Презентация на тему : "Поколения ЭВМ. Введение в операционные системы."

• 1 слайд

  Операционные системы.
  Преподаватель: Бастрыкин Кирилл Михайлович
  

• 2 слайд

  Поколения ЭВМ
  I. Ламповые ЭВМ (1948 — 1958 гг.)
  II. Транзисторные ЭВМ (1959 — 1967 гг.)
  III. ИС ЭВМ (1968 — 1973 гг.)
  IV. БИС ЭВМ (1974 — 1982 гг.)
  V. СБИС (1982 г – настоящее время)
  

• 3 слайд

  I. Ламповые ЭВМ
  

• 4 слайд

  II. Транзисторные ЭВМ
  

• 5 слайд

  III. ИС ЭВМ
  

• 6 слайд

  IV. БИС ЭВМ
  

• 7 слайд

  V. СБИС
  

• 8 слайд

  Аппаратное обеспечение ПК
  Аппаратное обеспечение компьютера – это все аппаратные средства, из которых состоит компьютер, т.е. вся аппаратура, необходимая для работы компьютера, комплекс электронных, электрических и механических устройств, входящих в состав системы.
  Различают внутренние и внешние устройства.
  
  
  

• 9 слайд

  1. Монитор
  
  2.Материнская плата
  
  3. Процессор
  
  4. IDE-слот
  
  5.Оперативная память
  
  6.Платы расширения
  
  7. Блок питания
  
  8. Привод для дисков (CD/ DVD)
  
  9. Винчестер
  
  10. Клавиатура
  
  11.Мышь
  

• 10 слайд

  Внутренние устройства системного блока
  Материнская плата
  Микропроцессорный комплект (чипсет)
  Шины
  Оперативная память
  ПЗУ - постоянное запоминающее устройство.
  Жёсткий диск.
  Видеокарта
  Звуковая карта.
  Системная плата
  Процессор
  

• 11 слайд

  Материнские платы
  Материнская плата (системная плата, главная плата) - это плата на которой устанавливаются основные устройства компьютера (процессор, оперативная память, видеокарта и т.д.). Некоторые устройства подключаются к ней с помощью шлейфов и прочих кабелей (жесткий диск, CD-Rom и т.д.)
  
  

• 12 слайд

  Материнские платы различаются по следующим параметрам:
  
  Форм-Фактор
  Сокет
  Чипсет
  

• 13 слайд

  
  Форм-Фактор:
  Современные форм-факторы:
  ATX
  

• 14 слайд

  
  
  
  Форм-Фактор:
  Современные форм-факторы:
  MicroATX
  

• 15 слайд

  
  Форм-Фактор:
  Менее востребованные форм-факторы:
  FlexATX, MiniATX, MiniITX
  

• 16 слайд

  
  Сокет - важный момент при выборе материнской платы - сокет, в переводе с английского этот термин означает «разъем» или «гнездо».
  Сокет служит для подключения к плате процессора. Сокеты, как и системные платы различают по их форм-фактору, т.е. установочному размеру, количеству контактов и типу крепления.
  

• 17 слайд

  
  Устаревшие Сокеты Intel:
  LGA775
  LGA1156
  LGA1366
  Актуальные сокеты Intel:
  Socket H2 (LGA1155) — замена Socket (LGA1156)
  Socket R (LGA2011) — замена Socket (LGA1366)
  Socket H3 (LGA1150) — замена Socket (LGA1155) (2013 год)
  
  
  СОКЕТЫ INTEL
  

• 18 слайд

  
  Устаревшие Сокеты AMD:
  Socket AM2
  Socket F
  Socket AM2+
  Актуальные сокеты AMD:
  Socket AM3
  Socket AM3+
  Socket FM1
  Socket FM2
  
  СОКЕТЫ AMD
  

• 19 слайд

  
  Чипсет (от англ. chip set) в буквальном смысле – набор микросхем. В первоначальном, классическом варианте чипсет состоял из двух основных микросхем – северного и южного моста – и нескольких вспомогательных контроллеров.
  

• 20 слайд

  
  ЧИПСЕТЫ INTEL
  

• 21 слайд

  
  Основные производители
  

• 22 слайд

  Виды памяти компьютера
  

• 23 слайд

  1. Внутренняя память – быстродействующая электронная память, расположенная на системной плате компьютера
  
  2. Внешняя (долговременная) память – место длительного хранения данных (программ, текстов, результатов расчетов и т.д.)
  
