Тема 1.2 Назначение, функции и структура операционной системы

Назначение и функции ОС

ОС – комплекс управляющих и обрабатывающих программ, выступающий с одной стороны как интерфейс между пользователем и аппаратурой компьютера, с другой стороны как средство для управления ресурсами компьютера и организации надёжных вычислений.

Пользовательский интерфейс операционной среды

Рисунок 1-1 – Взаимодействие пользователя, ОС и аппаратуры

1. Взаимодействие с пользователем.

2. Управление ресурсами ПК.

Функции ОС

1. Управление временем ЦП (управление задачами).

2. Управление памятью.

3. Управление устройствами.

4. Управление информацией, хранящейся на внешних устройствах.

5. Поддержка диалога с пользователем.

6. Создание интерфейсов – пользовательского интерфейса операционной среды и программного интерфейса приложений.

7. Защита ресурсов ПК.

Пользовательский интерфейс операционной среды реализован в виде интерфейса командной строки или виде графического интерфейса пользователя (GUI). Возможности интерфейса командной строки шире возможностей GUI, интерфейс GUI интуитивно более понятный и поэтому широко используется непрофессионалами. Интерфейс командной строки используется администраторами локальной сети и администраторами баз данных.

Состав ОС

Ø Ядро, которое управляет временем ЦП и памятью.

Ø Файловая система управляет информацией на внешних устройствах.

Ø Драйверы – управляют устройствами.

Ø Утилиты. Проверка оборудования, системный мониторинг, обслуживание устройств.

Для управления процессами в реальном масштабе времени используют, как правило, ОС реального времени. Системы реального времени – это информационные системы, получающие информацию с датчиков физических величин, установленных на объекте управления и выдающие результаты обработки оператору и (или) на устройства управления объектом.

В некоторых системах управления или информационных системах могут использоваться ОС на базе Windows или Unix c дополнительными модулями. Модули обеспечивают предсказуемость времени выполнения тех задач, которые должны выполняться в заданное время - Т зад. > Т – за счёт ухудшения характеристик выполнения остальных задач.

1.2.1 Типы ОС. Системы реального времени и операционные системы реального времени

Операционные системы в зависимости от количества одновременно выполняемых задач делятся на однозадачные и многозадачные.

Многозадачные ОС делятся на однопользовательские и многопользовательские.

Многопользовательские ОС делятся на офисные, серверные и ОС реального времени.

Системы реального времени делятся на ОС жесткого реального времени и ОС мягкого реального времени.

Обзор современных операционных систем. Перспективные ОС

Современные операционные системы – ОС фирмы Microsoft – MS Windows 2000, XP, Serwer 2003, Windows, операционные системы UNIX и Linux.

Перспективная операционная система - MS Windows 8.

Управление ресурсами. Понятие ресурса. Виды ресурсов

Вычислительный процесс - выполнение отдельной программы с её данными на процессоре.

Ресурсом ПК называется любой объект, который может распределяться при работе системы. Ресурсы могут быть разделяемыми, если несколько процессов могут использовать его одновременно, или параллельно (попеременно) используемыми, или неделимыми.

Виды ресурсов

Ø Время центрального процессора (ЦП) (разделяемый, используется попеременно потоками).

Ø Оперативная память (разделяемый, используется одновременно или параллельно)

Ø Внешние устройства (разделяемый – винчестер; неразделяемый – магнитная лента, стриммер; модем – разделяемый ресурс).

Ø Информационные ресурсы:

1. Данные на внешних устройствах (файлы).

2. Программные модули:

Ø Реентерабельные (прерываемые в любой момент);

Ø Повторно входимые – состоящие из секций. Прерывание и повторное вхождение возможно после завершения выполнения секции;

Ø Нереентерабельные. Последовательно исполняемые или выполняемые в режиме последовательной многозадачности. Требует меньше памяти, чем реентерабельные, поскольку локальные данные могут не храниться в стеке.

Состояния вычислительного процесса

Вычислительный процесс может находиться в одном из трёх состояний:

1. Готовность к выполнению

2. Выполнение

3. Ожидание, блокировка.

Рисунок 1- 2 – диаграмма состояний процесса в офисной ОС

Для систем реального времени в наборе состояний задач определено четвёртое состояние: бездействие.

Рисунок 1-3 – диаграмма состояний процесса в ОС реального времени

Реализация управления задачами в ОС

Для управления задачами ОС должна располагать необходимой информацией о каждой задаче. На каждую задачу заводится специальная структура – описатель задачи или дескриптор процесса. Он включает в себя:

Ø идентификатор процесса (PID);

Ø переменную состояния (в каком состоянии находится процесс);

Ø область памяти для сохранения регистров ЦП (контекст задачи);

Ø приоритет процесса;

Ø информацию о ресурсах процесса: открытые файлы, состояние ввода-вывода.

Тема 1.3. Управление временем центрального процессора

1.3.1. Процессы и потоки. Задания

Ранее в MS DOS и Win 3. 1 процесс определялся как экземпляр выполняемой программы. В отличие от MS DOS, процессы в Win 32 инертны, т. е. В Win 32 процесс ничего не выполняет.

Процесс владеет:

Ø 4 Гб адресным пространством (при выполнении на 32-х разрядном ЦП).

Ø Файлами.

Ø Одним или несколькими потоками.

Процесс обладает:

- базовым классом приоритета;

- маркером доступа (access token);

- рабочим множеством страниц оперативной памяти.

Дата добавления: 2015-07-07