Bios первый шаг к созданию операционных систем

Обновлено: 04.07.2024

Исторически первые вычислительные комплексы не имели операционных систем. Каждая программа писалась индивидуально под каждую модель вычислительной машины и не могла переноситься. При создании новой ЭВМ приходилось переписывать под нее ранее созданные программы. Естественно что в связи с ростом числа программ это не вызывало приступов оптимизма, что в свою очередь породило работы по созданию программного обеспечения в форме прослойки между аппаратным обеспечением и программами.

В конце 1960-х годов Bell Labs начал обобщать все наработки по существующим операционным системам и до 1975 года (окончательная редакция) родил одновременно два эпохальных продукта: язык программирования Си и операционную систему UNIX, созданную на базе ОС MULTICS (разработчик - потомок русских эмигрантов Виктор Александрович Высоцкий). Почему эпохальные? Си - первый платформонезависимый язык (исходный код не требуется подгонять под каждую аппаратную архитектуру), а UNIX - первая ОС, способная за счет механизма названного "ядро", обеспечить работу программ на разных аппаратных платформах без изменения.

Ремарка: В СССР номенклатура вычислительной техники не была столь распространенной, поэтому ввиду практической необходимости работы над операционной системой не производились, однако по политическому решению решено было делать "как у них" (т.е. как в США), что нанесло непоправимый вред ИТ области СССР и привело к закрытию многих очень перспективных проектов.

Из-за политики Bell Labs не смогла продолжить работу над системой и в передала исходные коды во все крупные учебные заведения США. Пальму первенства в продолжении работ подхватил университет Беркли который создал BSD UNIX.

В 1970-м году происходит одно из эпохальных событий, которое будет признано только через 14 лет - в компании Xerox изобретен графический интерфейс пользователя. Компания использовала его только для внутренней работы.

В 1977 году на рынок выходит компания Apple со своим компьютером "Apple II". В качестве операционных систем использовались CP/M и его фирменные модификации.

В 1980-м году компания Seattle Computer Products на базе CP/M создала операционную систему 86-DOS. Операционная система строилась не методом системных вызовов, а путем построения интерфейсов прикладного программирования (API). Наиболее важным здесь является то, что системные вызовы для использования требуют знаний операционной системы, в то время как интерфейсы прикладного программирования таких знаний не требуют. Наиболее близкая аллегория - автоматическая и механическая коробка передач. Системные вызовы - механика, которая позволяет контролировать все и вся, а API - автомат, который создан для того чтобы любая ТП могла сесть за руль. Все это приводит к тому, что софт под DOS могут писать намного менее квалифицированные специалисты, причем делать это намного быстрее.

В 1981 году Билл Гейтс (благодаря родственным связям) получает контракт от IBM на разработку операционной системы для компьютеров IBM PC для чего он нанимает Тима Патерсона который адаптирует 86-DOS под требования IBM. Проблему совместимости с различным аппаратным обеспечением. Решать не стали в принципе, а сделали систему драйверов - программ отвечающих за совместимость программного и аппаратного обеспечения. В результате DOS и его производные нельзя назвать полноценными операционными системами. Из-за жесткой привязки к архитектуре IBM PC стали всплывать один за другим конструктивные недостатки ОС (например проблема 640кб оперативной памяти) которые решались костылями в программном обеспечении (например EMS).

1983 год стал дважды эпохальным:

Во-первых Ричард Столлман объявил о создании проекта GNU — попытки создания свободной UNIX-подобной операционной системы с нуля, без использования оригинального исходного кода. Однако работы по созданию замены для ядра UNIX, необходимые для полного выполнения задач GNU, продвигались крайне медленно.

Во-вторых компания Apple создала графический пользовательский интерфейс, который массово внедрялся в компьютеры компании с 1984 года.

Помимо этого Б. Гейтс схватился за голову и стал разрабатывать собственную операционную систему с графическим интерфейсом.

В 1985-м году Microsoft собрало из костылей перую версию Windows. Почему из костылей? Потому что Apple писал графическую ОС, а Гейтс пытался сделать надстройку над DOS. В результате первый блин вышел комом - Windows 1.0 не позволяла запускать ряд DOS программ из-за изменения кода DOS, но так же не была способна запускать собственные программы. Общее мнение было однозначным - может быть когда нибудь из этого что-то толковое получиться.

Ситуация с ядром для свободного программного обеспечения неожиданно разрешилась в 1991 году, когда финский студент Линус Торвальдс опубликовал ядро Linux, в связи с чем начальные работы по ядру проекта GNU остановились.

В 1992 году Microsoft удалось создать операционную систему с нормальным графическим интерфейсом, которая не задевала код DOS. Эта система стала эпохальной для MS и по другой причине. В MS перестали вести полную документацию для программного обеспечения. То есть получилась система которая работает, но никто не знает как. С этого же момента MS провозгласил идеологию инкапсуляции т.е. рукожопство и инди-код.

В 1993 году вышла первая публичная демонстрация Windows NT которая так же стала своего рода эпохальной. Эпохальность заключалась в том, что API операционной системы был двухслойным, причем "нижний" слой не был документирован от слова совсем. Помимо этого Windows NT включал в себя подсистемы совместимости с 3 различными версиями программного обеспечения (старые версии Windows, OS/2, POSIX).

В этом же году появился и первый дистрибутив Linux - Slackware.

А UNIX из-за внутренней конкуренции и авторских прав "корежило", в итоге в 1994 году UNIX под названием *BSD так же стал открытым программным обеспечением.

В 1995 году MS на базе Windows NT выпускает Windows 95. Эта система стала первой где графический интерфейс не мешал DOS, а наоборот расширял его. Более того графические приложения получили собственный API. В 1998 году была проведена актуализация ОС с собственным именем Windows 98.

В этом же году появляется первый коммерческий дистрибутив OS Linux - Red Hat и наиболее мощный свободный дистрибутив - Debian. С этого момента начался бурный рост Linux. Следует отметить, что Linux по своей структуре (написание кода независимыми разработчиками) не имеет глобальных вех - это стабильное динамичное развитие, постоянное появление новых подходов, технологий, решений.

В честь нового тысячелетия в 2000 году произошли следующие события:

После затянувшегося кризиса Apple кардинально меняет политику и уходит с оригинальных разработок операционной системы на общей с Microsoft базе CP/M и переходит к стандартам POSIX объединив сразу 2 ветки пост-UNIX ОС - NeXTSTEP и FreeBSD. Таким образом с 2000 года существуют 2 основные ветки программного обеспечения: близкие к POSIX (Apple, UNIX, Linux, BSD и др.) и Windows.

Microsoft после 6 лет напряженной работы выпускает Windows 2000 которая по своим характеристикам уже стала напоминать что-то пригодное для работы. Была создана вменяемая серверная часть ОС, приличная файловая система.

В 2001-м году выходит переработанный под пользователя Windows XP, а в 2003-м Windows Server 2003. Обое ОС (в плане реализации функций ОС, а не сервисов) кроме названия ничем не отличаются.

В 2006-м году вышла Windows Vista. К сожалению пользователей ОС хоть и содержала много нововведений, но вышла слишком сырой. В этом же году вышел наиболее популярный на сегодняшний день дистрибутив Linux - Linux Mint (на базе Ubuntu).

В 2009-м году выходит Windows 7, по сути работа над ошибками Windows Vista. Главными особенностями стали - поддержка стандарта кодировок, ориентированность на сенсорные экраны, улучшены графические приложения, в частности панель задач переделана по образу дока MacOS X.

В 2012 году обобщив понравившиеся пользователям нововведения на рынке ОС (в том числе мобильных) Microsoft выпускает Windows 8. Кроме идиотского интерфейса и традиционного внедрения спи. ных идей у других ОС ничем не примечательна.

В настоящее время за Windows 90% настольных ПК, однако доля серверов под управлением этой ОС менее 4%. Безусловный проигрыш в серверном сегменте подтвержден началом разработки Azure Cloud Switch (собственного дистрибутива Linux).

Среди всех системных программ, с которыми приходится иметь дело пользователям компьютеров, особое место занимают операционные системы. Операционная система управляет компьютером, запускает программы, обеспечивает защиту данных, выполняет различные сервисные функции по запросам пользователя и программ. Каждая программа пользуется услугами ОС, а потому может работать только под управлением той ОС, которая обеспечивает для неё эти услуги.

Введение
Возникновение и основные этапы развития операционных систем
BIOS – первый шаг к созданию операционных систем
Система пакетной обработки – прообраз современной операционной системы
Многозадачные операционные системы
Операционные системы с поддержкой виртуальной памяти
Графические интерфейсы пользователя
История наиболее распространенных операционных систем
2.1 Unix
2.1.1 Возникновение операционной системы UNIX
2.1.2 Основные этапы развития UNIX
2.2 Linux
2.3 Windows
Заключение
Список литературы

Файлы: 1 файл

ИНФА ОС.doc

Возникновение и основные этапы развития операционных систем

BIOS – первый шаг к созданию операционных систем

Система пакетной обработки – прообраз современной операционной системы
Многозадачные операционные системы
Операционные системы с поддержкой виртуальной памяти
Графические интерфейсы пользователя

История наиболее распространенных операционных систем

2.1.1 Возникновение операционной системы UNIX

2.1.2 Основные этапы развития UNIX

Список литературы

Операционная система (ОС) - комплекс программ, которые обеспечивают управление аппаратурой ЭВМ, планирование эффективного использования её ресурсов и решение задач по заданиям пользователей.

Основная цель ОС, обеспечивающей работу ЭВМ в любом из описанных режимов, - динамическое распределение ресурсов и управление ими в соответствии с требованиями вычислительных процессов (задач).

История развития операционных систем.

1. Возникновение и основные этапы развития операционных систем.

Первые ЭВМ были построены и нашли практическое применение в 40-е годы XX века. Первоначально они использовались для решения единственной частной задачи – расчет траектории артиллерийских снарядов в системах ПВО. В силу специфики применения (решение единственной задачи), первые ЭВМ не использовали ни какой операционной системы. В тот период времени, решением задач на ЭВМ занимались в основном сами же разработчики ЭВМ, а процесс использования ЭВМ представлял собой не столько решение прикладной задачи, сколько исследовательскую работу в области вычислительной техники.

1.1 BIOS – первый шаг к созданию операционных систем.

Вскоре ЭВМ начали успешно применять для решения других задач: анализ текстов и решение сложных прикладных задач из области физики. Круг потребителей услуг ЭВМ несколько расширился. Однако, для решения каждой конкретной задачи в то время необходимо было написать заново не только код, реализующий алгоритм решения, но и процедуры ввода-вывода и другие процедуры управления процессом вычисления. Существенные издержки такого подхода вскоре стали очевидными:
- код процедур ввода вывода обычно является довольно объемным и сложным в отладке (нередко он оказывался самым большим фрагментом программы), а в случае ошибки в процедуре ввода-вывода могли быть легко потеряны результаты длительных и дорогостоящих вычислений;
- необходимость каждый раз заново писать довольно большой вспомогательный код затягивает время и повышает трудоемкость разработки прикладных программ.
Поэтому для разрешения указанных проблем были созданы специальные библиотеки процедур ввода-вывода (BIOS – Base Input-Output System). Тщательно отлаженные и эффективные процедуры из BIOS можно было легко использовать с любыми новыми программами, не затрачивая время и силы на разработку и отладку стандартных процедур для ввода и вывода данных.
Таким образом, с появлением BIOS программное обеспечение разделилось на системное и прикладное программное обеспечение. Причем прикладное программное обеспечение непосредственно ориентировано на решение полезных задач, в то время как системное программное обеспечение ориентировано исключительно на поддержку работы и упрощение разработки прикладного программного обеспечения.
Однако, BIOS еще не является операционной системой, т.к. не выполняет важнейшую для любой операционной системы функцию – управление процессом вычислений прикладной программы. Кроме того, BIOS не обеспечивает и другие важные функции операционной системы – хранение и запуск прикладных программ. BIOS и библиотеки математических процедур, которые появились примерно в то же время, просто облегчали процесс разработки и отладки прикладных программ, делали их более простыми и надежными. Тем не менее, создание BIOS стало первым шагом на пути к созданию полноценной операционной системы.

