| Операционные системы и среды |
|
Операционные системы и среды - это специальный уровень программного обеспечения , который отвечает за управление всеми устройствами компьютера и обеспечивает пользователя, имеющими простой , доступный интерфейс , программами для работы с аппаратурой.
|
| Место операционной системы в общей структуре ЭВМ |
| Заказ билетов | Web-браузер | Банковская система |
| Компилятор | Редакторы | Интерпретатор команд |
| Операционная система |
| Машинный язык |
| Микро-архитектура |
| Физические устройства |
|
| Компилятор - программа , преобразующая текст , написанный на алгоритмическом языке , в программу , состоящую из машинных команд. Компилятор создаёт законченный вариант программы на машинном языке.
Регистр - специальная ячейка памяти , входящая в состав процессора. Регистры выполняют функции кратковременного хранения и преобразования данных или команд.
Интерпретатор - транслятор , способный параллельно переводить и выполнять программу , написанную на алгоритмическом языке высокого уровня.
Интерпретатор команд - процессор командного языка. |
| Первый слой (аппаратное обеспечение) состоит из трёх уровней:
1) Физические устройства
Интегральные схемы , проводники , источники питания и т. д.
2) Микро-архитектура
На этом уровне физические устройства рассматриваются с точки зрения функциональных единиц. (внутренние регистры центрального процессора , арифметико-логические операции)
3) Машинный язык
Содержит 50 - 300 команд , служащих для перемещения данных по компьютеру , выполнения арифметических операций , операций сравнения и т. д. Управление устройствами на этом уровне осуществляется с помощью загрузки определённых величин в специальные регистры устройств. |
| Второй слой (операционная система)
Предназначена для того , чтобы скрыть все сложности от пользователя. |
| Третий слой (прикладное программное обеспечение)
Пишется программистами , либо покупается. |
| Общие сведения об операционных системах. |
| Как известно , компьютер выполняет действия в соответствии с предписаниями программы , созданной на одном из языков программирования. При работе на компьютере часто возникает необходимость выполнить операции с прикладной программой в целом , организовать работу внешних устройств , проверить работу различных блоков , скопировать информацию и т. д.
По существу , эти операции используют для работы с любой программой , воспринимаемой как единое целое. Поэтому , целесообразно , из всего разнообразия операций , выполняемых компьютером , выделить типовые и реализовать их с помощью специализированных программ , которые следует принять в качестве стандартных средств , поставляемых вместе с аппаратной частью.
Программы ,организующие работу устройств и не связанные со спецификой решаемой задачи , вошли в состав комплекса программ , названного операционными системами. |
| Операционная система - это совокупность программных средств , обеспечивающая управление аппаратной частью компьютера и прикладными программами , а также их взаимодействие между собой и пользователем. |
| Операционная система образует автономную среду , не связанную ни с одним языком программирования. Любая же прикладная программа связана с операционной системой и может эксплуатироваться только на тех компьютерах , где имеется аналогичная системная среда. Прикладные программные средства , разработанные в среде одной операционной системы , не могут быть использованы в среде другой операционной системы , если нет возможности конвертации (преобразования) программ. В таком случае говорят о программной несовместимости компьютеров.
Обычно операционная система хранится на жёстком диске , а при его отсутствии выделяется отдельный гибкий диск , который называется системным диском. При включении компьютера операционная система автоматически загружается с диска в оперативную память и занимает в ней определённое место. Операционная система создаётся не для отдельной модели компьютера , а для серии компьютеров , в структуре которых заложена и развивается во всех последующих моделях определённая концепция.
Функции операционной системы. |
| Мы рассмотрели место операционной системы в общей структуре ЭВМ. Из приведённой схемы , видно , что операционная система - это слой программного обеспечения , отделяющий все вышележащие слои программного обеспечения от аппаратуры. Следовательно , основные функции операционной системы можно распределить на две основные группы , а именно: |
| 1) Функции управления аппаратурой и распределения ресурсов
- управление физическими ресурсами (выделение процессора , оперативной и внешней памяти , устройств ввода - вывода)
- распределение и обмен информации между пользователями , защита от несанкционированного доступа
- дополнительные услуги , зависящие от характера использования вычислительных средств (сбор информации о работе устройств , измерение производительности вычислительной машины и т. п.) |
| 2) Функции , реализуемые виртуальной машиной
- выполнение программ (компоновка , организация взаимодействия программ , последовательное и параллельное выполнение)
- управление информацией (именование данных , структурирование данных , обеспечение сохранности данных)
- отладочные и сервисные услуги
Во всём разнообразие функций , выполняемых операционной системой , выделяют несколько устоявшихся к настоящему времени групп функций , которые взяты за основу соответствующих классификаций операционных систем. |
| Классификация операционных систем. |
| Операционная система мэинфреимов. |
| На самом верхнем уровне - операционная система для мэинфреимов. Эти компьютеры можно встретить в центрах данных больших корпораций. Мэинфреимы отличаются от ПЭВМ по своим возможностям ввода - вывода. Содержат тысячи дисков , с теробайтами данных. Используются в качестве мощных Web-серверов , серверов для крупномасштабных электронно-коммерческих сайтов и просто серверов. Операционные системы для мэинфреимов ориентированы на обработку множества одновременных заданий.
