18196

Операційні системи

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Лекція 1 Операційні системи: Вступ Операційні системи ОС займають важливіше місце в сукупності сучасних системних програмних засобів які складають програмне забезпечення електроннообчислювальних машин. Вони є основою організації обчислювального процесу...

Украинкский

2013-07-07

52.5 KB

4 чел.

Лекція 1

Операційні системи: Вступ

        Операційні системи (ОС) займають важливіше місце в сукупності сучасних системних програмних засобів, які складають програмне забезпечення електронно-обчислювальних машин. Вони є основою організації обчислювального процесу у обчислювальній системі та визначають ефективність як використання апаратних компонентів системи, так і розв’язання поставлених задач. Від них залежить також ефективність праці персоналу.

        В літературі можна зустріти різні визначення поняття „операційна система”.

        Найбільш поширеним є визначення операційної системи як набору програм, призначених для управління ресурсами обчислювальної системи.

        Іноді під призначенням ОС мають на увазі розподіл та планування ресурсів, або динамічний і статичний розподіл ресурсів. Таким чином, на перший план виходить проблема розподілу ресурсів.

        При цьому під ресурсами розуміють не тільки традиційні види ресурсів, такі як: час роботи окремих пристроїв, адресний простір різних рівнів, функції окремих пристроїв, набори даних, але і: окремі програми і програмні комплекси, які припускають сумісне використання, а іноді і людину. Це визначення базується на деякій моделі обчислювального процесу, у якому паралельно діє декілька учасників (задач, процесів, користувачів та ін.), які конкурують та змагаються за ресурси.

        Інша група визначень характеризується функціональним підходом. У цьому випадку операційна система уявляється переліком функцій, які вона повинна виконувати.

До функцій ОС також відносяться забезпечення високих показників по двох найважливіших характеристиках обчислювальних систем: ефективності та надійності.

        Під підвищенням ефективності розуміють:

підвищення ефективності використання апаратних засобів, яке відображається рядом покажчиків (комплексним покажчиком є процент корисного машинного часу);

підвищення пропускної можливості обчислювальної системи, яке відображається у кількості виконаних робіт у одиницю часу;

зниження системних витрат;

підвищення продуктивності праці людини;

підвищення зручності використання засобів обчислювальної техніки.

    Підвищення надійності функціонування обчислювальної системи як одна з функцій ОС має на увазі наявність засобів забезпечення достовірності отриманих результатів, зменшення впливу збоїв та відмов апаратури, зменшення часу поновлення працездатності після збоїв та відмов, а також наявність засобів для створення контрольних точок та повторення розрахунків після збоїв з контрольної точки, засобів резервування даних, програм, процесів.

    Особлива увага приділяється функціям ОС по забезпеченню різних режимів використання обчислювальної системи – режиму пакетної обробки. Діалогових режимів, режиму реального часу, режиму розподілу часу, а також важливим функціям по забезпеченню різних категорій користувачів обчислювальних систем.

Більшість реально зустрічающихся визначення ОС відрізняються акцентами на ті, або інші властивості ОС, і як правило характеризуються їхньою комбінацією. Найбільш повним визначенням ОС варто визнати сукупність перерахованих вище характеристик.

     Операційна система – це складний багатоцільовий та багатофункціональний комплекс програм, який є складовою частиною практично усіх сучасних обчислювальних систем.

При вивченні проблем розробки ОС виділяється ще один їх бік.

Операційна система є посередником між ЕОМ, з однієї сторони, та людиною – з іншої. Іншими словами, операційна система – логічне розширення функцій апаратури у бік людини. Вона дозволяє від „фізичного” рівня апаратури перейти до більш високого „логічного” рівня, який стає рівнем обчислювальної системи і який є більш зручним для людини.

Склад та функції операційних систем

    Компонентний склад ОС визначається набором функцій, для виконання яких вона призначена. Усі її програми можна поділити на дві групи: керуюча програма та системні обробляючі програми.

    Керуюча програма – обов’язковий компонент будь-якої ОС. Її функції – планування проходження безперервного потоку завдань, управління розподілом ресурсів, реалізація прийнятих методів організації даних, управління операціями вводу-виводу, організація мультипрограмної роботи, управління працездатністю системи після збоїв та інші.

    Керуюча програма скуладається з ряду компонентів, серед яких слід виділити чотири основних:

управління статичними ресурсами (управління завданнями);

управління динамічними ресурсами (управління задачами);

управліня данними;

управління поновленням.

