Файл: Функции операционных систем персональных компьютеров (Обзор теоретических понятий операционных систем персональных компьютеров ).pdf

Данная ОС получила широкое признание в таких сферах, как системы управления зданиями, системы безопасности, системы удаленного сбора и контроля данных (Измерительные и контрольные приборы), медицинского мониторинга, IP-телефония, серверные устройства, электронные поиски и торговые автоматы, разного рода мобильные устройства и др.

Основные конкуренты WinCE — это QNX, VxWorks, Nucleus, ChorusOS, а также различного рода производные Linux - LynxOS, ucLinux, PalmOS и другие.

QNX Neutrino - операционная система реального времени, которая разработана специально для программного использования [18]. Надежность QNX обеспечивается ее архитектурой — это настоящая операционная система на основе микроядра. Данная система состоит из ядра, планировщика процессов (process manager) и расширенных сервисов на уровне пользователя.

На базе ядра эта система реализует только фундаментальные сервисы, такие как передача сообщений, сигналы, таймеры, планирование потоков, объекты синхронизации.

Другие сервисы ОС (драйверы) выполняются как отдельные процессы, собственно, что позволяет их в любое время перезагрузить (при этом не нужно перезагружать систему в целом). Такой подход обеспечивает системам на основе QNX «встроенную устойчивость к сбоям или ошибок».

На сегодня данная ОС способна работать практически на любом современном процессоре, который есть на рынке встраиваемых систем. Среди этих платформ присутствуют семейства x86, MIPS, PowerPC, ARM, xScale и др.

Итак, используя QNX разработчик может:

- создавать системы, которые способны к самовосстановлению - в QNX любой компонент может быть перезагружен динамично, при этом не нарушая работу микроядра и других компонентов;

- осуществлять обновление системного программного обеспечения без приостановки работы конечного устройства - поскольку любой компонент в QNX может быть добавленным динамично и система может продолжать работать даже в процессе замены или добавления в нее новых программ, драйверов и тому подобное.

К основным недостаткам данной системы мы можем отнести довольно узкий спектр драйверов видеоадаптеров, а также малое наличие документации и поддержки.

Преимуществом данной ОС является и ее файловая система - встроенная файловая система устойчива даже при отключении питания, поэтому QNX никогда не допускает нарушения целостности данных. Сама файловая система имеет древовидную структуру и похожа на файловую систему UNIX.

Одним из наиболее важных условий эффективности операционной системы является наличие в ней развитой среды для разработки. С этой точки зрения ОС QNX является одной из самых развитых ОС реального времени. Поскольку QNX обладает интерфейсом POSIX, то разработчик может использовать большое количество стандартных инструментальных средств, включая бесплатные GNU GDB и GCC [19].

---

Компания QNX Software Systems является мировым лидером и законодателем стандартов на рынке технологий реального времени, средств разработки и программных продуктов для встраиваемых систем. С помощью операционной системы реального времени QNX уже в течение 25 лет разработчики создают надежные продукты. QNX насчитывает миллионы инсталляций по всему миру и используется многими компаниями, в числе которых такие признанные лидеры как IBM, Motorola, Cisco Systems, 3com и многие другие. Данная система широко используется в управлении ядерными реакторами, управлении дорожными движениями, моделировании процессов, отслеживании хода экспериментов.

5. Сравнительный анализ функциональных возможностей архитектур Windows и Linux

Сравнение обозначенных функциональных возможностей архитектур операционных систем некорректно, поскольку «Linux» — это ядро, на базе которого могут быть построены конфигурации ОС. Для корректного сравнения архитектур необходимо рассматривать так называемые дистрибутивы «Linux».

Дистрибутив — это комплект, состоящий из ОС «Linux», графической среды пользователя и набора прикладных программ. Существуют более 600 дистрибутивов «Linux» [20]. А в семействе «Windows» [21] различия заключаются в версиях ОС и этих версий меньше, чем дистрибутивов «Linux», нацеленных на конкретную область применения.

