Общие сведения об операционных системах

Содержание

Введение.. 4

1 Операционные системы ЭВМ. Основные принципы и понятия.. 4

1.1 Общие сведения об операционных системах. 4

1.1.1 Функции и состав ОС.. 5

1.1.2 Классификация ОС.. 5

1.1.3 Программы ОС.. 6

1.1.4 Управление данными в операционных системах. 7

1.1.5 Операционная система как интерфейс между пользователем и компьютером.. 8

2 Машинно-зависимые свойства ОС.. 10

2.1 Архитектура компьютера. 11

2.2 Обработка прерываний.. 13

2.3 Планирование процессов. 14

2.3.1 Описание процессов. Модели процессов. 14

2.3.2 Образ процесса. Управляющий блок процесса. 18

1. Идентификация процессов. 18

2.3.2.2 Информация о состоянии процесса. 18

2.3.2.3 Управляющая информация процесса. 18

2.3.3 Взаимодействие процессов. 20

2.3.4 Категории алгоритмов планирования. 24

Тема 2.4 Обслуживание ввода вывода. 25

2.5 Управление реальной памятью.. 28

Контрольный блок.. 35

3. Машинно-независимые свойства операционных систем... 49

3.1 Файловые системы FAT16, FAT32, NTFS. 49

3.2 Сравнение файловых систем. 55

3.3 Файловая система UNIX.. 61

4. Работа в операционных системах и средах.. 64

4.1 ОС MS DOS. Однопользовательская, однозадачная. 64

4.1.1 Краткая история MS-DOS. 64

4.1.2 Типы памяти. 64

4.1.3 ОС MS DOS. Состав. Основные команды.. 67

4.1.4 Конфигурирование MS DOS по указаниям в файлах autoexec.bat и config.sys. 72

4.2 Операционные оболочки.. 78

4.2.1 Назначение операционных оболочек.. 78

4.2.2 NORTON COMMANDER.. 79

4.3 Обзор операционных систем семейства WINDOWS. 87

4.3.1 История WINDOWS 95/98/Me, WINDOWS NT/2000/XP.. 87

4.3.2.Архитектура WINDOWS’98. 94

4.3.3 Последовательность загрузки Windows. 97

4.3.4 Библиотеки динамической компоновки. 101

4.3.5 Кооперативная и приоритетная многозадачность. 102

4.3.6Windows ХР.. 104

4.4 Особенности операционных систем семейства UNIX.. 109

4.4.1 Краткие сведения о развитии ОС UNIX.. 109

4.4.2 Файловая система ОС UNIX.. 112

4.4.3 Процессы в ОС UNIX.. 113

4.4.4 Средства системного администрирования. 115

4.4.5 Ядро операционной системы.. 116

Литература, нормативно-техническая документация.. 118

Глоссарий.. 119

Автор курса. 126

Введение

 

Ранние ЭВМ не предусматривали ОС, поэтому процесс запуска/остановки программы, присоединения внешних носителей управлялись вручную или из прикладной программы. В середине 60-х годов ряд ведущих фирм-производителей ЭВМ – IBM (США), ICL (International Computer Limited – Великобритания), CII (Compagne Internationale pour Informatigue – Франция) практически одновременно приступили к выпуску моделей машин (собственно – IBM 360, System 4, Iris 80), оснащенных операционными системами.

Наиболее современной и конкурентоспособной оказалась система OS/ 360 (IBM), в которой были заложены практически все основные черты ОС, позволяющие превратить ЭВМ в «автоматизированную фабрику» обработки информации при минимальном участии человека. OS/360 и другие современные системы были ориентированы на пакетную обработку информации, при которой пользователь не может вмешаться в ход выполняемой задачи, оперативно просмотреть промежуточные данные, т.е. оторван от машины.

Появление и широкое распространение видеотерминалов привели к возможности предоставить пользователю интерактивный диалоговый доступ к вычислительному процессу, которым он занимается. В OS/360 фирмой и пользователями были внесены дополнения – появились системы TSO, CICS (Customer Information Control System). Известен ряд удачных отечественных разработок – Primus Focus.Появившиеся в последующий период ОС ориентировались исключительно на интерактивную работу пользователей.

