Системное программное обеспечение

В суперкомпьютерах используются основном UNIX-подобные (Unix-like)  операционные системы: HP-UX, SPP-UX, AIX, UNICOS, SGI IRIX, Linux, Solaris, UXP/V, Tru64 UNIX и другие.

UNIX -  переносимые, многозадачные и многопользовательские операционные системы, которые:

• используют простые текстовых файлов для настройки и управления;

• широко применяют утилиты, запускаемые в командной строке;

• взаимодействуют с пользователем посредством виртуального устройства - терминала;

• представляют физические и виртуальные устройства и средства межпроцессового взаимодействия как файлы;

• используют конвейеры из нескольких программ, каждая из которых выполняет одну задачу.

В Blue Gene/L (мощнейшем суперкомпьютере мира) применяются различные операционные системы:

• вычислительные узлы используют специально разработанное легковесное ядро.

• узлы ввода-вывода - встраеваемый Linux.

• управляющие узлы - SuSE SLES 9 Linux.

Белорусско-российский суперкомпьютер СКИФ-МГУ используется кластерный вариант  Linux.

В  операционные системы 

Первая система UNIX была разработана в конце 1960-х под руководством Кена Томпсона и Дениса Ритчи.

UNIX используются в основном в суперкомпьютерах, на серверах, как встроенные ОС для оборудования.

Благодаря UNIX разработаны и распространились многие современные  концепции и подходы в области ОС и программного обеспечения.

В ходе разработки UNIX был создан язык Си.

22.09.2010 Microsoft выпустила новую ОС для суперкомпьютеров Windows HPC Server 2008.
Подробности можно узнать здесь: http://www.microsoft.com/hpc

Network operating system (NOS) — операционная система, поддерживающая работу с компьютерной сетью (обеспечение обработки, хранения, адресации, предоставления и запросов, передачи, безопасности данных в сети, контроля доступа к файлам и сервисам и т.д.).

К сетевым операционным системам относят:

• ОС для пользователей (сегодня все современные пользовательские ОС имеют встроенные сетевые функции),

• серверные ОС (SOLARIS, GNU/Linux, MS Windows Server, FreeBSD, NetWare).

• ОС сетевого оборудования (Cisco IOS).

В 2008 г. представлена Microsoft  Windows Server 2008.

MS Windows Server 2008 имеет повышенную надежность, производительность, расширенную поддержку многоядерных процессоров, улучшенные средства удаленного администрирования и виртуализации. Цена Microsoft  Windows Server 2008: от 1000$ до 5000$.

Распространенные операционные системы для мобильных устройств:

• Android (от Google, на базе Linux)

• iOS (от Apple, применяется в iPhone, iPod, iPad, AppleTV)

• Windows Phone (от Microsoft)

• Symbian OS (была самой популярной ОС для мобильных устройств благодаря поддержке Nokia)

• Palm OS (появилась в 1996 году для КПК)

• BlackBerry OS (работает исключительно на устройствах RIM, ориентирована на корпоративных пользователей). 

19.11.2009 Google представила Android 4.0. Система призвана унифицировать платформу Android, сделав её единой для смартфонов и планшетов.

Доля на рынке:

15.11.2011 Доля Android на рынке смартфонов достигла 52,5 %

 Параметр

Характеристика параметра

Производительность

скорость, с которой система выполнять свои функции (операции над файлами, запуск приложений, установка и поддержка работы переферийных устройств и т.д.)

Надежность

уровень защищенность системы от внутренних сбоев, конфликтов между различными процессами и прикладными программами и т.д

Безопасность

уровень защищенности системы от несанкционированного доступа к данным. аппаратным и программным ресурсам, некорректных и ошибочных действий пользователя, обеспечение родительского контроля, исключение введения пользователя в заблуждение фишинговыми и другими технологиями сетевого мошенничества

Функциональность

способность реализовывать пользовательские задачи и служить средой для выполнения современных приложений и сервисов на основе поддержки актуальных стандартов (TCP/IP, HTTP, HTML, XML, CORBA, Unicode, POSIX, NFS, SMB, MIME, POP, IMAP и т.д.).

Многозадачность

обеспечение одновременного выполнения различных задач за счет  разделения процессорного времени между несколькими исполняющимися программами и процессами

Расширяемость

способность поддерживать новые переферийные устройства, интерфейсы, протоколы, сервисы на основе обновления и модернизации составляющих операционну. систему программ

Комфортность

обеспечение понятного, легкого в усвоении и эргономичного пользовательского интерфейса

Ресурсоемкость

уровень достаточности вычислительной мощности компьютера, вида и быстродействия его памяти, системной шины, интерфейсов для выполнения стандартных задач

• бесплатная и открытая (на ядре Linux),

• ориентирована  на постоянно подключенные к Сети нетбуки,

• быстрая и безопасная,

• способна запускать только веб-приложения через  браузер Chrome.

• поддерживает HTML5, плеер Flash и технологию Native Client (дающую веб-приложениям доступ к ресурсами системы).

• поддерживает только твердотельные накопители (пользователю необходимо не установить ОС, а купить нетбук с ней).

Операционная система

Январь 2008

Январь 2009

Январь 2010

Январь 2012

MS Windows

91,5%

88,3%

92,2%

92%

Apple Mac OS

7,57%

9,93%

5,13%

6,6%

GNU/Linux

0,64%

0,8%

1,02%

1,6%

MS DOS (MicroSoft Disk Operating System) - первое детище Microsoft с интерфейсом командной строки.

Так выглядел интерфейс Windows 1.0 (1985 год).

Потом были Windows 2.0 (1987), Windows 3.0 (1990), Windows 3.1 (1992), Windows 3.11 (1992), Windows 95 (1995) Windows 98 (1998) Windows Me (2000), Windows XP (2001), Windows Vista (2007), Windows 7 (2009). Удачные и неудачные.

Windows XP (XP от experience - опыт) выпущена во многих вариантах (64-битная ОС и 32-битные: от Windows XP Home до Windows XP Professional) и характеризуется надежностью, дружественным пользовательским интерфейсом, развитой поддержкой мультимедийных и сетевых технологий.

13.09.2011 Microsoft представила Windows 8.

Windows 8 создана на базе Windows 7 и включает многочисленные усовершенствования в аспектах производительности, безопасности, конфиденциальности и надежности системы, а также имеет следующие новшества:

• Два графических интерфейса с независимым программным обеспечением - классический и "плиточный" (Metro, оптимизированный для использования на устройствах с сенсорным управлением).

• Возможность совместной работы приложений в Сети (создаваемое содержимое синхронизируется на всех используемых устройствах и отслеживается из облачных служб, доступно в любом месте при наличии учетной записи Майкрософт.

• Возможность создавать свои приложения на любых языках и продавать их везде, где продается Windows.

• Поддержка широкого набора микросхем обеспечивает работу с различными устройствами — от 10-дюймовых планшетных компьютеров до ноутбуков и компьютеров класса all-in-one («все в одном»).

• Включение ультратонких ПК и планшетных компьютеров за несколько секунд,.

Компьютеры Apple Macintosh выбирают издательские компании, фотографы и художники. В отличие от других машин, компьютеры Mac достаточно дороги. Но в то же время они отличаются более высоким качеством и интересным дизайном.  

Одним из фактором, влияющих на их выбор, является операционная система Mac OS, которую сам производитель называет лучшей ОС в мире.

Mac OS удобная и понятная ОС с отличным графическим интерфейсом.

Mac OS  потребляет минимум оперативной памяти  

В Mac OS X Leopard (октябрь 2007)  содержит более 300 функций и новое оформление рабочего стола с упрощенным процессом доступа к файлам. Технология Finder позволяет быстро находить  и передавать файлы на другие компьютеры. Quick Look -  позволяет моментально просматривать содержимое файлов, не открывая их. Spaces -  используется для интуитивного создания групп программ и лёгкого переключения между ними. Time Machine, максимально упрощает резервное копирование информации.

Mac OS X построена на основе BSD Unix.

GNU/Linux — свободно распространяемая некоммерческая UNIX-подобная ОС, основанная на разработках в рамках проекта GNU, и на ядре Linux.

GNU (рекурсивный акроним от GNU’s Not UNIX — «GNU — не Unix!») — это  проект создания свободной UNIX-подобная операционной системы, открытый в 1983 году Ричардом Столлмэном (фото справа).

Зачастую эту систему называют просто «Linux».

Название происходит от имени финского программиста Линуса Торвальдса (Linus Benedict Torvalds), координировавшего работу над ядром системы (фото слеваа). Первая версия появилась в 1994 г.

В отличие от других операционных систем, GNU/Linux не имеет единой «официальной» комплектации и поставляется в большом количестве различных дистрибутивов. , в которых наборы системных программ соединяются с ядром Linux.

Дистрибутив GNU/Linux — это набор программ и решений на ядре Linux для разных задач пользователей, объединённых едиными системами установки, управления и обновления пакетов, настройки и поддержки.

Популярными дистрибутивами GNU/Linux являются:

• американский Red Hat и его наследник Fedora;

• немецкий SuSE, купленный  фирмой Novell;

• французско-бразильский Mandriva;

• международный дистрибутив Debian GNU/Linux;

• новый и перспективный дистрибутив Ubuntu

• российские дистрибутивы ALT Linux и ASPLinux.

Программы для GNU/Linux — результат выполнения тысяч проектов программистов со всего света, которые знакомы только по переписке. Создать свой проект или присоединиться к уже существующему может каждый. 

Графический символ Linux  - пингвин (художник Larry Ewing)

Linux используется преимущественно как серверная ОС (надежная, компактная, не требовательная к ресурсам, но предъявляет высокие требования к квалификации пользователя).

Исследовательские ОС предназначены для изучения принципов архитектуры, построения, поведения, безопасности, функционирования и взаимодействия операционных систем с аппаратурой, приложениями, данными, сетями, пользователем.

Примеры исследовательских ОС: Multics, UNIX, Mach, Minix , Plan 9, Inferno, K42, 3OS, TUNES, Singularity.

В 2008 Microsoft представила исследовательскую ОС Singularity с доступным исходным кодом и  бесплатным инструментарием для разработки приложений.

Singularity призвана проверить новую концепцию построения ОС.

Базой для Singularity стало микроядро  написанное на Sing#, расширении для языка C#.

Singularity поддерживает 16-ядерные процессоры и вычислительные возможности графических карт.

27.10.2008 Microsoft представила платформу Windows Azure (лазурь), по совместительству являющуюся операционной системой нового типа. Windows Azure позволит переместить обычные настольные приложения в Интернет, заменит собой жесткий диск и мощный процессор.

Windows Azure система работает на серверах Microsoft, доступ к ней можно получить по протоколам HTTP, REST, WS-* и AtomPub.

Концепция сloud computing (облачные вычисления) подразумевает сетевое использование вычислительных мощностей, дискового пространства и каналов связи для выполнения трудоемких задач. Нагрузка между компьютерами, входящими в это облако, распределяется автоматически. "Облачные" приложения работают в браузере.

Рэй Оззи (Ray Ozzie, главный программный архитектор Microsoft): Windows Azure - это идеальное решение для реализации "ПО как услуга, она определит направление развития Windows на 50 лет вперед.

28.11.2009 Платное использование Windows Azure  в США открывается в феврале 2010 г. ($0,12 за каждый час вычислений, $0,15 за каждый переданный ГБ данных и по $0,01 за каждые 10 тыс. операций чтения-записи данных). Хостинг базы данных SQL Azure Web Edition объемом не более 1 ГБ стоит $10 в месяц. База данных для предприятий SQL Azure Business Edition объемом до 10 ГБ обойдется в $100 в месяц, а 100 тыс. сообщений .NET Services - в $0,15.

05.03.2010 В Северной Корее, по указанию руководителя Ким Чен Ира, разработали новую операционную систему Red Star.

"Красная звезда" – открытая ОС, основанная на ядре Linux и предлагающая пользователям практически стандартное Windows-окружение.

18.09.2011 

Компания Carbyn (из пяти молодых людей) представила первую в мире операционную систему на HTML5.