Виды обслуживания: |
| 1) Пакетная обработка - это система , выполняющая стандартные задания без присутствия пользователя , работающая в интерактивном режиме.
Например: Обработка исков в страховых компаниях или составление отчётов о продажах для цепи магазинов. |
| 2) Обработка транзакций (групповые операции) - это системы , управляющие очень большим количеством маленьких запросов. Каждый отдельный запрос невелик , но система должна отвечать на сотни или тысячи запросов в секунду. |
| 3) Разделение времени - это системы , позволяющие множеству удалённых пользователей одновременно выполнять свои задания на одной машине.
Например: Работа с большой базой данных. |
| Операционная система коллективного пользования должна обеспечить: |
| - интерфейс виртуальной машины для конкретного пользователя |
| - распределение ресурсов общего пользования (процессоров , памяти , периферийных устройств и т. д.) |
| - взаимодействие выполняемых программ |
| Эти функции зачастую взаимосвязаны и операционные системы мэинфреимов выполняют их все. |
| Серверные операционные системы. |
| Серверные операционные системы работают на серверах (персональные ЭВМ , мэинфреимы или просто рабочая станция). |
| Функция серверных операционных систем - одновременно обслуживают множество пользователей и позволяют им делить между собой программные и аппаратные ресурсы (Unix , Windows 2000)
|
| Микропроцессорные операционные системы. |
| Всё более часто применяемый способ увеличения мощности компьютеров заключается в соединении нескольких центральных процессоров в одной системе. |
| В зависимости от вида соединений:
|
| - параллельные компьютеры |
| - мультикомпьютеры |
| - многопроцессорные системы |
| Пример: Используется операционная система со специальными возможностями связи. |
| Операционные системы для ПК |
| Аппаратура ПК включает процессор , оперативную память , монитор , клавиатуру , гибкий и жёсткий диски , печатающее устройство и устройство типа "мышь". Поскольку компьютер является персональным , функция распределения ресурсов между несколькими пользователями отсутствует. |
| Операционная система для ПК должна: |
| - выполнять программы , которые могут храниться в системе или программы ,которые вводятся в виде исполняемых файлов |
| - осуществлять взаимодействие с пользователем (ввод текста с клавиатуры , вывод данных) |
| - осуществлять организацию больших массивов данных в виде файлов , хранения этих файлов во внешней памяти и прочее |
| Свойства операционных систем для ПК: |
| - простота использования |
| - надёжность (неквалифицированный пользователь) |
| - простота расширения операционной системы при добавлении новых периферийных устройств |
| Виды операционных систем для ПК: |
| - однозадачные и многозадачные (в зависимости от числа параллельно выполняемых процессов) |
| - однопользовательские и многопользовательские (в зависимости от числа пользователей , одновременно работающих с операционной системой) |
| - переносимые и непереносимые |
| - сетевые и несетевые |
| Операционные системы реального времени. |
| Основные функции: |
| - взаимодействие с разнообразными физическими устройствами |
| - учёт реального времени |
| - быстрая реакция на внешние события |
| - сбор и хранение информации в ходе физического процесса |
| Необходимая характеристика - надёжность. |
| Пример: В системах управления производством , компьютеры , работающие в режиме реального времени , собирают данные о промышленном процессе и используют их для управления машинами на фабрике. |
| Такие процессы должны удовлетворять жёстким временным требованиям. |
| Встроенные операционные системы. |
| Карманные компьютеры или PDA (Personal Digital Assistant). Управляют действиями устройств , работают на машинах , микроволновых печах , мобильных телефонах. (Windows CE , Palm OS) |
| Операционные системы для смарт - карт. |
| Устройство размером с кредитную карту , содержащее центральный процессор , имеет жёсткие ограничения по мощности процессора и памяти. ПЗУ содержит интерпретатор виртуальной машины Java (JVM , Java Virtual Machine).
Аплеты Java (маленькие программы) загружаются на карту и выполняются JVM - интерпретатором. |
