Операционные системы (ОС).

Основная функция ОС – управление ресурсами компьютера, к ним относятся внутренняя и внешняя память, процессорное время и время работы периферийных устройств. ОС является большим по объему программным комплексом и хранится во внешней памяти на жестком магнитном диске. При включении компьютера ОС частично копируется во внутреннюю память компьютера и в процессе работы компьютера остается в этой памяти постоянно (резидентная часть).

По мере необходимости программы, входящие в эту часть ОС обращаются к жесткому магнитному диску (ЖМД) и подгружаются необходимые другие части ОС.

Управление памятью.

Внутренняя память компьютера одновременно используется самой ОС и прикладными программами. Таким образом, встает задача разделения внутренней памяти таким образом, чтобы работающие программы не мешали друг другу. Распределение внутреннего объема памяти не является постоянным. В составе ОС есть программы, отвечающие за динамическое распределение памяти между прикладными программами (диспетчеры памяти), которые являются составной частью ОС.

Управление внешней памятью. К устройствам внешней памяти относят ЖМД и оптические диски. Современные ОС используют файловые структуры. Основная идея в том, что информация на устройствах внешней памяти хранится в файлах, записях определенного формата. Файлы могут содержать как обрабатываемые данные, так и программы для их обработки. Работа с внешней памятью состоит в том, что используются программные файлы и файлы данных, необходимые для работы этих программ. С точки зрения хранения информации во внешней памяти безразлично является ли файл программой или это файл данных. ОС занимается анализом устройств внешней памяти и распределяет поверхность носителя для размещения на этой поверхности соответствующих файлов. Информацию о размещении файлов ОС ведет постоянно в виде таблицы FAT (File Allocation Table).

Процессорное время.

Работа компьютера – исполнение программы. Программа используется процессором, как последовательность программ, поступающих во времени, таким образом, если на компьютере выполняется в данный момент несколько программ, то процессорное время должно разделяться между этими программами. В процессе работы компьютера исполняется всегда несколько программ.

Для разделения времени работы процессора существуют разные алгоритмы управления процессорным временем. Общая идея сводится к последовательному выполнению программ на одном процессоре.

Таким образом, В любой ОС есть средства, позволяющие управлять одновременно внутренней и внешней памятью, процессорным временем и временем работы периферийных устройств.

Существует несколько алгоритмов управления ресурсами компьютера.

По особенностям распределения ресурсов различают следующие типы ОС:

1. По числу одновременно исполняемых задач.

· Однозадачные

· Многозадачные

В однозадачных ОС в данный момент времени может исполняться одна пользовательская задача (MS DOS).

В многозадачных ОС возможно исполнение нескольких пользовательских задач одновременно (Windows), это требует распределения между задачами процессорного времени, памяти и периферийных устройств. Для этого ОС должна иметь соответствующие возможности.

2. По числу одновременно работающих пользователей различают.

· Однопользовательские ОС

В этих ОС в любой момент времени может обслуживаться только один пользователь (Windows).

· Многопользовательские (Unix, Linux).

Многозадачные ОС по управлению ресурсами могут быть разделены на несколько типов:

· Системы пакетной обработки информации

· Системы с разделением времени

· Системы реального времени

Системы пакетной обработки информации.

Для исполнения нескольких задач на компьютере используют одни и те же ресурсы компьютерной системы. В режиме пакетной обработки любая задача должна выполняться от начала и до конца. Таким образом, на процессоре ОС готовит мультипрограммную смесь, в этой смеси чередуются  программы, требующие различных затрат ресурсов компьютерной системы. Есть программы, использующие большое количество процессорного времени, но малый объем памяти на ЖМД. Другие программы требуют меньше процессорного времени, но чаще обращаются к ЖМД

Путем составления такой смеси удается максимизировать пропускную способность компьютерной системы в целом. В настоящее время таких ОС не существует, потому что задачи в таких ОС не могут быть интерактивными.

Системы реального времени.

В них переход от одной задачи к другой осуществляется по сигналам прерывания, которые генерируются самой исполняемой задачей. Если ОС получает сигнал прерывания, вызванный какой-то задачей, то выполнение программы, которая происходит в данный момент, приостанавливается, результаты запоминаются, а управление передается задаче, вызвавшей прерывание. Та программа, которая выполняется в отсутствие сигнала прерывания – фоновая программа. В простейшем случае она анализирует прерывание задач. Такие ОС используются, как правило, в информационных системах АСУТП. Прерывание в таких задачах формируются тогда, когда готов результат измерения какого-то физического параметра с помощью соответствующего датчика.

В настоящее время используются несколько типов ОС, которые относятся к различным классам.

ОС семейства Windows(98, XP, 2000 и др.) – многозадачные, однопользовательские системы, ориентированные для ПК, для решения наибольшего числа задач.

ОС семейства Unix (Linux) – многозадачные и многопользовательские. И та и другая годятся для любого ПК.

Многопользовательские Unix – подобные системы содержат более развитые средства защиты пользователей.

ОС семейства OS/2,OS9 предназначены для более узкого круга задач. OS9 – это система реального времени.

Современные ОС общего назначения используют графический – оконный интерфейс для общения с пользователем, хотя Unix может использовать и командный язык.