Назначение и функции ОС.

Операцио́ннаясисте́ма, сокр. ОС (англ. operating system, OS) — комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между устройствами вычислительной системы и прикладными программами, а с другой стороны — предназначены для управления устройствами, управления вычислительными процессами, эффективного распределения вычислительных ресурсов между вычислительными процессами и организации надёжных вычислений.

Операционная система - это первая вещь, которая устанавливается на компьютер - без операционной системы компьютер бесполезен. Эта система делает возможным связь между пользователем, программным и аппаратным обеспечением компьютера. При включении электропитания ЭВМ автоматически осуществляется считывание с магнитного носителя, запись в оперативную память и запуск резидентных программ ОС или загрузка ОС. С аппаратурой операционная система общается при помощи драйверов устройств.

Драйвер – это компьютерная программа, управляющая взаимодействием между компьютером и периферийными устройствами. http://www.advesti.ru

Операционная система — наиболее фундаментальная часть программного обеспечения, работающая в режиме ядра. В этом режиме она имеет полный доступ ко всему аппаратному обеспечению и может задействовать любую инструкцию, которую машина в состоянии выполнить. Вся остальная часть программного обеспечения работает в режиме пользователя, в котором доступно лишь подмножество инструкций машины. Для пользователя ОС предоставляет пользовательский интерфейс. Самые первые версии обладали только необходимыми функциями, а интерфейс оставался серым и невзрачным.

ОС выполняет следующие основные функции:

• управление данными;

• управление задачами;

• связь с внешней средой.

Управление данными — важнейший компонент операционной системы, так как осуществляет связь вычислительной системы с «окружающей средой»: реализует запросы на ввод-вывод, исходящие как от программы пользователя, так и от программы операционной системы. http://www.electriz.ru

Управление задачами — операционная система создает собственную задачу, иными словами, отводит определенный объем оперативной памяти для выполнения этой программы и контролирует работу загруженного в память приложения с ресурсами компьютера. http://www.winpedia.ru

1.2. Классификация Операционных систем

Операционные системы могут быть классифицированы по ряду признаков:

1) Алгоритму управления ресурсами;

2) Аппаратной платформе;

3) Архитектуре ядра;

4) Принципу обработки заданий;

1. Типы ОС по алгоритмам управления ресурсами:

1.1. Однозадачные (MS-DOS, DR-DOS, Palm OS и т.д.) Как правило, ограничиваются предоставлением пользователю виртуальной машины, управлением периферией и файлами и не позволяют переключаться между задачами до окончания их выполнения;

1.2. Многозадачные (Windows, Unix, MS Pocket PC, Symbian и др.) Поддерживается параллельное исполнение нескольких задач. Обеспечивается управление разделяемыми ресурсами (процессор, память, периферия, файлы):

1.3. Одно- (MS-DOS, DR-DOS, Windows 3.x/9x, Pocket PC) и многопользовательские (Windows NT, Unix, RSX, OS/360, Solaris);

1.4. Однопроцессорные и мультипроцессорные.

По количеству поддерживающих процессоров (Windows NT, Unix, ¼, BSD, Solaris):

1.4.1. Асимметричные ОС;

1.4.2. Симметричные ОС.

В симметричных ОС на каждом процессоре функционирует одно и то же ядро, и задача может быть выполнена на любом процессоре, то есть обработка полностью децентрализована. При этом каждому из процессоров доступна вся память.

В асимметричных ОС процессоры неравноправны. Обычно существует главный процессор (master) и подчиненные (slave), загрузку и характер работы которых определяет главный процессор.

2. Типы ОС по аппаратной платформе:

2.1. ОС ПК,

2.2. ОС мини и мега мини,

2.3. ОС мейнфреймов,

2.4. ОС кластеров ЭВМ,

2.5. ОС сетевых устройств,

2.6. мобильные ОС.

По аппаратной платформе ОС классифицируются в соответствии с тем, какая архитектура процессора используется для их работы. На данный все процессорные архитектуры делятся на 2 группы: RISC и CISC.

