Курс лекций по дисциплине Операционные системы Часть 1 для студентов очного отделения специальностей 09. 02. 03 Программирование в компьютерных системах

• Название: Курс лекций по дисциплине Операционные системы Часть 1 для студентов очного отделения специальностей 09. 02. 03 Программирование в компьютерных системах
• Дата: 20.12.2022
• Размер: 229.5 Kb.
• Имя файла: Operatsionnye_sisitemy_chast1.doc
• Тип: Курс лекций; #854686
• страница: 1 из 9

Министерство образования, науки и молодежной политики

Краснодарского края

ГБПОУ КК «АМТ»

Курс лекций

по дисциплине «Операционные системы»

Часть 1
для студентов очного отделения

специальностей:

09.02.03 «Программирование в компьютерных системах»

09.02.02 «Компьютерные сети»

10.02.03 «Информационная безопасность автоматизированных систем»

09.02.07 «Информационные системы и программирование»


2020

Оглавление

Пояснительная записка 3

Определение, Ос, задачи и функции ОС 4

Поколения ОС 6

Классификация ОС 8

Ресурсы и их классификация 11

Управление процессами 13

Контекст и дескриптор процесса 14

Алгоритмы планирования процессов 15

Вытесняющие и невытесняющие алгоритмы планирования 16

Управление памятью 17

Типы адресов 18

Методы распределения памяти без использования дискового пространства 19

Распределение памяти фиксированными разделами 19

Распределение памяти разделами переменной величины 20

Перемещаемые разделы 20

Методы распределения памяти с использование дискового пространства 21

Понятие виртуальной памяти 21

Страничное распределение 21

Сегментное распределение 23

Страничо-сегментное распределение 23

Свопинг 24

Иерархия запоминающих устройств. Принцип кэширования данных 24

Контрольные вопросы 27

Литература 28

Определение ОС, задачи и функции ОС

Под операционной системой (ОС) понимается организованная совокупность управляющих и обрабатывающих программ, как обычных, так и микропрограмм, которая действует как интерфейс между аппаратурой ЭВМ и пользователем. ОС – неотъемлемая часть любого компьютера. Ни один из компонентов программного обеспечения, за исключением самой ОС, не имеет доступа к аппаратуре компьютера.

В состав ОС входят: драйверы устройств; командный процессор; программные модули, создающие пользовательский интерфейс; программный модуль, управляющий файловой системой; сервисные программы, или утилиты; справочная система.

Драйвер - это программа, обеспечивающая обмен данными с подключенным оборудованием с одной стороны, и с клиентским компьютером с другой. С помощью драйвера клиентское приложение получает возможность управлять подключенным оборудованием.

Командный процессор — программа, с помощью которой производится запуск сторонних программ, переход по директориям и т. д. Примером может служить command.com (в MS-DOS).

Утил́ита (utility или tool) — программный продукт, предназначенный не для решения какой-либо прикладной задачи, а для решения вспомогательных задач. Утилиты можно разделить на три группы: Утилиты сервисного обслуживания компьютера, утилиты расширения функциональности и информационные утилиты.

Справочная система предназначена для получения пользователем максимально точной информации по интересующей его теме. Простейшим примером справочной системы является система справки программного продукта (*.HLP или *.CHM файлы).

Задачи ОС заключаются в том, чтобы:

• 
  упростить проектирование, программирование, отладку и сопровождение программ, обеспечить их взаимодействие с аппаратурой;
  
• 
  распределить ресурсы ЭВМ таким образом, чтобы обеспечить эффективную работу всех ее компонентов (центрального процессора, устройств в/в и т.п.);
  
• 
  предоставить пользователям возможности общего управления машиной.
  

В рамках первой задачи ОС обеспечивает взаимодействие программ с внешними устройствами и друг с другом, распределение оперативной памяти, выявление различных событий, возникающих в процессе работы, и соответствующую реакцию на них (например, при ошибочных ситуациях). Общее управление машиной осуществляется на основе командного языка (языка директив), с помощью которого человек может осуществлять различные операции (разметка дисков, копирование файлов, запуск программ, установка режимов работы дисплея и т.п.).