Управління статичними ресурсами (управління завданнями) виконує попереднє планування потоку завдань для виконання і статичний розподіл ресурсів між завданнями, що одночасно виконуються у процесі підготовки до виконання. До таких ресурсів відносяться розподіл пам’яті (основної, віртуальної, зовнішньої), доступні для використання завданням прострої, які припускають тільки монопольне використання, набори даних та інші. Такі ресурси закріплюються за завданням або його частиною з моменту його ініціалізації до моменту завершення та використовуються у монопольному режимі.

Управління динамцічними ресурсами (управління задачами) виконує динамічний розподіл ресурсів системи між декількома задачами, які вирішуються одночасно, у мультипрограмному режимі. Ці функції виконують програми супервізора, які входять до ядра ОС, що постійно знаходиться у оперативній пам’яті.

Управління даними забезпечує всі операції вводу-виводу (обміну між оперативною пам’яттю та периферійними пристроями) на фізичному та логічному рінях. Воно містить у собі ряд служб, які забезпечують виконання таких функцій, як управління каталогом, управління розподілом пам’яті прямого доступу, обробку помилок вводу-виводу та таке інше. Вони реалізують різні структури даних та можливість доступу до них.

Управління поновленням реєструє машинні збої та відмови, і поновлює працездатність системи після збоїв, якщо це можливо.

Системні обробляючи програми виконуються під управлінням керуючої програми, так саме, як і будь-яка обробляюча програма. Це значить, що вона у повному обсязі може користуватися послугами керуючої програми і не може самостійно виконувати системні функції. Так, наприклад, обробляюча програма не може самостійно виконувати власний ввод-вивід. Операції вводу-виводу обробляюча програма реалізує за допомогою запитів до керуючої програми, яка їх безпосередньо виконує. Централізоване виконання системних функцій керуючою програмою  дозволяє виконувати їх більш ефективно та забезпечує високий рівень послуг для користувача.

До системних обробляючих програм відносяться програми, які входять у склад ОС: асемблери, транслятори, редактори зв’язків, програми обслуговування та інші.

Операційна система (ОС) - це програма, що забезпечує можливість раціонального використання устаткування комп'ютера зручним для користувача образом.

Операційна система як віртуальна машина

При розробці ОС широко застосовується абстрагування, що є важливим методом спрощення й дозволяє сконцентруватися на взаємодії високорівневих компонентів системи, ігноруючи деталі їхньої реалізації. У цьому змісті ОС являє собою інтерфейс між користувачем і комп'ютером.

Архітектура більшості комп'ютерів на рівні машинних команд дуже незручна для використання прикладними програмами. Наприклад, робота з диском припускає знання внутрішнього пристрою його електронного компонента – контролера для уведення команд обертання диска, пошуку й форматування доріжок, читання й записи секторів і т.д.  Ясно, що середній програміст не в змозі враховувати всі особливості роботи встаткування (у сучасній термінології – займатися розробкою драйверів пристроїв), а повинен мати просту високорівневу абстракцію, скажемо представляючи інформаційний простір диска як набір файлів. Файл можна відкривати для читання або запису, використати для одержання або скидання інформації, а потім закривати. Це концептуально простіше, ніж піклуватися про деталі переміщення головок дисків або організації роботи мотора. Аналогічним образом, за допомогою простих й ясних абстракцій, ховаються від програміста всі непотрібні подробиці організації переривань, роботи таймера, керування пам'яттю й т.д.  Більше того, на сучасних обчислювальних комплексах можна створити ілюзію необмеженого розміру оперативної пам'яті й числа процесорів. Всім цим займається операційна система. Таким чином, операційна система представляється користувачеві віртуальною машиною, з якої простіше мати справу, чим безпосередньо з устаткуванням комп'ютера.

Операційна система як менеджер ресурсів

Операційна система призначена для керування всіма частинами досить складної архітектури комп'ютера. Представимо, приміром, що відбудеться, якщо кілька програм, що працюють на одному комп'ютері, будуть намагатися одночасно здійснювати вивід на принтер. Ми одержали б мішанину рядків і сторінок, виведених різними програмами. Операційна система запобігає такого роду хаос за рахунок буферізації інформації, призначеної для друку на диску й організації черги на друк. Для багатокористувацьких комп'ютерів необхідність керування ресурсами і їхнього захисту ще більш очевидна. Отже, операційна система, як менеджер ресурсів, здійснює впорядкований і контрольований розподіл процесорів, пам'яті й інших ресурсів між різними програмами.

Операційна система як захисник користувачів і програм

Якщо обчислювальна система допускає спільну роботу декількох користувачів, то виникає проблема організації їхньої безпечної діяльності. Необхідно забезпечити схоронність інформації на диску, щоб ніхто не міг видалити або зашкодити чужі файли. Не можна дозволити програмам одних користувачів довільно втручатися в роботу програм інших користувачів. Потрібно припиняти спроби несанкціонованого використання обчислювальної системи. Всю цю діяльність здійснює операційна система як організатор безпечної роботи користувачів й їхніх програм. З такого погляду операційна система представляється системою безпеки держави, на яку покладені поліцейські й контррозвідницькі функції.