Уникальная многозадачная ОС установки не требует, открывается в браузере на любом устройстве (iPad, Playbook, десктопном компьютере и др.), позволяет запустить любые HTML5-приложения, которые могут взаимодействовать друг с другом. Например, музыкальный плеер автоматически приглушится, если пользователь получит входящий звонок по Skype.

MS Windows 3.1 (1992г.)

6 млн. строк кода (100 человек)

MS Windows 95 (1995)

15 млн. строк кода

MS Windows 98 (1998)

29 млн. строк кода

MS Windows XP (2001)

40 млн. строк кода

MS Windows Vista (2007)

50 млн. строк кода
(10 тыс. человек, 6 млрд.$, 5,5 лет)

Mac OS X 10.4 (200?)

86 млн. строк кода

ядро Linux 0.01 (1991)

8,4 тыс. строк кода

ядро Linux 1.0 (1994)

170 тыс. строк кода

ядро Linux 2.6.27 (2008)

6,4 млн. строк кода

Роб Пайк: Unix убил исследования в области операционных систем, поскольку никто больше не хотел браться ни за что другое. Новые ОС в наше время зачастую оказываются очередными переработками созданной 40 лет назад Unix.

Исследования в области ОС не могут быть исключительно наукой. Тут должно найтись место и технике, и искусству.

Давайте вернёмся к обдумыванию и построению систем. Узкопрофильность тут неуместна, зато важна широта, и в этом суть системы.

Давайте попробуем поразмыслить над тем, как системы функционируют, и как они себя ведут, и не будем ограничиваться сравнением их между собой. Сосредоточимся на интерфейсах и архитектуре, а не только на программировании.

Будем храбрыми и попробуем разные вещи, поэкспериментируем.

Роб Пайк (Rob Pike) - один из создателей ОС Unix, Plan 9 и Inferno, кодировки UTF-8.

ISOS (Internet-scale operating system) - перспективная разработка Общесетевой Операционной Системы, которая позволит связать через Интернет вычислительные и дисковые ресурсы миллионов независимых компьютеров по всему миру.

Давид Андерсон: ISOS состоит из тонкого слоя программного обеспечения — агента, который работает на каждом из компьютеров, и центральной системы на серверных комплексах.

Давид Андерсон: Компьютеры сегодня используются как частные ресурсы, ISOS может породить новую парадигму распределённых ресурсов. Сами ресурсы — компьютеры — будут по прежнему в частной собственности, но они смогут работать для всех.  Модель основанная на экономических принципах, где владельцы сдают в аренду ресурсы потребителям может справиться с этими двумя проблемами за раз.

Давид Андерсон (David P. Anderson ) - глава проекта SETI@home, главный научный сотрудник United Devices)

24.04.2009 Европейский исследовательский совет (European Research Council) выделил 2,5 миллионов евро Vrije Universiteit Amsterdam для разработки Unix-подобной операционной системы Minix 3, как более безопасного и надежного решения, чем Microsoft Windows и Linux.

Minix 3 будет состоять из нескольких независимых компонентов. Ошибки в одном из компонентов,  блокируют его, что никак не повлияет на работу остальной системы.

Minix 1 появилась 20 лет назад и послужила прототипом для многих ОС на базе ядра Linux.

15.05.2009

Китайцы разработали новую операционную систему Kylin. Она не похожа на существующие платформы и является гораздо более безопасной.  Kylin устанавливается только на правительственные и военные компьютеры.

В случае начала кибервойны Kylin  будет опасна для противника в сочетании с новым процессором семейства Godson, который разработан Пекином. Предполагается, что он безопаснее и надежнее, чем американские чипы. На основе четырехъядерных чипов Godson 3 китайцы проектируют суперкомпьютер Dawning 5000L, который должен появиться в 2010 году. Его производительность достигнет петафлопса, что сделает Dawning 5000L одним из самых мощных вычислительных комплексов в мире.

Кевин Коулмэн (эксперт  по безопасности Конгресса США): Кибервойна между Россией, Китаем и США, если она произойдет сегодня, закончится ничьей. Силы всех трех государств в этой области примерно равны. Но если американцы на поле кибербоя играют в шашки, то Китай - в шахматы. Существующие американские средства кибернападения, возможно частично и киберзащиты, против Kylin бессильны.

