CC BY
522
УДК 004.623
Н. А. Староверова, Д. Морозов, И. Калаева, Г. Кадырова
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ
Ключевые слова: операционная система, графическая оболочка, многопоточность, виртуализация.
В статье рассматриваются основные тенденции и перспективы развития ОС, опираясь на информацию, имеющуюся в открытых источниках интернет. В результате проведённого аналитического исследования были сформулированы следующие, основные перспективы развития операционных систем: интеграция ОС, повышение надежности, развитие проектов по ОС с открытым кодом, развитие виртуализации, сближение по возможностям ОС для настольных компьютеров и ОС для мобильных устройств, объединение ОС и сетей, перенос ОС и их базовых инструментов в среды для облачных вычислений. Подготовка IT специалистов в рамках направления: «Информатика и информационные технологии», предполагает их способность ориентироваться в современных тенденциях развития программного обеспечение и в частности операционных систем. В связи с этим проведённое аналитическое исследование, представленное в данной статье, является достаточно актуальным в рамках разработки учебно-методических материалов для студентов направления «Информатика и информационные технологии».
Keywords: operating system, GUI, multithreading, virtualization.
The article examines the main trends and prospects of development of the OS, based on the information available in the public domain of the Internet. As a result of the analytical study resulted in the following, the main prospects for the development of operating systems: OS integration, reliability improvement, development of projects on open-source operating system, the development of virtualization, the convergence of the operating system for desktop computers and operating system for mobile devices, integration of OS and networks, migrate your OS and basic tools in the environment for cloud computing. Training of IT specialists in the field of: "computer science and information technologies," implies their ability to Orient in modern trends in the development of software and in particular operating systems. In this regard, an analytical study presented in this article is quite topical in the framework of the development of teaching materials for students of direction "computer science and information technology".
В представленной работе рассматриваются современные тенденции и перспективы развития ОС. Так же затрагиваются вопросы назначения операционных систем и многообразия современных ОС.
Исследование было проведено на основе информации, имеющейся в свободном доступе, в открытых источниках интернет.
Операционная система - это комплекс взаимосвязанных программ, предназначенных для управления ресурсами вычислительного устройства и организации взаимодействия с пользователем.
На сегодняшний день существует довольно большое количество различных операционных систем. От долгожителей, таких как UNIX и его клоны, до совсем новых и малоизвестных систем. Вот далеко не полный список исследовательских и коммерческих операционных систем, созданных рядом крупных фирм:
• В 1960-х - 1970-х годах фирма IBM разработала OS IBM 360/370. Следующей разработкой стала OS/2, предназначенная для персональных компьютеров. В настоящее время наиболее современными ОС этой фирмы являются z/OS и z/VM.
• Семейство ОС MacOS развивается с начала 1980-х годов фирмой Apple. Оно характеризуется улучшенным графическим пользовательским интерфейсом.
• ОС Solaris развивается с начала 1980-х годов фирмой Oracle / Sun. Эта ОС является развитием UNIX.
• Фирма Hewlett-Packard - развивает собственную версию UNIX - систему HP/UX.
• Novell - одна из ведущих фирм в области сетевых технологий; развивает семейство сетевых операционных систем: NetWare; в настоящее время -Open Enterprise Server (сетевая ОС, включающая все сетевые возможности NetWare и возможности распространенного диалекта Linux - openSUSE) [1].
Исследовав различные современные
операционные системы, можно выделить следующие основные направления развития ОС.
Графические оболочки. Графический
пользовательский интерфейс имеют все современные ОС. Стоит отметить, что графические оболочки для всех ОС по возможностям приблизительно одинаковы, связано это с обостренной конкуренцией между фирмами-разработчиками. Из-за того что оболочки для разных ОС похожи, пользователю порой бывает даже сложно определить, в какой именно ОС он работает. С одной стороны, эта схожесть удобна для конечных пользователей, так как она упрощает изучение рабочей среды. Но с другой стороны, использование только графических оболочек (без изучения командных языков и конфигурационных файлов) является минусом для системных программистов, так как снижает их уровень подготовки.
Основные возможности, предоставляемые графическими оболочками ОС: Удобный графический пользовательский интерфейс.
• Возможность выполнить любые системные настройки с помощью GUI. Особенно следует
отметить в этом отношении графические оболочки ОС Linux.
• Поддержка новых тенденций в развитии интерфейсов - multi-touch, Tablet PC и др.
• Унификация графических оболочек для различных ОС. В разных ОС используются графические оболочки CDE, KDE, GNOME. Вероятно, в ближайшем будущем их список пополнится.
Поддержка новых сетевых технологий и Web-технологий. В настоящее время активно развиваются сети и интернет, появляются новые стандарты и протоколы - Ipv6, HTML 5 (для облачных вычислений) и т.д. Цель современных ОС
- возможность поддерживания всех новых сетевых технологий [2].
Развитие беспроводных сетей. Развитие высокопроизводительных беспроводных сетей отражается и в развитии операционных систем. Выделим следующие передовые сетевые технологии.
WiMAX - телекоммуникационная технология, разработанная для предоставления универсальной беспроводной связи на больших расстояниях для широкого спектра устройств. Максимальная производительность до 1 Гбит/с. Основан WiMAX на технологии Wi-Fi, но отличается своим дальнодействием.
3G -технологии мобильной связи 3 поколения с быстродействием до 14 МБит / с. Основоположник 3G в России- компания СкайЛинк.
4G - поколение мобильной связи с повышенными требованиями. К нему относятся перспективные технологии, позволяющие осуществлять передачу данных со скоростью, превышающей 100 Мбит/с - подвижным и 1 Гбит/с
— стационарным абонентам, это позволяет обеспечить повышенное качества голосовой связи.
