Конспект лекций для студентов специальности 5В070200 Автоматизация и управление Алматы 2015
Лекция №2. Операционные системы. Их эволюция. Ядро системы
жүктеу/скачать 0,92 Mb. Pdf көрінісі
|
PXcdfzCNmVjtZ8sMK5nLG1UywOruSq
| Лекция №2. Операционные системы. Их эволюция. Ядро системы
Цель: получить представление о процессе эволюции операционных систем и ядре операционной системы. С момента появления первых вычислительных систем техническое и программное обеспечения эволюционировали совместно, оказывая взаимное влияние друг на друга. Появление новых технических возможностей приводило к прорыву в области создания удобных, эффективных и безопасных программ, а свежие идеи в программной области стимулировали поиски новых технических решений. Программирование первых ламповых вычислительных устройств (1945– 1955 гг.) осуществлялось исключительно на машинном языке. Об операционных системах не было и речи, все задачи организации вычислительного процесса решались вручную каждым программистом с пульта управления. При этом существенная часть времени уходила на подготовку запуска программы, а сами программы выполнялись строго последовательно (режим последовательной обработки данных). В результате исследований и разработок появляется первое системное программное обеспечение: в 1951–1952 гг. возникают прообразы первых компиляторов с символических языков (Fortran и др.), а в 1954 г. Нат Рочестер разрабатывает Ассемблер для IBM-701. В середине 50-х годов одновременно с появлением транзисторов наблюдается бурное развитие алгоритмических языков, появляются первые настоящие компиляторы, редакторы связей, библиотеки математических и служебных подпрограмм. Для повышения эффективности использования компьютера задания с похожими ресурсами начинают собирать вместе, создавая пакет заданий. Появляются первые системы пакетной обработки, которые просто автоматизируют запуск одной программы из пакета за другой и тем самым увеличивают коэффициент загрузки процессора. При реализации систем пакетной обработки был разработан формализованный язык управления заданиями, с помощью которого программист сообщал системе и оператору, какую работу он хочет выполнить на вычислительной машине. Системы пакетной обработки стали прообразом современных операционных систем и первыми системными программами, предназначенными для управления вычислительным процессом. 8 Переход к интегральным микросхемам (начало 60-х – 1980 гг.) привел к увеличению сложности и количества задач, решаемых компьютерами. Пакетные системы начинают заниматься планированием заданий: в зависимости от наличия запрошенных ресурсов, срочности вычислений и т.д. на счет выбирается то или иное задание. Появление мультипрограммных систем обеспечило более эффективное использование системных ресурсов, но еще долго операционные системы оставались пакетными. Логическим расширением систем мультипрограммирования стали системы разделения времени (time-sharing system), в которых процессор переключается между задачами не только на время операций ввода-вывода, но и просто по прошествии определенного времени. Эти переключения происходят так часто, что пользователи могут взаимодействовать со своими программами во время их выполнения, то есть интерактивно. В результате появляется возможность одновременной работы нескольких пользователей на одной компьютерной системе. Использование механизмов виртуальной памяти позволило создать иллюзию неограниченной оперативной памяти. В системах разделения времени пользователь получил возможность эффективно производить отладку программы в интерактивном режиме и записывать информацию на диск непосредственно с клавиатуры. Появление on-line- файлов привело к необходимости разработки развитых файловых систем. В этот же период появилась идея стандартизации операционных систем. В середине 80-х стали бурно развиваться сети компьютеров, работающих под управлением сетевых или распределенных операционных систем. В сетевых операционных системах пользователи могут получить доступ к ресурсам другого сетевого компьютера. Каждая машина в сети работает под управлением своей локальной операционной системы, отличающейся от операционной системы автономного компьютера наличием дополнительных средств, которые не меняют структуру операционной системы. Распределенная система, напротив, внешне выглядит как обычная автономная система. Пользователь не знает и не должен знать, где его файлы хранятся – на локальной или удаленной машине – и где его программы выполняются. Он может вообще не знать, подключен ли его компьютер к сети. Внутреннее строение распределенной операционной системы имеет существенные отличия от автономных (классических) операционных систем. Таким образом, выделяют шесть основных функций, которые в процессе эволюции выполняли классические ОС: планирование процессов; обеспечение программ средствами коммуникации и синхронизации; управление памятью; управление файловой системой; управление вводом-выводом; обеспечение безопасности. Каждая из приведенных функций обычно реализована в виде подсистемы, являющейся структурным компонентом ОС. В каждой операционной системе эти функции, конечно, реализовывались по-своему, в различном объеме. Они не были изначально придуманы как составные части операционных систем, а появились в процессе развития. Операционные системы существуют до сих пор потому, что на данный момент их 9 существование – это разумный способ использования вычислительных систем. По сути дела, операционная система – это обычная программа, поэтому было бы логично и организовать ее так же, как устроено большинство программ, то есть составить из процедур и функций. В этом случае компоненты операционной системы являются не самостоятельными модулями, а составными частями одной большой программы. Такая структура операционной системы называется монолитным ядром (monolithic kernel). Монолитное ядро – старейший способ организации операционных систем. жүктеу/скачать 0,92 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|