Операционная система: назначение и классификация операционных систем. Общая характеристика и основные механизмы операционной системы Windows

Операционные системы классифицируются по:

количеству одновременно работающих пользователей: однопользовательские, многопользовательские; числу процессов, одновременно выполняемых под управлением системы;

количеству решаемых задач: однозадачные, многозадачные; количеству поддерживаемых процессоров: однопроцессорные, многопроцессорные;

разрядности кода ОС: 8-разрядные, 16-разрядные, 32-разрядные, 64-разрядные; типу интерфейса: командные (текстовые) и объектно-ориентированные (графические); типу доступа пользователя к ЭВМ: с пакетной обработкой, с разделением времени, реального времени; типу использования ресурсов: сетевые, локальные.

В соответствии с первым признаком классификации многопользовательские операционные системы, в отличие от однопользовательских, поддерживают одновременную работу на ЭВМ нескольких пользователей за различными терминалами. Второй признак предполагает деление ОС на многозадачные и однозадачные. Понятие многозадачности означает поддержку параллельного выполнения нескольких программ, существующих в рамках одной вычислительной системы, в один момент времени. Однозадачные ОС поддерживают режим выполнения только одной программы в отдельный момент времени. В соответствии с третьим признаком многопроцессорные ОС, в отличие от однопроцессорных, поддерживают режим распределения ресурсов нескольких процессоров для решения той или иной задачи. Четвертый признак подразделяет операционные системы на 8-, 16-, 32- и 64-разрядные. При этом подразумевается, что разрядность операционной системы не может превышать разрядности процессора. В соответствии с пятым признаком ОС по типу пользовательского интерфейса делятся на объектно-ориентированные (как правило, с графическим интерфейсом) и командные (с текстовым интерфейсом). Согласно шестому признаку ОС подразделяются на системы:

пакетной обработки

В соответствии с седьмым признаком классификации ОС делятся на сетевые и локальные. Сетевые ОС предназначены для управления ресурсами компьютеров, объединенных в сеть с целью совместного использования данных, и предоставляют мощные средства разграничения доступа к данным в рамках обеспечения их целостности и сохранности, а также множество сервисных возможностей по использованию сетевых ресурсов. В настоящее время распространены следующие семейства операционных систем: DOS; OS/2; UNIX; Windows; ОС реального времени. ОС семейства DOS Первый представитель этого семейства - система MS-DOS (Microsoft Disk Operating System - дисковая операционная система фирмы Microsoft) была выпушена в 1981 году в связи с появлением IBM PC. Операционные системы семейства DOS являются однозадачными и обладают следующими характерными чертами и особенностями:

оперативной памяти

Существенным недостатком операционных систем семейства DOS является отсутствие средств защиты от несанкционированного доступа к ресурсам ПК и ОС. В настоящее время широкое распространение получила ОС MS-DOS 6.22. ОС семейства OS/2 ОС OS/2 была разработана фирмой IBM в 1987 году в связи с созданием нового семейства ПК PS/2. OS/2 (Operating System/2) является многозадачной операционной системой второго поколения. Она является 32-разрядной графической многозадачной операционной системой для IBM PC-совместимых компьютеров, позволяет организовать параллельную работу нескольких прикладных программ, обеспечивая при этом защиту одной программы от другой и операционной системы от работающих в ней программ. ОС OS/2 обладает удобным графическим пользовательским интерфейсом и совместима с файловой системой DOS, что дает возможность использовать данные как в DOS, так и в OS/2 без каких-либо преобразований.

Cвойства операционных систем.

Любая операционная система представляет собой некую рабочую среду, в которой пользователь может выполнять различные функции, естественно в рамках допустимого. Определить, может ли выполнять ту или иную программу та или инаф операционная система не возможно до тех пор, пока эта программа не будет запущена. Есть программы, которые не смогут выполнять каких-либо функций на компьютере без какого-либо компонента компьютера. Например, незачем устанавливать на компьютер программу для скачивания изображений из буфера обмена данных со сканера, если самого сканера у Вас нет.

Современные операционные системы имеют графический интерфейс, мода на него началась еще в начале 80-х годов с выхода первой версии операционной системы MacOS для компьютеров ApplePC.

Что собой представляет графический интерфейс? Точное определения графического интерфейса следующее: Graphical User Interface - Графический Интерфейс Пользователя, или GUI. Если попробовать перевести слово "интерфейс" на русский язык , то получиться что-то вроде "междумордъе" или "междуличье". Вообще, графический интерфейс - это отдельная тема для разговора. Все, что видит пользователь, когда работает на компьютере в графической среде - это и есть графический интерфейс. Элементами ГИ являются рабочий стол, ярлыки на рабочем столе, кнопки, меню, различные ссылки и прочее. Что же было до того, как появился графический интерфейс? Была темнота, причем в прямом смысле этого слова. До появления Windows в компьютерном мире существовало очень мало операционных систем. Это MacOS, Unix, DOS. Графический интерфейс позволил максимально упростить работу с компьютером, поскольку в нем стало возможным работать с мышкой.

Мышь - неотьемлимая часть управления графическим интерфейсом, ведь управление им без мышки, особенно во всех современных операционных системах, весьма затруднительно, но далеко не невозможно. На всякий пожарный есть клавиатурные комбинации, которые были придуманы еще во времена DOS. А придуманы они были для того, чтобы некоторые функции можно было выполнять без ввода с клавиатуры команд. В самом DOSе клавиатурные команды не работали, они работали в программах, которые из него запускались.

