Дипломная работа (колледж/техникум) на тему Характеристика и оценка возможностей операционной системы ПК.

Содержание:

Ведение 3
1 Место и роль операционной системы 5
1.1 Определение операционной системы 5
1.2 Операционная система в архитектуре компьютера 6
1.3 Задачи операционной системы 12
2 Классификация операционных систем 16
3 Принцип работы операционной системы 28
3.1 Архитектура фон Неймана 28
3.2 Основы работы операционной системы 30
4 Определение характеристик и возможностей операционных систем 33
Заключение 35
Литература 37

Введение:

На данный момент персональный компьютер основательно вошел в жизнь любого человека. Сложно представить предприятия без использования компьютерной техники – учет продаж, банковские операции, медицина, производственные процессы, обучение и многое другое активно эксплуатирует персональные компьютеры и сервера.
Связь компьютерной аппаратуры (железа) и пользователя осуществляет специальное программное обеспечение – операционная система. На операционную систему возложены все функции, которые обеспечивают взаимодействие компьютерного оборудования, программного обеспечения и пользователей. Операционные системы используются на серверах, суперкомпьютерах, мобильных устройствах (смартфонах, планшетах), персональных компьютерах. На данный момент используется большое количество различных типов операционных систем, которые отличаются аппаратными платформами, областями применения, способами реализации и др.
Предметом исследования являются характеристики и возможности операционных систем.
Объект исследования операционные системы для персонального компьютера.
Целью работы является изучение характеристик и возможностей операционных систем персонального компьютера.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
– дать определение операционной системы;
– определить роль операционной системы в архитектуре компьютера;
– определены основные задачи, которые ставятся перед операционной системой;
– определить каким образом классифицируются операционные системы, какие виды операционных систем на данный момент, какие семейства используются на персональных компьютерах;
– определить принципы операционной системы, изучить архитектуру фон Неймана, которая стала основой для современных операционных систем:
– определить основы работы операционных систем;
– определить критерии и характеристики операционной системы;
– осуществить сравнительный анализ наиболее распространенных и используемых операционных систем – Windows, Linux, MacOS.
Большое количество операционных систем ставит пользователей перед выбором, знание основ операционных систем, их возможностей, характеристик позволит сделать правильный и обоснованный выбор. Материал данной работы поможет пользователям при выборе операционной системы, которая будет отвечать всем необходимым требованиям, будет отличаться простотой использования, быть максимально защищенной.

Текст работы:

Каждая операционная система имеет свои достоинства и недостатки. Организация операционных систем мало чем отличается друг от друга. При выборе операционной системы, пользователь должен определить, насколько она может решить обеспечение текущих задач.
Данная работа посвящена изучению характеристик и оценке возможностей операционной системы ПК.
В рамках данной работы были решены следующие задачи:
– дано определение операционной системы;
– определена роль операционной системы в архитектуре компьютера, представлена архитектура ПК, визуализирована архитектура операционной системы, указана роль ядра в выполнении функций системы;
– определены основные задачи, которые ставятся перед операционной системой;
– представлена классификация операционных систем, представлено описание наиболее популярных операционных систем, которые используются на персональных компьютерах;
– определены принципы организации операционной системы, изучена архитектура фон Неймана, представлены основные принципы фон Неймана;
– определены основы работы операционных систем;
– определены критерии и характеристики операционной системы;
– осуществлен сравнительный анализ наиболее распространенных и используемых операционных систем – Windows, Linux, MacOS.
При проведении сравнительного анализа выделенных характеристик были сформированы следующие выводы.
1. Операционная система Windows имеет следующие возможности:
– отличается невысокими системными требованиями;
– является наиболее уязвимой для компьютерных вирусов системой;
– отличается стабильностью работы;
– большое количество программных приложений написаны именно под данную операционную систему;
– отличается удобным интерфейсом;
– имеет высокую цену;
– является наиболее распространенной операционной системой.
2. Операционная система Linux имеет следующие возможности:
– отличается невысокими системными требованиями;
– имеет свободный код, который постоянно дорабатывается;
– отличается высокой степенью защиты от компьютерных вирусов;
– считается наиболее стабильной системой;
– количество программных приложений написанных под данную операционную систему постоянно возрастает;
– операционную систему можно найти в свободном доступе.
3. Операционная система MacOS имеет следующие возможности:
– сложно определить системные требования;
– является наиболее безопасной операционной системой;
– количество программных приложений написанных под данную операционную систему постоянно возрастает, однако их приобретение возможно только через AppStore;
– отличается удобством использования и простотой.
Выбор операционной системы должен основываться на запросах. Windows является очень простой и понятной операционной системой, которая идеально подходит начинающему пользователю. Mac OS является отлично оптимизированной системой, приятна в работе, и высоко производительна. ОС Linux активно развивается, основным ее применением является использование для веб хостингов и серверов, однако в последнее время все чаще устанавливается на персоанльные компьютеры.

