Конспект лекций для студентов специальности 5В070200 Автоматизация и управление Алматы 2015
Лекция №3. Операционные системы. Назначение и функции
жүктеу/скачать 0,92 Mb. Pdf көрінісі
|
| Лекция №3. Операционные системы. Назначение и функции
Цель: ознакомиться с назначением, основными функциями и классификацией операционных систем, а также с понятием и особенностями операционной среды. Операционная система (ОС) представляет собой комплекс системных управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны выступают как интерфейс между аппаратурой компьютера и пользователем с его задачами, а с другой стороны, предназначены для наиболее эффективного расходования ресурсов вычислительной системы и организации надежных вычислений. Под интерфейсом понимают комплекс спецификаций, определяющих конкретный способ взаимодействия пользователя с компьютером. Основные функции ОС: 1) прием от пользователя (или от оператора системы) заданий, или команд, сформулированных на соответствующем языке, и их обработка. Задания могут передаваться в виде текстовых директив (команд) оператора или в форме указаний, выполняемых с помощью манипулятора (мыши); 2) загрузка в оперативную память подлежащих исполнению программ; 3) распределение памяти, а в большинстве систем и организация виртуальной памяти; 4) запуск программы (передача ей управления, в результате чего процессор исполняет программу); 5) идентификация всех программ и данных; 6) прием и исполнение различных запросов от выполняющихся приложений. ОС выполняет большое количество системных функций (сервисов), которые могут быть запрошены из выполняющейся программы. Обращение к этим сервисам осуществляется по соответствующим правилам, которые и определяют интерфейс прикладного программирования (API – Application Program Interface) этой ОС; 7) обслуживание всех операций ввода-вывода; 8) обеспечение работы систем управлений файлами (СУФ) и/или систем управления базами данных (СУБД), что позволяет резко увеличить эффективность всего программного обеспечения; 9) обеспечение режима мультипрограммирования, т.е. организация выполнения двух или более программ на одном процессоре, создающая видимость их одновременного исполнения; 10) планирование и диспетчеризация задач в соответствии с заданными стратегией и дисциплинами обслуживания; 11) организация механизмов обмена сообщениями и данными между выполняющимися программами; 12 12) для сетевых ОС характерной является функция обеспечения взаимодействия связанных между собой компьютеров; 13) защита одной программы от влияния другой, обеспечение сохранности данных, защита самой ОС от исполняющихся на компьютере приложений; 14) аутентификация и авторизация пользователей (для большинства диалоговых ОС). Под аутентификацией понимается процедура проверки имени пользователя и его пароля на соответствие тем значениям, которые хранятся в его учетной записи (т.е. если входное имя (login) и пароль совпадают, то это и есть тот самый пользователь). Термин «авторизация» означает, что в соответствии с учетной записью пользователя, который прошел аутентификацию, ему назначаются определенные права (привилегии), определяющие, что ему разрешается и запрещается делать на компьютере; 15) удовлетворение жестким ограничениям на время ответа в режиме реального времени (характерно для ОС реального времени); 16) обеспечение работы систем программирования, с помощью которых пользователи готовят свои программы; 17) предоставление услуг на случай частичного сбоя системы. ОС изолирует аппаратное обеспечение компьютера от прикладных программ пользователей. И пользователь, и его программы взаимодействуют с компьютером через интерфейсы ОС. Сформировалось относительно небольшое количество классификаций операционных систем: по назначению, по режиму обработки задач, по способу взаимодействия с системой и, наконец, по способам построения (архитектурным особенностям системы). Традиционно различают ОС общего и специального назначения. ОС специального назначения, в свою очередь, подразделяются на ОС для носимых микрокомпьютеров и различных встроенных систем, организации и ведения баз данных, решения задач реального времени и т. п. Еще не так давно операционные системы для персональных компьютеров относили к ОС специального назначения. Современные мультизадачные ОС для персональных компьютеров относят к ОС общего назначения, поскольку их можно использовать для самых разнообразных целей. По режиму обработки задач различают ОС, обеспечивающие однопрограммный и мультипрограммный (мультизадачный) режимы. К однопрограммным ОС относится, например, известная MS DOS. Мультипрограммный режим обеспечивает параллельное выполнение нескольких приложений, и при этом заботу о механизмах организации их параллельной работы берет на себя сама ОС, которая распределяет между выполняющимися приложениями ресурсы вычислительной системы, осуществляет необходимую синхронизацию вычислений и взаимодействие. Мультизадачный режим, наоборот, предполагает, что забота о параллельном выполнении и взаимодействии приложений ложится на прикладных программистов. Современные ОС для персональных компьютеров реализуют и мультипрограммный, и мультизадачный режимы. 13 Если принимать во внимание способ взаимодействия с компьютером, то можно говорить о диалоговых системах и системах пакетной обработки. Доля последних, хоть и не убывает в абсолютном исчислении, но в процентном отношении она существенно сократилась по сравнению с диалоговыми системами. При организации работы с вычислительной системой в диалоговом режиме говорят об однопользовательских (однотерминальных) и мультитерминальных ОС. В мультитерминальных ОС с одной вычислительной системой одновременно могут работать несколько пользователей, каждый со своего терминала. При этом у пользователей возникает иллюзия, что у каждого из них имеется собственная вычислительная система. Для организации мультитерминального доступа к вычислительной системе необходимо обеспечить мультипрограммный режим работы. В качестве примера мультитерминальной операционной системы для персональных компьютеров можно назвать Linux. Имитация мультитерминальных возможностей имеется и в системе Windows XP, поскольку каждый пользователь после регистрации получает свою виртуальную машину. Количество параллельно работающих виртуальных машин определяется имеющимися ресурсами. Основной особенностью операционных систем реального времени (ОСРВ) является обеспечение обработки поступающих заданий в течение заданных интервалов времени, которые нельзя превышать. Поток заданий в общем случае не является планомерным и не может регулироваться оператором, так как задания поступают в непредсказуемые моменты времени и без всякой очередности. В ОСРВ накладные расходы процессорного времени на этапе инициирования задач могут отсутствовать, так как набор задач обычно фиксирован, и вся информация о них известна еще до поступ- ления запросов. Лучшие характеристики по производительности для систем реального времени обеспечиваются однотерминальными ОСРВ. Средства организации мультитерминального режима всегда замедляют работу системы в целом, но расширяют функциональные возможности системы. Одной из наиболее известных ОСРВ для персональных компьютеров является ОС QNX. По основному архитектурному принципу операционные системы жүктеу/скачать 0,92 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|