RISC (англ. Reduced Instruction Set Computing) — вычисления с сокращённым набором команд. Это философия проектирования процессоров, которая во главу ставит следующий принцип: более компактные и простые инструкции выполняются быстрее.

Характерные особенности RISC-процессоров:

· Фиксированная длина машинных инструкций (например, 32 бита) и простой формат команды.

· Одна инструкция выполняет только одну операцию с памятью — чтение или запись. Операции вида «прочитать-изменить-записать» отсутствуют.

· Большое количество регистров общего назначения (32 и более).

CISC (англ. Complex Instruction Set Computing) — философия проектирования процессоров, которая характеризуется следующим набором свойств:

· Нефиксированным значением длины команды.

· Исполнение операций, таких как загрузка в память, арифметические действия кодируется в одной инструкции.

Так же важной характеристикой ОС, является разрядность.

Разрядность ОС — это количество разрядов (бит) в адресе оперативной памяти, к которому она может напрямую обратиться.

От разрядности ОС зависят эксплуатационные параметры компьютера. Выделяют операционные системы на 8-, 16-, 32- и 64-разрядные ОС. При этом подразумевается, что разрядность операционной системы не может превышать разрядности процессора.

ОС для ПК, как правило, работают на x86 или x86-64 платформе, но бывают и исключения. Например, DOS, Windows и Linux работают на x86 и x86-64 платформе, а Mac OS — как RISC-процессоры PowerPC, так x86 Intel Core 2 Duo.

Для мини-ЭВМ могут использоваться Windows, Linux, Mac OS.

В качестве ОС для мейнфреймов используются различные версии Windows Server, Linux, Sun OS, BeOS, BSD, Solaris, Novell Netware.

ОС для кластеров — Solaris, BSD (FreeBSD, NetBSD, OpenBSD, DragonFlyBSD), Linux SuSE, Red Hat Enterprise Linux, Windows Compute Cluster Edition.

ОС сетевых устройств — Cisco IOS.

Мобильные ОС - Windows Pocket PC, Windows CE, Palm OS, Windows Mobile, Symbian OS.

ОС многопроцессорных ЭВМ обеспечивает параллельное выполнение на отдельных процессорах сети, как самой ОС, так и прикладных систем. Основные задачи следующие:

1. Синхронизация процессов;

2. Согласование доступа процессоров к общим ресурсам.

Кластер - совокупность связанных ВС, решающих общую вычислительную задачу и представляющиеся для ОС единым целым. Основные проблемы следующие:

1. Аппаратная поддержка кластера;

2. Согласование доступа к разделяемым ресурсам;

3. Обнаружение отказов и динамическая реконфигурация.

Сетевая ОС должна поддерживать обмен между ЭВМ по линиям связи с целью разделения ресурсов компьютера между удаленными пользователями. К сетевым относится большинство современных интерактивных ОС (с работой пользователя).

Мобильная (переносимая) ОС - ОС, которая сравнительно легко переносится между программно несовместимыми платформами. Ее характерные особенности:

1. Четкая локализация аппаратно зависимого кода;

2. Написание на языке высокого уровня.

3. Типы ОС по архитектуре ядра:

3.1 ОС с монолитным ядром:

Монолитные ОС состоят из наборов процедур. Любая из процедур может вызывать требуемую, когда ей это нужно. Для построения такой ОС необходимо оттранслировать все процедуры и связать их с помощью компоновщика в единый исполняемый код. Примеры — большинство версий Unix, Linux, BSD, MS-DOS.

3.2 ОС с микроядром:

3.2.1 Основные функции ядра: обмен сообщениями, доступ к аппаратуре.

Достоинства: сокращение размеров, упрощение разработки и адаптации к обстановке (выбором только, требуемых серверов),но она имеет и недостаток - понижение реактивности. Примеры — FreeBSD, Mac OS X, Minix, Hurd, QNX, и Symbian OS.

3.3 Распределенное ядро: Сеть представляется в виде однопроцессорной ЭВМ;

3.3.2 Единая служба времени;

3.3.3 Удаленный вызов процедур (Remote Procedure Call - RPC) для прозрачного распределения процедур по ЭВМ;

3.3.4 Единая подсистема контроля за разделяемыми ресурсами;

3.3.5 Многонитевость;

3.3.6 Симметричные и асимметричные ОС.

3.4 Смешанное ядро (Множественность операционного окружения):

3.4.1 Исполнение программ, написанных для других ОС и процессоров;

3.4.2 Двоичная совместимость - на уровне готовых программ;

3.4.3 Эмуляторы (низкая скорость);

3.4.4 Имитация библиотек (вызовы те же, но код для ОС, на которой исполняется);

3.4.5 Реализация требуемой прикладной среды;

3.4.6 Примеры: некоторые версии UNIX (фирмы Sun, IBM, HP) транслятор прикладных сред - на уровне прикладной программы;http://www.studfiles.ru/dir/cat32/subj91/file11172/view113563/page2.html

1.3. Структураоперационной системы

Структуру ОС составляют следующие модули:

· базовый модуль (ядро) - управляет файловой системой, обеспечивает доступ к ней и обмен файлами между периферийными устройствами.

К основным функциям ядра операционной системы относятся:

o инициализация системы (загрузка ядра в оперативную память и его запуск);

o управление процессами (создание, завершение и отслеживание существующих процессов);

o управление памятью (отображение виртуальной памяти процессов в физическую оперативную память компьютера, которая имеет ограниченные размеры);

o управление файлами (создание модели файловой системы – иерархии каталогов и файлов);

o коммуникационные средства (обмен данными между процессами, выполняемыми внутри одного компьютера, в различных узлах локальной или глобальной сети передачи данных;

o программный интерфейс (доступ к возможностям ядра со стороны пользовательских процессов).

· командный процессор - расшифровывает и исполняет любые действия или команды пользователя, поступающие в систему;

· драйверы периферийных устройств - обеспечивают согласованность работы периферийных устройств с ОС. В функции драйвера входит обработка прерываний устройства, управление очередью запросов к нему, преобразование запросов в команды управления устройством;

· дополнительные сервисные программы (утилиты) - служат для выполнения вспомогательных операций обработки данных или обслуживаниякомпьютеров.http://silverkomp.ru/osnovnye_chasti_operacionnoj_sistemy.html

Современные операционные системы, стали более усовершенствованными в области функциональности, и по красоте интерфейса, и возможностей украшения главного рабочего стола. Если сегодня даже на многие модели смартфонов и планшетов устанавливается операционная система, то можно понять насколько расширились и продвинулись новые технологии в области электроники.

1.4. Этапы загрузки операционной системы

ОС обычно хранится во внешней памяти компьютера – на диске.Диск (жесткий, гибкий или лазерный), на котором находятся файлы операционной системы и с которого производится ее загрузка, называется системным. После включения компьютера производится загрузка операционной системы с системного диска в оперативную память. В состав компьютера входит энергонезависимое постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), содержащее программы тестирования компьютера и первого этапа загрузки операционной системы - это BIOS (Basic Input/Output System - базовая система ввода/вывода). В процессе тестирования сначала могут выдаваться диагностические сообщения в виде различных последовательностей коротких и длинных звуковых сигналов (например, 1 длинный и 3 коротких - не подключен монитор, 5 коротких - ошибка процессора и так далее). После успешной инициализации видеокарты краткие диагностические сообщения выводятся на экран монитора. Для установки правильной даты и времени, а также внесения изменений в конфигурацию аппаратных средств компьютера в процессе выполнения самотестирования необходимо нажать клавишу {Del}. Загрузится системная утилита BIOS Setup, имеющая интерфейс в виде системы иерархических меню. Пользователь может установить новые параметры конфигурации компьютера и запомнить их в специальной микросхеме памяти, которая при выключенном компьютере питается от батарейки, установленной на системной плате. В случае выхода из строя батарейки конфигурационные параметры теряются, и компьютер перестает нормально загружаться. http://www.5byte.ru

Дата добавления: 2015-09-03