Заключение:

На данный момент персональный компьютер основательно вошел в жизнь любого человека. Сложно представить предприятия без использования компьютерной техники – учет продаж, банковские операции, медицина, производственные процессы, обучение и многое другое активно эксплуатирует персональные компьютеры и сервера.
Связь компьютерной аппаратуры (железа) и пользователя осуществляет специальное программное обеспечение – операционная система. На операционную систему возложены все функции, которые обеспечивают взаимодействие компьютерного оборудования, программного обеспечения и пользователей. Операционные системы используются на серверах, суперкомпьютерах, мобильных устройствах (смартфонах, планшетах), персональных компьютерах. На данный момент используется большое количество различных типов операционных систем, которые отличаются аппаратными платформами, областями применения, способами реализации и др.
Предметом исследования являются характеристики и возможности операционных систем.
Объект исследования операционные системы для персонального компьютера.
Целью работы является изучение характеристик и возможностей операционных систем персонального компьютера.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
– дать определение операционной системы;
– определить роль операционной системы в архитектуре компьютера;
– определены основные задачи, которые ставятся перед операционной системой;
– определить каким образом классифицируются операционные системы, какие виды операционных систем на данный момент, какие семейства используются на персональных компьютерах;
– определить принципы операционной системы, изучить архитектуру фон Неймана, которая стала основой для современных операционных систем:
– определить основы работы операционных систем;
– определить критерии и характеристики операционной системы;
– осуществить сравнительный анализ наиболее распространенных и используемых операционных систем – Windows, Linux, MacOS.
Большое количество операционных систем ставит пользователей перед выбором, знание основ операционных систем, их возможностей, характеристик позволит сделать правильный и обоснованный выбор. Материал данной работы поможет пользователям при выборе операционной системы, которая будет отвечать всем необходимым требованиям, будет отличаться простотой использования, быть максимально защищенной.

Список литературы:

1 Место и роль операционной системы

1.1 Определение операционной системы

Операционная система (ОС) – это среда программ, составляющих основную программную платформу, которая позволяет программному обеспечению, установленному в системе, работать. ОС контролирует работу всех запущенных процессов и компьютерных устройств. Хотя обычно ОС работает в фоновом режиме, однако без нее компьютер совершенно бесполезен. Операционная система, установленная на жестком диске компьютера, определяет, какое программное обеспечение может быть запущено под его контролем, влияет на безопасность данных, устанавливает соединения с сетью, контролируя подчиненные системы, работающие на других компьютерах, определяет совместимость с другими системами и определяет функциональные возможности стабильности работы. К сожалению, идеальной системы не существует, у каждого есть свои плюсы и минусы [1].
Операционная система является посредником между пользователем и оборудованием, обеспечивая удобную среду для выполнения программ. Конечный пользователь использует программы (приложения), для которых выделяются ресурсы компьютерной системы. Распределением управляет операционная система, благодаря которой можно достичь относительно высокой степени независимости программы от конкретного оборудования и соответствующего уровня безопасности и эффективности [2].
На рисунке 1 представлена схематичная организация операционной системы, отображена связь между пользователем, оборудованием и программным обеспечением, которым пользуется пользователь. Операционная система создает возможность для работы всех перечисленных элементов.
Рисунок 1 – Схематичная организация операционной системы

