Разрядные операционные системы семейства Windows

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине

«Операционные системы»

Исполнитель: ст. гр. 4301 Галиева Д.М.

Руководитель: Шалагин С. В.

Оценка_________________

Подпись________________

“___” ________________2013г.

КАЗАНЬ 2013

Оглавление

Задание. 4

Операционные системы семейства Windows. 5

Введение. 5

Глава 1. 6

16-разрядные операционные системы семейства Windows. 6

Windows 1.0. 6

Windows 3.0. 7

Глава 2. 9

32-разрядные операционные системы семейства Windows. 9

Поколение 9х. 9

Windows 95. 9

Windows 98. 10

Windows 98 SE.. 11

Windows ME.. 12

Поколение NT. 14

Windows NT (New Technology) 14

Windows 2000. 14

Windows XP. 15

Windows NET. 17

Windows Vista. 18

Windows CE.. 19

Windows 7. 19

Windows 8. 22

Заключение. 23

Глава 3. Обеспечение синхронизации процессов посредством семафоров. 24

1. Описание программы.. 24

2. Алгоритм работы программы, моделирующую работу: 24

2.1. Процесса-производителя. 24

2.2. Процесса-потребителя. 24

3. Листинг программы.. 25

3.1. Программа-производитель (см. приложение 1) 25

3.2. Процесс-потребитель (см. приложение 2) 25

4. Тесты программы.. 25

4.1. Тест 1. 25

4.2. Тест 2. 25

4.3. Тест 3. 25

4.4. Тест 4. 25

Список использованных источников. 26

Приложение 1. 28

Приложение 2. 30

Задание.

Вариант №4

Теоретический вопрос по дисциплине «Операционные системы»:

Операционные системы семейства Windows.

Тема лабораторной работы по дисциплине «Операционные системы»:

Обеспечение синхронизации процессов посредством семафоров.

Операционные системы семейства Windows.

Введение

Первоначально Windows (по-английски "окна"), разрабатывалась не как операционная система, какой мы привыкли видеть современные ее версии, а как графическая оболочка MS-DOS. Надо отметить, что концепция графического интерфейса была разработана отнюдь не Microsoft. Уже за несколько лет до внедрения Windows существовали компьютеры Apple Macintosh, с графической операционной системой (MacOs), интерфейс которой был более дружественным и понятным рядовому пользователю, в отличие от командной строки MS-DOS. Строго говоря, Windows, не единственная попытка избавить пользователя от командной строки на IBM- совместимых компьютерах. Очень известной в свое время была псевдографическая (на самом деле работавшая в текстовом режиме), оболочка Norton Commander корпорации Symantec. Она ускоряла в несколько раз процесс навигации по дисковому пространству, к тому же, более естественно представляла иерархию каталогов в виде дерева. Однако, Windows появилась раньше Norton, хотя Norton был более популярен, в частности, из за низких системных требований.

Глава 1.

Разрядные операционные системы семейства Windows

16-разрядные операционные системы (DOS, Windows 3.1, Windows 3.11) ушли в прошлое. С появлением Windows 98/ME. 64-разрядных ОС для домашнего использования пока нет — неудивительно, ведь первый 64-разрядный процессор для рынка массовых компьютеров под названием Itanium появился на рынке только в 2001 году.[12]

Windows 1.0

Рисунок 1. Windows 1.01 [1]

Первая версия Windows вышла в свет в конце 80-х годов и осталась совершенно незамеченной. Аналогичная участь постигла и следующую версию. Лишь версия Windows 3.0 (1992) сумела пробить себе дорогу и стать "продуктом года". А еще через два года были выпущены версии 3.1 и 3.11 (последняя включала такой значительный элемент, как полную поддержку мультимедиа и работу в локальной сети — потому и носила уточняющее название Windows For Workgroups), окончательно утвердившие господство Windows.

