Операционная система – это главная часть системного ПО. Это набор программ, управляющих оперативной памятью, процессором, внешними устройствами и файлами, ведущих диалог с пользователем. Без операционной системы мы не могли бы даже открыть обычный файл.
2. Какие операционные системы вы знаете?
Самые распространенные операционные системы для персональных компьютеров – это MS — DOS , Windows , Linux .
3. Какие программы, кроме операционной системы, относятся к системному ПО?
К системному ПО, кроме операционной системы, относятся также диалоговые оболочки и сервисные программы. Через диалоговую среду операционная система общается с пользователем. А сервисные программы – это программы обслуживания дисков (копирование, форматирование, «лечение» и пр.), сжатия файлов на дисках (архиваторы), борьбы с компьютерными вирусами и т.д.
Источник: 99kseniya.blogspot.com
Программное обеспечение компьютера | Информатика 7 класс #13 | Инфоурок
Вопросы к зачету по Операционным Системам
Операционная система в наибольшей степени определяет облик всей вычислительной системы в целом. Несмотря на это, пользователи, активно использующие вычислительную технику, зачастую испытывают затруднения при попытке дать определение операционной системе. Частично это связано с тем, что ОС выполняет две по существу мало связанные функции: обеспечение пользователю-программисту удобств посредством предоставления для него расширенной машины и повышение эффективности использования компьютера путем рационального управления его ресурсами.
1. физический уровень: аппаратное обеспечение
2. микроархитектура: набор блоков, выполняет определенные ф-ции (АЛУ)
3. машинный язык: набор команд, который выполняет процессор и аппаратура
4. ОС: работа с аппаратурой
5. компиляторы, текстов редакторы, интерпретаторы команд
6. программные приложения: web браузер, банковская система.
1-3 оборудование; 4-5 система программирования.
Функции операционной системы. Операционная система как расширенная машина и менеджер ресурсов.
Функции современной ОС поддерживают: мультипрограммный режим, работа с виртуальной памятью, многооконный интерфейс.
2 основных задачи ОС – расширение возможностей машины и управление её ресурсами
ОС как расширенная машина
Использование большинства компьютеров на уровне машинного языка затруднительно, особенно это касается ввода-вывода. Например, для организации чтения блока данных с гибкого диска программист может использовать 16 различных команд, каждая из которых требует 13 параметров, таких как номер блока на диске, номер сектора на дорожке и т. п. Когда выполнение операции с диском завершается, контроллер возвращает 23 значения, отражающих наличие и типы ошибок, которые, очевидно, надо анализировать.
Даже если не входить в курс реальных проблем программирования ввода-вывода, ясно, что среди программистов нашлось бы не много желающих непосредственно заниматься программированием этих операций. При работе с диском программисту-пользователю достаточно представлять его в виде некоторого набора файлов, каждый из которых имеет имя.
Информатика 10 класс (Урок№7 — Программное обеспечение (ПО) компьютеров и компьютерных систем.)
Работа с файлом заключается в его открытии, выполнении чтения или записи, а затем в закрытии файла. Вопросы подобные таким, как следует ли при записи использовать усовершенствованную частотную модуляцию или в каком состоянии сейчас находится двигатель механизма перемещения считывающих головок, не должны волновать пользователя. Программа, которая скрывает от программиста все реалии аппаратуры и предоставляет возможность простого, удобного просмотра указанных файлов, чтения или записи — это, конечно, операционная система. Точно также, как ОС ограждает программистов от аппаратуры дискового накопителя и предоставляет ему простой файловый интерфейс, операционная система берет на себя все малоприятные дела, связанные с обработкой прерываний, управлением таймерами и оперативной памятью, а также другие низкоуровневые проблемы. В каждом случае та абстрактная, воображаемая машина, с которой, благодаря операционной системе, теперь может иметь дело пользователь, гораздо проще и удобнее в обращении, чем реальная аппаратура, лежащая в основе этой абстрактной машины.
С этой точки зрения функцией ОС является предоставление пользователю некоторой расширенной или виртуальной машины, которую легче программировать и с которой легче работать, чем непосредственно с аппаратурой, составляющей реальную машину.
ОС как система управления ресурсами
Идея о том, что ОС прежде всего система, обеспечивающая удобный интерфейс пользователям, соответствует рассмотрению сверху вниз. Другой взгляд, снизу вверх, дает представление об ОС как о некотором механизме, управляющем всеми частями сложной системы.
Современные вычислительные системы состоят из процессоров, памяти, таймеров, дисков, накопителей на магнитных лентах, сетевых коммуникационной аппаратуры, принтеров и других устройств. В соответствии со вторым подходом функцией ОС является распределение процессоров, памяти, устройств и данных между процессами, конкурирующими за эти ресурсы. ОС должна управлять всеми ресурсами вычислительной машины таким образом, чтобы обеспечить максимальную эффективность ее функционирования. Критерием эффективности может быть, например, пропускная способность или реактивность системы. Управление ресурсами включает решение двух общих, не зависящих от типа ресурса задач:
планирование ресурса — то есть определение, кому, когда, а для делимых ресурсов и в каком количестве, необходимо выделить данный ресурс;
отслеживание состояния ресурса — то есть поддержание оперативной информации о том, занят или не занят ресурс, а для делимых ресурсов — какое количество ресурса уже распределено, а какое свободно.
Для решения этих общих задач управления ресурсами разные ОС используют различные алгоритмы, что в конечном счете и определяет их облик в целом, включая характеристики производительности, область применения и даже пользовательский интерфейс. Так, например, алгоритм управления процессором в значительной степени определяет, является ли ОС системой разделения времени, системой пакетной обработки или системой реального времени.
Этапы развития операционных систем
Первый период (1945 -1955)
Известно, что компьютер был изобретен английским математиком Чарльзом Бэбиджем в конце восемнадцатого века. Его «аналитическая машина» так и не смогла но-настоящему заработать, потому что технологии того времени не удовлетворяли требованиям по изготовлению деталей точной механики, которые были необходимы для вычислительной техники. Известно также, что этот компьютер не имел операционной системы.
Некоторый прогресс в создании цифровых вычислительных машин произошел после второй мировой войны. В середине 40-х были созданы первые ламповые вычислительные устройства. В то время одна и та же группа людей участвовала и в проектировании, и в эксплуатации, и в программировании вычислительной машины.
Это была скорее научно-исследовательская работа в области вычислительной техники, а не использование компьютеров в качестве инструмента решения каких-либо практических задач из других прикладных областей. Программирование осуществлялось исключительно на машинном языке. Об операционных системах не было и речи, все задачи организации вычислительного процесса решались вручную каждым программистом с пульта управления. Не было никакого другого системного программного обеспечения, кроме библиотек математических и служебных подпрограмм.
Второй период (1955 — 1965)
С середины 50-х годов начался новый период в развитии вычислительной техники, связанный с появлением новой технической базы — полупроводниковых элементов. Компьютеры второго поколения стали более надежными, теперь они смогли непрерывно работать настолько долго, чтобы на них можно было возложить выполнение действительно практически важных задач. Именно в этот период произошло разделение персонала на программистов и операторов, эксплуатационщиков и разработчиков вычислительных машин.
В эти годы появились первые алгоритмические языки, а следовательно и первые системные программы — компиляторы. Стоимость процессорного времени возросла, что потребовало уменьшения непроизводительных затрат времени между запусками программ.
Появились первые системы пакетной обработки, которые просто автоматизировали запуск одной программ за другой и тем самым увеличивали коэффициент загрузки процессора. Системы пакетной обработки явились прообразом современных операционных систем, они стали первыми системными программами, предназначенными для управления вычислительным процессом. В ходе 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. Совокупность нескольких заданий, как правило в виде колоды перфокарт, получила название пакета заданий.
Третий период (1965 — 1980)
Следующий важный период развития вычислительных машин относится к 1965-1980 годам. В это время в технической базе произошел переход от отдельных полупроводниковых элементов типа транзисторов к интегральным микросхемам, что дало гораздо большие возможности новому, третьему поколению компьютеров.
Для этого периода характерно также создание семейств программно-совместимых машин. Первым семейством программно-совместимых машин, построенных на интегральных микросхемах, явилась серия машин IBM/360. Построенное в начале 60-х годов это семейство значительно превосходило машины второго поколения по критерию цена/произ-водительность. Вскоре идея программно-совместимых машин стала общепризнанной.