Классификация ПО

ПО

Системные Прикладные Средства разработки

 

Операционные системы ЭВМ. Основные принципы и понятия

В результате изучения 1-го модуля студенты должны получить представление:

· об основных этапах эволюции операционных систем;

· о назначении и функциях операционных систем;

· об основах классификации и видах операционных систем

Общие сведения об операционных системах

 

Основные принципы и понятия.

Ранние ЭВМ не предусматривали ОС, поэтому процесс запуска/остановки программы, присоединения внешних носителей управлялись вручную или из прикладной программы. В середине 60-х годов ряд ведущих фирм-производителей ЭВМ – IBM (США), ICL (International Computer Limited – Великобритания), CII (Compagne Internationale pour Informatigue – Франция) практически одновременно приступили к выпуску моделей машин (собственно – IBM 360, System 4, Iris 80), оснащенных операционными системами.

Наиболее современной и конкурентоспособной оказалась система OS/ 360 (IBM), в которой были заложены практически все основные черты ОС, позволяющие превратить ЭВМ в «автоматизированную фабрику» обработки информации при минимальном участии человека. OS/360 и другие современные системы были ориентированы на пакетную обработку информации, при которой пользователь не может вмешаться в ход выполняемой задачи, оперативно просмотреть промежуточные данные, т.е. оторван от машины.

Появление и широкое распространение видеотерминалов привели к возможности предоставить пользователю интерактивный диалоговый доступ к вычислительному процессу, которым он занимается. В OS/360 фирмой и пользователями были внесены дополнения – появились системы TSO, CICS (Customer Information Control System). Известен ряд удачных отечественных разработок – Primus, Focus. Появившиеся в последующий период ОС ориентировались исключительно на интерактивную работу пользователей.

 

Функции и состав ОС

Функции ОС

Операционная система – это набор программ, обеспечивающий организацию вычислительного процесса ЭВМ. Основные задачи следующие:

- увеличение пропускной способности ЭВМ (за счет организации непрерывной обработки потока задач с автоматическим переходом от одной задачи к другой и эффективного распределения ресурсов ЭВМ по нескольким задачам);

- уменьшение времени реакции системы на запросы пользователей и получение пользователями ответов от ЭВМ;

- упрощение работы разработчиков программных средств и сотрудников обслуживающего персонала ЭВМ (за счет предоставления им значительного количества языков программирования и разнообразных сервисных программ).

По современным представлениям ОС должна уметь делать следующее:

- обеспечивать загрузку пользовательских программ в оперативную память и их исполнение (этот пункт не относится к ОС, предназначенным для прошивки в ПЗУ).

- обеспечивать управление памятью. В простейшем случае это указание единственной загруженной программе адреса, на котором кончается память, доступная для использования, и начинается память, занятая системой. В многопроцессорных системах это сложная задача управления системными ресурсами.

- обеспечивать работу с устройствами долговременной памяти, такими как магнитные диски, ленты, оптические диски, флэш-память и т.д. Как правило, ОС управляет свободным пространством на этих носителях и структурирует пользовательские данные в виде файловых систем.

- предоставлять более или менее стандартизованный доступ к различным периферийным устройствам, таким как терминалы, модемы, печатающие устройства и т.д.

- предоставлять некоторый пользовательский интерфейс. Часть систем ограничивается командной строкой, в то время как другие на 90% состоят из интерфейсной подсистемы.

Существуют ОС, функции которых этим и исчерпываются. Одна из хорошо известных систем такого типа – дисковая операционная система MS-DOS. Более развитые ОС предоставляют также следующие возможности:

- параллельное (или псевдопараллельное, если машина имеет только один процессор) исполнение нескольких задач;

- организацию взаимодействия задач друг с другом;

- организацию межмашинного взаимодействия и разделения ресурсов;

- защиту системных ресурсов, данных и программ пользователя, исполняющихся процессов и самой себя от ошибочных и зловредных действий пользователей и их программ;

- аутентификацию (проверку того, что пользователь является тем, за кого он себя выдает);

- авторизацию(проверка, что тот, за кого себя выдает пользователь, имеет право выполнять ту или иную операцию) и другие средства обеспечения безопасности.

 

Классификация ОС

ОС могут классифицироваться по следующим показателям:

- количество пользователей: однопользовательские ОС (MS-DOS, WINDOWS) и многопользовательские (VM, UNIX)

- доступ: пакетные(OS360), интерактивные (WINDOWS, UNIX), системы реального времени(QNX, RSX)

- количество решаемых задач: однозадачные ОС (MS-DOS) и многозадачные ОС (WINDOWS, UNIX)

ОС предназначена для выполнения следующих основных (тесно взаимосвязанных) функций:

- управление данными;

- управление задачами;

- связь с человеком-оператором.

В различных ОС эти функции реализуются в различных масштабах и с помощью разных технических, программных, информационных методов и средств.

Структурно ОС представляет собой совокупность программ, управляющих ходом работы вычислительной машины, идентифицирующих прикладные программы и данные и осуществляющих связь между машиной и оператором. ОС повышает производительность вычислительного комплекса за счет гибкой организации прохождения потока задач через машину; равномерной загрузки оборудования; оптимального использования всех ресурсов ЭВМ, стандартной организации хранения в машине больших массивов данных при наличии разнообразных способов доступа к ним.

В состав системного программного обеспечения входят также сервисные программы, которые предназначены для проверки исправности блоков ЭВМ, обнаружения и локализации отказов устройств и устранения их влияния на работу системы в целом.

Программы ОС

Программы ОС постоянно (резидентно) занимают в оперативной памяти объём, установленный при конфигурировании системы. Остальные части ОС по мере необходимости вызываются из внешней памяти.

ОС обеспечивает осуществление в вычислительной системе следующих процессов:

- обработки задач;

- работы системы в режиме диалога и квантовом времени;

- работы системы в реальном масштабе времени в составе многопроцессорных и многомашинных комплексов;

- связи оператора с системой;

- протоколирования хода выполнения вычислительных работ; обработки данных, поступающих по каналам связи;

- функционирования устройств ввода-вывода;

- использования широкого набора средств отладки и тестирования программ;

- планирования прохождения задач в соответствии с их приоритетами;

- ведения учета и контроля за использованием данных, программ и ресурсов ЭВМ.

Основные компоненты ОС – управляющие и обрабатывающие программы. Управляющие программы управляют работой вычислительной системы, обеспечивая в первую очередь автоматическую смену заданий для поддержания непрерывного режима работы ЭВМ при переходе от одной программы к другой без вмешательства оператора.

Управляющая программа определяет порядок выполнения обрабатывающих программ и обеспечивает необходимым набором услуг их выполнения. Основные функции управляющей программы: последовательное или приоритетное выполнение каждой работы (управление задачами); хранение, поиск и обслуживание данных независимо от их организации и способа хранения (управление данными).

Программы управления задачами считывают входные потоки задач, обрабатывают их в зависимости от приоритета, инициирует одновременное выполнение нескольких заданий; вызывают процедуры; ведут системный журнал.

Программы управления данными обеспечивают способы организации, идентификации, хранения, каталогизации и выборки обрабатываемых данных. Эти программы управляют вводом – выводом данных с различной организацией, объединением записей в блоки и разделением блоков на записи, обработкой меток томов и наборов данных.

Программы управления восстановлением после сбоя обрабатывают прерывания от систем контроля, регистрирует сбои в процессоре и внешних устройствах, формируют записи о сбое в журнале, анализирует возможность завершения затронутой сбоем задачи и переводят систему в состояние ожидания, если завершение задачи невозможно.

Конфигурация системы. Прикладная программа в операционных системах может получить от ОС в процессе своей работы характеристики конкретной реализации системы, в среде которой она функционирует: имя, версию и редакцию операционной системы, тип и технические характеристики компьютера. В ОС обычно имеются средства локализации, позволяющие настроить систему на конкретное национальное (местное) представление данных: представление десятичных дробей, денежных величин, даты и времени.