Первое поколение (1950-е годы)

Основная задача первых операционных систем – ОС 50-х годов - упрощение перехода с задачи на задачу (ОС пакетной обработки). Запущенная задача по-прежнему получает в свое распоряжение все ресурсы компьютера. Но после завершения каждой задачи (нормального или аварийного) управление ресурсами возвращается ОС, которая приводит ЭВМ в состояние, позволяющее ввести и запустить следующую задачу, и обеспечивает ввод и запуск этой задачи. Главная цель такой ОС - сокращение времени на запуск программы и удаление её из машины.

Характеристики ОС первого поколения:

• пакетная обработка одного потока задач;
• наличие стандартных программ ввода/вывода;
• возможность автоматического перехода от программы к программе;
• средства восстановления после ошибок (очистка регистров машины после аварийного завершения задачи и запуск следующей при минимальном вмешательстве оператора);
• языки управления заданиями (возможность подробно описывать задания и требуемые ресурсы).

1.2.3 Второе поколение (начало 1960-х годов)

Операционная система второго поколения является системой коллективного пользования с мультипрограммным режимом работы или системой мультипроцессорного типа.

В первых вычислительных системах все подсистемы и устройства компьютера управлялись центральным процессором, поэтому процессор не мог выполнять вычислений, пока осуществлялся обмен данными между оперативной памятью и внешними устройствами. Введение в состав машины специальных контроллеров внешних устройств позволило распараллелить операции ввода/вывода данных с вычислениями на центральном процессоре. Но все равно выполняющаяся программа только малую часть от всего времени своей работы занимала процессор, а большую часть времени процессор продолжал простаивать, дожидаясь окончания очередной операции ввода/вывода из-за существенного различия в скоростных характеристиках устройств ввода/вывода и ЦП. Поэтому и было предложено организовать мультипрограммный (мультизадачный) режим работы вычислительной системы, при котором, пока одна программа ожидает завершения очередной операции ввода/вывода, другая задача может быть поставлена на решение.

В мультипрограммных вычислительных системах (ВС) в оперативной памяти находится одновременно несколько программ, а центральный процессор быстро переключается с выполнения одной программы на другую.

Операционные системы второго поколения можно подразделить на системы разделения времени и системы реального времени.

Системы разделения времени предоставляют пользователю возможность непосредственно взаимодействовать с компьютером при помощи терминалов, они функционируют в интерактивном (диалоговом) режиме. При этом исправление ошибок в программах осуществляется за минуты или секунды вместо часов и дней в системах пакетной обработки, что способствует повышению производительности труда программиста. (MULTICS, TSS IBM).

Системы реального времени используются при управлении технологическими процессами или объектами, в бортовых вычислительных системах и т.п. Такие ОС часто работают с недогрузкой, т.к. для них основное требование – быть в состоянии постоянной готовности и быстро реагировать на предусмотренные события (CP-67/CMS фирмы IBM; VMOS фирмы RCA).

1.2.4 Третье поколение (середина 60-х – середина 70-х)

Операционные системы третьего поколения становятся многорежимными. Они обеспечивают обработку информации во всех известных режимах:

• пакетную обработку;
• разделение времени;
• режим реального времени;
• мультипроцессорный режим.

Универсальность этих систем обусловила их громоздкость и дороговизну. Для работы с ними пользователю приходилось изучать сложные языки управления заданиями, чтобы уметь описывать задания и требуемые ресурсы (UNIX).

1.2.5 Четвертое поколение (середина 1970-х – 90-е)

Появление четвертого поколения ОС связано с:

• распространением вычислительных сетей;
• появлением микропроцессора и персонального компьютера.

Персональные компьютеры оснащаются интерфейсными средствами приема-передачи данных и могут использоваться в качестве терминалов мощных ВС. При этом усложнились проблемы защиты информации от возможного несанкционированного доступа.

Операционные системы четвертого поколения имеют следующие особенности:

• дружественный интерфейс, ориентированный на неподготовленного пользователя и при помощи меню предоставляющий пользователю ряд альтернатив, выраженных на естественном языке;
• использование концепции виртуальных машин, благодаря которой пользователь избавлен от необходимости знать физические особенности машин и систем; он имеет дело с функциональным эквивалентом компьютера, создаваемым для него операционной системой и называемым виртуальной машиной;
• распределенная обработка данных: гораздо целесообразнее иметь вычислительные мощности там, где они необходимы, вместо того, чтобы передавать данные для обработки в вычислительные центры.

24. Планировщик (scheduler) - компонента ОС, планирующая и осуществляющая перевод процессов из состояния готовности в состояние выполнения.
Долговременный планировщик (планировщик заданий) - планировщик ОС, определяющий, какие процессы должны быть перемещены в очередь готовых процессов.
Кратковременный планировщик (планировщик процессора) – планировщик ОС, определяющий, какие процессы должны быть выполнены следующими и каким процессам должен быть предоставлен процессор.
Планировщик откачки и подкачки процессов – планировщик ОС, определяющий, какие пользовательские процессы должны быть подкачаны в память или откачаны на диск.

25. Операционные системы могут включать до трёх различных типов планировщиков: долговременный планировщик (или планировщик разрешения выполнения),среднесрочный планировщик и краткосрочный планировщик (также известный как диспетчер). Сами названия уже описывают относительную частоту, с которой планировщик выполняет свои функции.

В большинстве операционных систем универсального назначения планирование осуществляется динамически (on-line), то есть решения принимаются во время работы системы на основе анализа текущей ситуации. ОС работает в условиях неопределенности — потоки и процессы появляются в случайные моменты времени и также непредсказуемо завершаются. Динамические планировщики могут гибко приспосабливаться к изменяющейся ситуации и не используют никаких предположений о мультипрограммной смеси. Для того чтобы оперативно найти в условиях такой неопределенности оптимальный в некотором смысле порядок выполнения задач, операционная система должна затрачивать значительные усилия.
Другой тип планирования — статический — может быть использован в специализированных системах, в которых весь набор одновременно выполняемых задач определен заранее, например в системах реального времени. Планировщик называется статическим (или предварительным планировщиком), если он принимает решения о планировании не во время работы системы, а заранее (off-line). Соотношение между динамическим и статическим планировщиками аналогично соотношению между диспетчером железной дороги, который пропускает поезда строго по предварительно составленному расписанию, и регулировщиком на перекрестке автомобильных дорог, не оснащенном светофорами, который решает, какую машину остановить, а какую пропустить, в зависимости от ситуации на перекрестке.

27. Для выполнения процессов ОС назначает ему: область оперативной памяти, необходимое количество процессорного времени, файлы и устройства ввода/вывода, а так же в информацию включается история, значения приоритета процесса. Важной задачей ОС является защита ресурсов выделенных одному процессу от остальных процессов. Особенно зашищаем ресурсом является память.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: