1_Введение

ОС как интерфейс

•Назначение ОС:

–Программисту:

Легче программировать

•Прикладная программа не привязана к оборудованию

•Готовые часто используемые функции (системные вызовы)

–Конечному пользователю (end user): Удобней работать

•Интуитивно понятный диалог

–ОС предоставляет пользователю и программисту вместо реальной аппаратуры компьютера виртуальную машину

ОС как среда

•ОС образует своеобразную среду, в которой выполняются программы

•Программы обращаются к функциям ОС для выполнения стандартных операций – через прерывания (системные вызовы)

•Программы взаимодействуют между собой с помощью средств ОС

•Программы используют информацию о настройках через параметры среды (окружения)

Эволюция ОС

•На первых компьютерах не было ОС

–Прикладные программы содержали процедуры расчетов и ввода/вывода информации

–Программы непосредственно взаимодействовали с оборудованием компьютера

–Ввод, запуск и остановка программ выполнялись вручную с пульта управления

•Из повторяющихся процедур сформировалась библиотека программ, которая постепенно стала самостоятельным пакетом программ

–ОС – программа многократного использования

•С увеличением вычислительной мощности компьютеров появились новые проблемы и потребовались новые функции: многозадачность (мультипрограммирование)

История ОС и ВТ

•1850: Первый цифровой механический компьютер.

•1945 - 55: Первое поколение ЭВМ

–Электронные лампы и коммутационные панели. Программирование на абсолютном машинном языке.

•1955 - 65: Второе поколение ЭВМ

–Транзисторы и системы пакетной обработки. Большие ЭВМ. Первые языки программирования (ассемблер, Фортран). Перфокарты, магнитные ленты.

•1965 - 80: Третье поколение ЭВМ

–Интегральные схемы и многозадачность. Малые ЭВМ. Режим разделения времени. Многопользовательские системы. ОС UNIX.

•1980 - ...: Четвертое поколение ЭВМ

–Большие интегральные схемы. Микропроцессор (тысячи транзисторов на 1 кв.см.). МикроЭВМ. Персональные компьютеры. UNIX / X Win. DOS/Windows. Сетевые и распределенные ОС.

Современные ОС

•Микроядро

•Многопоточность

•Симметричная многопроцессорность

•Объектно-ориентированная структура

Этапы развития инф. техн. (IT)

–По мере развития вычислительной техники постепенно менялась стоимость разных элементов вычислительной системы. Соответственно, старались повышать эффективность использования самого дорогого элемента (Hardware, Software, User)

•50-60-е гг. Экономия машинных ресурсов (машинного времени).

–Первые трансляторы языков. Пакетная обработка: программы собирают в один пакет перфокарт, затем компьютер выполняет весь этот пакет без участия человека.

•60-80-е гг. Автоматизация труда программиста

–Языки программирования высокого уровня, удобные компиляторы, оболочки.

•80-х гг. Профессиональные знания специалистов предметной области

–Объединение существующих программ в единую информационную систему (системная интеграция). Для освоения пакета программ требуется не только знание компьютера, но и предметные знания. Формализация профессиональных знаний – инженерия знаний (knowledge engineering); экспертные системы, искусственный интеллект.

Классификация ОС по организации доступа

•Пакетные (OS 360)

•Интерактивные (Windows, Unix)

•Реального времени (QNX)

Пакетная обработка

•batch processing, spooling, буферизация

–Запуск программ в пакетном режиме:

•Пользователь формирует задания

•Системный программист собирает задания в пакет (на перфокартах или магнитных лентах) и запускает на выполнение

•Пользователь получает распечатку результатов

–Пакетная обработка в производстве: При объединении нескольких однотипных действий экономится подготовительно-заключительное время

–Печать нескольких документов на одном принтере. Задания накапливаются в буфере печати (область на диске), а затем выводятся на принтер в фоновом режиме, без участия оператора.

Подготовительнозаключительное время

Примеры пакетной обработки

•Пакетные файлы (программа на языке команд DOS, скрипты UNIX)

•Обработка изображений: Photoshop

•Обработка звука: Sound Forge

•Обработка видео: VirtualDub

•Макросы

Пакетные файлы DOS/Windows

• Batch file, BAT-файл, *. BAT

rexxx.cmd

:: comment @echo off

title Renaming files

for %%X in (*.mp3) do ren %%X %1%%~nX.mp3

Пакетная обработка изображений: Photoshop

Пакетная обработка звука: Sound Forge

Пакетная обработка видео: VirtualDub

Классификация ОС по выполнению программ

•Однопрограммные

–выполняют одну программу (первые версии DOS);

•Многопрограммные

–в памяти находится несколько программ, но выполняется только одна из них (активная программа) (последние версии DOS, Win 3.x);

•Многозадачные

–выполняют несколько программ одновременно (Win 95 и старше, UNIX).

•Программа – последовательность машинных команд; хранится как файл на диске.

•Задача, процесс, задание, job – программа, которая запущена на выполнение; находится в оперативной памяти ЭВМ.

–При одновременном выполнении нескольких задач одним процессором в каждый момент времени он работает только с одной задачей и по определенным правилам переключается на следующую

Виды компьютеров

•Суперкомпьютер

–Десятки тысяч процессоров

•Кластер (cluster)

–параллельно работают несколько машин

•Мейнфрейм (mainframe, большая машина)

–Десятки-сотни процессоров

•Рабочая станция (workstation)

–несколько процессоров

•Персональный компьютер

–один процессор (многоядерные машины)

Области применения ЭВМ

•ПК – для обычной работы: бухгалтерия, небольшое делопроизводство, простые расчеты

•РС – научные расчеты, сложная графика

•МФ – сервер для среднего и крупного предприятия

•К – научные расчеты в университетской сети

•СК – сложные военные расчеты, анализ и прогноз погоды, реалистичное изображение для кино

Суперкомпьютер

•Производительность: терафлопсы

–E. tera – триллион

–FLOPS = floating-point operations per second (число операций с плавающей точкой, выполняемых за секунду)

•В суперкомпьютерах используется

массовый параллелизм – очень большое количество процессоров работают параллельно – сотни, тысячи.

Домашнее задание

• Суперкомпьютер УГАТУ

Кластер

•Несколько компьютеров, объединенные по быстрым линиям связи

•Параллельная система

•Дешевая замена суперкомпьютеров

–[E. cluster – (виноградная) гроздь]