1.2 Система пакетной обработки – прообраз современной операционной системы.

По мере дальнейшего развития электронно-вычислительных машин, с расширением сферы их применения, на первый план быстро вышла проблема недостаточной эффективности использования дорогостоящей ЭВМ.
В 50-е годы персональных компьютеров еще не было, и любая ЭВМ была очень дорогой, громоздкой и относительно редкой машиной. Для доступа к ней со стороны различных научных учреждений составлялось специальное расписание. К указанному времени программист должен был прийти в машинный зал, загрузить свою задачу с колоды перфокарт, дождаться завершения вычислений и распечатать результаты.
При использовании жесткого расписания, если программист не успевал закончить расчеты за отведенное время, он все равно должен был освободить машину, так как для нее была запланирована новая задача. Но это означает, что машинное время было затрачено впустую – результатов то не получено! Если же по какой либо причине расчеты завершались раньше ожидаемого срока, то машина просто простаивала.
Для того, чтобы избежать потерь процессорного времени, неизбежных при работе по расписанию, была разработана концепция пакетной обработки заданий, сущность которой поясняет следующий рисунок (Рисунок 1).

(Рисунок 1) Структура вычислительной системы с пакетной обработкой

Впервые, пакетная система была разработана в середине 50-х компанией General Motors для машин IBM 701. По-видимому, это была первая операционная система. Основная идея пакетной обработки состоит в том, чтобы управление загрузкой программ и распечатку результатов поручить маломощным и относительно дешевым машинам-сателлитам, которые подключаются к большой (основной) машине через высокоскоростные электронные каналы. При этом большая ЭВМ будет только решать задачу, полученную от машины-сателлита, и после завершения задачи передавать результаты по высокоскоростному каналу другой машине-сателлиту для распечатки.
Системы пакетной обработки заданий, реализованные в 50-е годы, стали прообразом современных операционных систем.

1.3 Многозадачные операционные системы.
Первые многозадачные операционные системы появились в 60-е годы в результате дальнейшего развития систем пакетной обработки заданий. Основным стимулом к их появления стали новые аппаратные возможности ЭВМ.
Во-первых, появились новые эффективные носители информации, на которых можно было легко автоматизировать поиск требуемых данных: магнитные ленты, магнитные цилиндры и магнитные диски. Это, в свою очередь, изменило структуру прикладных программ – теперь они могли в процессе работы загрузить дополнительные данные для вычислений или процедуры из стандартных библиотек.
Основная идея многозадачности вполне очевидна – если текущая программа приостанавливается в ожидании завершения ввода-вывода, то процессор переходит к работе с другой программой, которая в данный момент готова к выполнению.
Однако, переход к другой задаче должен быть сделан так, чтобы сохранить возможность вернуться к брошенной задаче спустя некоторое время и продолжить ее работу с точки останова. Для реализации такой возможности в операционную систему потребовалось ввести специальную структуру данных, определяющую текущее состояние каждой задачи – контекст процесса. Контекст процесса определен в любой современной операционной системе таким образом, чтобы данных из него было бы достаточно для полного восстановления работы прерванной задачи.
Появление многозадачности потребовало реализации в составе операционной системы сразу нескольких фундаментальных подсистем, которые также представлены в любой современной операционной системе. Перечислим их:
1) подсистема управления процессорами – определяет какую задачу и в какое время следует передать процессору для обслуживания;
2) подсистема управления памятью – обеспечивает бесконфликтное использование памяти сразу несколькими программами;
3) подсистема управления процессами – обеспечивает бесконфликтное разделение ресурсов компьютера (например, магнитных дисков или общих подпрограмм) сразу несколькими программами.
В рамках этого курса будет подробно рассмотрена реализация указанных подсистем в современных операционных системах.
Появление многозадачности было вызвано желанием максимально использовать процессор, исключив по возможности его простои, и в настоящее время многозадачность является неотъемлемым качеством практически любой современной операционной системы.

1.4 Операционные системы с поддержкой виртуальной памяти.

Появление системы виртуальной памяти в конце 60-х, стало последним шагом на пути к современным операционным системам. Появление в дальнейшем графических пользовательских интерфейсов и даже поддержка сетевого взаимодействия уже не были столь революционными решениями, хотя и существенно повлияли и на развитие аппаратуры компьютеров, и на развитие самих операционных систем.
Толчком к появлению виртуальной памяти стали сложности управления памятью в многозадачных операционных системах.

Решающей предпосылкой для появления системы виртуальной памяти стал механизм свопинга (от англ. to swap – менять, обменивать).
Идея свопинга состоит в том, чтобы выгружать из ОЗУ во вторичную память (на магнитный диск) программы, временно снятые с выполнения, и загружать их обратно в ОЗУ, когда они становятся готовыми к дальнейшему выполнению. Таким образом, происходит постоянный обмен программами между ОЗУ и вторичной памятью.
Виртуальная память также основана на выталкивании части программ и данных из оперативной памяти во вторичную память, но реализуется гораздо сложнее и требует обязательной поддержки от аппаратных средств процессора. В конечном итоге, система виртуальной памяти организует собственное адресное пространство для каждой запущенной программы, которое называется виртуальное адресное пространство. При этом участки виртуального адресного пространства, по усмотрению операционной системы, могут отображаться либо на участки оперативной памяти, либо на участки вторичной памяти (см. Рисунок 2).

(Рисунок 2) Отображение виртуального адресного пространства.

Как уже было сказано, виртуальная память впервые была использована в реальных операционных системах в конце 60-х, но широкое распространение виртуальная память получила только в 80-х (UNIX, VAX/VMS), а повсеместно стала применяться в персональных компьютерах лишь в середине 90-х годов (OS/2, Linux, Windows NT). В настоящее время, виртуальная память, наряду с многозадачностью, является неотъемлемой частью практически любой современной операционной системы.

1.5 Графические интерфейсы пользователя.