На сегодняшний день операционная система Linux стала набирать все большую популярность среди пользователей в сети интернет. Развернутая, обширная документированность, а также простая и надежная архитектура уже смогли привлечь внимание компетентных специалистов в различных отраслях науки и техники. В работе [22] подробно изложено широкое применение ОС Linux.

К сожалению, длительное время эти системы не представляли интереса для обычных пользователей, привыкших к элементам графического интерфейса и удобным прикладным программам корпорации Microsoft.

Операционные системы Linux представляют большой интерес для специалистов по защите компьютерной информации и сотрудников правоохранительных органов, специализирующихся на выявлении, предупреждении и пресечении компьютерной преступности. Благодаря своим возможностям реализовать любые желания программиста, эти системы превратились в излюбленный инструмент хакеров. Компьютеры с ОС Linux часто используются для подготовки и проведения сетевых атак: сканирования сети, перехвата и перенаправления трафика, удаленных атак на отказ в обслуживании.

---

С помощью этих систем часто осуществляются попытки атак Web-серверов, неправомерного удаленного доступа к базам данных, электронным платежным системам.

Основными принципиальными различиями между функциональными возможностями архитектур ОС являются:

1. «Windows» разрабатывается и поддерживается одной единственной компанией - Microsoft Corporation. Ей принадлежат авторские права на этот продукт, и она берет плату за их использование. «Linux» разрабатывается и поддерживается многими компаниями в различных странах мира и тысячами программистов. Права на эту ОС переданы в общественную собственность.

2. Графическая среда «Windows» пользователя является неотъемлемой частью операционной системы. То есть ОС «Windows» без графической среды не существует. В то время как «Linux» - ОС консольного режима, ее графическая среда - отдельный программный продукт. Программы, которые реализуют графическую среду более 10, но широко используются только две - GNOME и KDE.

3. «Windows» как конечный продукт состоит из собственно ОС и небольшого набора прикладных программ, которые имеют очень скромную функциональность. Иными словами, устанавливая «Windows» нужно дополнительно устанавливать приложения.

4. «Linux» имеет большое количество современных дистрибутивов, которые одновременно поддерживают новейшее оборудование и оборудования предыдущих поколений. Более поздние версии «Windows» далеко не всегда поддерживают оборудование предыдущих поколений.

Рассмотрим основные преимущества функциональных возможностей ОС Windows. Поддержка большого ассортимента компьютерного оборудования. Огромное количество приложений, наверное, больше ста тысяч наименований. Для любой прикладной задачи на платформе «Windows» существует как минимум несколько десятков программ, для популярных задач существуют сотни программ.

Основными недостатками ОС Windows являются:

• Сравнительно высокая стоимость. Версии «Windows», которые не привязаны к компьютеру имеют цену ближе к 200 долларов США и выше. И это стоимость «Windows» для одного компьютера. И если нужна ОС, например, на 5 компьютеров, то стоимость за 5 копий «Windows» будет около тысячи долларов.
• Очень большое количество вредоносного ПО (вирусы). Это особенно серьезная проблема, которая заставляет нести дополнительные расходы. Эту проблему можно уменьшить за счет квалифицированной настройки ОС «Windows» и аккуратного ее использования в ситуациях риска, главная из которых - Интернет.
• Жесткая зависимость от разработчика. ОС «Windows» распространяется только в бинарном виде, который труднодоступен для изменения, но более того, компания Microsoft вообще запрещает вносить любые изменения в рабочие коды ОС «Windows».
• Замедление системы. Windows работает со временем все медленнее и медленнее из-за того, что засоряется кэш, куки и системные файлы. Реестр тоже «забивается». Существует ряд программ, которые это исправляют, но тем не менее они это делают не полностью.

---

Далее приведем основные преимущества и недостатки функциональных возможностей архитектуры Linux.

