реферат. ос. Операционная система (ОС)
 Скачать 24.05 Kb.
|
|
Операционная система (ОС) – это комплекс программ, обеспечивающих возможность рационального использования оборудования и другого программного обеспечения удобным для пользователя образом. Операционные системы призваны упростить управление ресурсами компьютера, разработку прикладного программного обеспечения и работу конечных пользователей. В понятие вычислительной системы включают: Hardware (HW), или техническое обеспечение: процессор, память, монитор, дисковые устройства и т.д Software (SW), или программное обеспечение: системное, прикладное, средства разработки и т.д. Техническое обеспечение вычислительных систем Основная память используется для запоминания программ и данных в двоичном виде и организована в виде упорядоченного массива ячеек, каждая из которых имеет уникальный цифровой адрес. Типовые операции над основной памятью – считывание и запись содержимого ячейки с определенным адресом. Специализированные регистры используются для контроля работы процессора. Взаимодействие с периферийными устройствами Контроллер осуществляет наблюдение за сигналами, идущими по шине, и отвечает на сигналы, адресованные ему Программы хранятся в виде последовательности машинных команд, которые должен выполнять центральный процессор. Каждая команда состоит из поля операции и полей операндов, то есть тех данных, над которыми выполняется данная операция. Весь набор машинных команд называется машинным языком. Выполнение программы осуществляется следующим образом: 1. Машинная команда, на которую указывает программный счетчик, считывается из памяти и копируется в регистр команд. 2. Она декодируется, после чего исполняется. 3. После выполнения команды программный счетчик указывает на следующую команду. Эти действия, называемые машинным циклом, затем повторяются. Операционные системы функции (задачи): организация программного интерфейса; организация программно-аппаратного взаимодействия (взаимодействие с аппаратурой); организация пользовательского интерфейса; организация межмашинного взаимодействия. Системные вызовы (system calls) – это интерфейс между операционной системой и пользовательской программой. Они создают, удаляют и используют различные объекты, главные из которых – процессы и файлы. Пользовательская программа запрашивает сервис у операционной системы, осуществляя системный вызов. Имеются библиотеки процедур, которые загружают машинные регистры определенными параметрами и осуществляют прерывание процессора, после чего управление передается обработчику данного вызова, входящему в ядро операционной системы. Цель таких библиотек – сделать системный вызов похожим на обычный вызов подпрограммы. Исключительная ситуация (exception) – событие, возникающее в результате попытки выполнения программой команды, которая по каким-то причинам не может быть выполнена до конца. Исправные- можно решить и работа продолжится и неисправные- нельзя исправить, завершение работы. Обычно под файлом понимают именованную часть пространства на носителе информации. Главная задача файловой системы (file system) – скрытие особенностей ввода-вывода и возможность дать программисту простую абстрактную модель файлов, независимых от устройств. Понятие процесса характеризует некоторую совокупность набора исполняющихся команд, ассоциированных с ним ресурсов и текущего момента его выполнения находящуюся под управлением операционной системы. Шесть основных функций, которые выполняют классические операционные системы: Планирование заданий и использования процессора. Обеспечение программ средствами коммуникации и синхронизации. Управление памятью. Управление файловой системой. Управление вводом-выводом. Обеспечение безопасности • многозадачные (Unix, OS/2, Windows); • однозадачные (например, MS-DOS). Многозадачный режим, который воплощает в себе идею разделения времени, называется вытесняющим (preemptive). • однопользовательские (MS-DOS, Windows 3.x); • многопользовательские (Windows 2000, XP, Unix). Отличие заключается в наличии у многопользовательских систем механизмов защиты персональных данных каждого пользователя Многопроцессорные ОС разделяют на симметричные и асимметричные. В симметричных ОС на каждом процессоре функционирует одно и то же ядро, и задача может быть выполнена на любом процессоре, то есть обработка полностью децентрализована. При этом каждому из процессоров доступна вся память. В асимметричных ОС процессоры неравноправны. Обычно существует главный процессор (master) и подчиненные (slave), загрузку и характер работы которых определяет главный процессор. Системными программами принято называть такие программы, которые используются всеми остальными программами, без них невозможно создание и выполнение прикладных программ. Прикладные программы выполняют научные, технические и иные задачи, непосредственно не связанные с управлением компьютером. •Базовое ПО – это минимальный набор программных средств, обеспечивающих работу компьютера. В него входят: операционная система и операционные оболочки. •Сервисное ПО – программы и программные комплексы, которые расширяют возможности базового ПО и организуют более удобную среду работы пользователя. Более детальный перечень функций приведен ниже: Прием от пользователя (или от оператора системы) заданий, или команд, сформулированных на соответствующем языке, и их обработка. Загрузка в оперативную память подлежащих исполнению программ. Распределение 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. ОС умеет выполнять большое количество системных функций (сервисов), которые могут быть запрошены из выполняющейся программы. Обращение к этим сервисам осуществляется по определенным правилам, которые определяют интерфейс прикладного программирования (Application Program Interface, API) этой операционной системы. Обслуживание всех операций ввода-вывода. Обеспечение работы систем управления файлами (СУФ) и/или систем управления базами данных (СУБД), что позволяет резко увеличить эффективность всего программного обеспечения. Обеспечение режима мультипрограммирования, то есть организации параллельного выполнения двух или более программ на одном процессоре, которая создает 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. Если входное имя (login) пользователя и его пароль совпадают, то, скорее всего, это и будет тот самый пользователь. 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. Эмуляция (англ. emulation) – воспроизведение программными или аппаратными средствами (либо их комбинацией) работы других программ или устройств Операционная среда – это то системное программное окружение, в котором могут выполняться программы, созданные по правилам работы этой среды. Операционная среда может быть либо нативной (естественной), либо может быть организована в чужой операционной системе путем эмуляции. •Все операционные системы имеют интерфейс командной строки shell (операционная оболочка) - был создан для избежания работы обычного пользователя с командной строкой Классификация ОС По задачности: Однозадачные системы, которые поддерживают режим выполнения только одной программы в отдельный момент времени Многозадачные 1)возможность одновременной работы с несколькими задачами, между которыми можно переключаться; 2)возможность обмена данными между приложениями; 3)возможность совместного использования программных, аппаратных, сетевых и прочих ресурсов несколькими приложениями. По выполняемым функциям: • Специализированные • Системы общего назначения Категории: • Асимметричные • Симметричные • мультипрограммнный, или мультизадачный, режим работы вычислительной системы. • Многопользовательские системы • Разделения времени (time sharing). - Неграфические ОС. Реализуют интерфейс командной строки. Основным устройством управления при этом является клавиатура. Управляющие команды вводят в поле командной строки (MS DOS). - Графические ОС. Реализуют более сложный тип интерфейса, в котором в качестве устройства управления кроме клавиатуры может использоваться мышь или адекватное устройство позиционирования. - ОС с не вытесняющей многозадачностью , когда 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 (Novell NetWare); - ОС с вытесняющей многозадачностью, когда в зависимости от ситуации система самостоятельно передает или забирает управление у тойили иной задачи, что позволяет разделять все аппаратные ресурсы между различными приложениями (Windows, OS/2, UNIX) Адресное пространство памяти – это область адресов памяти, распределяющейся между операционной системой и данными; между видеопамятью, памятью BIOS, блоком информации запрещенного режима работы и т. д. -Однопотоковые ОС (MS DOS); -Многопотоковые ОС, когда система разбивает одну задачу на несколько потоков и выполняет их независимо друг от друга, отслеживая процесс выполнения -Локальные ОС; -Сетевые ОС – системы, предназначенные для управления ресурсами компьютеров, объединенных в сеть с целью совместного использования данных, которые предоставляют мощные средства разграничения доступа к данным в рамках обеспечения их целостности и сохранности, а также сервисные возможности по использованию сетевых ресурсов (Windows NT Server Novell Net Ware, OS/2 SMP и др.) Система прерываний – средство, позволяющее ОС реагировать на внешние события, происходящие асинхронно вычислительному процессу Векторный – в процессор передается номер вызываемой процедуры обработки прерываний Опрашиваемый – процессор последовательно опрашивает потенциальные источники запроса прерываний Ресурс - это … абстрактная структура с целым рядом атрибутов, характеризующих способы доступа к этой структуре и ее физическое представление в системе. Ø РАЗДЕЛЯЕМЫМИ, когда несколько процессов используют их одновременно (в один и тот же момент времени) Ø НЕДЕЛИМЫМИ, используемые параллельно (попеременно в течение некоторого интервала времени) менеджер памяти - часть операционной системы, отвечающая за управление памятью • Это часть компьютерной программы (как прикладной, так и операционной системы), обрабатывающая запросы на выделение и освобождение оперативной памяти или (для некоторых архитектур ЭВМ) запросы на включение заданной области памяти в адресное пространство процессора. Два основных подхода к управлению памятью Ø Swapping (подкачка) - заключается в том, что каждый процесс полностью копируется в память, работает некоторое время и затем полностью же возвращается на диск. Ø Virtual memory (виртуальная память) - позволяет программам работать даже тогда, когда они только частично находятся в оперативной памяти. Виртуальная память Разделение программы на части, называется оверлеями (overlays). >Нулевой оверлей запускался первым. >По завершению своего выполнения он вызывал следующий оверлей Программно-формируемые адреса, называемые виртуальными, образуют виртуальное адресное пространство. Прерывание – это принудительная передача управления от выполняемой программы к операционной системе (а через нее – к соответствующей программе обработки прерываний), происходящая при возникновении определенного события Главные функции механизма прерываний следующие: 1. распознавание прерываний; 2. передача управления соответствующему обработчику прерываний; 3. корректное возвращение к прерванной программе. Прерывания бывают внешние (асинхронные) и внутренние (синхронные). ВНУТРЕННИЕ ПРЕРЫВАНИЯ вызываются событиями, которые связаны с работой процессора и являются синхронными с его операциями |