С конца 80-х, персональные компьютеры получили повсеместное распространение, и в сообщество пользователей ПК оказалось вовлечено множество людей различных специальностей. Многие из них не имели специальной компьютерной подготовки, но хотели использовать компьютер в своей работе, т.к. использование компьютера давало ощутимые преимущества в их деле.
С другой стороны, усложнение операционных систем и прикладных программ сделало управление ими достаточно сложной задачей даже для специалистов, и интерфейс командной строки, который к этому времени стал стандартом для операционных систем, перестал удовлетворять практическим запросам.
Основная идея графического интерфейса пользователя состоит в следующем:
- пользователю, в зависимости от текущей ситуации, предлагается выбрать один из нескольких альтернативных вариантов дальнейших действий;
- возможные варианты действий пользователя представлены на экране ЭВМ в виде текстовых строк (меню) или схематичных рисунков (пиктограмм);
- для выбора одного из вариантов дальнейших действий достаточно совместить на экране монитора указатель (курсор) с элементом меню или пиктограммой и нажать заранее определенную клавишу (обычно это <пробел>, <ввод> или кнопка мышки), чтобы проинформировать систему о сделанном выборе.
Первый графический интерфейс был разработан в 81 году в компании Xerox. В настоящее время наиболее совершенным графическим интерфейсом обладает, по-видимому, операционные системы семейства Windows, эти графические интерфейсы являются как бы стандартов де-факто для графических интерфейсов пользователя.
Использование графического интерфейса оказалось настолько простым и интуитивно понятным, что компьютеры в настоящее время стали эффективно использовать в своей работе люди, которые даже не имеют никакого представления об архитектуре самого компьютера, операционной системы или прикладной программы.
В конечном итоге, появление графических интерфейсов пользователя оказало колоссальное влияние на компьютеризацию современного общества.

История наиболее распространенных операционных систем

2.1 Операционная система UNIX

Операционная система UNIX является первой современной операционной системой. Технические решения, заложенные даже в самые первые версии UNIX, в последствии стали стандартными решениями для многих более поздних операционных систем, причем не только для семейства UNIX. Многие алгоритмы, заложенные в подсистему управления ресурсами UNIX, до настоящего времени являются наилучшими и тиражируются в различных операционных системах.
Рассмотрим историю возникновения и развития UNIX более подробно.

2.1.1 Возникновение операционной системы UNIX.
После прекращения проекта Multics, Кен Томпсон, Деннис Ритчи и некоторые другие сотрудники Bell Labs продолжили исследовательскую работу в области операционных систем, и вскоре предложили идею усовершенствованной файловой системы. По счастливому стечению обстоятельств, компания Bell Labs в то время испытывала острую потребность в удобных и эффективных средствах ведения документации, и новая файловая система могла здесь оказаться полезной.
В 1969 Кен Томпсон реализовал на машине PDP-7 операционную систему, включающую в себя новую файловую систему, а также специальные средства управления процессами и памятью, позволяющие работать на одной машине PDP-7 сразу двум пользователям в режиме разделения времени. Первыми пользователями новой операционной системы стали сотрудники патентного отдела Bell Labs.
Брайан Керниган предложил назвать новую систему UNICS – Uniplexed Information and Computing System. Название понравилось разработчикам, отчасти еще и потому, что напоминало Multics. Вскоре название стали записывать как UNIX – произносится также, но запись короче на одну букву. Это название дошло до настоящего времени.
В 1971 году, после переноса UNIX на PDP-11, была выпущена первая редакция документации, и новая операционная система появилась уже официально.
Первая редакция UNIX была написана на ассемблере, что накладывало определенные трудности при переносе операционной системы на другие платформы, поэтому для работы над второй редакцией UNIX, Кен Томпсон разработал собственный язык программирования B. Вторая редакция вышла в 1972 году и содержала программные каналы, позволяющие устанавливать взаимодействие между программами, одновременно выполняющимися на ЭВМ.
Появление операционной системы, написанной не на ассемблере, было революционным шагом в области системного программирования, но язык B содержал в себе ряд ограничений, сдерживающих его применение. Поэтому в 1973 году Деннис Ритчи разработал язык C, и операционная система была переписана на новом языке.
В 1975 году появилась первая коммерческая версия UNIX, известная как UNIX v.6 и UNIX начала свое триумфальное шествие по миру.

2.2 Операционная система Linux.
В настоящее время операционная система Linux переживает этап бурного развития. И хотя это молодая операционная система, возраст которой всего чуть более 10 лет, она уже успела получить признание многих тысяч пользователей.
У истоков операционной системы Linux стоял Линус Торвальдс, в то время студент-первокурсник, который в конце 1991 г. поместил в Интернет разработанную им микро операционную систему Linux и пригласил всех желающих принять участие в развитии этой системы. В результате к проекту подключилось множество талантливых программистов, и совместными усилиями большого числа людей, взаимодействующих через Интернет, была разработана весьма совершенная операционная система.
В основу Linux легли некоторые решения из UNIX BSD 4.2, и поэтому Linux обычно рассматривают как самостоятельную ветвь UNIX-подобных операционных систем.
В настоящее время Linux развивается в рамках технологии Open Source – открытых исходных текстов, доступных всем желающим. Любой человек может разработать и послать свои изменения или дополнения к Linux, а инсталляцию Linux можно получить бесплатно через Интернет.
В настоящее время Linux также разделился на несколько самостоятельных ветвей, между которыми все еще много общего, но есть отличия в реализации некоторых компонентов, как в ядре системы, так и в различных утилитах.
Операционная система Linux сейчас рассматривается многими людьми как серьезная альтернатива операционным системам семейства Windows. Система Linux устойчиво работает и обеспечивает высокую производительность. Единственное, что все еще сдерживает распространение Linux, это недостаточное число офисных прикладных программ, таких как текстовые процессоры или электронные таблицы. Но в последнее время количество таких программ неуклонно растет, а качество их пользовательских интерфейсов приближается к привычному для пользователей Windows.
Еще одна проблема системы Linux состоит в том, что она обычно отстает с поддержкой новейших аппаратных средств, но это тоже имеет свое объяснение. Разработчики этих аппаратных средств всегда предоставляют ведущим производителям операционных систем сведения о них еще до появления данного аппаратного средства на рынке, поэтому, например, Windows обычно обеспечивает поддержку новых аппаратных средств сразу же при их появлении на рынке. Авторитет системы Linux в среде разработчиков аппаратных средств неуклонно растет, поэтому можно надеяться, что проблема поддержки аппаратных средств скоро решиться.