Так же на сегодняшний день для выхода в Интернет используют цифровые телевизионные каналы, это происходит с помощью специальных устройств set-top boxes.
Усиленное внимание к механизмам безопасности и защиты. Безопасности уделяют большое внимание все современные операционные системы. Это отражается, например, в том что, браузеры при загрузки веб-страниц выполняют их анализ на отсутствие фишинг (-вид интернет-мошенничества, который стремится заполучить доступ к конфиденциальным данным пользователей: логинам и паролям), так же при загрузках и установках программ из сети требуется только явное согласие пользователя. Уделяется такое внимание безопасности во многом благодаря Trustworthy Computing Initiative (инициативе надежных и безопасных вычислений) фирмы Microsoft, объявленной в 2002 из-за постоянно усиливающейся кибер-преступности [3].
Поддержка многопоточности и многоядерных процессоров. На сегодняшний день многоядерные процессоры распространились очень широко, в связи с этим все современные ОС имеют библиотеки программ, которые поддерживают эту возможность
аппаратуры. Параллельное выполнение потоков становится возможным именно благодаря многоядерной архитектуре.
Поддержка распределенных и параллельных вычислений. Современные ОС имеют высокоуровневые библиотеки, которые позволяют разрабатывать параллельные алгоритмы решения задач с использованием возможностей аппаратуры. Они поддерживают следующие основные виды, стандарты и инструменты параллелизма:
• OpenMP - механизм написания параллельных программ для систем с общей памятью.
• MPI (Message Passing Interface) -программный интерфейс, необходимый для параллельного выполнения программ, взаимодействующих с помощью передачи сообщений.
Виртуализация ресурсов и аппаратуры. Современные ОС содержат средства виртуализации. Процесс виртуализация представляет собой запуск специализированного программного обеспечения под операционной системой, называемой хостом (Host OS), дающего возможность создавать виртуальные машины (Virtual Machine), обладающие заданными характеристиками реальных
компьютеров, и запускать на них независимо друг от друга различные гостевые операционные системы (Guest OS). Виртуализация удобна тем, что ресурсы между операционными системами распределятся довольно быстро [4,5].
Развитие файловых систем. Это направление необходимо для защиты информации и существенного увеличения размера файлов (для мультимедиа). Мультимедийная информация обрабатывается таким образом, что старые файловые системы не могут вместить в себя мультимедийные файлы для хранения. Например, максимальный размер файла в системе FAT- 4 гигабайта - легко может быть превышен при переписи на компьютер цифровой видеопленки длительностью 10-15 минут. В связи с этим разрабатываются такие новые файловые системы, которые допускают хранение очень больших файлов, например, система ZFS в ОС Solaris.
Поддержка облачных вычислений - это новое направление в развитии ОС, его основоположником является "облачная" ОС Windows Azure фирмы Microsoft[6].
Перспективы развития ОС. Таким образом, операционные системы - это перспективное, активно развивающееся направление. Перечислим основные перспективы развития операционных систем.
Развитие в направлении к интеграции ОС (на уровне графических оболочек, а так же на уровне общего ядра); развитие семейств ОС на основе модулей общего кода.
Значительное повышение надежности, безопасности и отказоустойчивости ОС; разработка ОС на управляемом коде или его аналогах.
Дальнейшее развитие проектов по ОС с открытым кодом.
Развитие виртуализации: Необходимо обеспечить возможность выполнить или эмулировать любое приложение в среде любой современной ОС.
Дальнейшее сближение по возможностям ОС для настольных компьютеров и ОС для мобильных устройств.
Дальнейшее объединение ОС и сетей.
Перенос ОС и базовых инструментов в среды для облачных вычислений.
Литература
1. Современные тенденции развития операционных систем [Электронный ресурс] - 6.11.2006 - Режим доступа: http://0lvin.blogspot.ru/2006/11/blog-post.html -заглавие с экрана
2. Метод Лаб [Электронный ресурс] Трансформации и тенденции в развитии операционных систем и программных платформ- https://www.methodlab.ru/
articles/transform.shtml - заглавие с экрана
3. Современные операционные системы. [Электронный ресурс]. - учебное пособие разр. Резник В.Г. - электрон. дан. - режим доступа свободный. http://asu.tusur.ru/ Iearning/mag010400/d05/m010400_d05_lect.pdf - заглавие с экрана.
4. Компьютерный портал [Электронный ресурс]. -Виртуализация теория и практика - авт. Сабаш Даниил. 21.10.2008 - режим доступа свободный -http://www. f1cd.ru/soft/reviews/virtualization_technology/ -заглавие с экрана
5. Зацаринная Ю.Н. Староверова Н.А. Виртуализация и виртуальные машины в подготовке современных IT специалистов. Вестник технологического университета. №9 247, (2015).
6. Горчакова Е., Зацаринная Ю.Н., Ушенина И. Анализ критериев диспетчеризации и методов их оптимизации в операционных системах. Вестник технологического университета. №10, 155, (2015)
© Н. А. Староверова - канд. тех. наук, доцент кафедры автоматических систем сбора и обработки информации КНИТУ, nata-staroverova@yandex.ru; Д. Морозов - магистрант той же кафедры; И. Калаева - магистрант той же кафедры; Г. Кадырова - студ. той же кафедры.
© N. A. Staroverova, candidate. those. Associate Professor, Department of automatic systems for the collection and processing of KNRTU, nata-staroverova@yandex.ru; D. Morozov - undergraduate, Department of automated systems of gathering and processing information, KNRTU; I. Kalaeva - undergraduate, Department of automated systems of gathering and processing information, KNRTU; К. Gulshat - student, of automated systems of gathering and processing information, KNRTU.