Программная совместимость требовала и совместимости операционных систем. Такие операционные системы должны были бы работать и на больших, и на малых вычислительных системах, с большим и с малым количеством разнообразной периферии, в коммерческой области и в области научных исследований. Операционные системы, построенные с намерением удовлетворить всем этим противоречивым требованиям, оказались чрезвычайно сложными «монстрами». Они состояли из многих миллионов ассемблерных строк, написанных тысячами программистов, и содержали тысячи ошибок, вызывающих нескончаемый поток исправлений. В каждой новой версии операционной системы исправлялись одни ошибки и вносились другие.
Однако, несмотря на необозримые размеры и множество проблем, OS/360 и другие ей подобные операционные системы машин третьего поколения действительно удовлетворяли большинству требований потребителей. Важнейшим достижением ОС данного поколения явилась реализация мультипрограммирования. Мультипрограммирование — это способ организации вычислительного процесса, при котором на одном процессоре попеременно выполняются несколько программ. Пока одна программа выполняет операцию ввода-вывода, процессор не простаивает, как это происходило при последовательном выполнении программ (однопрограммный режим), а выполняет другую программу (многопрограммный режим). При этом каждая программа загружается в свой участок оперативной памяти, называемый разделом.
Другое нововведение — спулинг (spooling). Спулинг в то время определялся как способ организации вычислительного процесса, в соответствии с которым задания считывались с перфокарт на диск в том темпе, в котором они появлялись в помещении вычислительного центра, а затем, когда очередное задание завершалось, новое задание с диска загружалось в освободившийся раздел.
Наряду с мультипрограммной реализацией систем пакетной обработки появился новый тип ОС — системы разделения времени. Вариант мультипрограммирования, применяемый в системах разделения времени, нацелен на создание для каждого отдельного пользователя иллюзии единоличного использования вычислительной машины.
Четвертый период (1980 — настоящее время)
Следующий период в эволюции операционных систем связан с появлением больших интегральных схем (БИС). В эти годы произошло резкое возрастание степени интеграции и удешевление микросхем. Компьютер стал доступен отдельному человеку, и наступила эра персональных компьютеров. С точки зрения архитектуры персональные компьютеры ничем не отличались от класса миникомпьютеров типа PDP-11, но вот цена у них существенно отличалась. Если миникомпьютер дал возможность иметь собственную вычислительную машину отделу предприятия или университету, то персональный компьютер сделал это возможным для отдельного человека.
Компьютеры стали широко использоваться неспециалистами, что потребовало разработки «дружественного» программного обеспечения, это положило конец кастовости программистов.
На рынке операционных систем доминировали две системы: MS-DOS и UNIX. Однопрограммная однопользовательская ОС MS-DOS широко использовалась для компьютеров, построенных на базе микропроцессоров Intel 8088, а затем 80286, 80386 и 80486. Мультипрограммная многопользовательская ОС UNIX доминировала в среде «не-интеловских» компьютеров, особенно построенных на базе высокопроизводительных RISC-процессоров.
В середине 80-х стали бурно развиваться сети персональных компьютеров, работающие под управлением сетевых или распределенных ОС.
В сетевых ОС пользователи должны быть осведомлены о наличии других компьютеров и должны делать логический вход в другой компьютер, чтобы воспользоваться его ресурсами, преимущественно файлами. Каждая машина в сети выполняет свою собственную локальную операционную систему, отличающуюся от ОС автономного компьютера наличием дополнительных средств, позволяющих компьютеру работать в сети. Сетевая ОС не имеет фундаментальных отличий от ОС однопроцессорного компьютера. Она обязательно содержит программную поддержку для сетевых интерфейсных устройств (драйвер сетевого адаптера), а также средства для удаленного входа в другие компьютеры сети и средства доступа к удаленным файлам, однако эти дополнения существенно не меняют структуру самой операционной системы
Источник: sites.google.com
Требования, предъявляемые к операционным системам
Операционная система является сердцевиной программного обеспечения, она создает среду для выполнения приложений и во многом определяет, какими полезными для пользователя свойствами эти приложения будут обладать. В связи с этим рассмотрим требования, которым должна удовлетворять современная ОС.
Очевидно, что главным требованием, предъявляемым к операционной системе, является способность выполнения основных функций: эффективного управления ресурсами и обеспечения удобного интерфейса для пользователя и прикладных программ. Современная ОС, как правило, должна реализовывать мультипрограммную обработку, виртуальную память, свопинг, поддерживать многооконный интерфейс, а также выполнять многие другие, совершенно необходимые функции. Кроме этих функциональных требований к операционным системам предъявляются не менее важные рыночные требования. К этим требованиям относятся:
Расширяемость. Код должен быть написан таким образом, чтобы можно было легко внести дополнения и изменения, если это потребуется, и не нарушить целостность системы.
Переносимость. Код должен легко переноситься с процессора одного типа на процессор другого типа и с аппаратной платформы (которая включает наряду с типом процессора и способ организации всей аппаратуры компьютера) одного типа на аппаратную платформу другого типа.
Надежность и отказоустойчивость. Система должна быть защищена как от внутренних, так и от внешних ошибок, сбоев и отказов. Ее действия должны быть всегда предсказуемыми, а приложения не должны быть в состоянии наносить вред ОС.
Совместимость. ОС должна иметь средства для выполнения прикладных программ, написанных для других операционных систем. Кроме того, пользовательский интерфейс должен быть совместим с существующими системами и стандартами.
Безопасность. ОС должна обладать средствами защиты ресурсов одних пользователей от других.
Производительность. Система должна обладать настолько хорошим быстродействием и временем реакции, насколько это позволяет аппаратная платформа.
Виды современных операционных систем
В настоящее время существует большое разнообразие ОС. Они классифицируются по следующим признакам:
— по количеству пользователей, одновременно обслуживаемых системой;
— по числу процессов, которые могут одновременно выполняться под управлением ОС;
— по типу доступа пользователя к компьютеру;
— по типу средств вычислительной техники, для управления ресурсами которых система предназначена.
В соответствии с первым признаком различают однопользовательские и многопользовательские ОС. Многопользовательские системы поддерживают одновременную работу на компьютере нескольких пользователей (конечно, за различными терминалами).
Второй признак делит ОС на однозадачные и многозадачные. Заметим, что если система многопользовательская, то обычно она и многозадачная, но не наоборот.
В соответствии с третьим признаком ОС делятся на:
— системы с пакетной обработкой, когда из программ, подлежащих выполнению, формируется пакет, который предъявляется компьютеру. В этом случае пользователи непосредственно с ОС не взаимодействуют. Данный тип ОС предназначен для наиболее эффективного использования ресурсов компьютера;
— системы разделения времени, обеспечивающие одновременный диалоговый (интерактивный) доступ к компьютеру нескольких пользователей через терминалы. Ресурсы компьютера выделяются при этом каждому пользователю «по очереди» в соответствии с той или иной дисциплиной обслуживания. Этот тип ОС предназначен для обеспечения удобства работы группы пользователей;
— системы реального времени, которые должны обеспечивать гарантированное время ответа на внешние события. Такие ОС служат для управления внешними по отношению к компьютеру процессами и объектами.
По четвертому признаку ОС делятся на однопроцессорные, многопроцессорные, сетевые и распределенные.
ОС не могут, как правило, предоставить пользователям возможности, которыми не обладает компьютер. Они в состоянии только эффективно использовать аппаратные средства компьютера. Поэтому мы сначала перечислим возможные режимы работы ПЭВМ., чтобы понять, какими типами ОС они могут комплектоваться.
В настоящее время ПЭВМ поддерживают спектр режимов работы, среди которых:
— однопользовательский многопрограммный, или просто многопрограммный режим;
— многопользовательский многопрограммный, или просто многопрограммный режим;
— система виртуальных машин (дальнейшее развитие мультипрограммирования, основным признаком которого является возможность одновременной нескольких ОС, что уже отмечалось).
С точки зрения работы микропроцессора режимы 2 и 3 близки друг другу, но для обеспечения последнего необходимо наличие нескольких терминалов (дисплеев и клавиатур). Многопрограммные режимы могут реализовываться как на одно-, так и на многопроцессорных ПЭВМ.
Для поддержки перечисленных режимов работы ПЭВМ существуют следующие типы ОС:
— однопользовательские однозадачные, или просто однозадачные;
— однопользовательские многозадачные, или просто многозадачные;
— многопользовательские многозадачные, или просто многопользовательские.
Для обеспечения работы ПЭВМ в режиме системы виртуальных машин необходим монитор виртуальных машин.