Именно DOS был самой распространённой операционной системой. DOS не имел графического интерфейса и не имеет его и сейчас. Работа в DOS - это работа в текстовом режиме. Пользователь вводит команды с клавиатуры, нажимает ENTER и получает результат, неважно какой, отрицательный или положительный. Каждое действие пользователь прописывал вручную. Это был период с 1968 по 1986, пока в компьютерном мире не стали проявляться первые попытки создать нормальный графический интерфейс с использованием мышки.

Unix напоминал DOS, однако первоначально это вообще была игрушка, а уж после операционная система. Обязательным элементом управления графическим интерфейсом является манипулятор мышь.

Общими свойствами большинства современных операционных систем является так же многозадачность. Что это такое? Многозадачность - это возможность операционной системы с помощью процессора выполнять одновременно сразу несколько программ, а по современным меркам за единицу времени современная система может выполнять сразу более чем несколько программ, тут речь идет уже о десятках, о сотнях программ, которые выполняются компьютером одновременно. Это легко представить из простого примерщика. На заводе работает один человек, который сам выполняет производство, скажем, спичек. Он сам готовит древесину, потом он сам выстругивает спички, потом обмакивает их по очереди в сере и в конце упаковывает их по коробкам. Как Вы думаете, насколько эффективно он работает? А если добавить еще три десятка таких же рабочих, эффективность работы завода увеличиться, как Вы думаете? И если каждый будет выполнять свое дело: один - древесину готовить, другой - ее обмакивать, а третий - упаковывать, увеличиться производительность завода? Я думаю, что да. Вот именно на этом принципе основана многозадачность. Многопользовательский режим. Это то, чего в полной мере не реализовано в системе Windows, но зато уже давно реализовано в Linux и еще раньше реализовано в UNIX. Многопользовательский режим – это когда на одном компьютере может одновременно работать сразу несколько человек. Мы ведь с Вами знаем, что персональный компьютер - он потому то и персональный, что на нем может работать только один человек. Но операционные системы сейчас устраивают так, что они позволяют обслуживать одновременно несколько пользователей. Правда, на это обычно уходит много оперативной памяти. Вспомним пример со спичечным заводом: один станок может одновременно обслуживать несколько служащих.

Основные критерии подхода к выбору операционной системы.

Новые информационно-коммуникационные технологии являются одним из наиболее важных факторов, влияющих на формирование общества 21 века, развития культурного многообразия и общечеловеческих ценностей.

Широкое распространение информационных технологий привело к радикальным изменениям всей деятельности библиотек, связанной с обслуживанием пользователей.

Современные библиотеки превращаются из хранилищ печатных документов в автоматизированные центры, электронные библиотеки, службы электронной доставки документов, доступные через электронную почту, глобальные телекоммуникационные системы . Наряду с этим региональные библиотеки являются одними из главных информационных, культурно-просветительных и досуговых центров своих регионов.

В Смоленской областной универсальной библиотеке создан и успешно функционирует в течение 1,5 лет Мультимедийный культурный центр . Основная цель создания центра - реализация более широкого доступа заинтересованных пользователей к информации по культуре и искусству на базе современных информационных технологий, а также содействие в формировании в нашем регионе единого информационно-культурного пространства.

Обоснованность создания была обусловлена появлением в фондах библиотеки значительного количества единиц хранения на нетрадиционных носителях. На сегодняшний день фонды центра насчитывают 13 тысяч грампластинок, около 400 видеокассет , 300 аудиокассет, более 200 музыкальных и мультимедийных дисков.

За время существования центра наряду с такими организациями, как телерадиокомпании, высшие и средние специальные учебные заведения, творческие союзы и т. д. стали научные работники , преподаватели и учащиеся, творческие работники, любители различных видов искусств.

Сегодня центр предоставляет пользователям достаточно широкие возможности: прослушать из оцифрованного фонда архива грампластинок понравившуюся, открыть для себя сокровища лучших музеев и галерей мира, посетить памятные места, познакомится с ведущими исполнителями и их аранжировками, выбрать из коллекции собраний любимый отечественный кинофильм и театральную классику, раритеты - и все это не расходуя средств на перелеты, переезды, долгие поиски необходимого.

На базе центра функционирует аппаратно-программный комплекс перевода музыкальных произведений, кинофотодокументов в цифровой вид в современном формате MPEG, что позволяет не только оцифровать фонды и сохранить их путем создания электронной базы, но и дает возможность нетрадиционного доступа пользователей к богатому фонду архивных аудиовизуальных материалов.

Достаточно детально комплекс был представлен в докладе нашей библиотеки на научно-практических конференциях ЭХОЛОТ 2001, 2002. Останавливаться подробно на работе комплекса нет необходимости, но в нескольких словах ознакомлю аудиторию с его основными функциями.

margin-top:0cm" type="disc">алфавитному каталогу (имя композитора); каталогу авторов и названий (название музыкального произведения).

Кроме того, существует возможность расширенного поиска по;

автору; заглавию; сведения об ответственности (исполнитель музыкального произведения, инструменталист, дирижер); издателю (распространителю); году издания; содержанию (концерт, ария, из каких опер и т. д.); указателю произведений.

Одной из важнейших функций комплекса является создание страховых копий уже оцифрованных материалов, что дает возможность долговременного их хранения и многократного использования.

Программа доступна в обращении, имеет дружественный интерфейс, интуитивно понятна, что упрощает обучение пользователей, исключает необходимость специальных настроек.

