
СУБД
Популярные программные продукты могут рассматриваться как надстройки над ОС
Грид
Компиляторы
ОС — большая и очень сложная программа, на примере которой можно изучать вопросы создания сложных программных продуктов
Изучение механизма и структуры операционных систем
необходимо по многим причинам

План лекции
Роль операционных систем и польза от их изучения
План лекционного курса и рекомендации по литературе
Основные понятия и определения (ОС, функции, ядро, вспомогательные модули ОС)
История и эволюция операционных систем

С каких точек зрения можно рассматривать операционные системы?
Точка зрения пользователя (инструмент)
Точка зрения архитектора ОС
Точка зрения программиста (API)
Точка зрения математика
Точка зрения хакера («внутренности»)
…

Примерный план лекций
15 февраля – лекция 1. Введение в ОС
23 февраля лекция 2. Классификация ОС
01 марта –. лекция 3. Процессы
08 марта – Праздник
15 марта – лекция 4. Процессы
22 марта – лекция 5. Процессы
29 марта – лекция 6. Процессы в сетях
05 апреля – лекция 7. Процессы в сетях
12 апреля – лекция 8. Виртуальная память
19 апреля – лекция 9. Виртуальная память
26 апреля – лекция 10. Файлы и файловые системы
03 мая – лекция 11. Специализированные ОС
10 мая – лекция 12. Оболочки ОС
17, 24 мая – Теоретический зачет.
Ваши пожелания
могут быть учтены!

Рекомендации по литературе
Таненбаум Э.
Современные операционные системы.
– СПб.: Питер, 2002.
Одинцов И.О.
Профессиональное программирование. Системный подход. 2-е изд.
– СПб.: БХВ-Петербург, 2004.

Скотт Максвелл. Ядро Linux в комментариях
Рекомендации по чтению программного кода

План лекции
Роль операционных систем и польза от их изучения
План лекционного курса и рекомендации по литературе
Основные понятия и определения (ОС, функции, ядро, вспомогательные модули ОС)
История и эволюция операционных систем

Отступление «о понятиях, определениях и классификациях»
Понятие — множество ситуаций на входе кибернетической системы. Владеть понятием — это значит уметь его распознавать, т. е. уметь определять, принадлежит ли любая данная ситуация к множеству, характеризующему понятие, или не принадлежит
Определение — логическая операция, заключающаяся в придании точного смысла языковому выражению. Придание точного смысла сводится к созданию метода распознавания принадлежности объектов множеству
Классификация — система, согласно которой что-либо распределяется по группам, разрядам, признакам, принципам, классам. Навести порядок в хаосе очень важно для того, чтобы лучше понимать исследуемую предметную область

Определение ОС
Операционная система (ОС) — это часть программного обеспечения, выступающая в качестве интерфейса между приложениями (и пользователями) и аппаратурой компьютера
Легче сказать не что есть ОС, а для чего нужна и что она делает

Три основные функции ОС
Предоставление пользователю-программисту вместо реальной аппаратуры компьютера расширенной виртуальной машины, с которой удобнее работать
Виртуальная машина — это вычислительная система заданной конфигурации, моделируемая для пользователя программными и аппаратными средствами конкретного реально существующего компьютера. Операционная система является тем слоем программного обеспечения, который преобразует аппаратную машину в виртуальную. Конфигурация виртуальной машины может существенно отличаться от реальной
Повышение эффективности использования компьютера за счет рационального управления его ресурсами
Программные ресурсы (процессы, виртуальное адресное пространство, подсистема ввода-вывода);
Аппаратные ресурсы (процессоры, память, устройства)
Организация безопасной деятельности пользователей и программ

Виртуальные машины
Подход позволяет каждому пользователю загрузить свою собственную операционную систему на виртуальную машину и делать с ней все, что угодно
Недостатком является снижение эффективности виртуальных машин по сравнению с реальной машиной, и, как правило, они очень громоздки
Преимуществом - использование на одной вычислительной системе программ, написанных для разных операционных систем
Приложение пользователя
Операционная система
Аппаратура
Интерфейс реальной аппаратуры
Интерфейс виртуальной машины

Ресурсы
Файловые
системы

В составе ОС различают три группы компонентов
Ядро операционной системы — модули, выполняющие основные функции операционной системы. Эти модули обычно поддерживают управление процессами, памятью, устройствами ввода-вывода. Код ядра операционной системы исполняется в привилегированном режиме работы процессора
Системные библиотеки
Оболочка и вспомогательные модули операционной системы (обычные приложения в стандартном для данной операционной системы формате)
Часто бывает сложно провести границу между ОС и приложениями. Обычно решение о принадлежности некоторой программы операционной системе принимает производитель.
В определении состава ОС значение имеет критерий операциональной целостности (замкнутости): система должна позволять полноценно использовать (включая модификацию) свои компоненты. Поэтому в полный состав ОС включается набор инструментальных средств (от текстовых редакторов до компиляторов, отладчиков и компоновщиков). Операциональной замкнутостью обладают системы, удовлетворяющие «разработческому» профилю в терминах стандарта

План лекции
Роль операционных систем и польза от их изучения
План лекционного курса и рекомендации по литературе
Основные понятия и определения (ОС, функции, ядро, вспомогательные модули ОС)
История и эволюция операционных систем

Поколения операционных систем
Нулевое поколение — В первых компьютерах операционные системы отсутствовали. Это период с момента появления первых компьютеров до середины 50-х годов XX века.
Первое поколение — Пакетная обработка, многозадачные операционные системы. Появились в середине 50-х годов XX века.
Второе поколение — Многорежимные операционные системы, операционные системы реального времени. Появились в середине 60-х годов XX века.
Третье поколение — Операционные системы для персональных компьютеров, сетевые операционные системы, графический пользовательский интерфейс ОС. Появились в начале 80-х годов XX века.
Четвертое поколение — Распределенные операционные системы. Появились на границе 80-х и 90-х годов XX века.
Пятое поколение — Операционные системы с поддержкой беспроводной связи для мобильных устройств. Появились в середине 90-х годов XX века.

История

Спасибо!
Вопросы?