Операційна система як постійно функціонуюче ядро

Нарешті, можна дати й таке визначення: операційна система - це програма, що постійно працює на комп'ютері й взаємодіюча з усіма прикладними програмами. Здавалося б, це абсолютно правильне визначення, але, як ми побачимо далі, у багатьох сучасних операційних системах постійно працює на комп'ютері лише частина операційної системи, що прийнято називати її ядром.

Як ми бачимо, існує багато точок зору на те, що таке операційна система. Неможливо дати їй адекватне строге визначення. Нам простіше сказати не що є операційна система, а для чого вона потрібна й що вона робить.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

44715. Печать Особенностей 1.19 MB
  Однако иногда Вы можете хотеть печатать только некоторые страницы схемы. Чтобы просмотреть следующие или предыдущие страницы распечатки щелкните Next Pge или Prev Pge. Чтобы иметь две страницы отображенные сразу щелкните Two Pge. Содержание Страницы Pge Content Содержание страницы диалогового окна Параметров станицы обеспечивает варианты для того чтобы определить содержание распечатки.
44716. Окисление оксида азота в производстве азотной кислоты 246 KB
  Определение температуры газа на выходе из окислителя. Определение объема окислителя.2 Определение массового расхода NH3 по реакции: кг ч 2.3 Определение фактического расхода NH3: кг ч; Xабс=0.
44717. Degrees of Comparison of Adjectives and Adverbs 48.5 KB
  Prctise reding the following wordcombintions: erliest times useful power hotir engines solr energy solr evportion sunctivted processes surrounding ir suns rys stright lines the most effective wys the loss of energy glsslike mteril effective prevention trnsprent sheets of glss or plstic ctul pplictions typicl rrngements highpressure boilers lrge block of electric power. TEXT 5 Solr Power The suns energy mnifests itself s therml photoelectric nd photochemicl effects. Men hve tried to use solr energy since...
44718. Modal verbs. Nouns as attribute 88.7 KB
  II Prctise reding twosyllble words with the stress on the first syllble rdr rnging hrbour lnding trvel mesure becon presence wether echo signl timer system object constnt mountin strongest portion during. Prctise reding the following word combintions: cpble of determining the presence of objects their chrcter ll of them ultrhigh frequency rdio wve energy directionl ntenn in bem visul redble signls within the field of view of rdr the use of these timed pulses t the constnt velocity the fluorescent screen...
44719. Sequence of Tenses. Imperative Mood. Quantifiers and their equivalents 54 KB
  LBERT EINSTEIN 18791955 Imgintion is more importnt thn knowledgeâ Einstein lbert Einstein ws born in Germny on Mrch 141879. t the ge of 21 fter four yers of university study lbert Einstein got job s clerk t n office. Einstein expressed his theory in the eqution E=mc roughly tht energy equls mss times the squre of the speed of light. lbert Einstein ws very tlented mn gret thinker.
44720. Infinitive (forms and functions) 33.55 KB
  The oceans cover 147 million square miles of the earth's total surface of 197 million square miles. Geographically, this vast expanse of water has been very thoroughly explored; the surface currents have been charted, the depths of the seas bordering the land have been carefully sounded. Yet, the nature of the ocean was practically unknown until recently, when new techniques and careful mapping did disclose new details of the ocean waters.
44721. Gerund (forms and functions) 114.28 KB
  Prctise reding the following twosyllble words with the stress on the second syllble: Include between employ pply design convert trnsform obtin Prctise reding the following mny syllble words: Electricity impossible ccumulte numerous resistnce temperture emergency photocell complicted Prctise reding the following words with double stress: Engineering semiconductor utomtion conductivity irrespective reproduce Memorize the spelling nd pronuncition of the following words: Vry ['vεərI]...
44722. Ing forms: Participle/Gerund/Verbal Noun 51 KB
  Trnsistors mde it possible to design compct smlldimensioned electronic devices which consume very little power. The trnsistors re successfully used for direct trnsformtion of het energy into electricl energy by mens of therml elements. In lter yers light sources nd lsers were built on the bsis of trnsistors.
44723. Participle (Passive and Perfect Forms) 33.83 KB
  Rdio supplies the communiction service which is so essentil to the modern world nd meeting these needs it hs become rpidly developing industry itself. It is from rdio tht the subject of electronics ws born which being pplied to utomtion brought such remrkble chnges to the technique of tody. The fstest most relible wy to detect n rtificil stellite nd to determine its orbit is by rdio.