Таблица сравнения характеристик операционных систем. Сравнительный анализ операционных систем семейства Windows и Mac OS

Споры о том, какая из этих операционных систем лучше, наверное, не прекратятся никогда. Самыми распространенными и популярными среди ОС считаются Windows, Linux и Mac OS. Попробуем сравнить их.

Начнем с того, что Linux принадлежит к семейству открытых и свободных систем. Что это значит? Вы можете совершенно бесплатно, а главное, законно произвести установку ОС на своем ПК или ноутбуке. В свою очередь Mac OS и Windows относятся к закрытому (проприетарному) семейству операционных систем. Их копии необходимо приобретать для установки. Широко распространены пиратские версии.

Теперь кратко о каждой из названных ОС:

Windows. Еще недавно самая распространенная операционная система. По данным статистики, она установлена на 85% устройств: планшеты, ноутбуки, компьютеры. Используются как дома, так и на предприятиях. С распространением мобильных устройств – смартфонов, Linux начала теснить Windows. Ведь именно она стал основой для Android.
Самые главные плюсы – отличная совместимост ь и распространенность.

Linux из семейства операционных систем Unix. Однако существуют различные дистрибутивы, которые имеют ядро в зависимости от версии, и заточены под определенные цели. Они подходят и для работы на десктопах для домохозяйкам, и для мощных кластерных серверных систем. Более 80% серверов в Интернете работают на базе одного из дистрибутивов Linux, FreeBSD или другой Unix-подобной системы. Про основу под Android мы сказали выше.

Достоинство – оперативная доработка недочетов и неточностей благодаря открытому исходному коду.

Mac OS. Система, которая была разработана компанией Apple. Это сопутствующее ПО для выпускаемых этой корпорацией устройств. Основана на FreeBSD, исходный код закрыт. В настоящий момент занимает менее 20% рынка и считается второй по популярности.

Преимущества – стабильность и производительность.

Сравним ОС по нескольким параметрам.

Системные требования. Конечно, на данный параметр сейчас обращают гораздо меньшее внимание, чем каких-нибудь 7–8 лет назад. Однако количество приложений, которым для работы необходимы серьезные ресурсы, увеличивается. Это значит, что и свободное место на вашем ПК или другом устройстве будет не лишним.

Windows. Для стабильной работы системы последних версий вам понадобится процессор с двумя ядрами, 1 Гб оперативки (а если берете 64-битный дистрибутив, то еще больше), не самая плохая видеокарта.

Linuх. Здесь ситуация проще. Достаточно одноядерного процессора, 256 Мб оперативки (сразу приготовьтесь докупить планку) и абсолютно любой видеокарты. Естественно, этого будет недостаточно для быстрой работы приложений и легкого серфинга в Интернете. Но минимальные требования именно такие. Отметим, что плюсом будет модуль ядра Zram, который позволяет сжимать данные с помощью zip перед сохранением в оперативной памяти.

Mac OS. Так как система закрыта, то однозначного вывода сделать не получится. Теоретически данную ОС получится запустить с 512 Мб оперативки, одноядерным процессором с частотой 1 ГГц и 9 свободными Гб памяти на жестком диске.

Безопасность/защищенность от вирусов. Большинство пользователей хранят на своих компьютера личную информацию, фото, осуществляют денежные переводы, общаются и т. д. Вся эта информация требует защиты. Насколько устойчивы выбранные для сравнения ОС:

Windows. Считается, что это ОС наиболее уязвимая. Это можно объяснить очень просто: над последними версиями работают менее квалифицированные сотрудники. Подобное подтверждается многочисленными ошибками в коде. Если вспомнить Windows NT и Windows XP, то процесс разработки был организован хорошо, отсюда и стабильность. Именно поэтому хакеры придумывают все новые и новые вирусы под эту оболочку. Также специалисты из Microsoft устраняют крайне мало уязвимостей, а если делают это, то через месяц или больше.

Linux. Если посмотреть на Linux, то «дыры» латаются за считанные часы. Все продукты семейства Unix имеют очень мало изъянов. Есть возможность шифрования данных, но чтобы это выполнять, потребуются определенные навыки. Что касается всплывающих блокираторов – про них можно забыть.

Mac OS. Наиболее безопасная ОС, за ее взлом даже назначают неплохую награду на некоторых хакерских сайтах. Помогает поддерживать систему в стабильности за счет шифрования данных и распределения их на личные и системные. К тому же новая Mac OS переписана с нуля и не совместима с предыдущими версиями. Это значит, что искать пути взлома стало еще труднее.