Главное назначение ОС – управление ресурсами компьютера. Операционная система управляет следующими основными ресурсами: процессорами, памятью, устройствами ввода/вывода, данными. При этом операционная система реализует следующие функции:

• 
  определяет интерфейс пользователя;
  
• 
  обеспечивает разделение аппаратных средств между пользователями;
  
• 
  планирует доступ пользователей к общим ресурсам;
  
• 
  обеспечивает эффективное выполнение операций ввода-вывода;
  
• 
  осуществляет восстановление информации и вычислительного процесса в случае ошибок;
  
• 
  обеспечивает сохранность данных и защиту одной программы от другой.
  

Операционная система взаимодействует с:

• 
  операторами ЭВМ;
  
• 
  прикладными программистами;
  
• 
  системными программистами;
  
• 
  административным персоналом;
  
• 
  программами;
  
• 
  аппаратными средствами;
  
• 
  пользователями.
  

Операторы ЭВМ – это специально подготовленные люди, которые контролируют работу ОС и в случае необходимости (поступление запроса) вмешиваются в работу компьютера для устранения каких-либо препятствий.

Системные программисты занимаются сопровождением ОС, осуществляют ее настройку применительно к требованиям конкретной машины и при необходимости доработку для обслуживания новых типов устройств.

Администраторы систем устанавливают порядок работы на ЭВМ и взаимодействуют с ОС, чтобы обеспечить соблюдение принятого порядка.

Программы обращаются к ОС при помощи специальных команд (вызов монитора, супервизора и т.п.), не нарушающих ее целостности и работоспособности.

Пользователи – это абоненты вычислительной сети.

Операционной системе, как правило, присваивается статус самого полномочного пользователя. Она имеет возможность доступа ко всем видам аппаратных ресурсов, всем программам пользователя, данным и т.п.

В различных моделях ЭВМ используются ОС с разной архитектурой и возможностями; для их работы необходимы различные ресурсы; они предоставляют разную степень сервиса для программирования и работы с готовыми программами.

1. 
   Наиболее простая ОС предоставляет пользователю только самый необходимый набор средств для управления ресурсами ПЭВМ, доступа к файловой системе и организации диалога (обычно ставится на 8-разрядной ПЭВМ). Обеспечение интерфейса пользователя, взаимодействие с внешними устройствами и другие функции возлагаются на прикладные программы.
   
2. 
   ОС с более развитыми средствами доступа ко всем аппаратным компонентам, гибкой файловой системой, основанной на иерархической структуре каталогов, удобным командным языком. Средства таких ОС позволяют формировать удобную операционную обстановку для разработки ПО; с другой стороны, на их основе легко создавать автоматизированные рабочие места с простыми средствами доступа пользователей к прикладным программам. (16-разрядные компьютеры, семейство MS-DOS).
   
3. 
   ОС, ориентированные на эффективную поддержку процесса разработки ПО. Имеется развитая файловая система и мощный командный язык, обеспечивается программирование доступа ко всем типам внешних устройств, как и в ОС 2 класса. Кроме того, в состав этих ОС входит множество служебных программ (утилит), обеспечивающих выполнение разнообразных функций, потребность в которых возникает в процессе разработки ПО. В отличие от предыдущего класса, имеется возможность организации одновременной работы нескольких пользователей с отдельных терминалов. Системы этого типа требуют довольно значительных ресурсов, что не всегда оправданно с точки зрения конечного пользователя (семейство UNIX).
   
4. 
   Особый класс – это ОС, ориентированные главным образом на поддержку удобной работы конечных пользователей. Имеют развитые средства поддержки диалога, используют графику, дисплейные окна, специальные манипуляторы типа "мышь" для выбора объектов и операций над ними (семейство WINDOWS).