Операционная система – это комплекс программ, обеспечивающий контроль за существованием, распределением и использованием ресурсов ВС.
Любая ОС оперирует некоторым набором базовых сущностей (понятий) на основе которых строится логика функционирования системы. Например, подобными базовыми понятиями могут быть задача, задание, процесс, набор данных, файл, объект.
Одним из наиболее распространенных базовых понятий ОС является процесс.
Интуитивно определение процесса достаточно просто, но определить процесс строго, формально, достаточно сложно. Поэтому существует целый ряд определений процесса, многие из которых системно-ориентированы.
Процесс – это совокупность машинных команд и данных, исполняющаяся в рамках ВС и обладающая правами на владение некоторым набором ресурсов. Эти права могут быть эксклюзивными, когда ресурс принадлежит только этому процессу. Некоторые из ресурсов могут разделяться, т. е. одновременно принадлежать двум и более процессам, в этом случае мы говорим о разделяемых ресурсах.
Операционные системы, урок 1: Что такое компьютер и операционная система
Возможно два варианта выделения ресурсов процессу: предварительная декларация использования тех или иных ресурсов; Динамическое пополнение списка принадлежащих процессу ресурсов по ходу выполнения процесса при непосредственном обращении к ресурсу.
Реальная схема зависит от конкретной ОС. На практике возможно использование комбинации этих вариантов. Для простоты изложения будем считать, что модельная ОС имеет возможность предварительной декларации ресурсов, которые будут использованы процессом.
Любая ОС должна удовлетворять следующим свойствам: надежность, защита, эффективность, предсказуемость.
Типовая структура ОС.
Ядро – резидентная часть ОС, работающая в режиме супервизора. В ядре размещаются программы обработки прерываний и драйверы наиболее «ответственных» устройств. Это могут быть и физические, и виртуальные устройства. Например, в ядре могут располагаться драйверы файловой системы, ОЗУ. Обычно ядро работает в режиме физической адресации.
Следующие уровни структуры – динамически подгружаемые драйверы физических и виртуальных устройств. Это драйверы, добавление которых в систему возможно «на ходу» без перекомпоновки программ ОС. Они могут являться резидентными и нерезидентными, а также могут работать как в режиме супервизора, так и в пользовательском режиме.
Можно выделить следующие основные логические функции ОС: управление процессами; управление ОП; планирование; управление устройствами и ФС.
БИЛЕТ. Типы операционных систем
Пакетная ОС
Пусть имеется пакет программ — некоторая совокупность программ, обладающих общим свойством – для выполнения каждой из программ необходимо значительное время работы ЦП. Необходимо обработать все программы пакета за минимальное время. Для этой цели используются специализированные пакетные ОС.
Для данных ОС не является важным порядок в котором будут выполнены программы пакета и время за которое была выполнена та или иная программа пакета. Критерием эффективности пакетной ОС является минимизация времени, затраченного на выполнение всего пакета за счет минимизации, в свою очередь, непроизводительной работы ЦП. Основной задачей системы планирования пакетной ОС является максимальная загрузка процессора мультипрограммным выполнением программ/процессов пользователей.
Операционные системы, урок 2: Эволюция ОС. Фундаментальные проблемы. Слои абстракции.
В частности, должны быть минимизировано время работы ОС. Это достигается за счет стратегии планирования, основанной на переключении выполнения одной программы/процесса на другую только в одном из следующих случаев: завершение выполнения программы/процесса; возникновение при выполнении программы/процесса прерывания (например, обращение к ВУ); фиксация операционной системой факта зацикливания процесса.
Очевидно, что при подобной организации планирования соотношение времени работы процессора, затраченного на выполнение программ пользователей к времени, затраченному на выполнение функций ОС будет максимально.
Системы разделения времени
Операционные системы разделения времени. Суть функционирования подобных систем заключается в следующем. В системе определено понятие квант времени ЦП – некоторый фиксированный ОС промежуток времени работы ЦП. Планирование в системах разделения времени осуществляется исходя из следующего.
Каждому выполняющемуся в системе процессу выделяется квант времени ЦП, переключение выполнения на другой процесс осуществляется при: исчерпании процессом выделенного кванта времени; завершении выполнения программы/процесса; возникновении при выполнении программы/процесса прерывания (например, обращение к ВУ); фиксации операционной системой факта зацикливания процесса.
ОС реального времени
Существует класс задач компьютерного управления теми или иными техническими объектами. Спецификой этих задач является реакция на события, возникающие при управлении в сроки, когда эта реакция имеет смысл. В общем случае, все подобные задачи имеет фиксированный набор некоторых событий, реакция на произвольное возникновение и обработка которых должна быть осуществлена за некоторое гарантированное время (возможно для каждого события это время может быть своим). ОСявляется системой реального времени если она при функционировании может обработать возникновение любого из данных событий (прерываний) за время, не превосходящее некоторое предельное значение. Системы реального времени являются специализированными системами в которых все функции планирования ориентированы на достижение поставленной цели.
Дата добавления: 2018-08-06 ; просмотров: 275 ; Мы поможем в написании вашей работы!
Источник: studopedia.net
Операционные системы
Сведения о средствах управления локальными ресурсами, представленные ниже, являются не исчерпывающими, а только наиболее необходимыми. Более детально об операционных системах см. учебник [8]. Данная глава может быть рекомендована как введение к изучению операционных систем по вышеупомянутому учебнику.
2.1. Определение, назначение и характеристики операционной системы
Операционная система (ОС) — это пакет системных программ, выполняющих управление прикладными программами и управляющих работой устройств вычислительной системы.
Назначение ОС: 1) запуск и управление работой прикладных программ и предоставление им виртуальной машины — услуг, организующих и упрощающих взаимодействие с оборудованием; 2) управление устройствами ввода-вывода и другим оборудованием.
Операционная система выполняет следующие основные системные функции по управлению локальными ресурсами компьютера:
- запуск системных и прикладных процессов и управление ими;
- управление оборудованием с помощью ввода-вывода;
- управление размещением данных в оперативной памяти;
- управление файловой системой — набором файлов и каталогов.
2.2. Управление процессами
Ниже рассматривается упрощенная схема работы персонального компьютера (рис. 7). Объяснение данной схемы является важным обобщением материала, изученного в предыдущей главе, и послужит полезным руководством для дальнейшего освоения материала. Опишем принцип схему работы компьютерных программ. Напомним, что процессом называется компьютерная программа, запущенная на выполнение.
Операционная система — это первый процесс, появляющийся в компьютере после его включения. ОС загружается (поз. 5) центральным процессором (поз. 1) автоматически с накопителя (поз. 4) в оперативную память (поз. 2).
ОС загружается при запуске или перезапуске компьютера и работает непрерывно в автоматическом режиме. Работа компьютера без ОС невозможна. При работе компьютера вся информация проходит через связующее устройство — системную шину (поз. 3). При работе компьютера центральный процессор, выполняя команды операционной системы, загружает и запускает другие программы (поз.
6), образуя многозадачную среду. По окончании работы процесса он выгружается из памяти операционной системой, освобождая место. Рис. 7 Упрощенная схема работы ПК. В многозадачных системах остро стоит вопрос исключения конфликтов при совместном использовании общих аппаратных ресурсов и областей оперативной памяти.
Поэтому в многозадачных ОС существуют сложные механизмы взаимных исключений и критических секций. При запуске каждого процесса операционной системой ему отводится отдельная область оперативной памяти — адресное пространство. Другие процессы не имеют доступа к нему, чтобы не нарушить стабильность работы процесса и всей системы.
В ОС многонитевой обработки процессы могут разбиваться программистом-разработчиком на несколько нитей — отдельных частей одного процесса, выполняющихся одновременно. Это делается для повышения производительности программы. Нити процесса имеют одновременный доступ к адресному пространству этого процесса.
Источник: studfile.net
Операционные системы. Назначение. Принципы работы.
Операционная система (ОС) — это пакет системных программ, выполняющих управление прикладными программами и управляющих работой устройств вычислительной системы. Все программы обращаются к жестким диска через ОС. Это среда, в которой выпол разные проги.
Назначение ОС: 1) запуск и управление работой прикладных программ и предоставление им виртуальной машины — услуг, организующих и упрощающих взаимодействие с оборудованием; 2) управление устройствами ввода-вывода и другим оборудованием.
ОС вып-ет след основ системные функции по управлению локальными ресурсами компьютера:
— запуск системных и прикладных процессов и управление ими;
— управление оборудованием с помощью ввода-вывода;
— управление размещением данных в оперативной памяти;
— управление файловой системой — набором файлов и каталогов.
По количеству одновременно выполняющихся процессов ОС подразделяются на две основные группы: однозадачные и многозадачные. Большинство современных ОС являются многозадачными.
По количеству одновременно работающих пользователей ОС подразделяются на однопользовательские и многопользовательские.
Структура ОС:
1. Ядро – переводит команды с языка программ на язык «машинных кодов», понятный компьютеру.
2. Драйверы – программы, управляющие устройствами.
3. Интерфейс – оболочка, с помощью которой пользователь общается с компьютером.
ОС обеспеч-ет совместное функционирование всех устройств компьютера и предоставляет пользователю доступ к его ресурсам.
Совр ОС имеют сложную стр-ру, каждый элемент кот выполняет опред функции по управлению комп.
Управление файловой системой. Процесс работы компьютера в определенном смысле сводится к обмену файлами между устройствами. В ОС имеются программные модули, управляющие файловой системой.
Командный процессор. В состав ОС входит специальная программа — командный процессор, — которая запрашивает у пользователя команды и выполняет их.
Пользователь может дать команду запуска программы, выполнения какой-либо операции над файлами (копирование, удаление, переименование), вывода документа на печать и так далее. Операционная система должна эту команду выполнить.
Драйверы устройств. К магистрали комп подкл-ся различные устройства (дисководы, монитор, клавиатура, мышь, принтер и др.). Каждое устройство выполняет опред функцию (ввод информации, хранение информации, вывод информации), при этом техническая реализация устройств существенно различается.
В состав ОС входят драйверы устройств, специальные программы, которые обеспечивают управление работой устройств и согласование информ-ого обмена с другими устройствами, а также позволяют производить настройку некоторых параметров устройств. Каждому устройству соответствует свой драйвер.
Технология «Plug and Play» (подключи и играй) позволяет автоматизировать подключение к компьютеру новых устройств и обеспечивает их конфигурирование. В процессе установки Windows определяет тип и конкретную модель установленного устройства и подключает необходимый для его функционирования драйвер. При включении компьютера производится загрузка драйверов в оперативную память.
Пользователь имеет возможность вручную установить или переустановить драйверы.
Графический интерфейс. Для упрощения работы пользователя в состав совр ОС, и в частности в состав Windows, входят программные модули, создающие графический пользовательский интерфейс. В ОС с графическим интерфейсом пользователь может вводить команды с помощью мыши, тогда как в режиме командной строки необходимо вводить команды с помощью клавиатуры.
Сервисные программы. В состав ОС входят также сервисные программы, или утилиты. Такие программы позволяют обслуживать диски (проверять, сжимать, дефрагментировать и так далее), выполнять операции с файлами (архивировать и так далее), работать в комп сетях и так далее.
Справочная система. Для удобства пользователя в состав ОС обычно входит также справочная система. Справочная система позволяет оперативно получить необходимую информацию как о функционировании операционной системы в целом, так и о работе ее отдельных модулей.
Наиболее распр-ми семействами совр ОС явл UNIX/Linux, Windows и Windows NT.
Источник: cyberpedia.su