При рассмотрении режимов работы ПЭВМ и ОС не случайно использовались различные термины — соответственно «программа» и «задача». Без дополнительных пояснений здесь не обойтись, что мы сейчас и сделаем.
На аппаратном уровне случаи одновременного выполнения последовательностей команд нескольких программ или одной программы неразличимы. Понятие же «задача» вообще не вводится, а посему можно использовать лишь термин «программа», понимая под многопрограммностью способность одновременного (при наличии одного процессора — только попеременного) выполнения нескольких последовательностей команд.
На уровне же ОС дело обстоит несколько иначе: считается, что система организует выполнение задачи, формируемой из самой программы или из логически законченного фрагмента программы. Поэтому в данном случае правомерно говорить об одно- или многозадачности. Однако следует иметь в виду, что многозадачность бывает разная.
Простейшим случаем многозадачности является поддержка одновременного нескольких программ без возможности разбиения программы на несколько задач. «Чистая» же многозадачность предполагает обеспечение такой возможности. Это дополнительно требует наличия в составе ОС средств для взаимодействия и синхронизации процессов. В связи с различными видами многозадачности применительно к ОС иногда употребляют термины многопрограммность для обозначения простейшего случая многозадачности и собственно «многопрограммность» для обозначения полностью реализованного многозадачного режима. Мы же будем употреблять только термин «многозадачность», понимая его в широком смысле. В целях конкретизации при этом будет использоваться понятие » гранула параллелизма», которой может являться программа целиком, процесс (задача) как часть программы или даже цепочка команд в рамках процесса.
Дополнительно заметим, что многопользовательская ОС должна быть многозадачной (иначе нельзя будет обслуживать нескольких пользователей одновременно), хотя последняя возможность в отдельности каждому пользователю может и не предоставляться.
Для многопользовательских и многозадачных ОС важным показателем является дисциплина обслуживания. В соответствие с этим различают вытесняющий и согласующий режимы многозадачной работы.
При вытесняющей организации выделением задачам процессорного времени занимается исключительно ОС. Примерами такого режима являются квантование, когда каждой задаче процессор выделяется по очереди, причем на фиксированный промежуток времени, и приоритетное обслуживание. Вытеснение поддерживают ОС OS/2 и UNIX, а также интерфейсная система DESQview.
В случае согласующейся организации каждая задача, получившая управление, сама определяет, когда ей отдать процессор другой системе. Иначе говоря, здесь инициатива исходит не от ОС, а главным образом от самой задачи. Согласование применяется в сетевой ОС фирмы Novell, а также в интерфейсной системе MS Windows.
В общем случае согласование эффективнее и надежнее вытеснения, так как позволяет самой программе выбирать удобный и безопасный метод своего прерывания. Однако при этом ни одна из программ не должна узурпировать процессор, добровольно отказываясь от монопольного его использования.
Очевидно, однозадачная ОС может быть поставлена на поддерживающую любой режим работы ПЭВМ, что и делается многими пользователями. Однако, на что уже обращалось внимание читателя, современные мощные ПЭВМ имеют такие ресурсы, которые не могут быть эффективно использованы одним пользователем даже в многопрограммном режиме. На таких машинах целесообразнее применять многопользовательские ОС.
Для IBM — совместимых ПЭВМ разработаны и используются следующие классы ОС:
— ОС семейства DOS;
— ОС семейства MS WINDOWS (WINDOWS 95 и WINDOWS 98);
— ОС семейства NT;
— ОС семейства OS/2;
— ОС семейства UNIX.
Наибольшее распространение в настоящее время имеют представители семейства интерфейсных многооконных операционных систем MS WINDOWS (WINDOWS 95 и WINDOWS 98). Применяются операционные системы семейства DOS. Многие пользователи применяют операционные системы семейства UNIX и сетевые операционные системы Windows NT. Операционная система OS/2 не получила широкого распространения. Данное соотношение в ближайшие годы сохранится. Сделаем относительно нее следующие замечания:
некоторые UNIX — подобные системы являются менее требовательными к ресурсам ПЭВМ и способны функционировать на ПЭВМ менее мощных классов;
можно использовать и меньший, чем указано, объем ОЗУ, однако при этом некоторые программы могут оказаться неработоспособными, а эффективность ОС снизится.
Источник: studbooks.net