Информационные системы" href="/text/category/informatcionnie_sistemi/" rel="bookmark">информационной системе решение достаточно мощное по потенциалу, для того чтобы обеспечить запас прочности и возможности для расширения мультимедиа объемов.

В качестве сервера технически может быть использован вполне рядовой компьютер с достаточно большим диском, но не экстремально большим - порядка 40-80 Гигабайт. Такой компьютер обеспечивает работу по оцифровке и вмещает в себя музыкальный архив. Если информационного объема не хватает всегда можно доставить дополнительные диски с большим объемом.

Требования, предъявляемые к рабочим станциям и вовсе не велики - персональный компьютер с ОС WIN 95/98 и звуковая карта, т. к. пользователь вводит интересующие его реквизиты, а информация выводится в виде мультимедиа.

Несколько слов о дополнительных возможностях, которыми обладает система. Прежде всего - универсальность.

1. С точки зрения единого представления данных, которые мы получаем с самых разных носителей. Данная система сможет заменить традиционные проигрыватели грампластинок, компакт-дисков, видеодисков, множество носителей, таких которые еще не стали популярны, такие как DVD, новые форматы представления цифрового видео.

2. Универсальность применения любой модели РС и не обязательно на базе процессоров INTEL.

3. Универсальность с точки зрения коммуникационных средств. Кроме непосредственно кабельного соединения в локальной сети могут быть использованы самые разнообразные способы удаленного доступа, включая INTERNET.

Немного о тех проблемах, сложностях с которыми мы столкнулись с начала работы центра:

1. Проблема технического оснащения, в плане воспроизводящей аналоговой аудиоаппаратуры. Главной задачей является перевод в цифровое поле. Необходимо сначала оцифровать, а потом уже компьютер может быть превращен в фильтр для записей, что позволит ее отредактировать или не отредактировать для сохранения ее оригинальности.

2. Проблема качества оцифровки информации. Подавляющее большинство единиц хранения представляют собой тиражные грампластинки, которые были изготовлены достаточно большим тиражем, но с достаточно не высоким качеством. Сразу возникли вопросы - какова цель - или оцифровка, качественная обработка и сохранение записей или оцифровка и обеспечение свободного и удобного доступа пользователей к фонду. Решение данной проблемы, как нам видится, лежит в создании специализированной звукостудии по оцифровке регионального аудионаследия в рамках корпоративного проекта. Но это тема отдельного детального разговора.

3. Вопрос приоритетности отбора произведений для оцифровки. В связи с тем, что подобного опыта на начало работы центра не было, то было принято решение взять за основу алфавитный каталог. Хотя, наверное это одно из возможных решений. По нашим статистическим данным из общего фонда коллекции порядка 13 тысяч грампластинок, оцифровано 1200 или 4800 фонограмм. Это связано с тем, что при ежедневной работе сотрудников центра по оцифровке 2-3 часа, за месяц оцифровывается в среднем 70-80 грампластинок или 250-300 фонограмм.

4. Очень важен, как нам кажется, вопрос по стандартизации оцифрованных фондов различных организаций, возможно выработке в этом направлении единой правовой базы, проще единых "правил игры".

Заканчивая, хотелось бы отметить, что оцифровка аудиофондов, сохранение их, возможность широкого доступа к ним на базе современных технологий является одной из важных и приоритетных задач. Как показывает опыт нашей работы, оцифрованные аудиофонды востребованы, процесс развивается и мы надеемся, что наш скромный опыт послужит примером, а возможно и толчком к развитию подобных технологий, что в дальнейшем даст возможность межсистемной и межрегиональной интеграции по данному направлению.

Операционная система (ОС) - организованная совокупность программ (систем), которая действует как интерфейс между аппаратурой ЭВМ и пользователями. Она обеспечивает пользователей набором средств для облегчения проектирования, программирования, отладки и сопровождения программ и в то же время управляет распределением ресурсов для обеспечения эффективной работы.

Операционные системы (ОС) классифицируют :

по особенностям алгоритмов управления ресурсами – локальные и сетевые ОС. Локальные ОС управляют ресурсами отдельного компьютера. Сетевые ОС участвуют в управлении ресурсами сети;

по числу одновременно выполняемых задач - однозадачные и многозадачные . Однозадачные ОС выполняют функцию предоставления пользователю виртуальной вычислительной машины, обеспечивая его простым и удобным интерфейсом взаимодействия с компьютером, средствами управления периферийными устройствами и файлами. Многозадачные ОС, кроме вышеперечисленных функций, управляют разделением совместно используемых ресурсов, таких как процессор, оперативная память, файлы и внешние устройства;

по числу одновременно работающих пользователей - однопользовательские и многопользовательские . Основным отличием многопользовательских систем от однопользовательских является наличие средств защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей;

по возможности распараллеливания вычислений в рамках одной задачи - поддержка многонитевости . Многонитевая ОС разделяет процессорное время не между задачами, а между их отдельными ветвями – нитями;

по способу распределения процессорного времени между несколькими одновременно существующими в системе процессами или нитями - невытесняющая многозадачность и вытесняющая многозадачность . В невытесняющей многозадачности механизм планирования процессов целиком сосредоточен в операционной системе, а в вытесняющей распределен между системой и прикладными программами. При невытесняющей многозадачности активный процесс выполняется до тех пор, пока он сам по собственной инициативе не передаст управление операционной системе для выбора из очереди другого готового к выполнению процесса. При вытесняющей многозадачности решение о переключении процессора с одного процесса на другой принимается операционной системой, а не самим активным процессом;