Рисунок 2. Windows 1.01 с запущенными приложениями [2]

Фактически, Windows 1.0 была анонсирована в конце 1983 года. По заявлению главы Microsoft, Билла Гейтса, к концу 1984 года на 90% систем использующих MS-DOS будет установлена Windows. Однако все оказалось иначе: к концу 1984 года Windows даже не было на рынке. Фактически, Microsoft недооценил всю сложность поставленной задачи. К моменту своего появления в середине 1985 года, Windows 1.0 не могла получить широкого распространения. В первую очередь сказывался недостаток приличных цветных мониторов и видеокарт, способных раскрыть все прелести графического интерфейса. Также были довольно велики требования к вычислительной мощности компьютера. Тем не менее, необходимо отметить основные особенности Windows 1.0. Эта была, некоторого рода, "надстройка" над DOS, которая могла брать на себя часть его функций. Она могла одновременно выполнять несколько Windows приложений, и/или одно приложение DOS. Окна не могли перекрываться. Также вплоть до версии 3.0, Windows был очень не похожа на наиболее распространенную раннюю версию 3.1. В частности отсутствовала программа File Manager (Диспетчер файлов). Необходимо также отметить, что на момент выхода Windows 1.0 была очень "сыра", и из-за отсутствия в то время сети Internet, получить исправления было очень сложно. В 1987, 1988 годах вышли Windows /286 и Windows / 386 (как раз они то и причисляются к линейке Windows 2.x). Как понятно из названия, они были разработаны для раскрытия потенциала соответствующих процессоров Intel. Однако не была использована одна из важнейших особенностей – возможность использования (адресации) более первых 640 Кбайт ОЗУ (называемых базовой памятью). Фактически именно этим обстоятельством объяснялось их небольшое распространение – эти системы не давали практически никаких преимуществ.

Windows 3.0

Рисунок 3.Windows 3.0 [3]

Настоящим прорывом стал выход в 1990 году Windows 3.0. Она могла адресовать память "выше" первых 640 Кбайт, работая в этом случае в Расширенном режиме (Expanded mode), в отличие от Реального или Стандартного режима (Real mode). Фактически, при использовании Расширенного режима, Windows становилась полноценной операционной системой, полностью контролируя работу DOS. Поэтому, можно сказать, что Windows 3.0 была операционной системой лишь отчасти – в 1990 году в эксплуатации находилось очень мало 386-х, а уж тем более новейших (для того времени 1 год – совсем небольшой срок) 486-х процессоров.

Эта система по праву считается одной из популярнейших версий Windows (наверное, на втором месте после Windows’ 95). В чем же были ее отличия? Microsoft не без оснований считает ее полноценной операционной системой – в большинстве случаев она использовала Расширенный режим (к 1992 году 286-х процессоров было более чем достаточно), Стандартный режим был оставлен только для совместимости. Система использовала 32-х разрядный доступ к диску, который осуществлялся опять-же в Расширенном режиме. Для операций ввода/вывода использовались команды DOS, но под жестким контролем Windows. Отойдя от технических подробностей, оценим, что же получал конечный пользователь. Во-первых, система могла одновременно исполнять несколько как Windows, так и DOS задач, в режиме кооперативной многозадачности. Во-вторых, пользователь мог не беспокоиться о совместимости различных комплектующих с конкретными приложениями. Он четко знал – если, например, драйвер звуковой платы будет установлен, то она будет работать в любом Windows-приложении. То же самое касалось и других устройств, например видеокарт. Ведь очень часто приходилось кропотливо настраивать карту для работы в SVGA режимах в DOS приложениях. В-третьих, в Windows 3.1 получили применение такие технологии как Drag & Drop (оттащи и брось) и OLE (Object Linking and Embading – связывание и внедрение объектов). Система могла работать практически со всеми типами данных – от текстов до мультимедиа (фотографии, звуки, анимация, видео). Мощный API (Application Program Interface – программный интерфейс приложений) позволил разработчикам ПО проектировать приложения практически любой сложности, от текстовых процессоров до САПР и зрелищных игр. Подводя итог, можно сказать, что Windows 3.1 определенно удалась.