20.05.2009

ОС Moblin 2 с графическим интерфейсом - мобильная платформа, оптимизированная для нетбуков. Распространяется в рамках свободных лицензий.

Графическая оболочка Moblin 2 выглядит как система страниц с закладками, выстроенными в горизонтальную линию в верхней части экрана.

ОС Moblin поддерживает программы, написанные для настольных версий Linux-систем.

14.04.2009 Computerworld опубликовал десятку худших  в истории операционных систем: 

1

OS/360, 1964 год

Имела проблемы с программами управления, потребовала больше памяти, чем было запланировано, была очень медленной в работе.

2

ITS (Incompatible Timesharing System), конец 60-х годов

Была способна хранить лишь файлы с именами в шесть символов и при этом каждый файл должен был размещаться в своем собственном каталоге, имела нулевую безопасность.

3

GNU Hurd

Этот проект был запущен еще в 1983 году, но сих пор так и не завершен.

4

Windows 1.01, 1985 год

Первая попытка компании Microsoft разработать графический интерфейс для ОС MS-DOS. Система была безобразной, вышла с задержкой в два года и даже после этого не смогла работать как надо.

5

MS-DOS 4.0, 1988 год

В сравнении с предыдущей версией  MS-DOS 3.3, она была ужасна: программы постоянно зависали.

6

SCO Open Desktop, 1989 год

Стала первой 32-битной ОС Unix с графическим интерфейсом. Все остальное - сплошные минусы.
 

7

JavaOS, 1996 год

Написанная на медленном и неуклюжем языке, каким был Java в 1996 году, такой и оказалась сама. 

8

Windows Me (Millennium Edition), 2000 год

Была медленной, нестабильной и очень небезопасной ОС.
 

9

Lindows/Linux XP Desktop, 2001/2006 год

Созданная для запуска Windows-приложений на Linux,  не смогла добиться стабильной работы.

10

Windows Vista, 2006 год

Тяжелая, медленная, с программной и аппаратной несовместимостью, дорогая, запутывающая пользователя количеством редакций, небезопасная и т.д. и т.п.

Драйверы (driver) - наборы служебных программ, обеспечивающих взаимодействие ОС с внешними устройствами по разным протоколам обмена данными и командами (часто поставляются в комплекте с ОС и с оборудованием).

Основная функция драйвера – обрабатывать высокоуровневые запросы, поступающие от прикладных и системных программ и переводить их на машинный язык понятный физическому устройству.

В операционных системах создаётся специальный механизм для подлючения любых дополнительных драйверов, поставляемых производителями оборудования

Драйверы позволяют ОС работать с устройствами компьютера через общий интерфейс, не учитывающий особенности конкретного устройства.

Источники драйверов:

• Дистрибутив операционных систем;

• Диски из комплектации устройств;

• Web-сайты производителей устройства;

• Специализированные  сайты с драйверами (по адресу www.drivers.ru находится русскоязычная "национальная поисковая система драйверов").

Храняться драйверы в ОС MS Windows обычно в каталогах SYSTEM и SYSTEM32 в виде группы файлов. На современном домашнем компьютере могут быть многие десятки драйверов, занимающие (вместе со служебными файлами) десятки мегабайт.

MS Windows умеет автоматически находить и устанавливать драйвера устройств.

Программа  DriverMax (Разработчик: Innovative Solutions) в разы уменьшит время, затрачиваемое на инсталляцию драйверов при переустановке Windows.

Предварительно запустив DriverMax на старой системе — утилита заархивирует драйвера для всех устройств и в будущем поможет их восстановить. Не надо будет искать нужные диски и запускать установку каждого драйвера отдельно — DriverMax все сделает за вас. Очень удобно.

Сайт: www.innovative-sol.com/drivermax/index.htm

Утилита (utility) - системные программы, предназначенные для выполнения определённых, часто вспомогательных (служебных), функций.

Например:

• программы разметки диска;

• программы установки аппаратных устройств;

• программы инсталляции и удаления приложений;

• диагностические программы и т.п.