1.2 Операционная система в архитектуре компьютера

Архитектура современного универсального компьютера выглядит как на рисунке 2. Компьютер состоит из: процессора, внешних устройств, драйверов внешних устройств, оперативной памяти, кэш-памяти, контроллера памяти и системной шины.
Каждый контроллер отвечает за определенную группу устройств, контролирует их работу и выступает в качестве посредника при отправке информации с и на устройства. Контроллер имеет собственную память, в которой он может буферизовать данные, отправляемые на устройства и с них. Это позволяет быстро отправлять информацию через системную шину независимо от скорости работы устройства. Контроллеры также могут быть подключены к системной шине, которая соединяет основную шину с шинами более низкого уровня (например, PCI, ISA), к которым также могут быть подключены контроллеры и т.д. Часто внешние устройства также подключаются к контроллеру через подходящую шину (например, SCSI). Так что в системе у нас обычно много автобусов.
Все устройства, подключенные к шине, могут работать параллельно. Им нужно синхронизировать свои действия только тогда, когда они хотят использовать шину, т.е. в основном при отправке информации на устройство и с него. Такой параллелизм увеличивает производительность системы.

Рисунок 2 – Архитектура современного компьютера

Структура операционной системы различает ядро и системные программы, которые поставляются вместе с операционной системой, но не являются неотъемлемой частью ядра. Ядро представляет собой набор модулей, которые скрывают подробности аппаратной реализации компьютерной системы, предоставляя набор служб, используемых, среди прочего, для реализации системных программ. В дальнейшем операционная система будет пониматься главным образом как ядро или другие программные компоненты, неотъемлемо связанные с функционированием ядра.
С точки зрения контакта с пользователем важен интерпретатор команд, который может быть частью ядра или системной программы (например, в UNIX). Интерпретатор выполняет определенные команды внутри себя, то есть модуль или программа интерпретатора обеспечивает реализацию этих команд. Если интерпретатор не может выполнить команду внутри, он запускает соответствующую программу (так называемую внешнюю команду) как отдельный процесс [3].
На рисунке 3 представлена структура операционной системы Windows.

Рисунок 3 – Структура операционной системы Windows

В типичной операционной системе выделяют следующие подсистемы [1]:
1. Подсистема управления процессами.
Процесс — это исполняемая программа. Программа является пассивным объектом (например, файлом на диске), а процесс является активным объектом (запущенной программой). В частности, если запускается одна и та же программа несколько раз одновременно, будет создано несколько процессов, но только с одной программой. Подсистема управления процессами отслеживает все процессы, запущенные в системе (как системные, так и пользовательские процессы), выделенные им ресурсы, их состояние и какой процесс выполняется в настоящее время. Эта подсистема отвечает за:
– создание и удаление процессов,
– планирование, приостановка и возобновление процессов,
– механизмы синхронизации и связи между процессами, а также обработка тупиковых ситуаций.
2. Подсистема управления памятью.
Эта подсистема отслеживает, какие области памяти свободны, а какие заняты и кем. Подсистема выделяет память для процессов и освобождает ее. Данная подсистема также имеет дело с виртуальной памятью. В многопрограммной среде подсистема решает, какие программы должны быть загружены в память, а какие должны быть запущены.
3. Подсистема файловой системы.
Эта подсистема реализует концепции файлов и каталогов, скрывая от пользователя, как их реализовать. Он реализует:
– основные операции над файлами и каталогами;
– доступ к файлам;
– расположение содержимого файла во вспомогательной памяти;
– сохранение файлов на энергонезависимых устройствах хранения.
4. Подсистема ввода / вывода.
Эта подсистема скрывает детали устройства ввода / вывода от пользователя. Подсистема состоит из:
– модуля управления для отдельных устройств, скрывающие детали, характерные для отдельных устройств,
– унифицированного интерфейса модулей управления устройством,
– модуля управления буферизацией и предварительным чтением вспомогательной памяти.
5. Подсистема вспомогательной памяти.