Здравствуйте, Хабралюди!
Не многие знают и не многие помнят, с чего началась история компьютерного софта — операционные системы. Именно эту тему и выбрал школьник для своей МАН-овской работы (МАН — малая академия наук). Звучит оно так — эволюция операционных систем. Сразу скажу, что более 90% из Тырнета, но откопано далеко не в первых 2-х страницах поиска в Гугле.

Вступление

Компьютерные технологии в последнее время сделали значительный скачок вперед, и скоро невозможно будет представить наши жизни без помощи компьютера. Но без операционной системы компьютер — лишь набор микросхем. Именно на базе операционной системы работают все программы, которые мы используем, именно от ОС в первую очередь будет зависеть скорость и производительность нашего труда на компьютере.

Современный компьютер состоит из одного или нескольких процессоров, оперативной памяти, дисков, принтера, клавиатуры, мыши, монитора, сетевых интерфейсов и других различных устройств ввода-вывода. В итоге получается довольно сложная система. Если каждому программисту, который создает приложение, нужно будет разбираться во всех тонкостях работы всех этих устройств, то он не напишет ни строки кода. Более того, управление всеми этими компонентами и их оптимальное использование представляет собой очень непростую задачу. По этой причине компьютеры оснащены специальным уровнем программного обеспечения, который называется операционной системой, в задачу которого входит управление пользовательскими программами, а также управление всеми ресурсами железа.

Первая ОС

GM-НАА была первой операционной системой для компьютеров. Она была создана в 1955 году Робертом Патриком с General Motors и Оуэном Моком с North American Aviation. Она была основана на системном мониторе и работала на больших машинах. Основная функция GM-НАА — автоматическое выполнение новой программы, когда старая программа завершилась.

Возникновение Плато

В 1972 году была разработана система PLATO, которая имела ряд инноваций, таких как оранжевая плазменная панель. Она включала в себя память и функции растровой графики. Плазменный дисплей PLATO поддерживал возможность быстрой отрисовки векторных линий.Многие инноваций, ввела ОС PLATO, стали в дальнейшем фундаментом для разработки других компьютерных систем. Например, некоторые технологии были заимствованы и усовершенствованные компанией Apple.

Возникновение UNIX

Первая система UNIX была разработана в 1969 году в подразделении Bell Labs компании AT & T. С тех пор было создано большое количество различных UNIX-систем.Некоторые отличительные признаки UNIX-систем включают в себя:
1) Использование текстовых файлов для настройки и управления системой;
2) Широкое применение утилит, запускаемых в командной строке;
3) Взаимодействие с пользователем посредством виртуального устройства — терминала;
4) Представление физических и виртуальных устройств как файлов.
Идеи, заложенные в основу UNIX, оказали огромное влияние на развитие компьютерных операционных систем. В настоящее время UNIX-системы признаны одними из самых исторически важных ОС. Эта операционная система популяризирует идею иерархической файловой системы с произвольной глубиной вложенности.

Linux

Linux была создана в 1991 году Линусом Торвальдсом, финским студентом. Тот факт, что Линус сразу после создания ОС выложил исходный код своей ОС в Интернет, был решающим в дальнейшей судьбе Linux. Хотя в 1991 году Интернет еще не был так широко распространен, как в наши дни, зато пользовались им в основном люди, которые имеют достаточную техническую подготовку. И уже с самого начала Торвальдс получил несколько заинтересованных отзывов с предложением помочь в разработке, на что Линус ответил согласием, и уже через полгода к разработке присоединились сотни, потом сотни тысяч добровольных помощников.В силу того, что исходные коды Linux распространяются свободно и общедоступно, к развитию системы с самого начала подключилось большое число независимых разработчиков.

MS-DOS

MS-DOS — коммерческая операционная система фирмы Microsoft для IBM PC-совместимых персональных компьютеров. MS-DOS работает в режиме реального времени процессора x86. Обеспечивается единовременное выполнение только одной программы. MS-DOS была спроектирована так, чтобы пользователи могли легко заменить встроенный интерпретатор посторонними интерпретаторами командной строки, например 4DOS.

Windows, куда ж без нее

В 1985 году появляется первая версия Windows, которая не была оценена пользователями и ее проигнорировали. Возможно потому, что она всего лишь дополняла возможности DOS, будучи фактически графической оболочкой и надстройкой над комплектом MS-DOS.
Со временем, система Windows все более совершенствовалась, появилась полноценная графика, лишила пользователей от видения системных файлов, был преодолен барьер многозадачности, что позволяет запустить 2-3 программы.В 1992 году с момента возникновения Windows 3.1, по мнению многих пользователей и профессионалов, новые возможности ОС были оценены по достоинству. С версии Windos3.1 ОС получила начало 32-разрядная доступность к жесткому диску.
В 1998 году, 25 июня, новая OC Windows 98 вышла на рынок потребителей. Преимуществом, по сравнению с предыдущими образцами, были: полная интеграция с Интернетом, более совершенное управление интерфейсом, новый процессор Pentium II, графический портал AGP, шина USB.
Параллельно с предыдущими, началась разработка системы Windows XP, где окончательно решено отказаться от 16-разрядности в ядре системы, и перейти на 32-разрядную, с новой архитектурой и строением. Из преимуществ новой системы необходимо отметить следующее: это первая из систем с полностью настраиваемым интерфейсом, внедрением интеллектуального меню «Пуск». Также оптимально переработана панель — управляющая ПК.
Появление после Widows XP новой системы Windows Vista считают самым неудачным вариантом после всех предыдущих выпусков ОС. Ее представляют, как «генеральную репетицию» перед Windows 7. Казалось бы, неплохие качества новой системы должны были заинтересовать пользователей. Такие новшевства как встроенный поиск, трехмерность интерфейса Aero с красивыми заставками, хорошую защиту — ничего не помогло, все выполнено крайне неудачно, по мнению пользователей.
Windows 7 мало чем кроме нового интерфейса отменялась от Vista. Вариантов Windows 7 выпущено 5: Starter Edition, домашняя базовая, домашняя расширенная, профессиональная, максимальная.
Windows 8 в отличие от своих предшественников — Windows 7 и Windows XP использует новый интерфейс под названием Modern(Metro). Также в системе присутствует и рабочий стол, но уже в виде отдельного приложения.