Процесс установки и настройки ОС. Тут сравниваемые проявляют себя по-разному: кто-то « настроен дружелюбно » , а кто-то доставит немало хлопот.

Windows. Как показывает практика, поставить ее может даже начинающий пользователь компьютера. Ход всей операции понятен на интуитивном уровне. Минус – придется искать некоторые программы для полноценной работы системы.

Linux. Процесс установки мало отличается от вышеописанного, а порой установить ПО будет даже проще. Это касается именно десктопной версии. Если вам нужна большая кастомизация системы и экономии диска, то для установки необходимо иметь хотя бы общее представление о пакетах системы и их взаимодействии.

Mac OS. Процесс установки можно сравнить с аналогичной операцией у Windows. Чтобы настроить систему, используются уже готовые программы System Preferences.

Стабильность. Рассмотрим различия в процессе работы.

Windows. Да, устаревшие версии действительно часто выходили из строя. На современных вариантах ОС такого нет. Синие экраны смерти появляются теперь крайне редко.

Linux. Пожалуй, самая стабильная система из всех троих.

Mac OS. Сбои случаются примерно с той же периодичностью, что и у Windows. Это чаще всего происходит из-за использования несовместимых со стандартами Apple программи.

Поддержка ПО. Сейчас сравним, как «относятся» к стороннему софту представленные операционные системы.

Windows. Так как данная ОС самая распространенная, то и ПО чаще всего пишется именно под нее. Можно найти очень много платного и бесплатного софта.

Linux. С каждым годом появляется огромное количество программ, совместимых с этой системой, и практически все они бесплатные. Кроме того, в данной ОС есть эмуляторы Wine и Mono, которые позволяют запустить большую часть Windows-приложений прямо из Linux.

Mac OS. Программ достаточное количество. Минус – устанавливать их можно только из AppStore.

Удобство в использовании. Все разработчики стремятся сделать свои продукты максимально простыми и доступными в применении, но не у всех это получается.

Windows. Тут без вопросов. Интерфейс понятен (если не считать Windows 8). Работа за компьютером не вызывает сложностей.

Linux. Каждый дистрибутив разрабатывается группой единомышленников из разных стран, а не отдельными людьми или фирмами. Любой может подобрать дистрибутив, исходя из рекомендаций других пользователей, с учетом своих знаний и вкусов.

Mac OS. Тоже удобная и простая система, в ней учитываются все мелочи. Работа с ней будет понятна даже непосвященному.

Вместо заключения. Хочется отметить, что выбор должен основываться на запросах. Определитесь, что вам нужно. Windows простая и понятная система, которая идеально подойдет начинающему пользователю. Mac OS отлично оптимизирована, приятна в работе, производительна. Linux активно развивается, ее применяют уже «вооруженные» люди и профильные специалисты, также и все чаще устанавливают на домашние компьютеры. Берите то, что подходит вам. От себя рекомендуем пройти курс ​ в нашей Академии.

Сегодня огромная часть населения земли на постоянной основе взаимодействует с компьютерами, кого-то обязывает работа, кто-то ищет информацию в Сети, а кто-то просто проводит время в играх. У каждого свои потребности, а значит, компьютер должен им соответствовать. И если речь идет о “железе” (технической составляющей компьютера), то тут все более менее ясно: чем новее, тем лучше. Но вот “софтовая” (программное обеспечение) часть, требует особого внимания.

Каждый компьютер работает под управлением определенной операционной системы, коих великое множество, каждая из которых подходит для тех или иных задач, доступного оборудования и так далее. Поэтому немаловажным фактором является выбор этой операционной системы.

Существует достаточно массивный список операционных систем, но в данном материале речь пойдет о трех столпах, сильно повлиявших на индустрию и занимающих основную долю среди всех операционных систем: Windows, MacOS и Linux.

Проприетарные операционные системы

Для начала стоит уточнить, что есть ОС проприетарные, те, что распространяются по лицензии производителя. К таковым относятся Windows, список которых изложен ниже, и MacOS. Несмотря на то что обе системы можно загрузить в Сети (украсть), правильным будет приобрести лицензию у компании-распространителя и активировать ее.

Преимуществом таких систем является их развитость, огромное количество качественного программного обеспечения и грамотная техподдержка, которая поможет в случае неполадок.

