Функции, назначение и состав операционной системы

1. Функции, назначение и состав операционной системы Часть 2 2010 г.

2. Функции, назначение и состав операционной системы • Операционная система представляет комплекс системных и служебных программных средств. С одной стороны, она опирается на базовое программное обеспечение компьютера, входящее в его систему BIOS (базовая система ввода-вывода), с другой стороны, она сама является опорой для программного обеспечения более высоких уровней — прикладных и большинства служебных приложений. • Приложениями операционной системы принято называть программы, предназначенные для работы под управлением данной системы.

3. Основная функция всех операционных систем — посредническая. Она заключается в обеспечении нескольких видов интерфейса. • интерфейс между пользователем и программно-аппаратными средствами компьютера (интерфейс пользователя):пакетный и диалоговый режимы работы с пользователем, интерфейс командной строки, управление взаимодействием экранных элементов управления;

4. интерфейс между программным и аппаратным обеспечением (аппаратно-программный интерфейс):управление процессором путем передачи управления программам, управление устройствами ввода-вывода, обработка прерываний, синхронизация доступа к ресурсам, управление данными на долговременных носителях путем поддержки файловой системы, управление памятью; • интерфейс между разными видами программного обеспечения (программный интерфейс):управление инициализацией программ, межпрограммные связи.

5. Определения Ресурс какой-либо объект или показатель надежности какого-либо объекта. Системные ресурсы совокупность аппаратных ресурсов и системных сервисов. множество команд Программа

6. Процесс– это действия, выполняемые в соответствии с этими командами, т.е. это динамическая деятельность, свойства которой меняются во времени. Одна программа может быть связана с несколькими процессами. • Процесс охватывает текущее состояние работы, называемое состоянием процесса. Оно включает текущую позицию выполняемой программы (значение счетчика адреса), а также значения прочих регистров центрального процессора и тех ячеек памяти, к которым производится обращение. В различные моменты выполнения программы (процесса) будут получаться различные моментальные снимки (состояния процесса).

7. Компоненты типичной ОС Программа управления файлами, загрузчик программ, командный процессор. Координирует использование внешних запоминающих устройств, т.е. предоставляет и координирует любой доступ к файлу со стороны других компонентов программного обеспечения. Осуществляет взаимодействие с внешней средой. Оболочка Внутренняя часть ОС Ядро Менеджер файлов

8. Компоненты типичной ОС Элементы программного обеспечения, взаимодейст-вующие с контроллерами устройств Драйверы устройств преобразуют поступающие запросы в последовательность команд выполнения отдельных физических операций конкретного устройства (принтера, дисковода, монитора).

9. Компоненты типичной ОС Менеджер памяти Координирует использование основной памяти компьютера. В случае, когда требуемый объем основной памяти превышает реально существующий объем, программа управления памятью может создать иллюзию увеличения объема памяти путем перемещения (подкачки) программ и данных из основной памяти на жесткий диск, так называемую виртуальную память.

10. Компоненты типичной ОС Координирует выполнение в системе различных процессов, определяет последовательность выполняемых действий. Планировщик Координация подразумевает получение гарантий в том, что каждый процесс получит все необходимые ему ресурсы (доступ к периферийным устройствам, место в основной памяти, доступ в данным и центральному процессору); что независимые процессы не влияют друг на друга, а процессы, которым необходимо обмениваться информацией, имеют возможность делать это (т. е. осуществляется межпроцессное взаимодействие).

11. Компоненты типичной ОС Координирует распределение временных квантов центрального процессора между различными процессами (с уже назначенными им планировщиком приоритетами). Компонент ядра, отвечающий за то, чтобы запланированные процессы действительно выполнялись. Диспетчер

12. Классификация ОС Операционные системы могут различаться особенностями реализации внутренних алгоритмов управления основными ресурсами компьютера (процессорами, памятью, устройствами), особенностями использованных методов проектирования, типами аппаратных платформ, областями использования и многими другими свойствами.