После выпуска Windows 3.1, Microsoft решила разделить рынок на два крупных сегмента: рынок домашних и офисных ПК, и рынок высокопроизводительных рабочих станций и серверов (примерно такое же деление наблюдалось на процессорном рынке начиная с середины 1995 года). Фактически для различных сегментов рынка выпускались совершенно различные продукты. Если для первого сегмента выпускалась линейка Windows’ 9x, где требовалась максимальная производительность и совместимость, то для второго сегмента выпускалась линейка Windows NT , где главной целью ставилась максимальная надежность и отказоустойчивость (нередко в ущерб производительности).

Хотя вопрос о том, а были ли первые версии Windows полноценными операционными системами, до сих пор остается открытым. Ведь устанавливалась Windows поверх уже имеющейся на компьютере ОС DOS и лишь расширяла ее возможности. Фактически, она представляла собой лишь графическую оболочку, настройку над установленным на компьютере комплектом MS-DOS. Однако корпорация Microsoft с самого начала предпочитала позиционировать Windows как ОС.

Глава 2.

разрядные операционные системы семейства Windows

На смену операционной системе MS DOS с ее графическими оболочками Windows 3.1 и Windows 3.11 пришли полноценные операционные системы семейства Windows (сначала Windows 95, затем Windows 98, Windows Millennium, Windows 2000, Windows XP, Windows Vista и Windows 7 и др.).

32-разрядность означает, что операции над 32-разрядными данными здесь выполняются быстрее, чем над 16-разрядными. 32-разрядные Windows-приложения выполняются в собственном адресном пространстве, доступ в которое для других программ закрыт. Это защищает приложения от ошибок друг друга. При сбое в работе одного приложения другое продолжает нормально функционировать. Сбойное же приложение можно завершить.[13]

Поколение 9х

Windows 95

Рисунок 5. Windows 95 [1]

Выход новой ОС, должен был состояться еще в 1994 году —именно тогда появились официальные сообщения о завершении разработки новой ОС, получившей название Chicago. Однако время представления "Чикаго" постоянно откладывалось, корпорация Microsoft делала обнадеживающее заявление за заявлением. В августе 1995 года. Windows 95 все-таки вышла в свет. Причем сделала это с грандиозной, невиданной ранее рекламной.

Windows превратилась из графической надстройки для DOS в полноценную операционную систему. По крайней мере, так заявляли ее разработчики. На самом же деле все было сложнее: в качестве основы в Windows 95 по-прежнему использовалась добрая старая DOS. Чуть модернизированная, конечно, и не заявленная в качестве отдельного продукта. Впрочем, большинство потребителей такой вариант устраивал. Ведь у них оставалась возможность работать в привычном DOS-режиме, не загружая графическую оболочку Windows, — и, следовательно, не расставаться с привычными DOS-программами.

Более того — новая операционная система стала 32-разрядной. Все предыдущие версии DOS и Windows были 16-разрядными и, стало быть, не могли в полной мере использовать возможности даже процессоров семейства 386 и уж тем более — новых процессоров Pentium. Конечно, в этом достоинстве крылись и некоторые неудобства — специально под Windows пользователям пришлось заменять все свои Windows-программы на новые, 32-разрядные версии. Однако на практике переход оказался сравнительно легким — уже в течение года были выпущены новые версии всех популярных программных продуктов. Но и старые 16-разрядные версии могли работать с новой ОС без всяких проблем.

Теперь Windows 95 абсолютно новым графическим интерфейсом — более элегантным, удобным и просто красивым по сравнению с "внешностью" Windows 3.1. Многое Microsoft заимствовала из операционных систем конкурентов — OS/2, MacOS, Motif и т. д.