по отсутствию или наличию в ней средств поддержки многопроцессорной обработки . Многопроцессорные ОС, в свою очередь, могут классифицироваться по способу организации вычислительного процесса в системе с многопроцессорной архитектурой: асимметричные ОС и симметричные ОС. Асимметричная ОС целиком выполняется только на одном из процессоров системы, распределяя прикладные задачи по остальным процессорам. Симметричная ОС полностью децентрализована и использует весь набор процессоров, разделяя их между системными и прикладными задачами;

по ориентации на аппаратные средства - операционные системы персональных компьютеров , серверов , мейнфреймов , кластеров ;

по зависимости от аппаратных платформ – зависимые и мобильные . В мобильных ОС аппаратно зависимые места локализованы так, что при переносе системы на новую платформу переписываются только они. Средством, облегчающим перенос ОС на другой тип компьютера является написание ее на машинно-независимом языке, например, на С ;

по особенностям областей использования – ОС пакетной обработки , разделения времени , реального времени . Системы пакетной обработки предназначены для решения задач вычислительного характера, не требующих быстрого получения результатов. Главной целью и критерием эффективности систем пакетной обработки является максимальная пропускная способность, то есть решение максимального числа задач в единицу времени. В системах с разделением времени каждому пользователю предоставляется терминал, с которого он может вести диалог со своей программой. Каждой задаче выделяется некоторый квант процессорного времени, так что ни одна задача не занимает процессор надолго. Если квант времени выбран небольшим, то у всех пользователей, одновременно работающих на одном компьютере, создается впечатление, что каждый из них единолично использует машину. Системы реального времени применяются для управления различными техническими объектами, когда существует предельно допустимое время, в течение которого должна быть выполнена та или иная программа управления объектом. Невыполнение программы в срок может привести к аварийной ситуации. Таким образом, критерием эффективности систем реального времени является их способность выдерживать заранее заданные интервалы времени между запуском программы и получением результата - управляющего воздействия;

по структурной организации и концепциям, положенным в основу:

по способу построения ядра системы - монолитное ядро или микроядерный подход . ОС использующие монолитное ядро, компонуются как одна программа, работающая в привилегированном режиме и использующая быстрые переходы с одной процедуры на другую, не требующие переключения из привилегированного режима в пользовательский и наоборот. При построении ОС на базе микроядра, работающего в привилегированном режиме и выполняющего только минимум функций по управлению аппаратурой, функции более высокого уровня выполняют специализированные компоненты ОС – программные серверы, работающие в пользовательском режиме. При таком построении ОС работает более медленно, так как часто выполняются переходы между привилегированным режимом и пользовательским, но система получается более гибкой и ее функции можно модифицировать, добавляя или исключая серверы пользовательского режима;

по построению на базе объектно-ориентированного подхода ;

по наличию нескольких прикладных сред в рамках одной ОС, позволяющих выполнять приложения, разработанные для нескольких операционных систем. Концепция множественных прикладных сред наиболее просто реализуется в ОС на базе микроядра, над которым работают различные серверы, часть которых реализуют прикладную среду той или иной операционной системы;

по распределению функций операционной системы среди компьютеров сети. В распределенной ОС реализованы механизмы, обеспечивающие пользователя возможностью представлять и воспринимать сеть в виде однопроцессорного компьютера. Признаками распределенной ОС является наличие единой справочной службы разделяемых ресурсов и службы времени, использование механизма вызова удаленных процедур для распределения программных процедур по машинам, многонитевой обработки, позволяющей распараллеливать вычисления в рамках одной задачи и выполнять эту задачу одновременно на нескольких компьютерах сети, а также наличие других распределенных служб.

Структуру ОС составляют следующие модули :

базовый модуль (ядро ОС) - управляет работой программ и файловой системой, обеспечивает доступ к ней и обмен файлами между периферийными устройствами;

командный процессор - расшифровывает и исполняет команды пользователя, поступающие прежде всего через клавиатуру;

драйверы периферийных устройств - программно обеспечивают согласованность работы этих устройств с процессором (каждое периферийное устройство обрабатывает информацию по-разному и в различном темпе);

дополнительные сервисные программы (утилиты) - делают удобным и многосторонним процесс общения пользователя с компьютером.

В общем случае операционная система выполняет следующие четыре функции:

предоставляет другим программам определенный вид обслуживания (посредством программ-утилит), например выделение и назначение памяти, синхронизацию процесса вычислений и организацию взаимосвязи между различными процессами в вычислительной системе;

обеспечивает защиту (в определенной мере) других программ от последствий различных особых ситуаций, возникающих при машинной реализации данной программы, таких, как прерывания и машинные сбои;

реализует с той или иной степенью сложности принцип “виртуальной машины”, что позволяет группе программ использовать общие вычислительные ресурсы, например процессор (процессоры) и основную память;

организует и следит за выполнением принципов управления при решении таких задач, как обеспечение защиты данных от несанкционированного доступа и реализация системы приоритетов доступа программ к вычислительным ресурсам.

Обеспечивает работу с устройствами долговременной памяти, такими как магнитные диски, ленты, оптические диски и т.д

Предоставляет стандартный доступ к различным устройствам ввода/вывода, таким как терминалы, модемы, печатающие устройства.

Предоставляет некоторый пользовательский интерфейс. Часть систем ограничивается командной строкой, в то время как другие на 90% состоят из средств интерфейса пользователя.

Более развитые ОС предоставляют также следующие возможности:

Параллельное (точнее, псевдопараллельное, если машина имеет только 1 процессор) исполнение нескольких задач.

Распределение ресурсов компьютера между задачами.

Организация взаимодействия задач друг с другом.

Взаимодействие пользовательских программ с нестандартными внешними устройствами.

Организация межмашинного взаимодействия и разделения ресурсов.

Защита системных ресурсов, данных и программ пользователя, исполняющихся процессов и самой себя от ошибочных и зловредных действий пользователей и их программ.

Определение 1 :Операционная система – это комплекс специальных программных средств, предназначенных для управления загрузкой, запуском и выполнением других (пользовательских) программ, а также для планирования и управления вычислительными ресурсами ЭВМ.

Операционная система образует автономную среду, не связанную ни с одним из языков программирования. Любая прикладная программа связана с операционной системой и может эксплуатироваться только на тех компьютерах, где имеется аналогичная системная среда (или должна быть обеспечена возможность конвертации - преобразования программ).

Существует два подхода к рассмотрению понятия ОС.

Операционная система 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.

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.

Операционная система как система управленияресурсами: 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.

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.

Классификация операционных систем

Рассмотрим основные функций ОС по управлению процессорами, памятью, внешними устройствами автономного компьютера.

1. Поддержка многозадачности . По числу одновременно выполняемых задач операционные системы могут быть разделены на два класса:

однозадачные (например, MSDOS, MSX);

многозадачные (ОС ЕС, OS/2, UNIX, Windows 95).

Однозадачные ОС в основном выполняют функцию предоставления пользователю виртуальной машины, делая более простым и удобным процесс взаимодействия пользователя с компьютером. Однозадачные ОС включают средства управления периферийными устройствами, средства управления файлами, средства общения с пользователем.

Многозадачные ОС, кроме выполнения вышеперечисленных функций, управляют разделением совместно используемых ресурсов, таких как процессор, оперативная память, файлы и внешние устройства.

2. Поддержка многопользовательского режима. По числу одновременно работающих пользователей ОС делятся:

на однопользовательские (MSDOS, Windows 3.x,);

многопользовательские (UNIX, WindowsNT).

Вытесняющая и невытесняющая многозадачность. Важнейшим разделяемым ресурсом является процессорное время. Способ распределения процессорного времени между несколькими одновременно существующими в системе процессами (или нитями) во многом определяет специфику ОС. Среди множества существующих вариантов реализации многозадачности можно выделить две группы алгоритмов:

невытесняющая многозадачность;

вытесняющая многозадачность

Поддержка многонитевости. Важным свойством ОС является возможность распараллеливания вычислений в рамках одной задачи. Многонитевая ОС разделяет процессорное время не между задачами, а между их отдельными ветвями (нитями).

Многопроцессорная обработка. Другим важным свойством ОС является отсутствие или наличие в ней средств поддержки многопроцессорной обработки - мулътипроцессирование. Мультипроцессирование приводит к усложнению всех алгоритмов управления ресурсами.

Назначение операционной системы:

Операционная система (ОС) - комплекс системных и управляющих программ, предназначенных для наиболее эффективного использования всех ресурсов вычислительной системы (ВС) (Вычислительная система - взаимосвязанная совокупность аппаратных средств вычислительной техники и программного обеспечения, предназначенная для обработки информации) и удобства работы с ней.

Назначение ОС - организация вычислительного процесса в вычислительной системе, рациональное распределение вычислительных ресурсов между отдельными решаемыми задачами; предоставление пользователям многочисленных сервисных средств, облегчающих процесс программирования и отладки задач. Операционная система исполняет роль своеобразного интерфейса (Интерфейс - совокупность средств сопряжения и связи устройств компьютера, обеспечивающих их эффективное взаимодействие) между пользователем и ВС, т.е. ОС предоставляет пользователю виртуальную ВС. Это означает, что ОС в значительной степени формирует у пользователя представление о возможностях ВС, удобстве работы с ней, ее пропускной способности. Различные ОС на одних и тех же технических средствах могут предоставить пользователю различные возможности для организации вычислительного процесса или автоматизированной обработки данных.

В программном обеспечении ВС операционная система занимает основное положение, поскольку осуществляет планирование и контроль всего вычислительного процесса. Любая из компонентов программного обеспечения обязательно работает под управлением ОС.

Классификация операционных систем:

Операционные системы могут различаться особенностями реализации внутренних алгоритмов управления основными ресурсами компьютера (процессорами, памятью, устройствами), особенностями использованных методов проектирования, типами аппаратных платформ, областями использования и многими другими свойствами.

В зависимости от особенностей использованного алгоритма управления процессором, операционные системы делят на многозадачные и однозадачные, многопользовательские и однопользовательские, на системы, поддерживающие многонитевую обработку и не поддерживающие ее, на многопроцессорные и однопроцессорные системы.

По числу одновременно выполняемых задач операционные системы могут быть разделены на два класса:

1. однозадачные;

2. многозадачные.

Однозадачные ОС в основном выполняют функцию предоставления пользователю виртуальной машины, делая более простым и удобным процесс взаимодействия пользователя с компьютером. Однозадачные ОС включают средства управления периферийными устройствами, средства управления файлами, средства общения с пользователем.

Многозадачные ОС, кроме вышеперечисленных функций, управляют разделением совместно используемых ресурсов, таких как процессор, оперативная память, файлы и внешние устройства.

Многозадачные ОС подразделяются на три типа в соответствии с использованными при их разработке критериями эффективности:

1. системы пакетной обработки;

2. системы разделения времени;

3. системы реального времени.

Системы пакетной обработки предназначались для решения задач в основном вычислительного характера, не требующих быстрого получения результатов. Главной целью и критерием эффективности систем пакетной обработки является максимальная пропускная способность.

Системы разделения времени призваны исправить основной недостаток систем пакетной обработки - изоляцию пользователя-программиста от процесса выполнения его задач. Каждому пользователю системы разделения времени предоставляется терминал, с которого он может вести диалог со своей программой.

Системы реального времени применяются для управления различными техническими объектами. Критерием эффективности для систем реального времени является их способность выдерживать заранее заданные интервалы времени между запуском программы и получением результата (управляющего воздействия). Это время называется временем реакции системы, а соответствующее свойство системы - реактивностью.

Некоторые операционные системы могут совмещать в себе свойства систем разных типов, например, часть задач может выполняться в режиме пакетной обработки, а часть - в режиме реального времени или в режиме разделения времени. В таких случаях режим пакетной обработки часто называют фоновым режимом.

По числу одновременно работающих пользователей ОС делятся на:

1. однопользовательские;

2. многопользовательские.

Главным отличием многопользовательских систем от однопользовательских является наличие средств защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей. Следует заметить, что не всякая многозадачная система является многопользовательской, и не всякая однопользовательская ОС является однозадачной.

Среди множества существующих вариантов реализации многозадачности можно выделить две группы алгоритмов:

1. невытесняющая многозадачность;

2. вытесняющая многозадачность.

Основным различием между вытесняющим и невытесняющим вариантами многозадачности является степень централизации механизма планирования процессов. В первом случае механизм планирования процессов целиком сосредоточен в операционной системе, а во втором - распределен между системой и прикладными программами. При невытесняющей многозадачности активный процесс выполняется до тех пор, пока он сам, по собственной инициативе, не отдаст управление операционной системе для того, чтобы та выбрала из очереди другой готовый к выполнению процесс. При вытесняющей многозадачности решение о переключении процессора с одного процесса на другой принимается операционной системой, а не самим активным процессом.

На свойства операционной системы непосредственное влияние оказывают аппаратные средства, на которые она ориентирована. По типу аппаратуры различают операционные системы персональных компьютеров, мини-компьютеров, мейнфреймов, кластеров и сетей ЭВМ. Среди перечисленных типов компьютеров могут встречаться как однопроцессорные варианты, так и многопроцессорные. В любом случае специфика аппаратных средств, как правило, отражается на специфике операционных систем.

Так, в зависимости от алгоритма управления процессором, операционные системы делятся на:

1. Однозадачные и многозадачные

2. Однопользовательские и многопользовательские

3. Однопроцессорные и многопроцессорные системы

4. Локальные и сетевые.

По числу одновременно выполняемых задач операционные системы делятся на два класса:

1. Однозадачные (MS DOS)

2. Многозадачные (OS/2, Unix, Windows)

В однозадачных системах используются средства управления периферийными устройствами, средства управления файлами, средства общения с пользователями. Многозадачные ОС используют все средства, которые характерны для однозадачных, и, кроме того, управляют разделением совместно используемых ресурсов: процессор, ОЗУ, файлы и внешние устройства.

В зависимости от областей использования многозадачные ОС подразделяются на три типа:

1. Системы пакетной обработки (ОС ЕС)

2. Системы с разделением времени (Unix, Linux, Windows)

3. Системы реального времени (RT11)

Системы пакетной обработки предназначены для решения задач, которые не требуют быстрого получения результатов. Главной целью ОС пакетной обработки является максимальная пропускная способность или решение максимального числа задач в единицу времени.

Эти системы обеспечивают высокую производительность при обработке больших объемов информации, но снижают эффективность работы пользователя в интерактивном режиме.

В системах с разделением времени для выполнения каждой задачи выделяется небольшой промежуток времени, и ни одна задача не занимает процессор надолго. Если этот промежуток времени выбран минимальным, то создается видимость одновременного выполнения нескольких задач. Эти системы обладают меньшей пропускной способностью, но обеспечивают высокую эффективность работы пользователя в интерактивном режиме.

Системы реального времени применяются для управления технологическим процессом или техническим объектом, например, летательным объектом, станком и т.д.

По числу одновременно работающих пользователей на ЭВМ ОС разделяются на однопользовательские (MS DOS) и многопользовательские (Unix, Linux, Windows 95 - XP)

В многопользовательских ОС каждый пользователь настраивает для себя интерфейс пользователя, т.е. может создать собственные наборы ярлыков, группы программ, задать индивидуальную цветовую схему, переместить в удобное место панель задач и добавить в меню Пуск новые пункты.

В многопользовательских ОС существуют средства защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей.

Многопроцессорные и однопроцессорные операционные системы. Одним из важных свойств ОС является наличие в ней средств поддержки многопроцессорной обработки данных. Такие средства существуют в OS/2, Net Ware, Widows NT.По способу организации вычислительного процесса эти ОС могут быть разделены на асимметричные и симметричные.

Одним из важнейших признаков классификации ЭВМ является разделение их на локальные и сетевые. Локальные ОС применяются на автономных ПК или ПК, которые используются в компьютерных сетях в качестве клиента.

В состав локальных ОС входит клиентская часть ПО для доступа к удаленным ресурсам и услугам. Сетевые ОС предназначены для управления ресурсами ПК включенных в сеть с целью совместного использования ресурсов. Они представляют мощные средства разграничения доступа к информации, ее целостности и другие возможности использования сетевых ресурсов.

26. Модуль операционной системы

Структуру ОС составляют следующие модули:

базовый модуль (ядро ОС)- управляет работой программы и файловой системой, обеспечивает доступ к ней и обмен файлами между периферийными устройствами;

командный процессор - расшифровывает и исполняет команды пользователя, поступающие прежде всего через клавиатуру;

драйверы периферийных устройств - программно обеспечивают согласованность работы этих устройств с процессором (каждое периферийное устройство обрабатывает информацию по разному и в различном темпе);

дополнительные сервисные программы (утилиты) - делают удобным и многосторонним процесс общения пользователя с компьютером.

Загрузка ОС. Файлы, составляющие ОС, хранятся на диске, поэтому система называется дисковой операционной (ДОС). Известно, что для их выполнения программы - и, следовательно, файлы ОС - должны находится в оперативной памяти (ОЗУ). Однако, чтобы произвести запись ОС в ОЗУ, необходимо выполнить программу загрузку, которой сразу после включения компьютера в ОЗУ нет. Выход из этой ситуации состоит в последовательной, поэтапной загрузке ОС в оперативную память.

Первый этап загрузки ОС. В системном блоке компьютера находится постоянное запоминающее устройство (ПЗУ, постоянная память, ROM-Read Only Memory - память с доступом только для чтения), в котором содержатся программы тестирования блоков компьютера и первого этапа загрузки ОС. Они начинают выполнятся с первым импульсом тока при включении компьютера. На этом этапе процессор обращаются к диску и проверяет наличие на определенном месте (в начале диска) очень небольшой программы - загрузчика. Если эта программа обнаружена, то она считывается в ОЗУ и ей передается управление.

Второй этап загрузки ОС. Программа - загрузчик, в свою очередь, ищет на диске базовый модуль ОС, переписывает его память и передает ему управление.

Третий этап загрузки ОС. В состав базового модуля входит основной загрузчик, который ищет остальные модули ОС и считывает их в ОЗУ. После окончания загрузки ОС управление передается командному процессору и на экране появляется приглашение системы к вводу команды пользователя.

Заметим, что в оперативной памяти во время работы компьютера обязательно должны находится базовый модуль ОС и командный процессор. Следовательно, нет необходимости загружать в оперативную память все файлы ОС одновременно. Драйверы устройств и утилиты могут подгружаться в ОЗУ по мере необходимости, что позволяет уменьшать обязательный объем оперативной памяти, отводимый под системное программное обеспечение.

27. Состав операционной системы .

Операционная система MS-DOS состоит из множества различных файлов. Они включают собственно файлы операционной системы IO.SYS, MSDOS.SYS и командный процессор COMMAND.COM. Кроме этих трех файлов, представляющих собой работоспособное ядро MS-DOS, в дистрибутив операционной системы включены файлы так называемых внешних команд, например FORMAT, FDISK, SYS, драйверы различных устройств и некоторые другие файлы.

Файл IO.SYS содержит расширение базовой системы ввода/вывода и используется операционной системой для взаимодействия с аппаратурой компьютера и BIOS.

Файл MSDOS.SYS в некотором смысле является набором программ обработки прерываний, в частности прерывания INT 21H.

Командный процессор COMMAND.COM предназначен для организации диалога с пользователем компьютера. Он анализирует вводимые пользователем команды и организует их выполнение. Так называемые внутренние команды - DIR, COPY и т. д. обрабатываются именно командным процессором.

Остальные команды операционной системы называются внешними. Внешние команды названы так потому, что они расположены в отдельных файлах. Файлы внешних команд операционной системы содержат программы-утилиты для выполнения разнообразных операций, таких как форматирование дисков, сортировка файлов, печать текстов.

Драйверы (обычно это файлы, имеющие расширение имени SYS или EXE) представляют собой программы, обслуживающие различную аппаратуру. Применение драйверов легко решает проблемы использования новой аппаратуры - достаточно подключить соответствующий драйвер к операционной системе.

Прикладные программы взаимодействуют с устройством через драйвер, поэтому они не будут меняться при изменениях в аппаратуре. Например, новое дисковое устройство может иметь другое количество дорожек и секторов, другие управляющие команды. Все это учитывается драйвером, а прикладная программа будет работать с новым диском как и раньше, используя прерывания DOS.

Файлы операционной системы IO.SYS, MSDOS.SYS и COMMAND.COM должны быть записаны на диске в определенном месте. Вы не должны копировать их в другие каталоги диска.

Если вам необходимо изготовить загрузочную дискету, с помощью которой вы можете загрузить на компьютере MS-DOS, недостаточно просто скопировать на дискету основные файлы операционной системы - IO.SYS, MSDOS.SYS и COMMAND.COM.

Для изготовления системной дискеты необходимо воспользоваться либо командами FORMAT или SYS, либо специальными программами, например программой Safe Format из пакета Norton Utilities.

Самым простым способом сделать чистую дискету загрузочной, является использование внешней команды MS-DOS - SYS. Для ее использования вставьте чистую дискету в дисковод и из корневого каталога диска C: выдайте команду:

После выполнения команды SYS, дискета будет содержать файлы IO.SYS, MSDOS.SYS и COMMAND.COM, записанные в определенных местах дискеты. Вы можете загрузить MS-DOS с этой дискеты, если перед включением питания вставите системную дискету в дисковод A:.

28. Процесс загрузки операционной системы

При включении питания компьютера управление передается базовой системе ввода/вывода, BIOS.Она выполняет проверку аппаратных узлов компьютера, формирует начальную часть таблицы векторов прерываний, инициализирует устройства и начинает процесс загрузки операционной системы.

Загрузка начинается с того, что BIOS делает попытку прочитать самый первый сектор дискеты, вставленной в дисковод А: (на загрузочной дискете этот сектор содержит загрузчик операционной системы). Если в дисковод вставлена системная дискета, с нее считывается загрузчик и ему передается управление.

Если дискета не системная, т.е. не содержит загрузочной записи, на экран выдается сообщение с просьбой заменить дискету.

Если же дискеты в дисководе А: вообще нет, то BIOS читает основную загрузочную запись диска С: (Master Boot Record). Обычно это самый первый сектор на диске. Управление передается загрузчику, который находится в этом секторе. Загрузчик анализирует содержимое таблицы разделов (она также находится в этом секторе), выбирает активный раздел и читает загрузочную запись этого раздела. Загрузочная запись активного раздела (Boot Record) аналогична загрузочной записи, находящейся в первом секторе системной дискеты.

Загрузочная запись активного раздела считывает с диска файлы IO.SYS и MSDOS.SYS (именно в этом порядке). Затем считываются и загружаются резидентные драйверы. Начинается формирование связанного списка драйверов устройств. Анализируется содержимое файла CONFIG.SYS, загружаются описанные в этом файле драйверы. Сначала загружаются драйверы, описанные параметром DEVICE, затем (только в MS-DOS версии 4.х и 5.0) резидентные программы, указанные операторами INSTALL. После этого считывается командный процессор и ему передается управление.

Командный процессор состоит из трех частей - резидентной, инициализирующей и транзитной. Первой загружается резидентная часть. Она обрабатывает прерывания INT 22H, INT 23H, INT 24H, управляет загрузкой транзитной части. Эта часть командного процессора обрабатывает ошибки MS-DOS и выдает запрос пользователю о действиях при обнаружении ошибок.

Инициализирующая часть используется только в процессе загрузки операционной системы. Она определяет начальный адрес, по которому будет загружаться пользовательская программа и инициализирует выполнение файла AUTOEXEC.BAT.

Транзитная часть командного процессора располагается в старших адресах памяти. В этой части находятся обработчики внутренних команд MS-DOS и интерпретатор командных файлов с расширением имени.BAT. Транзитная часть выдает системное приглашение (например, А:>), ожидает ввода команды оператора с клавиатуры или из пакетного файла и организует их выполнение.

После загрузки командного процессора и выполнения начальных процедур, перечисленных в файле AUTOEXEC.BAT, подготовка системы к работе завершается.

29. Системные файлы операционной системы

Если в командной строке FORMAT указан параметр /s, то на
форматируемый диск записываются копии системных файлов. В MS-DOS имеется
три системных файла - IO.SYS, MSDOS.SYS и COMMAND.COM. В системе PC-DOS
файл IO.SYS называется IBMBIO.COM, а файл MSDOS.SYS - IBMDOS.COM.
Системные файлы хранятся на диске, с которого загружается операционная
система. Файлы записываются в строго определенном порядке и имеют стpого
определенное месторасположение.
IO.SYS размещается непосредственно после директория диска. Файл
содержит рабочие драйверы операционной системы. Драйвер - это программа
в машинном коде, обеспечивающая интерфейс между операционной системой и
периферийным устройством (см.гл.14). Так как IO.SYS отвечает за связь с
физическими устройствами, то он должен быть идеально подогнан под
конкретную систему и поэтому обычно организуется фирмой-изготовителем.
MSDOS.SYS записывается непосредственно после файла IO.SYS. MSDOS.SYS
- это ядро операционной системы. Файл отбирает все запросы на сервисное
обслуживание (например, открытие или чтение файла) и передает их в файл
IO.SYS. Протокол взаимодействия MSDOS.SYS и IO.SYS идентичен протоколу
взаимодействия двух операционных систем. Поэтому считается, что файл
MSDOS.SYS независим от электронного оборудования (внешних устройств и
самого компьютера).
Файл COMMAND.COM является интерпретатором команд MS-DOS. Он служит
интерфейсом между операционной системой и пользователем. Команды файла
выводят на экран стандартный запрос системы, обрабатывают посланные с
клавиатуры команды (переводят в машинный код) и т.п. COMMAND.COM
состоит из трех компонент: резидентной, переменной и инициализирующей.

30. Команды операционной системы

оманды DOS для работы с каталогами
Смена текущего каталога
Просмотр каталога
Создание каталога
Удаление каталога
Переименование каталога
Установка списка каталогов для поиска выполняемых программ

Смена текущего каталога
Формат команды:
cd [дисковод:][путь]
Примеры:
cd \ - переход в корневой каталог текущего диска;
cd \exe - переход в каталог exe в корневом каталоге;

Просмотр каталога
Формат команды:
dir [дисковод:][путь\][имя-файла] [параметры]
Параметры:
/p - поэкранный вывод;
/w - вывод в широком формате;
/s - оглавление указанного в команде каталога и всех его подкаталогов;
/b - только имена файлов без заголовочных и итоговых сведений;
/aатрибут - сведения о файлах, имеющих указанные атрибуты.
Сортировки:
/on - по имени;
/oe - по расширению;
/od - по времени;
/og - сначала выводить сведения о подкаталогах;
Примеры:
dir - оглавление текущего каталога
dir *.exe - сведения обо всех файлах.exe текущего каталога