13. Поддержка многозадачности Однозадачные (MS-DOS, MSX) Многозадачные (OC EC, OS/2, UNIX, Windows). Однозадачные ОС включают средства управления периферийными устройствами, средства управления файлами, средства общения с пользователем, управляют разделением совместно используемых ресурсов, таких как процессор, оперативная память, файлы и внешние устройства.

14. Поддержка многопользовательского режима однопользовательские (MS-DOS, Windows 3.x, ранние версии OS/2) многопользовательские (UNIX, Windows NT). Главным отличием многопользовательских систем от однопользовательских является наличие средств защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей.

15. Вытесняющая и невытесняющая многозадачность Важнейшим разделяемым ресурсом является процессорное время. Способ распределения процессорного времени между несколькими одновременно существующими в системе процессами (или нитями) во многом определяет специфику ОС. Среди множества существующих вариантов реализации многозадачности можно выделить две группы алгоритмов: невытесняющая многозадачность (NetWare, Windows 3.x) вытесняющая многозадачность (Windows NT, OS/2, UNIX).

16. Многопроцессорная обработка Многопроцессорные ОС могут классифицироваться по способу организации вычислительного процесса в системе с многопроцессорной архитектурой: асимметричные ОС и симметричные ОС. Асимметричная ОС целиком выполняется только на одном из процессоров системы, распределяя прикладные задачи по остальным процессорам. Симметричная ОС полностью децентрализована и использует весь пул процессоров, разделяя их между системными и прикладными задачами.

17. Особенности аппаратныхплатформ На свойства операционной системы непосредственное влияние оказывают аппаратные средства, на которые она ориентирована. По типу аппаратуры различают операционные системы: Персональных компьютеров Мини-компьютеров Менфреймов Кластеров Сетей ЭВМ

18. Сетевая ОС Имеет в своем составе средства передачи сообщений между компьютерами по линиям связи, которые совершенно не нужны в автономной ОС. На основе этих сообщений сетевая ОС поддерживает разделение ресурсов компьютера между удаленными пользователями, подключенными к сети. Для поддержания функций передачи сообщений сетевые ОС содержат специальные программные компоненты, реализующие популярные коммуникационные протоколы, такие как IP, IPX, Ethernet и другие.

19. Кластер Слабо связанная совокупность нескольких вычислительных систем, работающих совместно для выполнения общих приложений, и представляющихся пользователю единой системой. Наряду со специальной аппаратурой для функционирования кластерных систем необходима и программная поддержка со стороны операционной системы, которая сводится в основном к синхронизации доступа к разделяемым ресурсам, обнаружению отказов и динамической реконфигурации системы.

20. Особенности областей использования Многозадачные ОС подразделяются на три типа в соответствии с использованными при их разработке критериями эффективности: системы пакетной обработки (например, OC EC) системы разделения времени (UNIX, VMS) системы реального времени (QNX, RT/11).

21. Системы пакетной обработки • Предназначались для решения задач в основном вычислительного характера, не требующих быстрого получения результатов. • Главной целью и критерием эффективности систем пакетной обработки является максимальная пропускная способность, то есть решение максимального числа задач в единицу времени. • Используются следующая схема функционирования: в начале работы формируется пакет заданий, каждое задание содержит требование к системным ресурсам; из этого пакета заданий формируется мультипрограммная смесь, то есть множество одновременно выполняемых задач.

22. Системы разделения времени • Каждому пользователю системы разделения времени предоставляется терминал, с которого он может вести диалог со своей программой. • Так как в системах разделения времени каждой задаче выделяется только квант процессорного времени, ни одна задача не занимает процессор надолго, и время ответа оказывается приемлемым. • Критерием эффективности систем разделения времени является не максимальная пропускная способность, а удобство и эффективность работы пользователя.

23. Системы реального времени • Применяются для управления различными техническими объектами, такими, например, как станок, научная экспериментальная установка или технологическими процессами. • Существует предельно допустимое время, в течение которого должна быть выполнена та или иная программа, управляющая объектом, в противном случае может произойти авария: спутник выйдет из зоны видимости, экспериментальные данные, поступающие с датчиков, будут потеряны. • Критерием эффективности для систем реального времени является их способность выдерживать заранее заданные интервалы времени между запуском программы и получением результата.