Министерство сельского хозяйства и продовольствия

Республики Беларусь

Главное управление образования, науки и кадров

Учреждение образования «Ошмянский государственный аграрно-экономический колледж»

Ошмяны 2010

Оглавление

Введение. Цели и задачи дисциплины "Операционные системы". 3

Раздел 1. Основные сведения об операционных системах. 6

Тема 1.1. ПОНЯТИЕ ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ 6

Тема 1.2. Классификация операционных систем. Структура операционной системы. 7

Тема 1.3. Функции, выполняемые операционной системой. 11

Раздел 2. Операционная система MS-DOS. 24

Тема 2.1. Состав MS DOS. Основные функции. Основные команды MS DOS. 24

Тема 2.2. Конфигурирование и настройка системы. 26

Раздел 3. Операционная система Windows. 29

Тема 3.1. Установка и загрузка ОС Windows. 29

Тема 3.2. Конфигурирование системы. 41

Тема 3.3. Общие сведения о файловых системах в ОС Windows. Файловая система NTFS. 54

Тема 3.4. Средства управления ресурсами ОС Windows. 60

Тема 3.5. Средства мониторинга и оптимизации системы. 63

Тема 3.6. Типовые задачи администрирования в Windows. 81

Тема 3.7. Назначение и структура реестра Windows. 95

Тема 3.8. Сетевая архитектура ОС. 103

Тема 3.9. Работа с Internet и электронной почтой. 119

Тема 3.10. Перспективы развития ОС семейства Windows. 142

Раздел 4. Операционная система Linux. 145

Тема 4.1. Основные понятия. Установка и загрузка Linux. 145

Тема 4.2. Файловая система. Работа с файловой системой. 169

Тема 4.3. Администрирование и конфигурирование Linux. 173

Тема 4.4. Перспективы развития ОС семейства Linux. 193

Список литературы 214

Введение. Цели и задачи дисциплины "Операционные системы".

1. Цель и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе.

2. Понятие операционной системы

3. Эволюция операционных систем и основные идеи

4. Единицы работы вычислительной системы

Цель и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе.

Курс «Операционные системы» является общепрофессиональной дисциплиной и относится к базовым курсам специальности, т.к. дает основные знания и навыки работы с персональным компьютером. В процессе изучения курса студенты должны получить знания по основополагающим принципам построения операционных систем. В качестве примера современных операционных систем изучаются системы Windows XP и Linux. Курс построен на сравнении этих двух систем, но более подробно изучается ОС Windows XP. При изучении ОС особое внимание уделяется принципам их построения и функционирования, основным чертам пользовательского интерфейса, чтобы облегчить в будущем освоение новых версий этих систем.

В результате изучения дисциплины учащиеся должны:

знать:

• об основных направлениях развития современных операционных систем;

• об основных понятиях, используемых в теории операционных систем: процесса, потока, ядра, файловой системы, виртуальной памяти и т.д.;

• об основных принципах организации и управления памяти,

• об основных дисциплинах управления процессами, потоками в системах;

• об основных моделях, закладываемых при создании операционных систем;

• о структуре и архитектуре изучаемых операционных систем, их достоинства и недостатки.

уметь:

• работать с интерфейсом операционных систем;

• ставить и решать задачи администрирования и конфигурирования систем, автоматизации решения прикладных задач под управлением различных операционных систем.

иметь представление:

• о работе компьютера в сети под управлением сетевой ОС;

• об основных тенденциях развития современных ОС.

Дисциплина входит в цикл общепрофессиональных. Курс базируется на знаниях, полученных в результате изучения дисциплин: «Информатика», «Системное программное обеспечение и программирование», «Организация ЭВМ и систем».

Понятие операционной системы

Существуют две группы определений ОС: «совокупность программ, управляющих оборудованием» и «совокупность программ, управляющих другими программами». Обе они имеют свой точный технический смысл, который, однако, становится ясен только при более детальном рассмотрении вопроса о том, зачем вообще нужны операционные системы.

Есть приложения вычислительной техники, для которых ОС излишни. Напр., встроенные микрокомпьютеры содержатся сегодня во многих бытовых приборах, автомобилях (иногда по десятку в каждом), сотовых телефонах и т. п. Зачастую такой компьютер постоянно исполняет лишь одну программу, запускающуюся по включении. И простые игровые приставки — также представляющие собой специализированные микрокомпьютеры — могут обходиться без ОС, запуская при включении программу, записанную на вставленном в устройство «картридже» или компакт-диске. Тем не менее, некоторые микрокомпьютеры и игровые приставки всё же работают под управлением особых собственных ОС. В большинстве случаев, это UNIX-подобные системы (последнее особенно верно в отношении программируемого коммутационного оборудования: фаерволов, маршрутизаторов).

Эволюция операционных систем и основные идеи

Предшественником ОС следует считать служебные программы (загрузчики и мониторы), а также библиотеки часто используемых подпрограмм, начавшие разрабатываться с появлением универсальных компьютеров 1-го поколения (конец 1940-х годов).

Загрузчик ОС

Загрузчик операционной системы — системное программное обеспечение, обеспечивающее загрузку операционной системы непосредственно после включения компьютера.

Загрузчик операционной системы:

• обеспечивает необходимые средства для диалога с пользователем компьютера (например, загрузчик позволяет выбрать ядро операционной системы для загрузки);

• приводит аппаратуру компьютера в состояние, необходимое для старта ядра операционной системы (например, на не-x86 архитектурах перед запуском ядра загрузчик должен правильно настроить виртуальную память);

• загружает ядро операционной системы в ОЗУ.

• формирует параметры, передаваемые ядру операционной системы (например, ядру Linux передаются параметры, указывающие способ подключения корневой файловой системы);

• передаёт управление ядру операционной системы.

На компьютерах архитектуры IBM PC запуск загрузчика осуществляется программным обеспечением BIOS, записанной в ПЗУ компьютера.

Распространённые загрузчики:

NTLDR — загрузчик ядра Windows NT

Windows Boot Manager (bootmgr.exe, winload.exe) — загрузчик ядра Windows Vista

LILO (LInux LOader) — загрузчик, в основном применяемый для загрузки ядра Linux

GRUB (Grand Unified Bootloader) — применяется для загрузки ядра Linux и Hurd (StartUp Manager)

OS/2 BootManager — загрузчик ядра OS/2 и др.

В 1950-60-х годах сформировались и были реализованы основные идеи, определяющие функциональность ОС: пакетный режим, разделение времени и многозадачность, разделение полномочий, реальный масштаб времени, файловые структуры и файловые системы.

Пакетный режим

Пакетный режим предполагает наличие очереди программ на исполнение, причём ОС может обеспечивать загрузку программы с внешних носителей данных в оперативную память, не дожидаясь завершения исполнения предыдущей программы, что позволяет избежать простоя процессора.

Разделение времени и многозадачность

Уже пакетный режим в своём развитом варианте требует разделения процессорного времени между выполнением нескольких программ.

Разделение времени позволило создать «многопользовательские» системы, в которых один (как правило) центральный процессор и блок оперативной памяти соединялся с многочисленными терминалами. При этом часть задач (таких, как ввод или редактирование данных оператором) могла исполняться в режиме диалога, а другие задачи (такие, как массивные вычисления) — в пакетном режиме.

Разделение полномочий

Распространение многопользовательских систем потребовало решения задачи разделения полномочий, позволяющей избежать возможности модификации исполняемой программы или данных одной программы в памяти компьютера другой (содержащей ошибку или злонамеренно подготовленной) программой, а также модификации самой ОС прикладной программой.

Реальный масштаб времени

Применение универсальных компьютеров для управления производственными процессами потребовало реализации «реального масштаба времени» («реального времени») — синхронизации исполнения программ с внешними физическими процессами.

Включение функции реального масштаба времени в ОС позволило создавать системы, одновременно обслуживающие производственные процессы и решающие другие задачи (в пакетном режиме и (или) в режиме разделения времени).

Файловые системы и структуры

Постепенная замена носителей с последовательным доступом (перфолент, перфокарт и магнитных лент) накопителями произвольного доступа (на магнитных дисках).

Единицы работы вычислительной системы

Главной отличительной особенностью многопроцессорной вычислительной системы является ее производительность, т.е. количество операций, производимых системой за единицу времени. Различают пиковую и реальную производительность. Под пиковой понимают величину, равную произведению пиковой производительности одного процессора на число таких процессоров в данной машине. При этом предполагается, что все устройства компьютера работают в максимально производительном режиме. Пиковая производительность компьютера вычисляется однозначно, и эта характеристика является базовой, по которой производят сравнение высокопроизводительных вычислительных систем. Чем больше пиковая производительность, тем (теоретически) быстрее пользователь сможет решить свою задачу. Пиковая производительность есть величина теоретическая и, вообще говоря, недостижимая при запуске конкретного приложения. Реальная же производительность, достигаемая на данном приложении, зависит от взаимодействия программной модели, в которой реализовано приложение, с архитектурными особенностями машины, на которой приложение запускается.

Существует два способа оценки пиковой производительности компьютера. Один из них опирается на число команд, выполняемых компьютером за единицу времени. Единицей измерения, как правило, является MIPS (Million Instructions Per Second). Производительность, выраженная в MIPS, говорит о скорости выполнения компьютером своих же инструкций.

Другой способ измерения производительности заключается в определении числа вещественных операций, выполняемых компьютером за единицу времени. Единицей измерения является Flops (Floating point operations per second) – число операций с плавающей точкой, производимых компьютером за одну секунду. Такой способ является более приемлемым для пользователя, поскольку ему известна вычислительная сложность программы, и, пользуясь этой характеристикой, пользователь может получить нижнюю оценку времени ее выполнения.

Однако пиковая производительность получается только в идеальных условиях, т.е. при отсутствии конфликтов при обращении к памяти при равномерной загрузке всех устройств. В реальных условиях на выполнение конкретной программы влияют такие аппаратно-программные особенности данного компьютера как: особенности структуры процессора, системы команд, состав функциональных устройств, реализация ввода/вывода, эффективность работы компиляторов.

Одним из определяющих факторов является время взаимодействия с памятью, которое определяется ее строением, объемом и архитектурой подсистем доступа в память. В большинстве современных компьютеров в качестве организации наиболее эффективного доступа к памяти используется так называемая многоуровневая иерархическая память.