К системному программному обеспечению относят такие программы, которые являются общими, без которых невозможно выполнение или создание других программ, операционные системы (ОС) относят к этим программам.
Системное программное обеспечение – это те программы и комплексы программ, которые являются общими для всех пользователей технически средств компьютера. Системное программное обеспечение делится на пять основных групп:
— системы управления файлами;
— интерфейсные оболочки, которые обеспечивают взаимодействие пользователя с операционной системой, и различные программные среды;
На сегодняшний день операционная система представляет собой комплекс системных управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между аппаратурой компьютера и пользователем с его задачами, а с другой стороны, предназначены для наиболее эффективного расходования ресурсов вычислительной системы и организации надежных вычислений. Любой программный продукт работает под управлением ОС. Ни один из компонентов программного обеспечения, за исключением самой ОС, не имеет непосредственного доступа к аппаратуре компьютера. Пользователи со своими программами также взаимодействуют через интерфейс ОС. Любые команды, прежде чем попасть в прикладную программу, сначала проходят через ОС.
Урок 21. Операционная система
Основные функции ОС:
— Прием от пользователя (или оператора) заданий, или команд, сформулированных на соответствующем языке, и их обработка. Задания могут передаваться в виде текстовых команд оператора или в форме указаний, выполняемых с помощью манипулятора (клавиатура, мышь). Эти команды связаны, прежде всего, с запуском (приостановкой, остановкой) программ, с операциями над файлами, и иные команды;
— Загрузка в оперативную память подлежащих исполнению программ;
— Распределение памяти, а в большинстве современных систем и организация виртуальной памяти;
— Инициализация программы (передача ей управления) и выполнение процессором программы;
— Идентификация всех программ и данных;
— Прием и исполнение различных запросов от выполняющихся приложений. ОС умеет выполнять очень большое количество системных функций, которые могут быть запрошены из выполняющейся программы. Обращение к этим сервисам осуществляется по соответствующим правилам, которые и определяют интерфейс прикладного программирования этой ОС;
— Обслуживание всех операций ввода-вывода;
— Обеспечение работы систем управлений файлами (СУФ) и/или систем управления базами данных (СУБД), что позволяет резко увеличить эффективность всего программного обеспечения;
— Обеспечение режима мультипрограммирования, т.е. обеспечение одновременной работы многих пользователей или многих программ;
— Планирование и диспетчеризация задач в соответствии с заданными стратегией и дисциплинами обслуживания;
— Организация механизмов обмена сообщениями и данными между выполняющимися программами;
— Для сетевых ОС характерной является функция обеспечения взаимодействия связанных между собой компьютеров;
— Защита одной программы от влияния другой, обеспечение сохранности данных, защита самой ОС от исполняющихся на компьютерных приложений;
— Аутентификация и авторизация пользователей. Под аутентификацией понимается процедура проверки имени пользователя и его пароля на соответствие тем значениям, которые хранятся в его учетной записи;
— Удовлетворение жестким ограничениям на время ответа в режиме реального времени;
— Обеспечение работы систем программирования, с помощью которых пользователи готовят свои программы;
— Предоставление услуг на случай частичного сбоя системы;
— Распределение памяти, организация виртуальной памяти.
Файловые системы. Назначение систем управления файлами – организация более удобного доступа к данным, организованным как файлы. Благодаря системам управления файлами (они могут быть разными) вместо низкоуровневого доступа к данным с указанием конкретных физических адресов нужной записи появилась возможность использовать логический доступ с указанием имени файла и записи в нем.
Любая система управления файлами (СУФ) не существует сама по себе – она разработана для работы в конкретной операционной системе и может работать с конкретной файловой системой.
СУФ выделяется в отдельную категорию программного продукта, т.к. некоторые ОС могут работать с несколькими файловыми системами, причем либо с одной из них, либо сразу с несколькими одновременно. Любая файловая система разработана для работы в конкретной ОС.
Файл – набор данных, организованных в виде совокупности записей одинаковой структуры. Для их управления создаются соответствующие системы управления файлами. Файл рассматривается пользователями и приложениями как единое целое. Обращение к нему осуществляется по имени, которое должно быть уникальным. Ограничение доступа осуществляется на уровне файла.
Пользователь может быть допущен к работе с файлом или лишен такой возможности. В сложных системах (не рассматриваемых нами) управление доступом осуществляется на уровне записи, а иногда на уровне поля записи.
Не следует путать понятия файловая система и база данных. База данных представляет собой набор связанных между собой данных. База данных спроектирована специально для использования большим количеством различных приложений. Обычно база данных служит для какого-то конкретного проекта, например, содержит совокупность данных научного исследования.
Обычно разрабатывается отдельная система управления базой данных (СУБД). Изучение СУБД составят отдельный курс программы.
Файловая система – это набор спецификаций и программное обеспечение для их реализаций. Они отвечают за: -создание; -уничтожение; -организацию; -чтение; -запись; -модификацию; -перемещение; -управление доступом к файлам; управление ресурсами, которыми пользуются файлы.
Файловая система определяет способ организации данных на диске или ином носителе (CD). Для каждой ОС разрабатывается своя файловая система, например, FAT32, которая реализована на абсолютном большинстве ОС, работающих на ПК.
Источник: al-tm.ru
Защита от влияния «чужой» программы.
При появлении мультипрограммного режима работы компьютера в его памяти может одновременно находиться в стадии выполнения несколько программ, попеременно получающих управление в результате возникающих прерываний (т.н. квазипараллельное выполнение программ). Одна из таких программ (обычно: операционная система) занимается обработкой прерываний и управлением мультипрограммным режимом. Здесь под «чужой» программой понимается программа (или какой-либо программный фрагмент), выполняемая параллельно (или квазипараллельно) по отношению к защищаемой программе (или ее фрагменту). Этот вид защиты должна обеспечить, чтобы эффект выполнения защищаемой программы не зависел от того, какие программы выполняются параллельно с ней, и относится, прежде всего, к функциям операционных систем.
Различают две разновидности этой защиты:
· защита от отказов «чужой» программы,
· защита от злонамеренного влияния «чужой» программы.
Защита от отказов «чужой» программы означает, что на выполнение функций защищаемой программой не будут влиять отказы (проявления ошибок), возникающие в параллельно выполняемых программах. Для того чтобы управляющая программа (операционная система) могла обеспечить защиту себя и других программ от такого влияния, аппаратура компьютера должна реализовывать следующие возможности:
* два режима функционирования компьютера: привилегированный и рабочий (пользовательский),
* два вида операций: привилегированные и ординарные,
* корректную реализацию прерываний и начального включения компьютера,
Защита памяти означает возможность программным путем задавать для каждой программы недоступные для нее участки памяти. В привилегированном режиме могут выполняться любые операции (как ординарные, так и привилегированные), а в рабочем режиме — только ординарные.
Попытка выполнить привилегированную операцию, а также обратиться к защищенной памяти в рабочем режиме вызывает соответствующее прерывание. К привилегированным операциям относятся операции изменения защиты памяти и режима функционирования, а также доступа к внешней информационной среде. Корректная реализация прерываний и начального включения компьютера означает обязательную установку привилегированного режима и отмену защиты памяти. В этих условиях управляющая программа (операционная система) может полностью защитить себя от влияния отказов других программ. Для этого достаточно, чтобы
· все точки передачи управления при начальном включении компьютера и при прерываниях принадлежали этой программе,
· она не позволяла никакой другой программе работать в привилегированном режиме (при передаче управления любой другой программе должен включаться только рабочий режим),
· она полностью защищала свою память (содержащую, в частности, всю ее управляющую информацию, включая так называемые вектора прерываний) от других программ.
Тогда никто не помешает ей выполнять любые реализованные в ней функции защиты других программ (в том числе и доступа к внешней информационной среде). Для облегчения решения этой задачи часть такой программы помещается в постоянную память. Наличие временнóго прерывания позволяет управляющей программе защититься от зацикливания в других программах (без такого прерывания она могла бы просто лишиться возможности управлять).
Защита от злонамеренного влияния «чужих» программ означает, что изменение внешней информационной среды, предоставленной защищаемой программе, со стороны другой, параллельно выполняемой программы будет невозможно или сильно затруднено без ведома защищаемой программы. Для этого операционная система должна обеспечить подходящий контроль доступа к внешней информационной среде. Необходимым условием обеспечение такого контроля является обеспечения защиты от злонамеренного влияния «чужих» программ хотя бы самой операционной системы. В противном случае такой контроль можно было бы обойти путем изменения операционной системы со стороны «злонамеренной» программы.
Этот вид защиты включает, в частности, и защиту от т.н. «компьютерных вирусов», под которыми понимают фрагменты программ, способные в процессе своего выполнения внедряться (копироваться) в другие программы (или в отдельные программные фрагменты). «Компьютерные вирусы», обладая способностью к размножению (к внедрению в другие программы), при определенных условиях вызывают изменение эффекта выполнения «зараженной» программы, что может привести к серьезным деструктивным изменениям ее внешней информационной среды. Операционная система, будучи защищенной от влияния «чужих» программ, может ограничить доступ к программным фрагментам, хранящимся во внешней информационной среде. Так, например, может быть запрещено изменение таких фрагментов любыми программами, кроме некоторых, которые знает операционная система, или, другой вариант, может быть разрешено только после специальных подтверждений программы (или пользователя).
Источник: cyberpedia.su
Основные функции операционных систем
?Прием от пользователя (или от оператора системы) заданий, или команд, сформулированных на соответствующем языке, и их обработка. Задания могут передаваться в виде текстовых директив (команд) оператора или в форме указаний, выполняемых с помощью манипулятора (например, с помощью мыши). Эти команды связаны, прежде всего, с запуском (приостановкой, остановкой) программ, с операциями над файлами (получить перечень файлов в текущем каталоге, создать, переименовать, скопировать, переместить тот или иной файл и др.), хотя имеются и иные команды.
?Загрузка в оперативную память подлежащих исполнению программ.
?Распределение памяти, а в большинстве современных систем и организация виртуальной памяти.
?Запуск программы (передача ей управления, в результате чего процессор исполняет программу).
?Идентификация всех программ и данных.
?Прием и исполнение различных запросов от выполняющихся приложений. Операционная система умеет выполнять очень большое количество системных функций (сервисов), которые могут быть запрошены из выполняющейся программы. Обращение к этим сервисам осуществляется по соответствующим правилам, которые и определяют интерфейс прикладного программирования (Application Program Interface, API) этой операционной системы.
?Обслуживание всех операций ввода-вывода.
?Обеспечение работы систем управлений файлами (СУФ) и/или систем управления базами данных (СУБД), что позволяет резко увеличить эффективность всего программного обеспечения.
?Обеспечение режима мультипрограммирования, то есть организация параллельного выполнения двух или более программ на одном процессоре, создающая видимость их одновременного исполнения.
?Планирование и диспетчеризация задач в соответствии с заданными стратегией и дисциплинами обслуживания.
?Организация механизмов обмена сообщениями и данными между выполняющимися программами.
?Для сетевых операционных систем характерной является функция обеспечения взаимодействия связанных между собой компьютеров.
?Защита одной программы от влияния другой, обеспечение сохранности данных, защита самой операционной системы от исполняющихся на компьютере приложений.
?Аутентификация и авторизация пользователей (для большинства диалоговых операционных систем). Под аутентификацией понимается процедура проверки имени пользователя и его пароля на соответствие тем значениям, которые хранятся в его учетной записи. Очевидно, что если входное имя (login) пользователя и его пароль совпадают, то, скорее всего, это и будет тот самый пользователь. Термин авторизация означает, что в соответствии с учетной записью пользователя, который прошел аутентификацию, ему (и всем запросам, которые будут идти к операционной системе от его имени) назначаются определенные права (привилегии), определяющие, что он может, а что не может делать на компьютере.
?Удовлетворение жестким ограничениям на время ответа в режиме реального времени (характерно для операционных систем реального времени).
?Обеспечение работы систем программирования, с помощью которых пользователи готовят свои программы.
?Предоставление услуг на случай частичного сбоя системы.
Операционная система изолирует аппаратное обеспечение компьютера от прикладных программ пользователей. И пользователь, и его программы взаимодействуют с компьютером через интерфейсы операционной системы. Это можно проиллюстрировать, например, рис. 1.
Рис. 1. Взаимодействие пользователя и его программ с компьютером
через операционную систему
Статьи к прочтению:
- Основные функциональные регистры
- Основные характеристики эвм
Лекция 1: Операционные системы
Похожие статьи:
- Назначение и основные функции операционных систем Особое место среди программных средств всех типов занимают операционные системы, являясь ядром программного обеспечения. Операционная система — это…
- Функции операционной системы Тема 1.2. Техническое и программное обеспечение информационных технологий. Введение. Информационные технологии уже изменили мир и продолжают играть…
Источник: csaa.ru