Основные недостатки:

• Низкая поддержка компьютерного оборудования, особенно внешнего, например, сканеров и USB, а также внутреннего - HSF / HCF модемы. Но проблема в значительной степени имеет решения за счет более тщательного подхода к выбору оборудования.
• Меньшее количество прикладных программ. Под ОС «Linux» нет версий программ от компании Adobe, версий экономических программ 1С, версии программы инженерного проектирования AutoCAD, версии программы распознавания текстов (FineReader). Конечно, в ОС «Linux» существуют графические редакторы и программы моделирования / проектирования, но они сильно уступают лидерам. Частично этот недостаток можно компенсировать за счет того, что некоторые Windows-программы можно запустить на платформе «Linux».
• Меньше, чем для платформы Windows, количество специалистов. То есть, найти Linux-специалиста высокого уровня не просто, стоимость услуг такого специалиста будет выше, чем в случае с Windows.

Основные преимущества:

• Низкая стоимость. Несложно получить диск с любым дистрибутивом «Linux». При этом, имея всего одну физическую копию дистрибутива «Linux».
• Независимость от разработчика. Если нужна какая-нибудь функциональность, которая отсутствует в ОС «Linux», можно ее добавить своими собственными усилиями. Такая возможность существует благодаря тому, что ОС «Linux» распространяется не только в бинарном виде, но и в исходных кодах, при этом нет никаких запретов на модификацию этих исходных кодов.
• Гибкость системы. С помощью дистрибутива «Linux», практически с любого компьютера можно сделать полноценный сервер. При этом есть возможность запускать только те процессы, которые необходимы, а не те, которые устанавливаются системой.
• Стабильность операционной системы. Так, например, при резком отключении напряжения или сбоя работы компьютера шансы потерять данные на Windows гораздо выше, чем на Linux.
• Стабильная скорость работы системы. В отличие от замедления Windows со временем, Linux работает всегда одинаково.
• Практическое отсутствие (на сегодняшний день) вредоносных программ для этой платформы. Это позволяет избежать дополнительных расходов на предупреждение или ликвидацию ущерба от воздействия вредоносных программ.

Заключение

В данной работе были рассмотрены основные функций операционных систем персональных компьютеров, проведен сравнительный анализ функциональных возможностей архитектур Windows, Linux, Windows CE и QNX Neutrino RTOS.

---

В ходе проведения теоретического обзора и осуществления анализа были решены следующие задачи:

• проведен обзор теоретических понятий операционных систем персональных компьютеров;
• охарактеризованы базовые функции операционных систем персональных компьютеров;
• проведен обзор и характеристика функциональных возможностей семейства ОС Windows;
• проанализированы функциональные возможности архитектур Windows CE и QNX Neutrino RTOS;
• проанализированы функциональные возможности архитектур Windows и Linux.

Отметим также, что ОС Windows 10 показывает, что Microsoft не устаёт экспериментировать и пытаться угодить сразу всем. Остаётся только дождаться официальной версии, чтобы понять, чего стоили их усилия в этот раз, и перейдут ли пользователи с приятной Windows 7 на новую, но квадратную Windows 10.

В качестве выводов отметим, что операционная система в наибольшей степени определяет вид вычислительной системы в целом. Несмотря на это, пользователи, активно используют вычислительную технику, зачастую испытывают затруднения при попытке дать определение ОС. Частично это обусловлено тем, что ОС выполняет две, по существу, мало связанные функции: обеспечивает пользователю-программисту удобства посредством предоставления для него расширенной машины и повышает эффективность использования компьютера, рационально управляя его ресурсами.

На основании проведенного анализа установлено, что для обеспечения эффективного использования всех возможностей архитектуры, операционную систему WinCe целесообразно использовать для классов задач, связанных с промышленной автоматикой (например KuKA проекты), управлением движущимися механизмами, роботами и станками, записью тестовых и измерительных данных в реальном времени, охранными системами и медицинской аппаратурой.

ОСРВ QNX можно применять для научных исследований, в управлении энергоресурсами, космонавтики, систем безопасности, областей телекоммуникации и транспорта.

В работе были достигнуты все поставленные цели, решены заявленные задачи.