Мобильные ОС

Сейчас все больший интерес пользователей привлекают смартфоны на различных операционных системах: Windows Phone, Boda, IOS. Самыми популярными из них являются IOS и AndroidOS.

IOS — мобильная операционная система, созданная на ядре Linux и разрабатываемой и выпускаемой американской компанией Apple. Была выпущена в 2007 году изначально — для iPhone и iPod Touch. Сейчас же она установлена на всех устройствах Apple. Такие нововведения как мобильный браузер Safari, визуальная голосовая почта, виртуальная клавиатура сделали IOS одной из наиболее популярных систем для смартфонов.

Андроид

Андроид — система, которая наиболее динамично развивается, разработанна для смартфонов(изначально для коммунникаторов(Айфон и его тачскрин изменили мнение Гугла)). Она является упрощенным вариантом аналогичных систем Windows и Linux, используемых на стационарных ПК и ноутбуках, ориентированной для тачскрина. Платформа Андроид состоит из операционной системы, интерфейса, связывающего ПО и мощных приложений.

Google Chrome OS (облачная ОС)

Chrome OS позиционируется как операционная система для различных устройств — от маленьких нетбуков до полноразмерных настольных систем и поддерживает x86-и ARM-архитектуры процессоров.
Новая ОС Google Chrome имеет открытый исходный код, основанный на оптимизированном Linux-ядре и управляется браузером Chrome.Главной особенностью будет доминирование веб-приложений над обычными функциями ОС. Ключевая роль при этом отводится браузеру.
Стратегия создания нового продукта подразумевает архитектуру, нетребовательную к аппаратным ресурсам персонального компьютера, используемого для выхода в сеть Интернет.
Все приложения, которые запускает система — веб-сервисы. Фактически, все действия, проходящих в на компьютере, выполняются в Интернете — нет необходимости устанавливать никаких офлайновых приложений. В связи с этим работа в Chrome OS не требует наличия у компьютера мощных ресурсов, ведь все процессы запускаются не на самом компьютере, а на серверах соответствующих служб.

Предсказания ворожеи

Операционная система пользователя становится чем-то похожим на веб-браузер, установленной на голое железо. Современный классический интерфейс (разработанный в Xerox PARC и впервые внедрен Apple почти 30 лет назад) отойдет в прошлое. Многие современные составных частей ОС станут просто не нужны, другие уйдут от пользователя и превратятся в сервисы API для программистов. Основным задачей ОС станет предоставление возможности запуска клиентской части облачных сервисов. И преимущества, которыми Microsoft в современном мире ОС, будет значительно уменьшены. Им придется придумывать новые способы привязки к себе пользователей и программистов в новом среде, более конкурентной, в сравнению с нынешней.
Многое зависит от решений, успехов и неудач крупных софтверных компаний, таких как Microsoft, Google. В отличие от той эволюции софта, которую мы наблюдали в девяностых и двухтысячных, новая эволюция все меньше зависет от производителей железа, и все больше — от производителей конечного ПО для пользователей.

За криворукость не ругать, если что — поправлять, автора не матюкать.

Современный ПК невозможно представить без BIOS (англ. Basic Input-Output System – базовая система ввода-вывода, БСВВ) – программы, находящейся в ПЗУ (постоянном запоминающем устройстве) персонального компьютера и исполняющейся при включении питания. Главная функция BIOS – подготовить машину к тому, чтобы основное программное обеспечение (в большинстве случаев это операционная система), записанное на различных носителях (жесткий диск, дискета, компакт-диск или доступное через сеть), могло загрузиться и получить контроль над компьютером. ПК без BIOS – это как маленький ребенок, не умеющий даже разговаривать. Однако если компьютер как таковой появился еще в середине прошлого столетия, то сам BIOS несколько позже.

Твердое

Микросхем BIOS существует всего четыре типа: ROM (Read Only Memory) или ПЗУ, PROM (Programmable ROM) или ППЗУ (программируемое ПЗУ), EPROM (Erasable PROM) или СППЗУ (Стираемое ППЗУ), EEPROM (Electrically EPROM) или ЭСППЗУ (электронно стираемое ППЗУ), второе название – flash ROM. Именно в таком порядке, как перечислено, они и были разработаны. Начнем с самого старого типа – ROM.

Самые первые ПЗУ, как понятно из названия, были неперезаписываемые и представляли собой матрицу с выжженным программным кодом. Такой тип BIOS просуществовал очень недолго.

Первое ППЗУ было создано в конце 1970-х годов фирмой Texas Instruments. Его емкость составляла 2 Мбит. Принцип работы был крайне примитивен и основывался на том же самом «прожиге», что и ROM. Единственным отличием была возможность «прожига» в домашних условиях (при наличии специального оборудования). Сама микросхема могла быть записана только один раз. При необходимости обновления BIOS покупалась новая микросхема-болванка PROM и снова выполнялось нанесение кода BIOS’а.

Несколько позже на смену ППЗУ пришла EPROM. Отличий между ними было немного. Принцип работы, а также маркировки были идентичны. Единственное отличие заключалось в возможности стирания ЭСПЗУ. Сам процесс стирания был достаточно муторным. Для этого требовалось мощное облучение с длиной волны в 2.537 ангстрем и высокой интенсивностью в 12000 мВт/см2. Расстояние от источника облучения до микросхемы не должно было превышать 30 мм. Время экспозиции составляло от 5 до 15 мин. Для стирания записанной информации применялось специальное устройство. Еще один «девайс», как и в случае с PROM, был нужен для прожига требуемой версии BIOS.

Достаточно привычный тип микросхем BIOS’ов, а именно EEPROM получили широкое распространение только в 1994 году. Их основным отличием от «прадедушек» являлось отсутствие необходимости демонтажа с платы. Процесс перепрограммирования выполнялся посредством специализированных программных утилит и мог быть выполнен пользователем в домашних условиях.