  

• 24 слайд

  Внутренняя память
  Оперативная память;
  Кэш-память;
  Видеопамять;
  Специальная память.
  

• 25 слайд

  Оперативная память (ОЗУ)
  RAM – Random Access Memory –
  память с произвольным доступом
  Назначение состоит в том, чтобы хранить данные и программы для решаемых в текущий момент задач.
  
  При выключении компьютера вся информация из ОЗУ стирается.
  
  Объем ОЗУ: 128-1024 Мбайта и выше
  

• 26 слайд

• 27 слайд

  Обычно ОЗУ исполняется из интегральных микросхем памяти DRAM. Микросхемы DRAM работают медленнее , но стоят дешевле.
  

• 28 слайд

  DRAM
  (Dynamic Random Access Memory).
  Емкость: 1-16 Мбит и более
  Миллиарды битовых ячеек, упакованных в крошечную керамическую пластинку, свободно умещающуюся на ладони…
  

• 29 слайд

  SIMM – модуль памяти с одноразрядным расположением микросхем
  Емкость: 256 Кбайт, 1, 2,3, 4,8,16, 34, 64 Мбайта
  

• 30 слайд

  DIMM (Dual In line Memory Module - модуль памяти с двумя рядами контактов)
  Объем ОЗУ для модуля DIMM может быть 16, 32, 64, 128, 256, 512 Мб и т.д.
  

• 31 слайд

  Кэш-память
  Сверхоперативная память - очень быстрое ЗУ небольшого объема, которое используется при обмене данными между микропроцессором и оперативной памятью для компенсации разницы в скорости обработки информации процессором и менее быстродействующей оперативной памятью.
  

• 32 слайд

  Кэш память реализуется на микросхемах статистической памяти SRAM, более быстродействующих, дорогих и малоемких, чем DRAM
  

• 33 слайд

  Уровни кэш-памяти
  Кэш 1-го уровня (встроенная в микропроцессор) размером 8-16 Кбайт
  Кэш 2-го уровня (так же расположен рядом с кристаллом процессора, ранее был отдельной микросхемой) емкостью: 128 кбайт до 1−12 Мбайт. 
  Кэш 3-го уровня. Медленнее предыдущих кэшей, но всё равно значительно быстрее, чем оперативная память.
  Существует четвёртый уровень кэша, применение которого оправдано только для многопроцессорных высокопроизводительных серверов.
  

• 34 слайд

  Видеопамять (VRAM):
  Разновидность ОЗУ, в котором хранятся закодированные изображения
  
  Содержимое доступно сразу двум устройствам: процессору и дисплею. Поэтому изображение на экране меняется одновременно с обновлением видеоданных в памяти.
  

• 35 слайд

  GDDR – пришел на смену VRAM
  GDDR, по сути является DDR с интерфейсом и упаковкой, спроектированными специально для работы на максимально возможных частотах с графикой.
  

• 36 слайд

  Специальная память
  ПЗУ (постоянное запоминающее устройство ROM – Read Only Memory – память только для чтения);
  
  Перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory);
  
  CMOS RAM.
  

• 37 слайд

  ПЗУ
  Энергонезависимая память, используется для хранения данных, которые никогда не потребуют изменения.
  Из ПЗУ можно только читать
  В ПЗУ хранится информация, необходимая для первоначальной загрузки компьютера в момент включения питания.
  

• 38 слайд

  Flash Memory – перепрограммируемое ПЗУ
  Энергонезависимая память, допускающая многократную перезапись своего содержимого с дискеты
  Важнейшая микросхема Flash Memory модуль BIOS.
  

• 39 слайд

  BIOS (Basic Input/Output System – базовая система ввода-вывода) – совокупность программ, предназначенных для:
  Автоматического тестирования устройств после выключения питания компьютера;
  Загрузки операционной системы в оперативной памяти.
  

• 40 слайд

  BIOS
  

• 41 слайд

  CMOS RAM – разновидность ПЗУ
  Используется для хранения информации о конфигурации и составе оборудования компьютера, а также о режиме его работы.
  Содержимое CMOS изменяется специальной программой Setup (устанавливать, «сетап»), находящейся в BIOS
  

• 42 слайд

  Внешняя память
  Внешняя память энергонезависима и позволяет сохранять большой объем информации.
  