“Свободные” операционные системы

К таковым относится практически все семейство Linux, за исключением разве что некоторых разработок с бухгалтерским или другим профессиональным программным обеспечением. Эти ОС можно загрузить абсолютно бесплатно и установить на любой компьютер без зазрения совести.

Подобные системы создаются независимыми разработчиками совместно с сообществом, посему в большинстве случаев качество программ оставляет желать лучшего, зато такие системы гораздо больше защищены и работают стабильнее своих проприетарных конкурентов.

Windows

Абсолютно все, кто хоть раз имел дело с компьютером, знают об этом продукте компании Microsoft. В частности это касается сверхуспешного релиза Windows 7. Список операционных систем Microsoft насчитывает уже десяток поколений. Они крайне популярны во всем мире и занимают почти 90% рынка. Что говорит о беспрецедентном лидерстве.

• Windows XP;
• Windows Vista;
• Windows 7;
• Windows 8;
• Windows 10;

Список намеренно начинается с Windows XP, так как это самая старая версия, оставшаяся в употреблении до сегодняшнего дня.

Chrome OS

Слаборазвитый продукт от компании Google, который ограничен лишь веб-приложениями и одноименным браузером. Это система не является конкуретоспособной в сравнении с Windows и Mac, но сделана с прицелом на будущее, когда веб-интерфейсы смогут заменить “реальное” программное обеспечение. По умолчанию установлена на всех компьютерах Chromebook.

Установка нескольких систем и использование виртуальных машин

Так как каждая платформа имеет свои плюсы и минусы, нередко возникает необходимость работать сразу с несколькими. Разработчики компьютеров об этом знают, поэтому предлагают пользователям возможность установить на диск сразу две или три системы.

Делается это просто. Необходим лишь дистрибутив системы (диск или флешка с загруженным на их установочным материалом) и свободное пространство на жестком диске. Все современные операционные системы предлагают во время установки распределить место и создать загрузочный механизм, который покажет список операционных систем при загрузке компьютера. Все выполняется в полуавтоматическом режиме и под силу любому пользователю.

На компьютерах Apple имеется специальная утилита - BootCamp, которая разработана для простой и бесшовной установки Windows рядом с MacOS.

Существует и другой способ - установка виртуальной системы внутри реальной. Для этого используются программы: VmWare и VirtualBox, способные эмулировать работу полноценного компьютера и запускать операционные системы.

Вместо заключения

Список операционных систем для компьютера не ограничивается вышеизложенными. Существует масса продуктов от разных компаний, но все они довольно специфичны и не заслуживают внимания рядового пользователя. Выбор стоит делать между Windows, MacOS и Linux, так как они могут закрыть большую часть потребностей и достаточно просты в освоении.

ПК выполняет действия в соответствии с предписаниями программы, созданной на одном из языков программирования. При работе пользователя на компьютере часто возникает необходимость выполнить операции с прикладной программой в целом, организовать работу внешних устройств, проверить работу различных блоков, скопировать информацию и т.п.

Эти операции используются для работы с любой программой, поэтому целесообразно из всего многообразия операций, выполняемых ПК, выделить типовые и реализовать их с помощью специализированных программ, которые следует принять в качестве стандартных средств, поставляемых вместе с аппаратной частью.

Программы, организующие работу устройств и не связанные со спецификой решаемой задачи, входят в состав комплекса программ, называемого операционной системой .

Операционная система (ОС) – совокупность программных средств, обеспечивающая управление аппаратной частью компьютера и прикладными программами, а также их взаимодействие между собой и пользователем.

Функции операционной системы многообразны, постоянно расширяются за счет введения дополнительных программ и модификации старых.

Операционная система образует автономную среду, не связанную ни с одним из языков программирования. Любая же прикладная программа связана с ОС и может эксплуатироваться только на тех компьютерах, где имеется аналогичная системная среда.

Для работы с ОС необходимо владеть языком этой среды – совокупностью команд, структура которых определяется синтаксисом языка.

ОС выполняет следующие функции :

управление работой каждого блока ПК и их взаимодействием;

управление выполнением программ;

организация хранения информации на внешних носителях;

взаимодействие пользователя с ПК (поддержка интерфейса пользователя).

Обычно ОС хранится на жестком диске, а при его отсутствии выделяется специальный гибкий диск, который называется системным диском . При включении компьютера ОС автоматически загружается с диска в оперативную память и занимает в ней определенное место.