Рисунок 6. Windows 95. Рабочий стол [5]

В течение двух лет, последовавших со дня выпуска Windows 95, вышло еще несколько промежуточных версий этой ОС. Летом 1996 года свет увидела новая версия Windows под названием OSR2 (ОЕМ Service Release), предназначенная только для поставки вместе с готовыми компьютерами (ОЕМ). В OSR2 были исправлены многие ошибки Windows 95, добавлена поддержка нескольких новых устройств. А самое главное — новая версия Windows внесла серьезные изменения в способ расположения файлов на жестком диске (файловую систему) — вместо устаревшей FAT16 пользователи OSR2 могли использовать файловую систему FAT32, позволяющую сэкономить место на диске.

Windows 98

Рисунок 7. Windows 98 [1]

К работе над новой версией Windows Microsoft приступила сразу же после выхода Windows 95. Ожидалось, что новая ОС увидит свет в конце 1996 года и будет называться Memphis. Но этого не произошло ни в 1996, ни в 1997 годах. Только 25 июня 1998 года новая ОС Microsoft поступила в магазины. А примерно через месяц вышла в свет и русскоязычная версия Windows 98.

Системные требования выросли – для работы в этой ОС желательно было иметь процессор Pentium 150 Мгц и 32 Мбайт памяти. Теперь, что касается новшеств. Появилась полноценная поддержка AGP, USB, DVD-ROM и множества других устройств. ОС была интегрирована с Internet: отныне работать с глобальной сетью можно было в "проводнике" и в других программах, для этого в программах появился такой элемент, как адресная строка, интерфейс стал схож с Internet Explorer (кстати сказать, ОС комплектовалась версией 4.0 этого браузера). Была проведена тщательная работа по повышению

Рисунок 8. Windows 98. Рабочий стол [6]

стабильности работы ОС. Отчасти это удалось. К тому же, ОС комплектовалась программой Windows Update, которая, при наличии подключения Internet, могла определять компоненты ОС, которы можно обновить, и устанавливала соответствующие обновления. А под толстым слоем "косметики" кроются изменения в ядре ОС, в частности был частично переписан механизм управления ОЗУ (многое было заимствовано из Windows NT). Какая же судьба ждала новую ОС? В первую очередь, ее устанавливали те пользователи, которые имели указанное выше новейшее оборудование, а таких со временем становилось все больше.

Основные изменения коснулись интерфейса — теперь "Рабочий Стол" Windows 98 стал еще красивее, а главное — он полностью интегрирован со средой Интернет. В новой ОС окончательно была стерта разница между файлами и папками на компьютере и объектами Всемирной Информационной Паутины (WorldWideWeb). Основным средством работы с файлами и папками в обоих случаях служит программа Internet Explorer.

Другое важное отличие Windows 98 от Windows 95 заключается в расширенных возможностях управления интерфейсом. Но есть и более важные для нас изменения — во внутреннем устройстве ОС. Хотя основная начинка ОС осталась прежней, Windows 98 выигрывала у своей предшественницы за счет корректной работы с новыми комплектующими — процессором Pentium II, графическим портом AGP, шиной USB, новыми моделями видеокарт, материнских плат, модемов и т. д. Наконец, Windows 98 содержала массу новых программ и утилит — в первую очередь полный комплект программного обеспечения для работы в Интернет и утилиту конвертации файловой системы FAT16 в более новую версию FAT32.

Рисунок 9. Windows 98 SE [6]

Windows 98 SE

Прошел 1998 год, наступил 1999-й. В феврале 1999 года Intel выпустила процессор Pentium III (архитектурный аналог Pentium II, добавлен набор инструкций SSE), ранее был выпущен чипсет Intel i440BX (предназначен для процессоров Pentium II 350-450 Мгц и Pentium III 450-600 Мгц, иногда используется для построения систем на базе Celeron и Pentium III до 1000 Мгц) и i440GX (предназначен для процессоров Pentium II Xeon и Pentium III Xeon). Эти два чипсета в том числе расширили возможности AGP, представив интерфейс AGP 2.0. Вполне понятно, что для этих новшеств нужна была программная поддержка, в частности, на уровне ОС. Стабильность же работы Windows 98 оставляла желать лучшего.