Список использованной литературы

1. Таненбаум Э. С., Херберт Б. Современные операционные системы. 4-е изд. – " Издательский дом": Питер, 2015.
2. Пятибратов А. П., Гудыно Л. П., Кириченко А. А. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. Учебное пособие. – Издательство: Проспект, 2016.
3. Овезгелдиева О. Б. ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ, МОДУЛЬНАЯ СТРУКТУРА ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ //ТРАДИЦИОННАЯ И ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА: ИСТОРИЯ, СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ, ПЕРСПЕКТИВЫ. – 2017. – С. 9-11.
4. Кручинин А.Ю. Операционные системы [Электронный ресурс]: учебное пособие/ Кручинин А.Ю. — Электрон. текстовые данные. — Оренбург: Оренбургский государственный университет, ЭБС АСВ, 2009. — 132 c. — режим доступа: https://www.litres.ru «ЛитРес»
5. Куль Т.П. Операционные системы [Электронный ресурс]: учебное пособие/ Куль Т.П.— Электрон. текстовые данные. — Минск: Республиканский институт профессионального образования (РИПО), 2015.— 312 c.— режим доступа: http://biblioclub.ru Университетская библиотека ОНЛАЙН
6. McGrath M. Windows 10 in easy steps - Special Edition, 2nd Edition: Covers the Creators Updat. Publishing house: In Easy Steps Limited. In Easy Steps. 2017. 480 р.
7. Asadi A. Linux & Open Source Genius Guide. Volume 7th. Revised Edition Publishing house: Imagine Publishing Ltd. 2015. 180 p.
8. Asadi A. Ubuntu. The Complete Manual 2016. Imagine Publishing Ltd. 2016. 194 p.
9. Бойко А. П. Человеко-машинное взаимодействие-прошлое и настоящее //Электронные средства и системы управления. – 2011. – №. 1. – С. 121-125.
10. Ягодкин Д.А., Спирягина И.И., Жидков В.В. Обзор возможностей операционных систем семейства Windows // Динамика взаимоотношений различных областей науки в современных условиях, сборник статей по итогам Международной научно-практической конференции. - 2018, с. 139-143
11. Леонтьев В. Windows 10. Новейший самоучитель. – Litres, 2018.
12. Электронный ресурс, режим доступа: https://vellisa.ru/compare-editions-windows-10, дата обращения: 25.08.2019
13. Vermaat M. E. Shelly Cashman Series Microsoft Office 365 & Word 2016: Intermediate. – Cengage Learning, 2016.
14. Satrya G. B., Nasrullah A. A., Shin S. Y. Identifying artefact on microsoft onedrive client to support android forensics //International Journal of Electronic Security and Digital Forensics. – 2017. – Т. 9. – №. 3. – С. 269-291.
15. Федосеева О. Ю., Самойлов В. Е. Операционная система Windows 10 в сравнении с Windows 7 // Татищевские чтения: актуальные проблемы науки и практики. – 2015. – С. 50-56.
16. Руссинович, М. - Внутреннее устройство Microsoft Windows. – С.Петербург: Питер, 2013. – 800 с.
17. Seo S., Kim J., Kim S. M. An Analysis of Embedded Operating Systems: Windows CE, Linux, VxWorks, uC/OS-II, and OSEK/VDX //International Journal of Applied Engineering Research. – 2017. – Т. 12. – №. 18. – С. 7976-7981.
18. Murikipudi A., Prakash V., Vigneswaran T. Performance analysis of real time operating system with general purpose operating system for mobile robotic system //Indian Journal of Science and Technology. – 2015. – Т. 8. – №. 19.
19. Данченко Д. Г. ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ //Форум молодых ученых. – 2018. – №. 1. – С. 325-332.
20. Новиков Е. М. Развитие ядра операционной системы Linux //Труды Института системного программирования РАН. – 2017. – Т. 29. – №. 2.
21. Назаров С. В., Барсуков А. Г. АРХИТЕКТУРА И НАДЕЖНОСТЬ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ //Международный научный журнал «Современные информационные технологии и ИТ-образование». – 2018. – Т. 14. – №. 1. – С. 38-51.
22. Бендел Д., Нейпир Р. Использование Linux. —М.: Вильямс, 2002.

---