ОС определяет общие правила запуска программ, управления данными и доступа к ресурсам компьютера.

ОС для ПК подразделяются на:

одно - имногозадачные (в зависимости от числа параллельно выполняемых прикладных процессов);

одно - имногопользовательские (в зависимости от числа пользователей, одновременно работающих с ОС);

непереносимые ипереносимые на другие типы компьютеров;

несетевые исетевые , обеспечивающие работу в локальной вычислительной сети.

2.2. Развитие операционных систем персональных эвм

За более чем 30-летнюю историю использования ПК сменилось несколько поколений ОС.

Наиболее широко распространенной и универсальной ОС для большинства типов ЭВМ в 1970-80 гг. являлась многозадачная и многопользовательская операционная система UNIX , разработанная компаниейBell Labs (одно из подразделений компанииAT&T ). В настоящее времяUNIX используется преимущественно в высокопроизводительных системах - серверах и мощных рабочих станциях.

Первой распространенной ОС для 8-разрядных ПК, основанных на микропроцессоре Intel 8080 , стала в 70-е годы системаCP/M-80 фирмыDigital Research .

Основной ОС компьютеров IBM PC и совместимых с ними, изначально основанных на микропроцессоре Intel 8088 , а в дальнейшем - на последующих моделях микропроцессоров Intel, стала (с 1981 г.) 16-разрядная однозадачнаяMS-DOS (Microsoft Disk Operating System ). Кстати,MS-DOS не была оригинальной разработкой компанииMicrosoft– она лишь доработала ОС под названиемQDOS , созданную компаниейSeattle Computer Products . Позднее появились клоны, совместимые с MS-DOS, такие, какPC-DOS фирмыIBM ,DR-DOS фирмыDigital Research (впоследствии стала продуктом фирмыNovell под маркойNovell DOS ).

Попыткой уйти от стандарта MS-DOS была совместно разработанная фирмами Microsoft иIBM операционная системаOS/2 (1987 г.). С 1990 г. фирмаMicrosoft отошла от разработки OS/2 и полностью сконцентрировалась на линии операционных системWindows . Многооконный интерфейсWindows быстро завоевал популярность во всем мире и фактически стал промышленным стандартом, а различные версии этой ОС установлены в настоящее время на подавляющем большинстве ПК.

Разработка графической оболочки Windows для ОСMS - DOS началась в 1981 г. В 1985 г. была выпущенаWindows 1.0 , а позднее в 1987 г. –Windows 2.0 , которые из-за отсутствия пользовательских приложений не получили широкого распространения. К концу 80-х годов такие приложения (текстовые процессоры, процессоры электронных таблиц, системы управления базами данных и др.) появились на рынке и сразу жеMicrosoftвыпускает системуWindows 3.0 (1990 г.). В 1992 г. выпускается версияWindows 3.1 , которая как и практически идентичная ейWindows 3.11 (1993 г.), работала только в стандартном и 386-м расширенном режимах. В 1993 г.Microsoftвыпускает систему для работы в одноранговых сетяхWindows for Workgroups 3.11 .

В августе 1995 г. компания Microsoft выводит на рынок полноценную 32-разрядную многозадачную ОС Windows 95 , обладающую рядом несомненных достоинств по сравнениюс MS-DOS. В состав этой ОС в качестве подсистемы была включенаMS-DOS 7.0 , служащая для обеспечения совместимости с предыдущими версиями MS-DOS. ВWindows 95 впервые был интегрирован программно-драйверный комплексDirectX , предоставляющий приложениямWindowsпрямой доступ к аппаратным устройствам ПК – звуковой плате, видеоплате и т.п. Другая система –ActiveMovie– обеспечивала поддержку воспроизведения различных мультимедийных файлов. Windows 95 могла автоматически распознавать большое количество комплектующих и обладала развитым механизмом настройки и конфигурации.

Летом 1996 г. свет увидела версия Windows 95 OSR 2 (OES Service Release ), предназначенная только для поставки вместе с готовыми компьютерами, в которой были исправлены многие ошибки предшествующей версии. Однако основным прорывом явился переход к более совершенной файловой системе –FAT32, позволяющей сэкономить место на диске.

На смену этой системы в 1998 г. приходит Windows 98 , основное отличие которой отWindows 95 состояло в тесной интеграции с Интернетом: в новой ОС была окончательно стерта разница меж ирной паутины (WWW –World Wide Web ) – основным средством работы с информационными объектами становится Проводник (Explorer ). Расширились и возможности управления интерфейсом

Последней ОС с использованием DOS-ядра в линейке систем Windows 9x явилась система для пользователей домашних ПК –Windows Millennium Edition (Windows Me) , появившаяся в продаже в сентябре 2000 г. Нововведением стали: усовершенствованный браузерInternet Explorer 5.5 , расширенный пакет драйверовDirectX 7.1 , универсальный проигрывательMicrosoft Media Player , поддержка цифровых устройств ввода (фото- и видеокамер, сканеров). Серьезные изменения претерпела система безопасности самой ОС – в составWindows Me вошел ряд новых инструментов обеспечения сохранности конфигурации и системных файлов.

Многозадачные 32-разрядные ОС на базе ядра NT (New Technology ) , обеспечивающего повышенную надежность, появились в 1993 г.:Windows NT Workstation иWindows NT Server . Эти ОС были ориентированы на корпоративных пользователей, работали в расширенном режиме и могли поддерживать несколько параллельно работающих микропроцессоров (МП).

Логическим продолжением Windows NT сталаWindows 2000 - многозадачная ОС, способная поддерживать до 32 параллельно работающих МП и ориентированная, прежде всего, на работу с бизнес-приложениями. Официальный выпуск «коробочной» версии состоялся в феврале 2000 г. ОС выпускалась в следующих вариантах -универсальном (Windows 2000 Professional ) исерверных (Windows 2000 Server ,Advanced Server иDataCenter Server ). Унаследовав защищенность, отличные сетевые возможности и сервисыNT,Windows 2000 стала удобней и дружественней пользователю.

В феврале 2001 г. была представлена Windows XP – ОС, известная какWhistler в период разработки (символыXP являются сокращением от англ.eXPerience -опыт ), обладающая повышенной защищенностью, вытесняющей многозадачностью, интегрируемостью с Интернетом и т.д. Под именемWindows XP миру была явлена целая линейка ОС: корпоративныеWindows XP иServer Windows XP Professional , и «домашняя»Windows XP Home . Внутреннее устройство новой версии Windows не претерпело значительных изменений со времен Windows 2000, однако появилось ряд нововведений – встроенная система распознавания голосовых команд, переход к поддержке 64-разрядных приложений, широкая возможность настройки пользовательского интерфейса, поддержка записиCD-R/RWна уровне самой ОС и др.

В конце 2002 г. Билл Гейтс заявил, что все силы компании Microsoftбудут брошены не на шлифовку рюшечек, а на обеспечение стабильности и безопасности своих продуктов. И первым продуктом, созданным в соответствии с этим принципом, стала ОСWindows Server 2003 – серверная, 64-разрядная, многозадачная ОС, способная централизовано или распределено управлять различными наборами ролей, появившаяся на рынке в начале 2004 г. ПК, оснащенный такой ОС, может выступать в качестве файлового сервера и сервера печати; веб-сервера и веб-сервера приложений; почтового сервера; сервера терминалов; сервера удаленного доступа/сервера виртуальной частной сети (VPN ); сервера службы каталогов, системы доменных имен (DNS ), сервера протокола динамической настройки узлов (DHCP ) и службыWindows Internet Naming Service (WINS ); сервера потокового мультимедиа-вещания.

Семейство Windows Server 2003 включает следующие варианты:Standard Edition (сетевая ОС для предприятий малого бизнеса и отдельных подразделений организации),Enterprise Edition (ОС, удовлетворяющая общим ИТ-требованиям предприятий любого размера и обеспечивающая работу любых приложений, веб-служб и инфраструктур),Datacenter Edition (ОС для ответственных бизнес-приложений и для приложений, используемых в решении важнейших задач, требующих масштабируемости и доступности высокого уровня) иWeb Edition (ОС, предназначенный для использования в качестве веб-сервера).

64-разрядные версии Windows Server 2003 Enterprise Edition иWindows Server 2003 Datacenter Edition могут использоваться только в системах на базе 64-разрядных МПIntelItanium. Они не могут быть установлены на компьютеры с 32-разрядными процессорами.