  

• 43 слайд

  Характеристики внешней памяти
  Объем памяти (зависит от типа носителя);
  Время доступа;
  Плотность записи – объем информации, записанной на единице длины дорожки (1 бит/мм);
  Скорость обмена информацией.
  

• 44 слайд

  Классификация носителей по типу доступа:
  Устройства с последовательным доступом к информации;
  Устройства с прямым доступом к информации.
  

• 45 слайд

  Классификация носителей по способу записи-считывания:
  Магнитные носители
  Гибкие магнитные диски;
  Жесткие магнитные диски;
  Магнитные ленты.
  Оптические носители
  CD и DVD
  Магнитооптические носители.
  
  

• 46 слайд

  Общие сведения об операционных системах.
  Понятие операционной системы.
  

• 47 слайд

  Классификация ПО
  

• 48 слайд

  Базовое системное программное обеспечение, управляющее работой компьютера и являющееся посредником (интерфейсом) между аппаратурой (hardware), прикладным программным обеспечением (application software) и пользователем компьютера ( user ).
  Операционная система
  

• 49 слайд

  Задачи:
  управление аппаратным обеспечением ЭВМ;
  предоставление пользователю некоей абстрактной машины, с которой легче работать.
  Функции:
  обеспечение пользователю-программисту удобств посредством предоставления ему расширенной машины;
  повышение эффективности использования компьютера путем рационального управления его ресурсами.
  
  Задачи и функции ОС
  

• 50 слайд

  однозадачные и многозадачные 
  однопользовательские и многопользовательс-кие;
  однопроцессорные и многопроцессорные — многопроцессорные ОС делятся на симметричные и асимметричные.
  По областям применения выделяют операционные системы мейнфреймов, кластеров, серверов, рабочих станций, карманных компьютеров, мобильные и встраиваемые операционные системы.
  Виды операционных систем
  

• 51 слайд

  Сетевые операционные системы
  Сетевая операционная система, СОС (NOS, Network Operating System) - операционная система, предназначенная для обеспечения работы вычислительной сети. Примерами сетевых операционных систем являются Windows NT, Windows 2000, Novel Netware, Unix, Linux и др.
  

• 52 слайд

  На сегодняшний день, наиболее известными операционными системами являются Windows, Mac OS и семество операционных систем Linux
  Windows – наиболее популярная система в мире. 91% пользователей в мире использует операционные системы Windows.
  Mac OS - Вторая по популярности операционная система в мире. Общая доля пользователей в мире около 5,4%.
  Семество Linux –Наибольшую популяронсть эта ОС приобрела на рынке смартфонов с ОС Android (64%) и среди интернет серверов.
  

• 53 слайд

  Windows 10
  

• 54 слайд

  OS X
  

• 55 слайд

  iOS
  

• 56 слайд

  Ubuntu 16.04
  

• 57 слайд

  Аппаратура (hardware) 
  Операционная система (operating system) 
  Прикладное программное обеспечение (applications software) 
  Пользователи (users)
  
  Компоненты компьютерной системы
  

• 58 слайд

  Ядро (kernel) – низкоуровневая основа любой операционной системы, выполняемая аппаратурой в особом привилегированном режиме.
   Ядро загружается в память один раз и находится в памяти резидентно – постоянно, по одним и тем же адресам.
  Подсистема управления ресурсами – часть операционной системы, управляющая вычислительными ресурсами компьютера - оперативной и внешней памятью, процессором и др.
  Управляющая программа (supervisor) – подсистема ОС, управляющая исполнением других программ и функционированием устройств ввода-вывода.
  
  Основные компоненты операционной системы
  
  

• 59 слайд

  Ядро и вспомогательные модули операционной системы
  При функциональной декомпозиции ОС модули разделяются на две группы:
  ядро – модули, выполняющие основные функции ОС;
  модули, выполняющие вспомогательные функции ОС.
  

• 60 слайд

  Модули ядра ОС
  Модули ядра ОС выполняют следующие базовые функции ОС:
  управление процессами
  управление памятью
  управление устройствами ввода-вывода
  Ядро обеспечивает решение задачи организации вычислительного процесса: переключение контекстов, загрузка/выгрузка страниц, обработка прерываний и т.п.
  Другая задача – поддержка приложений, создание для них прикладной программной среды. Приложения обращаются к ядру с запросами (системными вызовами) для выполнения базовых операций (открытие и чтение файла, вывод информации на дисплей и т.п.)
  Функции выполняемые ядром ОС требуют высокой скорости выполнения и для этого размещаются постоянно в оперативной памяти (резидентные модули).
  

• 61 слайд

  Вспомогательные модули операционной системы
  Вспомогательные модули выполняют полезные, но менее обязательные функции. Например:
  архивирование информации;
  дефрагментация данных на диске;
  поиск необходимого файла и т.п.
  

• 62 слайд

  Вспомогательные модули операционной системы
  Вспомогательные модули ОС условно разделяются на следующие группы:
  Утилиты – приложения, решающие отдельные задачи управления и сопровождения ОС
  Системные обрабатывающие программы – текстовые и графические редакторы, компиляторы, компоновщики и т.п.
  Программы предоставления пользователю дополнительных услуг – специальный вариант пользовательского интерфейса, калькулятор, игры и т.п.
  Библиотеки процедур – модули различного назначения, упрощающие разработку приложений.
  Вспомогательные модули обращаются к функциям
  ядра ОС посредством системных вызовов.
  

• 63 слайд

  Ядро и вспомогательные модули операционной системы
  Ядро ОС
  утилиты
  Системные обрабатывающие программы
  пользовательские приложения
  

• 64 слайд

  Привилегированный режим процессора
  Для надежного управления работой приложений ядро ОС должно обладать некоторыми привилегиями по отношению к остальным приложениям.
  Обеспечивается привилегированный режим специальными средствами аппаратной поддержкой. Процессор компьютера поддерживает как минимум два режима работы – пользовательский (user mode) и привилегированный (kernel mode).
  Приложения в пользовательском режиме не могут выполнять некоторые критичные команды (переключение процессора с задачи
  на задачу, доступ к механизму
  выделения и защиты областей памяти
  и т.п.).
  

• 65 слайд

  Привилегированный режим работы
  Между числом привилегий, поддерживаемых аппаратурой и операционной системой нет однозначного соответствия:
  процессор Intel поддерживает 4 режима работы процессора – операционные системы Windows используют два из них.
  Для реализации привилегированного режима достаточно поддержки двух режимов работы
  Повышение устойчивости ОС, обеспечивающееся использованием работы в привилегированном режиме, достигается за счет некоторого замедления, вызванного необходимостью переключения работы ядра.
  Архитектура ОС, основанная на разделении привилегированного режима для ядра и пользовательского режима для приложений – стала классической.
  

• 66 слайд

  Многослойная структура ОС
  Вычислительная система под управлением ОС можно рассматривать как состоящую из нескольких слоев:
  Нижний слой – аппаратура;
  Средний – ядро ОС;
  Верхний – утилиты, приложения и т.п.
  

• 67 слайд

  Детализация структуры ядра
  Ядро, являясь структурным элементом ОС, может быть логически разложен на ряд слоев:
  Средства аппаратной поддержки ОС
  Машинно-зависимые компоненты ОС (включает модули, отражающие специфику аппаратной платформы компьютера)
  Базовые механизмы ядра (включает наиболее примитивные операции ядра – переключение контекстов процессов, диспетчеризация прерываний), модули выполняют решения принятые на более высоких уровнях
  Менеджеры ресурсов (реализует задачи стратегического управления), включает менеджеры – диспетчеры процессов, ввода-вывода и т.п.
  Интерфейсы системных вызовов (включает модули взаимодействия с приложениями и системными утилитами, функции API.
  

• 68 слайд

  Аппаратная зависимость ОС
  Операционная система в процессе работы взаимодействует с аппаратными средствами компьютера:
  Средства поддержки привилегированного режима
  Средства трансляции адресов
  Средства переключения процессов
  Защита областей памяти
  Система прерываний
  Системный таймер
  Это делает ОС привязанной к определенной аппаратной платформе
  

• 69 слайд

  Переносимость операционной системы
  Под переносимостью операционной системы понимается способность использования ОС на различных аппаратных платформах с минимальными изменениями в ее структуре. Для уменьшения числа машинно-зависимых модулей разработчики ОС ограничивают универсальность машинно-независимых модулей. Например, Windows разработана для нескольких типов процессоров и для многопроцессорных систем используются собственные модули.
  Для обеспечения переносимости следуют следующим правилам:
  Большая часть кода написана на языке, трансляторы которого существуют для всех планируемых платформ;
  Объем машино-зависимых частей кода должен быть минимизирован;
  Аппаратно-зависимый код должен быть изолирован в нескольких модулях
  