Все эти обстоятельства привели к выпуску в июне 1999 года Windows 98 SE (Second Edition – второе издание). Ядро ОС практически не изменилось. Для поддержки новых режимов AGP были написаны новые VGARTD драйвера. В поставку ОС был включен новейший браузер Internet Explorer 5.0, умевший сохранять web-страницы со всей графической начинкой, а также поддерживавший инструкции SSE (данные инструкции находят свое применение, в основном, в двух областях: в Internet для воспроизведения сложных объемных объектов, и в 3-х мерной графике, повышая до 50% эффективность работы процессора при расчете геометрии). В очередной раз была проделана работа по увеличению стабильности работы системы, однако радикальных изменений не произошло. Внешний вид ОС совершенно не изменился. Подводя итог, можно сказать, что Windows 98 SE заняла место оригинальной Windows 98, т.к. системные требования не были повышены, а сама ОС не была ничем не хуже оригинала.

Windows ME

Microsoft Windows Millennium Edition (Windows ME) - последняя эволюция операционных систем класса Windows 95-98, запущенная в серийное производство в 2000 году. Русская локализация Windows ME появилась на рынке программного обеспечения в ноябре 2000 года.

Рисунок 10. Windows ME [1]

Millenium Edition – в вольном переводе "ОС нового тысячелетия". За счет переработанного механизма работы с ОЗУ, требования новой ОС стали немного "скромнее". ОС содержала множество инструментов для повышения стабильности и отказоустойчивости. В частности, каждые сутки или через 10 часов непрерывной работы автоматически делалась резервная копия реестра, с возможностью последующего восстановления (впрочем, это можно сделать в любой момент, например, перед установкой потенциально "опасной" программы). Так же в ОС предусмотрена автоматическая защита от удаления 80 наиболее важных системных файлов. "Подвесить" ОС стало намного труднее, хотя ошибок ОС стало не намного меньше. В данной ОС ВПЕРВЫЕ ПОЛНОСТЬЮ ОТКАЗАЛИСЬ ОТ ЭМУЛЯЦИИ MS-DOS, то есть ЗАПУСТИТЬ DOS ПРИЛОЖЕНИЕ ПРАКТИЧЕСКИ НЕВОЗМОЖНО. Microsoft мотивирует данное решение двумя обстоятельствами. Во-первых, DOS приложения с 1996 года практически не разрабатываются. Во-вторых, отказ от Реального режима (основного режима в DOS) положительно сказалось как на

Рисунок 11. Windows ME. Рабочий стол [6]

быстродействии, так и на надежности системы. По отзывам пользователей интерфейс стал еще лучше (некоторые пользователи говорят, что даже лучше, чем на компьютерах Macintosh). ОС комплектуется огромным количеством ПО:

Internet Explorer 5.5 – последняя, на данный момент, версия популярного браузера. За счет модификации ядра увеличена скорость работы, расширились и без того богатейшие возможности. Встроена защита от "троянских коней".

Media Player 7 – версия популярного универсального проигрывателя, позволяющего воспроизводить звуки, музыку, видео, анимацию, панорамы и многое другое.

Windows Movie Maker – программа для оцифровывания видео и любительского видео монтажа.

AutoUpdate – модифицированная версия Windows Update. А также многое другое. В новой ОС полностью сохранена совместимость с предыдущими версиями Windows – любое Windows 3x, Windows 95/98 приложение будет работать под Windows ME. Также осуществлена поддержка таких новейших технологий как: Internet Plug and Play, WIA (Windows Image Acquisition), улучшена поддержка USB. Для запуска Windows ME требует минимум 32 Мб оперативной памяти (рекомендуется 64) и в минимальной конфигурации занимает на диске чуть больше 500 Мб. Windows ME действительно стала последней ОС семейства Windows 9X, поскольку все последующие операционные системы Windows как для домашних компьютеров, так и для рабочих станций, создаются на платформе NT.

Поколение NT