В конце 2002 г. Microsoftначала работу над новой ОС, названнойWindows Longhorn , бета-версии которой появились во второй половине 2004 г. В 2005 г. компания объявила, что коммерческая версия появится в 2006 г. под торговой маркойWindows Vista . Революционным новшеством является поддержка новой файловой системыWinFS , имеющей больше сходства с классической базой данных. А это значит, что традиционная древообразная структура папок уходит в историю – при работе сVista будет совершенно безразлично, где именно на диске расположен файл. Его можно найти с помощью усовершенствованного поискового механизма, работающего на основе стандартных для баз данных запросов. На смену папкам с фиксированным набором файлов приходят «виртуальные» папки, объединяющие файлы на основе выбранных пользователем критериев. При таком подходе поиск файлов и открытие папки на деле станет обозначать одну и ту же операцию. Примерно так же организован Интернет и его поисковые системы: пользователю совершенно безразлично, что нужные документы могут быть разбросаны по всему свету. Главное – в случае необходимости их всегда можно вызвать с помощью поисковиков.

Другим ключевым нововведением Vista является улучшенная система защиты под названиемPalladium, которая берет на себя функции брандмауэра, системы шифрования информации, почтового фильтра и антивируса.

Новая ОС по-настоящему интернациональна: превратить Vista из англоязычной в украиноязычную (или на любой другой язык) можно с помощью специального языкового пакета.

И наконец, изменился интерфейс. Он стал истинно трехмерным благодаря использованию 3D-технологий.

Сравнительные характеристики современных операционных систем персональных компьютеров приведены в табл. 1.

Обзор альтернативных ОС для персональных компьютеров приведен в приложении 1.

Таблица 1. Сравнение современных операционных систем персональных компьютеров

Программа – четкая, подробная и упорядоченная последовательность команд (инструкций) компьютера для решения задачи. Процесс ее создания представляется как последовательность этапов постановки задачи, ее алгоритмизации и программирования.

Основными характеристиками программ являются: алгоритмическая сложность, состав и глубина проработки реализованных функций обработки, полнота и системность функций обработки, объем файлов программ, требования к операционной системе и техническим средствам обработки со стороны программного средства, объем дисковой памяти, размер оперативной памяти для запуска программ, тип процессора, версия операционной системы, стоимость и др.

Для поддержки информационной технологии выделяются три класса программных продуктов: системное программное обеспечение (совокупность программ и программных комплексов для обеспечения работы компьютера и сетей ЭВМ),пакеты прикладных программ (комплекс взаимосвязанных программ для решения задач определенного класса конкретной предметной области) иинструментарий технологии программирования (совокупность программ и программных комплексов, обеспечивающих технологию разработки, отладки и внедрения создаваемых программных продуктов).

Операционная система – совокупность программных средств, обеспечивающая управление аппаратной частью компьютера и прикладными программами, а также их взаимодействие между собой и пользователем.

ОС для ПК подразделяются на одно- и многозадачные, одно- и многопользовательские, непереносимые и переносимые на другие типы компьютеров, несетевые и сетевые, обеспечивающие работу в локальной вычислительной сети.

Организация таблицы страниц – один из ключевых элементов отображения адресов в страничной и сегментно-страничной схемах. Рассмотрим структуру таблицы страниц для случая страничной организации более подробно.

Итак, виртуальный адрес состоит из виртуального номера страницы и смещения. Номер записи в таблице страниц соответствует номеру виртуальной страницы. Размер записи колеблется от системы к системе, но чаще всего он составляет 32 бит. Из этой записи в таблице страниц находится номер кадра для данной виртуальной страницы, затем прибавляется смещение и формируется физический адрес. Помимо этого запись в таблице страниц содержит информацию об атрибутах страницы. Это биты присутствия и защиты (например, 0 – read/write, 1 – read only...). Также могут быть указаны: бит модификации, который устанавливается, если содержимое страницы модифицировано, и позволяет контролировать необходимость перезаписи страницы на диск; бит ссылки, который помогает выделить малоиспользуемые страницы; бит, разрешающий кэширование, и другие управляющие биты. Заметим, что адреса страниц на диске не являются частью таблицы страниц.

Основную проблему для эффективной реализации таблицы страниц создают большие размеры виртуальных адресных пространств современных компьютеров, которые обычно определяются разрядностью архитектуры процессора. Самыми распространенными на сегодня являются 32-разрядные процессоры, позволяющие создавать виртуальные адресные пространства размером 4 Гбайт (для 64-разрядных компьютеров эта величина равна 264 байт). Кроме того, существует проблема скорости отображения, которая решается за счет использования так называемой ассоциативной памяти.