В завершение вводной части статьи перечислим основные составляющие ROM BIOS</stro>. Первым в работу включается POST (Power-On Self Test). В этот момент происходит тестирование основных компонентов ПК: центрального процессора, самого ПЗУ, узлов материнской платы, ОЗУ и основных периферийных устройств. Далее загружается непосредственно сам BIOS. Здесь речь идет о низкоуровневых драйверах, обеспечивающих работу системы при запуске компьютера или при загрузке в безопасном режиме. Здесь же активизируется поддержка средств ввода данных, в простейшем виде – клавиатуры. Следующим шагом вступает в действие программа начальной загрузки – именно она выполняет поиск операционной системы на доступных носителях и ее загрузку. В последнюю очередь выполняется загрузка CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Именно эту часть BIOS’а ты и редактируешь после нажатия клавиши [Del] в начале старта ПК.

MrBIOS от Microid Research

В своем раннем детстве базовая система ввода-вывода была не ребенком, а Мистером. Да-да, в самом начале был не BIOS, а MrBIOS. Именно так в 1986 году назвала свое детище компания Microid Research. История новорожденного Мистера началась с того, что Microid Research не успела «вклиниться» в стандарт PC AT/ATX. Впервые использование низкоуровневого ПО Microid Research было замечено в ПК i386. Первыми заказчиками стали такие компании, как DataExpert, Giga-Byte Technology, First International Computer, J-Mark Computer и некоторые другие.

Однако на рынке низкоуровневого ПО Microid Research не была одинокой. Развитие MrBIOS продолжалось наряду с массовым производством чипсетов компанией OPTi. Для каждого чипсета Microid Research разрабатывала новую версию MrBIOS. Но монопольной ситуации здесь не возникало ввиду сотрудничества OPTi с American Megatrends, Award Software и Systemsoft. Тем не менее, именно Microid Research в те годы была бесспорным лидером на рынке «прошивок».

Универсальность MrBIOS’а как такового была заложена в первые же годы его жизни. Программный код детища Microid Research не рассчитывался на индивидуальные особенности того или иного чипсета. Это давало возможность легкой адаптации продукта для целого ряда устройств. В конечном итоге в список клиентов Microid Research попадает Ocean Technology – гигант электронной индустрии того времени. Если его имя тебе не известно, то мы приведем название торговой марки, под которым продавалась большая часть продукции этого производителя – Octek. В конечном итоге прибыль Microid Research от продажи MrBIOS’а удвоилась, ибо программный код, разработанный для одного и того же чипсета, продавался сперва OPTi а затем и Ocean Technology.

В условиях дороговизны разработки низкоуровневого ПО персонально под каждый чипсет без создания достаточной универсальности многие другие разработчики «прошивок», предназначавшихся исключительно для того или иного чипсета, потерпели крах. Это привело к пополнению списка клиентов Microid Research. В начале 90-х годов туда попадают малоизвестные компании: Contaq, Efar Microsystems, ETEQ Headland Technologies, Microsystems,VLSI Technology. Апогеем развития Microid Research в те годы стал контракт с IBM.

Завершая наш рассказ о MrBIOS’е как о «праотце» современного BIOS’a, отметим основные преимущества программного кода Microid Research над конкурентами тех лет. И здесь есть чему удивиться. Для временного хранения данных использовались страничные регистры DMA – на то время реализацию временного хранилища именно таким образом можно характеризовать как новаторскую. Примечательна поддержка двух каналов FDD-контроллера, что дает возможность подключения четырех дисководов. Потребность в таком количестве достаточно медленных и малоемких носителей информации, конечно, сомнительна, но тем не менее. А вот что действительно интересно, так это реализация поддержки четырех (!) IDE-каналов, что обеспечивает возможность подключения восьми винчестеров или оптических приводов. Так, если современные BIOS’ы поддерживают только Primary и Secondary каналы, то «Мистер старичок» может похвастаться еще Tertiary и Quartery. И даже более. Когда, как ты думаешь, появилась поддержка RAID-массивов? В 1996-ом году. В то время никто из конкурентов не мог предложить полный конкурентоспособный аналог. Однако техническое превосходство MrBIOS’а подложило ему «свинью». Опередив время предложением невостребованных в те годы функций, MrBIOS утратил возможность конкурировать по цене. Осенью 1998 года Phoenix Technologies поглощает Award Software и несколько позже провоцирует продажу Unicore, владельца Microid Research на то время, компании Touchstone Software. С учетом сотрудничества Touchstone Software с Award Software судьба MrBIOS была решена не в пользу оного…

Phoenix Award от Phoenix Technologies

Несмотря на то, что старт эпохи BIOS’а принято ассоциировать с MrBIOS, компания Phoenix Technologies начала первые продажи низкоуровневого программного кода раньше, чем Microid Research, на три года. Несмотря на явное превосходство MrBIOS’а на заре «прошивок», целый перечень канонов «биосостроения» был создан именно Phoenix Technologies, поэтому в данном разделе мы сосредоточимся на самых интересных аспектах различных разработок Phoenix в области BIOS’ов.

Уникальное новшество было анонсировано осенью 2003 года. Имя ему – Phoenix TrustedCore NB. Phoenix TrustedCore NB позволяет управлять настройками BIOS’а удаленного ПК по сети. При этом наличие ОС на администрируемом ПК вовсе не обязательно – поддержку сети полностью обеспечивает TrustedCore NB. Таким образом, системный администратор получает удаленный доступ к базовым настройкам компьютера даже в случае, если операционная система вышла из строя.

Еще одной новаторской разработкой Phoenix является система Core Managed Environment. Предназначена она для создания некой резервной области на жестком диске, куда в случае сбоя операционной системы могут быть сохранены все нужные данные. Разумеется, если речь идет о сбое ОС, то все функции резервного сохранения данных реализованы сторонними средствами: в данном случае, самой системой Core Managed Environment и специальной кнопки «panic». Название последней с учетом ее функций не может не вызывать улыбку :-). По механизму действия CME схожа с другими восстанавливающими программами, такими как Roxio’s GoBack или утилита Windows XP System Restore. Настройки системы резервного сохранения данных изначально задаются изготовителем ПК и впоследствии могут быть изменены пользователем по его личному усмотрению. При этом следует понимать, что Core Managed Environment никоим образом не может претендовать на звание полноценной замены ОС – это не более чем «продвинутая примочка». На данный момент распространение оной весьма невелико… Ценовой аспект внедрения этой технологии сдерживает экспансию на рынок. Тем не менее, готовность поддержать описанную новацию выразили Founder Technology, Grid Technology Partners, Legend, National Semiconductor, Samsung и Transmeta.