• 70 слайд

  Совместимость операционных систем
  Совместимость – возможность операционной системы выполнять приложения, написанные для других ОС.
  Выделяют
  Двоичная совместимость – на уровне кодов (программные модули могут быть просто перенесены и запущены)
  Совместимость исходных текстов – приложения могут быть перекомпилированы в новый исполняемый модуль для ОС.
  Совместимость на уровне кодов может быть достигнута с помощью эмуляции двоичного кода.
  

• 71 слайд

  Прикладные программные среды
  Прикладная программная среда – совокупность средств ОС, предназначенная для организации выполнения приложений, использующих определенную систему машинных команд, определенный тип API.
  Каждая ОС создает хотя бы одну программную среду.
  Для обеспечения совместимости различных программных сред используются решения:
  эмуляция двоичного кода,
  трансляция API.
  

• 72 слайд

  Состав операционной системы
  Современные операционные системы имеют сложную структуру, каждый элемент которой выполняет определенные функции по управлению компьютером.
  Управление файловой системой. Процесс работы компьютера сводится к обмену файлами между устройствами. В операционной системе имеются программные модули, управляющие файловой системой.
  

• 73 слайд

  Состав операционной системы
  Командный процессор. Специальная программа, которая запрашивает у пользователя команды и выполняет их.
  Драйверы устройств. Специальные программы, которые обеспечивают управление работой устройств и согласование информационного обмена с другими устройствами, а также позволяют производить настройку некоторых параметров устройств. Технология «Plug and Play»(подключай и играй) позволяет автоматизировать подключение к компьютеру новых устройств и обеспечивает их конфигурирование.
  
  

• 74 слайд

  Состав операционной системы
  Графический интерфейс. Используется для упрощения работы пользователя.
  Сервисные программы или утилиты. Программы, позволяющие обслуживать диски (проверять, сжимать, дефрагментировать и т.д.), выполнять операции с файлами (архивировать и т.д.), работать в компьютерных сетях и т.д.
  Справочная система. Позволяет оперативно получить информацию как о функционировании операционной системы в целом, так и о работе ее отдельных модулей.
  

• 75 слайд

  Загрузка операционной системы
  После включения компьютера происходит загрузка операционной системы с системного диска в оперативную память. Загрузка должна выполнятся в соответствии с программой загрузки. Однако для того, чтобы компьютер выполнял какую-нибудь программу, эта программа должна уже находится в оперативной памяти. Разрешение этого противоречия состоит в последовательной, поэтапной загрузке операционной системы.
  

• 76 слайд

  Самотестирование компьютера
  В состав компьютера входит энергонезависимое постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), содержащее программы тестирования компьютера и первого этапа загрузки операционной системы – это BIOS(Basic Input/Output System – базовая система вввода/вывода).
  После включения питания или нажатия кнопки RESET на системном блоке компьютера или одновременного нажатия комбинации клавиш {Ctrl+Alt+Del} на клавиатуре процессор начинает выполнение программы самотестирования компьютера POST(Power-ON Self Test). Производится тестирование работоспособности компьютера.
  

• 77 слайд

  Самотестирование компьютера
  В процессе тестирования сначала могут выдаваться диагностические сообщения в виде различных последовательностей коротких и длинных звуковых сигналов.
  После успешной инициализации видеокарты краткие диагностические сообщения выводятся на экран монитора.
  

• 78 слайд

  Загрузка операционной системы
  После проведения самотестирования специальная программа, содержащаяся в BIOS, начинает поиск загрузчика операционной системы. Происходит поочередное обращение к имеющимся в компьютере дискам и поиск в определенном месте наличия специальной программы Master Boot (программы загрузчика операционной системы).
  Если системный диск и программа-загрузчик оказываются на месте, то она загружается в оперативную память и ей передается управление работой компьютера.
  Если системные диски в компьютере отсутствуют, на экране монитора появляется сообщение «Non system disk» и компьютер остается неработоспособным.
  

• 79 слайд

  Процесс загрузки операционной системы
  После окончания загрузки операционной системы
  управление передается командному процессору.
  

• 80 слайд