Краткий исторический экскурс.

В первых вычислительных машинах (40-е годы) ОС не было. Пользователи имели полный доступ к машинному языку и все программы писали непосредственно в машинных кодах. Большинство компьютеров второго поколения (50-е годы) работало в пакетном режиме. Программные средства, обслу­живающие пакетную обработку программ пользователей можно считать первыми ОС. Их задача сводилась к тому, чтобы, получив от оператора сразу несколько программ по­льзователей, быстро выполнить их одну за другой, тем са­мым устранив задержки при переходе от программы к про­грамме.

По мере роста мощности вычислительных систем опера­ционные системы стали создаваться как системы, коллек­тивного пользования с мультипрограммным режимом работы и как системы мультипроцессорного типа («мульти» — множественность, многократность). В мультипрог­раммных системах программы нескольких пользователей находятся в основной памяти компьютера, а центральный процессор быстро переключается с задачи на задачу. В муль­типроцессорной системе единый вычислительный комплекс содержит несколько процессоров, что повышает его вычислительную мощность.

Постепенно начали появляться методы, обеспечивающие независимость программирования от устройств конкретной ЭВМ. Были разработаны ОС с разделением времени, кото­рые предоставляли сразу нескольким пользователям воз­можность взаимодействовать с компьютером в диалоговом (интерактивном) режиме: пользователь печатает запрос компьютеру на своем терминале, компьютер обрабатывает этот запрос с максимально возможной скоростью и выдает (если требуется) ответ на терминал пользователя. Диалого­вый режим позволил в значительной степени повысить эффективность процесса разработки и отладки программ, дал возможность пользователю обнаруживать и исправлять ошибки за считанные секунды или минуты вместо того, что­бы ждать, пока будут получены результаты пакетной обра­ботки.

ОС третьего поколения (70-е годы) были многорежимны­ми. Некоторые из них обеспечивали работу сразу во всех из­вестных режимах:

Ø в режиме пакетной обработки;

Ø в режиме разделения времени;

Ø в режиме реального времени и мультипроцессорном ре­жиме.

Названные системы были громоздкими и дорогостоящими; кроме того, они значительно усложняли процедуру использования ЭВМ, так как пользователю, для того, чтобы заставить такую ОС выполнять простейшие действия, необходимо было изучать сложнейшие языки управления заданиями, чтобы описать задание и требуемые для него ресурсы.

К началу 80-х годов проблема совместимости различных компьютерных систем стала одной из серьезных проблем, которую можно было решить с помощью нового подхода к построению операционных систем. Основу системы должно было составлять микроядро (microkernel), написанное спе­циально для данного процессора. Все её прочие части следо­вало выделить в отдельные модули, не зависящие от типа процессора, которые взаимодействовали бы с ним и между собой. В результате обеспечивался несложный перенос опе­рационной системы и всего программного обеспечения с од­ного компьютера на другой. Эта идея быстро приобрела по­пулярность.

Заметим, что в отличие от поколений ЭВМ, когда каждое новое поколение полностью вытесняло предыдущее, каждое следующее поколение ОС улучшало и расширяло возможно­сти предыдущего.

С появлением персональных компьютеров возникли но­вые проблемы и у разработчиков ОС, так как необходимо было уместить широкую по набору выполняемых функций ОС в гораздо меньший объем памяти ПК. В этих целях фун­кции ОС были разделены. Наиболее часто используемые программы были помещены в ядро системы, постоянно находящееся в оперативной памяти машины. Менее используе­мые программы или утилиты, предлагалось размещать на внешнем запоминающем устройстве (диске) и вызывать в ОЗУ по мере необходимости.

Большинство современных ОС для ПК являются многоза­дачными (мультипрограммными). Их преимущество состо­ит в том, что пользователь может одновременного работать с несколькими приложениями, а также совершать обмен данными между приложениями.

Основными недостатками яв­ляются большая требовательность к ресурсам компьютера, а также то, что при возникновении неисправимой ошибки в одном из приложений все приложения системы, как прави­ло, заканчивают свою работу, что может повлечь за собой потерю данных.

Пример. Набирая текст реферата в текстовом редакторе, вы, не прерывая его работы, можете переключиться в электрон­ные таблицы, провести там необходимые расчеты, результаты которых затем скопировать в реферат, или войти в Интернет, чтобы найти среди его ресурсов интересные факты. Причем переход от одного приложения к другому осуществляется щелчком мыши.

Операционные системы разделяются на два больших класса:

Ø ОС общего назначения (стандартные), наиболее извест­ные среди которых: MicroSoft DOS, MicroSoft Winows 95/98, Windows 2000 Professional, AT&T Unix, IBM OS/2, Apple MacOS, SunOS;

Ø сетевые ОС, которые, наряду с функциями стандартных ОС, реализуют задачи, связанные с аппаратными ресурса­ми и файлами, находящимися в различных узлах сети. Наиболее известные среди них: Novell NetWare, UNIX, LUNIX, Windows NT, Windows ME (Millenium Edition), OS/2 LAN Server, OS/2 SMP, Solaris.

Операционная система создается, как правило, в расчете на определенные типы компьютеров и часто не может рабо­тать на другой аппаратной платформе. В свою очередь, при­кладные программы, особенно общего назначения, также создаются для работы под управлением конкретной ОС и ча­сто не могут использоваться с ОС другого типа.

Посредниками между пользователем и программным обеспечением компьютера служат так называемые операци­онные оболочки.

Оболочка — это программа, которая запускается под управлением операционной системы и помогает человеку работать с этой операционной системой.

Операционная оболочка делает более удобной работу по­льзователя с прикладными программами и файловой систе­мой. Эти оболочки предназначены для того, чтобы:

Ø облегчить пользователю выполнение операций над фай­лами, таких как быстрый поиск, копирование, удаление и пр.;

Ø сделать более удобным запуск на выполнение приложе­ний; обеспечить возможность быстрого перехода от одного приложения к другому при многозадачном режиме рабо­ты и т. п.

Одна из самых известных и распространенных во всем мире программ-оболочек называется Norton Comander. Ее разработал известнейший американский программист Питер Нортон, получивший всемирное признание за то, что упростил работу с компьютером для миллионов людей.

Программа-оболочка наглядно показывает на экране всю файловую структуру компьютера: диски, каталоги и файлы. С такой программой не надо набирать сложные команды МS-DOS в командной строке. Файлы можно разыскивать, копировать, перемещать, удалять, сортировать, изменять (редактировать, править) запускать, пользуясь всего лишь нескольким клавишами. Просто, понятно и удобно. Сегодня Norton Comander все еще используют на многих компьютерах, особенно на тех, которые работают в системе МS-DOS. Правда, она все-таки устарела. Сейчас для работы с принято использовать более современные средства FAR Manager и Windows Commander.

К системному программному обеспечению относятся и драйверы устройств(device driver) — программы, обеспе­чивающие взаимодействие операционной системы с физиче­скими устройствами. Драйвер обрабатывает прерывания об­служиваемого устройства, поддерживает очередь запросов и преобразует запросы в команды управления устройством.
Драйвер состоит из нескольких функций, которые обрабатывают определенные события операционной системы. Обычно это 7 основных событий:

1) загрузка драйвера – драйвер регистрируется в системе, производит первичную инициализацию и т. п.;

2) выгрузка драйвера – драйвер освобождает захваченные ресурсы – память, файлы, устройства и т. п.;

3) открытие драйвера – начало основной работы. Обычно драйвер открывается программой как файл;

4) чтение;

5) запись – программа читает или записывает данные из/в устройство, обслуживаемое драйвером;

6) закрытие – завершение работы драйвера;

7) IOCTL – зачастую драйвер поддерживает интерфейс ввода-вывода, специфичный для данного устройства. С помощью этого интерфейса программа может послать специальную команду, которую поддерживает данное устройство. Например, для SCSI устройств можно послать команду GET_INQUERY, чтобы получить описание устройства. В Win32 системах управление осуществляется через API-фунцию DeviceIoControl(), в UNIX-подобных – ioctl()

Сетевое ПО поддерживает и обеспечивает выполнение всех функций ПК в сети.

К сервисному ПО относятся все утилиты которые расширяют функциональность вашего компьютера, позволяют использовать его в различных направлениях. Зачастую эти приложения являются платными, их можно приобрести в специализированных магазинах или заказать через интернет. К ним относятся разного рода программы для выполнения поиска в сети, утилиты для диагностики ПК, приложения для работы с файлами, архиваторы, антивирусы и т.д.

К утилитам сервисного обслуживания относятся все виды сервисных программ, такие как утилиты по дефрагментации, проверке и исправлению структуры разделов жёсткого диска, исправлению системных зависимостей, тонкой настройке системы и т. д. Поскольку типовой набор необходимых УСО. примерно одинаков для всех пользователей ПК, то большое распространение получили заранее собранные пакеты утилит, наиболее ярким примером которых может послужить пакет Norton Utilities (входящий в Norton System Works) от компании Symantec.
Утилиты расширения функциональности расширяют функциональность существующих прикладных или системных средств, например, безопасного (невосстановимого) удаления файлов, утилиты системного менеджмента.
Информационные утилиты включают в себя мониторы, бенчмарки (тесты производительности), и утилиты общей (статической) информации.

Окно - важнейший элемент интерфейса пользователя, прямоугольная область экрана. Операционные системы корпорации Microsoft потому и называется Windows (окна), что работают с окнами. После открытия какой-нибудь папки в пределах рабочего стола размещается её окно. Как правило, все окна, с которыми работает в Windows, стандартны. Рассмотрим подробнее структуру типичного окна Windows (рис.2).

Рис. 2. Окно системной папки Windows 2000 Professional

В пределах изображенного окна размещаются:

• строка заголовка, в которой расположены: имя открытой папки; в левой части - кнопка вызова системного меню; в правой части - кнопки управления окном. Левая кнопка (со значком подчеркивания) сворачивает окно до иконки на панели задач. Средняя кнопка разворачивает окно на весь экран, или восстанавливает его первоначальные размеры. Правая кнопка (с крестиком) закрывает окно;

Кнопка	Назначение
	Свернуть окно в Панель задач
	Полноэкранное представление окна
	Отображение окна в нормальном виде
	Закрытие окна

• строка меню - представляет собой совокупность кнопок, называемых пунктами меню. При выборе пункта меню раскрывается подменю, в котором находятся пункты меню, при щелчке на них выпадает ниспадающее меню с командами, применяемыми к объектам рабочей области;
• панель инструментов - содержит кнопки наиболее часто используемых команд;
• адресная строка - играет роль командной строки и содержит список папок и дисков, доступных для работы пользователя;
• строка состояния - содержит информацию об объектах, находящихся в папке (например, количество выделенных, скрытых объектов; объем объектов);

• рабочая область - основная часть окна, в которой размещаются объекты;
• полоса прокрутки (вертикальная или горизонтальная) - это полоса вдоль нижней или правой границы окна. Она состоит из стрелок прокрутки, бегунка, собственно полосы прокрутки и служит для просмотра содержимого окна, не умещающегося в его размерах;
• рамка окна - ограничивает окно.