Ну и наконец осветим сочетание слов Phoenix и Award. В 1998 году Award Software была куплена Phoenix Technologies, и под словом Award понимается ничего более, чем просто торговая марка.

AMI BIOS от American Megatrends Inc.

Говоря о AMI BIOS, сразу хочется начать с основной изюминки программного продукта этой фирмы – модульности. Данная концепция, известная под названием Modular BIOS, в свое время была подхвачена практически всеми разработчиками низкоуровневого ПО. Идеология здесь простая: основной разработчик BIOS’а, то есть в данном случае AMI, пишет ядро (core) BIOS’а. Окончательную адаптацию с помощью специальной утилиты AMIBCP (BIOS Configuration Program) под конкретный чипсет выполняет фирма-покупатель BIOS’a.

Первой ласточкой стал AMIBIOS Plus. На сегодняшний день в современных версиях программного кода AMI от самой первой версии практически ничего не осталось. Первой версией AMI BIOS, в которой имелись долгосрочные изменения, прослужившие добрый десяток лет, стала Core 2.x. Именно здесь впервые появились такие существующие и по сей день разделы, как Configure BIOS Features, Configure CMOS Setup и Configure BIOS Setup.

Двумя годами позже впервые в истории биосостроения American Megatrends представила миру BIOS с графическим интерфейсом – WinBIOS (AMIBIOS Core 3.x). За ненадобностью такого «наворота» WinBIOS широкого распространения не получил и тихонько развивался в стенах породившей его компании наряду со стандартным текстовым интерфейсом HiFlex.

В 1994 году выходит в свет AMIBIOS95 Core 4.x. Из основных нововведений отметим следующие: поддержка старта Windows 95 и Flash ROM. Последняя новация дала старт новой эпп5е BIOS. За обновлением BIOS’а системной платы теперь мог следить сам пользователь. Кроме того, здесь был реализован обобщенный подход к инициализации устройств на всех типах шин посредством Device Initialization Manager (DIM).

Год спустя появляется AMIBIOS95+ Core 5.x с внушительным перечнем мощнейших изменений: поддержка многопроцессорных систем согласно MPS v1.1, поддержка спецификации PCI v2.1 и разветвленных PCI-шин, управление энергосбережением APM 1.1, автоопределение жестких дисков и режимов их работы (PIO), поддержка соединения по инфракрасному порту (IrDA).

Модульная система была усовершенствована с выходом AMIBIOS Core 6.x. Здесь стоит отметить преемственность кода в части контрольных точек, загрузочного блока и процедур инициализации с помощью DIM-менеджера, а также четкую идентификацию блоков программного кода с помощью меток.

Последней версией XX века низкоуровневого ПО American Megatrends стал AMIBIOS Core 7.x. Наиболее существенные новшества здесь следующие: PC2001, WfM 2.0 и Enhanced Disk Drive Secure Boot 3.0. Примечательным фактом, связанным с выходом упомянутой версии BIOS, стал дебют модуля ezPORT, который обслуживает пользовательское меню. Именно он разрешил интерфейсный спор между WinSetup и HiFlex в пользу последнего. Кроме того, в Core 7.x появляются LBA-48, а также целый перечень доработок в таких модулях, как CPU-4.24, GreenPC-1.11, APM-1.2/1.11 и USB-1.30.

AMIBIOS 8 вышел в свет в октябре 2001 года. Помимо очередных усовершенствований отдельных частей программного кода, немало было сделано в плане повышения безопасности перепрошивки BIOS’а пользователем. Здесь речь идет о двух вещах: Flash Update и BIOS Recovery. Если при старте контрольная сумма не совпадает, автоматически запускается служба BIOS Recovery. В очередной раз улучшена модульность программного кода. Его редактирование для адаптации под конкретный чипсет теперь выполняется посредством визуального интерфейса Visual eBios и редактора карт прерываний IRQ Wizard.

Следующим шагом в развитии низкоуровневого программного обеспечения AMI стал анонс в начале 2003 года BIOS’а, поддерживающего спецификации TCPA 1.0. Они были созданы альянсом Trusted Computing Platform Alliance (TCPA) для обеспечения компьютерной безопасности на аппаратном уровне. В упомянутый альянс входят многие крупные производители компьютерного оборудования, такие, как IBM, Intel, Hewlett-Packard и другие.

EFI – BIOS будущего

Разумеется, технический прогресс не стоит на месте. Еще в 2003 году компания Intel представила совершенно новую концепцию BIOS’а: Platform Innovation Framework for the Extensible Firmware Interface (EFI) (Расширяемый микропрограммный интерфейс). Это модульная, платформенно-независимая оболочка, позволяющая загружать различные функции BIOS’а. Универсальность EFI базируется на новой для BIOS’ов типологии программного кода – драйверности. Новый код написан на языке «С», сама архитектура является достаточно простой, наращиваемой и имеет модульную структуру. Это позволяет добавлять модули, разработанные разными компаниями. Инфраструктура поддерживает функционирование технологий IA-32, Intel Itanium и Intel XScale по единой схеме и включает в себя модуль поддержки совместимости (compatibility support module, CSM) для обеспечения загрузки имеющихся операционных систем, а также осуществления их связи с современной архитектурой.

Сугубо прагматичный интерфейс ныне существующих типов BIOS’ов предложено модернизировать под внешний вид наиболее привычных операционных систем, то есть Windows. Для обновления версий EFI более не потребуется пресловутая дискета. Теперь изначально будет иметься полноценная поддержка USB-накопителей.

Несмотря на четырехлетнюю давность анонса, еще равно говорить о массовой экспансии EFI на оккупированную старичком BIOS’ом территорию. Что именно мы увидим в будущем, покажет время.

Читайте также: