Ос в основном выполняют функцию предоставления пользователю виртуальной машины делая более простым
Обновлено: 01.05.2024
Сертификат и скидка на обучение каждому участнику
Лекция 1 Введение.
ОС – как расширенная машина, как система управления ресурсами
Современный компьютер — это универсальное, многофункциональное, электронное автоматическое устройство для работы с информацией.
Компьютеры в современном обществе взяли на себя значительную часть работ, связанных с обработкой данных. По историческим меркам компьютерные технологии обработки информации еще очень молоды и находятся в самом начале своего развития, они сегодня преобразуют или вытесняют старьте традиционные технологии обработки информации.
Операционная система (ОС), являясь основой общесистемного ПО, обеспечивает функционирование и взаимосвязь всех компонентов компьютера и предоставляет пользователю доступ к его аппаратным возможностям.
Программное обеспечение (ПО) компьютера можно разделить на общесистемное и прикладное программное обеспечение.
Прикладное программное обеспечение можно в свою очередь разделить на две группы программ: средства разработки и приложения.
1.Средства разработки — это инструменты программиста. Традиционными средствами разработки являются системы (среды) программирования (СП), использующие алгоритмические языки программирования (ЯП).
Основой систем программирования являются трансляторы, т. е. программы, обеспечивающие перевод исходного текста программы (на ЯП) на машинный язык (объектный код), которые бывают двух типов — интерпретаторы и компиляторы.
2. Приложения — это программные продукты, предназначенные для решения задач в какой либо конкретной предметной области. Многообразие приложений соответствует спектру задач, которые могут быть решены алгоритмически.
Ранние ЭВМ не предусматривали ОС, поэтому процессы запуска/остановки программы, присоединения внешних носителей управлялись вручную или из прикладной программы. В середине 60х годов ряд ведущих фирм производителей ЭВМ — IBM , ICL , практически одновременно приступили к выпуску моделей машин (соответственно — IBM 360, System 4, Iris 80), оснащенных операционными системами (орега ting system ).
Появившиеся в последующий период ОС ориентировались исключительно на интерактивную работу пользователей — RSX , VMS и пр.
В настоящее время наиболее распространенной является интерактивная ОС UNIX , версии которой разработаны практически для всех моделей ЭВМ. Для I ВМ РС-совместимых ЭВМ (ПЭВМ) в свое время была разработана UNIX -подобная система MS-DOS (фирма Microsoft ).
ОС является первичной программной оболочкой для всякой ЭВМ; без ОС ЭВМ становится неодушевленным предметом. При включении электропитания ЭВМ автоматически осуществляется считывание с магнитного носителя, запись в оперативную память и запуск резидентных программ ОС, или загрузка ОС.
В некоторых системах процесс загрузки прерывается для запроса у оператора адреса (номера), внешнего устройства, на котором размещены программы ОС (резидентного устройства). При включении ПЭВМ поиск устройства с ОС осуществляется автоматически.
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.
Структурно операционная система представляет собой совокупность программ, управляющих ходом работы вычислительной машины, идентифицирующих прикладные программы и данные, и осуществляющих связь между машиной и оператором. Операционная система повышает производительность вычислительного комплекса за счет гибкой организации прохождения потока задач через машину, равномерной загрузки оборудования, оптимального использования всех ресурсов ЭВМ, стандартной организации хранения в машине больших массивов данных при наличии разнообразных способов доступа к ним.
ОС предназначены для выполнения следующих основных (тесно взаимосвязанных) функций:
связь с внешней средой.
В различных ОС эти функции реализуются в различных масштабах и с помощью разных технических, программных, информационных методов.
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. 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 машиной для распределения 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.
Читайте также: