Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь


Что такое ОС? Подходы к определению



2019-12-29 936 Обсуждений (0)
Что такое ОС? Подходы к определению 5.00 из 5.00 1 оценка




Большинство пользователей имеет опыт эксплуатации операцион­ных систем, но тем не менее они затруднятся дать этому понятию точное определение. Давайте кратко рассмотрим основные точки зрения.

Подход 1: Операционная система - виртуальная машина

При разработке ОС широко применяется абстрагирование, которое является важным методом упрощения и позволяет сконцентрироваться на взаимодействии высокоуровневых компонентов системы, игнорируя детали их реализации. В этом смысле ОС представляет собой интерфейс между пользователем и компьютером.

Архитектура большинства компьютеров на уровне машинных команд очень неудобна для использования прикладными программами. Напри­мер, работа с диском предполагает знание внутреннего устройства его электронного компонента — контроллера для ввода команд вращения дис­ка, поиска и форматирования дорожек, чтения и записи секторов и т. д. Ясно, что средний программист не в состоянии учитывать все особенно­сти работы оборудования (в современной терминологии — заниматься раз­работкой драйверов устройств), а должен иметь простую высокоуровне­вую абстракцию, скажем, представляя информационное пространство диска как набор файлов. Файл можно открывать для чтения или записи, использовать для получения или сброса информации, а потом закрывать. Это концептуально проще, чем заботиться о деталях перемещения головок дисков или организации работы мотора.

Аналогичным образом, с помо­щью простых и ясных абстракций, скрываются от программиста все ненужные подробности организации прерываний, работы таймера, управ­ления памятью и т. д. Более того, на современных вычислительных комп­лексах можно создать иллюзию неограниченного размера операционной памяти и числа процессоров. Всем этим занимается операционная систе­ма.

Таким образом, операционная система представляется пользователю виртуальной машиной, с которой проще иметь дело, чем непосредственно с оборудованием компьютера.

Подход 2: Операционная система - менеджер ресурсов

Операционная система предназначена для управления всеми частя­ми весьма сложной архитектуры компьютера. Представим, к примеру, что произойдет, если несколько программ, работающих на одном компь­ютере, будут пытаться одновременно осуществлять вывод на принтер. Мы получили бы мешанину строчек и страниц, выведенных различными программами. Операционная система предотвращает такого рода хаос за счет буферизации информации, предназначенной для печати, на диске и организации очереди на печать. Для многопользовательских компьютеров необходимость управления ресурсами и их защиты еще более очевидна. Следовательно, операционная система, как менеджер ресурсов, осущест­ вляет упорядоченное и контролируемое распределение процессоров, па­мяти и других ресурсов между различными программами.

Подход 3:Операционная система - защитник пользователей и программ

Если вычислительная система допускает совместную работу нескольких пользователей, то возникает проблема организации их безо­пасной деятельности. Необходимо обеспечить сохранность информации на диске, чтобы никто не мог удалить или повредить чужие файлы. Нель­зя разрешить программам одних пользователей произвольно вмешивать­ся в работу программ других пользователей. Нужно пресекать попытки несанкционированного использования вычислительной системы. Всю эту деятельность осуществляет операционная система как организатор безопасной работы пользователей и их программ. С такой точки зрения операционная система представляется системой безопасности государст­ва, на которую возложены полицейские и контрразведывательные функции.

Подход 4: Операционная система - постоянно функционирующее ядро

Наконец, можно дать и такое определение: операционная система — это программа, постоянно работающая на компьютере и взаимодейству­ющая со всеми прикладными программами. Казалось бы, это абсолютно правильное определение, но, как мы увидим дальше, во многих совре­менных операционных системах постоянно работает на компьютере лишь часть операционной системы, которую принято называть ее ядром.

Как мы видим, существует много точек зрения на то, что такое опе­рационная система. Невозможно дать ей адекватное строгое определение. Нам проще сказать не что есть операционная система, а для чего она нуж­на и что она делает.

На сегодняшний день можно констатировать, что операционная система (ОС) представляет собой комплекс системных управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между аппаратурой компьютера и пользователем с его задачами, а с другой стороны, предназначены для наиболее эффективного расходования ресурсов вычислительной системы и организации надежных вычислений.

Функции ОС:

1. Обеспечение интерфейса.

2. Обеспечение автоматического самозапуска.

3. Организация файловой системы.

4. Обслуживание файловой структуры.

5. Прием указаний от пользователя

6. Управление установкой, исполнением и удалением приложений.

7. Взаимодействие с аппаратным обеспечением.

8. Обслуживание компьютера.

9. Дополнительные функции.

10. Идентификация программ и данных

11. Прием и исполнение запросов от программ

12. Обеспечение операций ввода-вывода

13. Обеспечение работы СУФ или СУБД

14. Обеспечение взаимодействия связанных компьютеров

15. Аутентификация и идентификация пользователей

16. Предоставление услуг на случай сбоя системы

1. Обеспечение интерфейса

Интерфейс пользователя – интерфейс между пользователем и программно-аппаратными средствами компьютера.

Аппаратно-программный интерфейс – интерфейс между программным и аппаратным обеспечением.

Программный интерфейс – интерфейс между различными видами программного обеспечения.

Интерфейс пользователя

Командный Графический
Основное устройство управления – клавиатура. Управляющие команды вводятся в поле командной строки, глее их можно редактировать. Исполнение команды начинается после ее утверждения (например, клавишей Enter). Основной инструмент управления наряду с клавиатурой – мышь или иное устройство позиционирования. Работа основана на взаимодействии активных и пассивных элементов управления. Активный элемент управления – указатель мыши. Пассивные элементы – графические элементы управления: экранные кнопки, флажки, переключатели, раскрывающиеся списки, строки меню и т. д. Характер взаимодействия между пассивными и активными элементами выбирает пользователь.

2. Обеспечение автоматического самозапуска

Все ОС обеспечивают свой автоматический запуск. Для дисковых ОС в специальной области диска (системной) создается запись программного кода. Обращение к этому коду выполняют программы, находящиеся в BIOS. Когда эти программы завершают свою работу, то они дают команду на загрузку и исполнение содержимого системной области диска. Недисковые ОС присутствуют в специализированных вычислительных системах. Здесь автоматический запуск ОС производится аппаратно: при подаче питания процессор обращается к фиксированному адресу постоянной памяти, начиная с которого записана программа запуска ОС.

3. Организация файловой системы

Все современные дисковые ОС обеспечивают создание файловой системы, которая служит для хранения данных на дисках и обеспечения доступа к ним. Принцип организации файловой системы – табличный. Эта таблица располагается в системной области диска и содержит информацию о том, в каком месте жесткого диска записан тот или иной файл. ОС контролирует целостность и надежность этих данных.

4. Обслуживание файловой структуры

Данные о местоположении файлов хранятся в табличной структуре, но пользователю они представляются для удобства в виде иерархической структуры, а все преобразования берет на себя ОС. При обслуживании файловой структуры ОС выполняет следующие операции:

а. создание файлов и присвоение им имен;

б. создание каталогов (папок) и присвоение им имен;

в. переименование файлов и каталогов;

г. копирование и перемещение файлов между дисками и между каталогами одного диска;

д. удаление файлов и каталогов;

е. навигация по файловой структуре с целью доступа к заданному файлу или каталогу;

ж. управление атрибутами файлов.

 

5. Прием от пользователя (или от оператора системы) заданий, или команд, сформулированных на соответствующем языке, и их обработка. Задания могут передаваться в виде текстовых команд оператора или в форме указаний, выполняемых с помощью манипулятора (например, с помощью мыши). Эти команды связаны, прежде всего, с запуском (приостановкой, остановкой) программ, с операциями над файлами (, хотя имеются и иные команды.

6. Управление установкой приложений

Для правильной работы приложений они сначала должны пройти процедуру установки. Она нужна из-за того, что при разработке ПО невозможно заранее предвидеть особенности аппаратной и программной конфигурации вычислительной системы, на которой будет работать это ПО. Поэтому дистрибутивный комплект ПО (установочный пакет) представляет собой не законченный программный продукт, а так называемый полуфабрикат, из которого в процессе установки формируется полноценное приложение. При этом происходит привязка приложения к существующей аппаратно-программной среде и настройка его на работу именно в этой среде.

 

7. Управление исполнением приложений

 а. Загрузка в оперативную память подлежащих исполнению программ.

 б. Распределение памяти, а в большинстве современных систем и организация виртуальной памяти.

 в. Запуск программы (передача ей управления, в результате чего процессор исполняет программу).

 г. возможность одновременной (режим мультипрограммирования) или поочередной работы нескольких приложений (в зависимости от типа ОС);

 д. Организация механизмов обмена сообщениями и данными между выполняющимися программами.

 е. возможность совместного использования программных, аппаратных, сетевых и прочих ресурсов вычислительной системы несколькими приложениями;

ж. Защита одной программы от влияния другой, обеспечение сохранности данных, защита самой операционной системы от исполняющихся на компьютере приложений.

з. возможность прерывания работы приложения по желанию пользователя и снятия сбойной задачи без ущерба для других приложений (надежность системы).

 

8. Управление удалением приложений

a) Если в ОС каждое приложение имеет собственные ресурсы, то его удаление не требует вмешательства ОС – достаточно удалить каталог, где размещается приложение.

b) Если в ОС ресурсы используются совместно, то нельзя допустить, чтобы при удалении одного приложения были удалены ресурсы, необходимые другим приложениям (даже если эти ресурсы были установлены с удаляемым приложением). Поэтому в таком случае удаление происходит под контролем ОС.

9. Взаимодействие с аппаратным обеспечением

Из-за многообразия аппаратных средств, разработчики ПО не могут предусмотреть варианты взаимодействия своих программ с ними. Поэтому разработчики прилагают к своим программам специальные средства управления – драйверы.

10. Обслуживание компьютера

С этой целью современные ОС содержат в своем составе служебные приложения:

а. Средства проверки дисков. Включают в себя средства логической проверки (целостность файловой структуры) и средства физической диагностики поверхности.

б. Средства сжатия дисков – запись данных на диск в уплотненном виде посредством специального драйвера.

в. Средства управления виртуальной памятью. Она создается на жестком диске с целью расширения ОП.

г. Средства кэширования дисков. Дисковый кэш – это область ОП, в которой хранятся ранее считанные данные и программы (для ускорения повторного обращения к ним).

д. Средства резервного копирования данных.

11. Дополнительные функции

а. поддержка локальной сети без специального ПО;

б. доступ к основным службам интернета средствами самой ОС;

в. наличие средств защиты данных от несанкционированного доступа, просмотра и внесения изменений;

г. возможность оформления рабочей среды ОС;

д. обеспечение поочередной работы различных пользователей на одном ПК с сохранением настроек и данных каждого пользователя;

12. Идентификация всех программ и данных.

 

13. Прием и исполнение различных запросов от выполняющихся приложений. Операционная система умеет выполнять очень большое количество системных функций (сервисов), которые могут быть запрошены из выполняющейся программы. Обращение к этим сервисам осуществляется по соответствующим правилам, которые и определяют интерфейс прикладного программирования (Application Program Interface, API) этой операционной системы.

 

14. Обслуживание всех операций ввода-вывода.

15. Обеспечение работы систем управлений файлами (СУФ) и/или систем управления базами данных (СУБД), что позволяет резко увеличить эффективность всего программного обеспечения.

 

16. Обеспечение взаимодействия связанных между собой компьютеров (Для сетевых операционных систем).

 

17. Аутентификация и авторизация пользователей (для большинства диалоговых операционных систем). Под аутентификациейпонимается процедура проверки имени пользователя и его пароля на соответствие тем значениям, которые хранятся в его учетной записи. Очевидно, что если входное имя (login) пользователя и его пароль совпадают, то, скорее всего, это и будет тот самый пользователь. Термин авторизация означает, что в соответствии с учетной записью пользователя, который прошел аутентификацию, ему (и всем запросам, которые будут идти к операционной системе от его имени) назначаются определенные права (привилегии), определяющие, что он может, а что не может делать на компьютере.

 

18. Предоставление услуг на случай частичного сбоя системы.

 


Тема 3. Архитектурные особенности компьютера

На макроуровне компьютер состоит из процессора, памяти и устройств ввода-вывода; при этом каждый компонент представлен одним или несколькими модулями. Чтобы компьютер мог выполнят свое основное предназначение, состоящее в выполнении программ, различные компоненты должны иметь возможность функционировать между собой.

Итак, выделим 4 структурные компоненты компьютера:

1. Процессор. Осуществляет контроль за действиями компьютера и обрабатывает данные. Если в системе есть только один процессор, он называется центральным процессором (Central Processing Unit - CPU).

2. Память. Разные виды памяти имеют различное назначение.

3. Устройства ввода-вывода. Служат для передачи данных между компьютером и внешним окружением, состоящим из различных периферийных устройств, в число которых входит вторичная память, коммуникационное оборудование и терминалы.

4. Системная шина. Определенные структуры и механизмы, обеспечивающие взаимодействие между процессором, оперативной памятью и устройствами ввода-вывода.

Рис. 3. Макроструктура компьютера

Процессор

Он выбирает из памяти команды и выполняет их. Обычный цикл работы центрального процессора выглядит так: он читает первую команду из памяти, декодирует ее для определения ее типа и операндов, выполняет команду, затем считывает, декодирует и выполняет последующие команды. Таким образом осуществляется выполнение программ.

Для каждого центрального процессора существует набор команд, который он в состоянии выполнить. Например, процессор Pentium не может обработать программы, написанные для SPARC, а процессор SPARC не может выполнить программы, написанные для Pentium.

Доступ к памяти для получения команд или наборов данных занимает намного больше времени, чем выполнение этих команд. Поэтому все центральные процессоры содержат внутренние регистры для хранения ключевых переменных и временных результатов.

Регистр – область памяти быстрого доступа, но намного меньшей емкости, чем основная память.

Регистры выполняют 2 основные функции:

1. Регистры, доступные пользователю. Позволяют программисту хранить в них некоторые данные, чтобы сократить число обращений к основной памяти.

2. Регистры управления и регистры состояния. Используются в процессоре для контроля над выполняемыми операциями. С их помощью привилегированные программы ОС могут контролировать ход выполнения других программ.



2019-12-29 936 Обсуждений (0)
Что такое ОС? Подходы к определению 5.00 из 5.00 1 оценка









Обсуждение в статье: Что такое ОС? Подходы к определению

Обсуждений еще не было, будьте первым... ↓↓↓

Отправить сообщение

Популярное:
Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение...
Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы...
Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас...
Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние...



©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (936)

Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.008 сек.)