Подсчитаем примерный размер таблицы страниц. В 32-битном адресном пространстве при размере страницы 4 Кбайт (Intel) получаем 232/212=220, то есть приблизительно миллион страниц, а в 64-битном и того более. Таким образом, таблица должна иметь примерно миллион строк (entry), причем запись в строке состоит из нескольких байтов. Заметим, что каждый процесс нуждается в своей таблице страниц (а в случае сегментно-страничной схемы желательно иметь по одной таблице страниц на каждый сегмент).

Понятно, что количество памяти, отводимое таблицам страниц, не может быть так велико. Для того чтобы избежать размещения в памяти огромной таблицы, ее разбивают на ряд фрагментов. В оперативной памяти хранят лишь некоторые, необходимые для конкретного момента исполнения фрагменты таблицы страниц. В силу свойства локальности число таких фрагментов относительно невелико. Выполнить разбиение таблицы страниц на части можно по-разному. Наиболее распространенный способ разбиения – организация так называемой многоуровневой таблицы страниц. Для примера рассмотрим двухуровневую таблицу с размером страниц 4 Кбайт, реализованную в 32-разрядной архитектуре Intel.

Таблица, состоящая из 220 строк, разбивается на 210 таблиц второго уровня по 210 строк. Эти таблицы второго уровня объединены в общую структуру при помощи одной таблицы первого уровня, состоящей из 210 строк. 32-разрядный адрес делится на 10-разрядное поле p1, 10-разрядное поле p2 и 12-разрядное смещение d. Поле p1 указывает на нужную строку в таблице первого уровня, поле p2 – второго, а поле d локализует нужный байт внутри указанного страничного кадра (рис. 8).

Рисунок 8 – Пример двухуровневой таблицы страниц

При помощи всего лишь одной таблицы второго уровня можно охватить 4 Мбайт (4 Кбайт x 1024) оперативной памяти. Таким образом, для размещения процесса с большим объемом занимаемой памяти достаточно иметь в оперативной памяти одну таблицу первого уровня и несколько таблиц второго уровня. Очевидно, что суммарное количество строк в этих таблицах много меньше 220. Такой подход естественным образом обобщается на три и более уровней таблицы.

Наличие нескольких уровней, естественно, снижает производительность менеджера памяти. Несмотря на то, что размеры таблиц на каждом уровне подобраны так, чтобы таблица помещалась целиком внутри одной страницы, обращение к каждому уровню – это отдельное обращение к памяти. Таким образом, трансляция адреса может потребовать нескольких обращений к памяти.

Количество уровней в таблице страниц зависит от конкретных особенностей архитектуры. Можно привести примеры реализации одноуровневого (DEC PDP-11), двухуровневого (Intel, DEC VAX), трехуровневого (Sun SPARC, DEC Alpha) пейджинга, а также пейджинга с заданным количеством уровней (Motorola). Функционирование RISC-процессора MIPS R2000 осуществляется вообще без таблицы страниц. Здесь поиск нужной страницы, если эта страница отсутствует в ассоциативной памяти, должна взять на себя ОС (так называемый zero level paging).

Многие из представленных на странице "Хронология операционных систем" программных продуктов относятся к двум классам: проприетарные и свободные. Первые получили название от английского proprietary – "собственнические", т.е. относятся к программному обеспечению, которое имеет собственника. Такое программное обеспечение находится не в "общественном использовании", а в монопольном.

В этой части монографии анализируются пути развития двух представителей операционных систем: семейства UNIX /Linux и продуктов фирмы Microsoft. Первое из них имеет как проприетарные, так и свободно распространяемые версии. Вторые же являются антагонистом свободных программ.

Семейство операционных систем UNIX уникально по нескольким причинам [ , ]:

• оно является долгожителем и, претерпев многочисленные изменения, "завоевало" разнообразную аппаратуру;
• при переходе UNIX на другие аппаратные платформы возникали интересные задачи, решение которых принесло много нового в компьютерные технологии;
• на одной из версий UNIX были реализованы протоколы обмена данными в компьютерных сетях с разной аппаратной платформой, что позволяет считать UNIX предвестницей сегодняшнего Интернета, а также основой для широкого развития локальных сетей;
• авторы ее первых версий создали язык программирования высокого уровня С, который можно назвать (с учетом его последующего совершенствования) самым распространенным среди разработчиков;
• использование этого языка дало возможность принять участие в разработке операционной системы тысячам специалистов;
• появившиеся в семействе UNIX свободно распространяемые операционные системы внесли много нового в представление о том, как разрабатывать и распространять программы для компьютеров.

Очень большое влияние на все стороны информационных технологий оказала и продолжает оказывать операционная система Linux, первоначально являвшаяся лишь вариантом UNIX . Она завоевала широкую популярность и сегодня перенесена на разные аппаратные платформы, как и ее предшественница. В дальнейшем будем использовать термин "операционные системы семейства UNIX /Linux". Отметим, что часто Linux отделяют от UNIX , сравнивая достижения этой операционной системы со всеми остальными конкретными версиями этого семейства.

Рассмотрение истории и генеалогии UNIX /Linux интересно само по себе, но ее знание необходимо специалистам в области компьютерных технологий. Вот, например, что пишет по этому поводу автор книги, в которую вошли две программы подготовки системных администраторов операционной системы Solaris : "Как системный администратор Вы должны понимать историю операционной системы UNIX – откуда она произошла, как создавалась и чего достигла на сегодняшний день". Но в материале данной книги поднимаются и другие вопросы, что делает ее полезной и другим специалистам. В первую очередь , это – разработчики программного обеспечения.

Работа над программным комплексом МULTICS затянулась, и сотрудники Веll Labs вышли из проекта. Но в отличие от других Томсон продолжил работу по написанию операционной системы в своей компании. Позже к нему присоединился сначала Ритчи, а затем и другие сотрудники отдела. Можно сказать, что UNIX начиналась группой программистов, но основную роль среди разработчиков первых версий играл Кен Томпсон. Сначала, правда, в ближайшем окружении Кена родилось другое название системы – UNICS (Uniplexed Information and Computing System ). Оно напоминало об участии в проекте МULTICS, но не ориентировалось на многопользовательскую систему (МULTICS – МULTiplexed, но UNICS – Uniplexed). В скором времени UNICS превратилось в UNIX .

Вернемся к непосредственному рассмотрению истории создания операционной системы UNIX . Первые ее версии были написаны на языке программирования ассемблер для компьютеров PDP [ , ]. Она содержала подсистемы управления процессами и файлами, а также небольшой набор утилит.

В эти годы Томпсон работал над транслятором для FORTRAN’а. Но у него получился новый язык программирования B. Последний был интерпретатором, и, как следствие этого, не очень эффективным. Переработав его, Деннис Ритчи создал язык C, транслирующий исходный текст в машинный код, что повысило эффективность разрабатываемых программ . Этот язык программирования занимает промежуточное положение между языком, близким к машинным командам и позволяющим разрабатывать "быстрые" программы, и языком программирования высокого уровня (более удобным в использовании).

Приведем информацию из книги , описывающую, как появился язык программирования С. "Что это значит на самом деле, что скрывается за этими немного трафаретными словами: язык С разработан американским ученым Деннисом Ритчи? В действительности это означает, что в 1970 г. Денном Ритчи был изобретен и реализован новый язык С. Ему суждено было большое будущее. Как это произошло? Язык C использует многие важные концепции и конструкции двух предшествовавших ему языков BCPL и B, а также добавляет типы данных и другие свойства".

Язык BCPL разработан в 1967 году Мартином Ричардом как язык написания компиляторов программного обеспечения операционных систем. Автором языка B был Кен Томпсон – выдающийся программист. Он предусмотрел много возможностей в языке B и использовал его в 1970 году для создания одной из ранних версий операционной системы UNIX в Bell Laboratories на компьютере фирмы DEC PDP -7. Оба упомянутых языка – BCPL и B – были "нетипичными" языками программирования. Так, например, при обработке элемента данных целого или действительного типа значительная часть работы все еще падала на плечи программиста. Язык C приобрел широкую известность как язык разработки операционной системы UNIX . Сегодня фактически все новые операционные системы написаны на С или на С++.

Джой сформировал собственный дистрибутив UNIX , названный BSD (Berkeley Software Distribution – дистрибутив программного обеспечения Беркли). С его именем связано появление текстового редактора vi , командного интерпретатора c (она выполняла функции оболочки операционной системы, а не компилятора языка программирования), использование виртуальной памяти (позволяющей загружать программы большего размера, чем свободная физическая память ). Позже он стал одним из основателей