Функции операционной системы: Операционная система и функции операционной системы

Содержание

Назначение и функции операционной системы

Операционная система компьютера представляет собой комплекс взаимосвязанных программ, который действует как интерфейс между приложениями и пользователями, с одной стороны, и аппаратурой компьютера – с другой.

В соответствии с этим определением ОС выполняет две группы функций:

· предоставление пользователю или программисту вместо реальной аппаратуры компьютера расширенной виртуальной машины, с которой удобней рабо­тать и которую легче программировать;

· повышение эффективности использования компьютера путем рационального управления его ресурсами в соответствии с некоторым критерием.

ОС как виртуальная машина.Для того чтобы успешно решать свои задачи, современный пользователь или даже прикладной программист может обойтись без досконального знания аппаратного устройства компьютера. Ему не обязательно быть в курсе того, как функционируют различные электронные блоки и электромеханические узлы компьютера. Такие частности, как используемая при записи частотная модуляция или текущее состояние двигателя механизма перемещения магнитных головок чтения/записи, не должны волновать программиста. Именно операционная система скрывает от программиста большую часть особенностей аппарату­ры и предоставляет возможность простой и удобной работы с требуемыми файлами.

В результате реальная машина, способная выполнять только небольшой набор элементарных действий, определяемых ее системой команд, превращается в виртуальную машину, выполняющую широкий набор гораздо более мощных функций. Виртуальная машина тоже управляется командами, но это уже команды другого, более высокого уровня, такие, как удалить файл с определенным именем, запустить на выполнение некоторую прикладную программу, повысить приоритет задачи, вывести текст из файла на печать. Таким образом, назначение ОС состоит в предоставлении пользователю/программисту некоторой расширенной виртуальной машины, которую легче программировать и с которой легче работать, чем непосредственно с аппаратурой, составляющей реальный компьютер или реальную сеть.

ОС как система управления ресурсами. Операционная система не только предоставляет пользователям и программистам удобный интерфейс к аппаратным средствам компьютера, но и является меха­низмом, распределяющим ресурсы компьютера.

К основным ресурсам современных вычислительных систем могут быть отнесены такие ресурсы, как процессоры, основная память, таймеры, наборы данных, диски, накопители на магнитных лентах, принтеры, сетевые устройства и некоторые другие. Ресурсы распределяются между процессами. Процесс (задача) представляет собой базовое понятие большинства современных ОС и часто кратко определяется как программа в стадии выполнения. Программа — это статический объект, представляющий собой файл с кодами и данными. Процесс — это динамический объект, который возникает в операционной системе после того, как пользователь или сама операционная система решает «запустить программу на выполнение», то есть создать новую единицу вычислительной работы.

Управление ресурсами вычислительной системы с целью наиболее эффектив­ного их использования является назначением операционной системы.

Управление ресурсами включает решение следующих общих задач, не зависящих от типа ресурса:

· планирование ресурса — то есть определение, какому процессу, когда и в каком количестве (если ресурс может выделяться частями) следует выделить данный ресурс;

· удовлетворение запросов на ресурсы;

· отслеживание состояния и учет использования ресурса – то есть поддержание оперативной информации о том, занят или свободен ресурс и какая доля ресурса уже распределена;

· разрешение конфликтов между процессами.

Управление ресурсами составляет важную часть функций любой операционной системы, в особенности мультипрограммной. Многие функции управления ресурсами выполняются операционной системой автоматически и прикладному программисту недоступны.

Функции операционной системы автономного компьютера обычно группируют­ся либо в соответствии с типами локальных ресурсов, которыми управляет ОС, либо в соответствии со специфическими задачами, применимыми ко всем ресур­сам. Иногда такие группы функций называют подсистемами. Наиболее важными подсистемами управления ресурсами являются подсистемы управления процес­сами, памятью, файлами и внешними устройствами, а подсистемами, общими для всех ресурсов, являются подсистемы пользовательского интерфейса, защиты данных и администрирования.

· Управление процессами

Важнейшей частью операционной системы, непосредственно влияющей на функ­ционирование вычислительной машины, является подсистема управления про­цессами.

Для каждого вновь создаваемого процесса ОС генерирует системные информа­ционные структуры, которые содержат данные о потребностях процесса в ресур­сах вычислительной системы, а также о фактически выделенных ему ресурсах.

Чтобы процесс мог быть выполнен, операционная система должна назначить ему область оперативной памяти, в которой будут размещены коды и данные процес­са, а также предоставить ему необходимое количество процессорного времени. Кроме того, процессу может понадобиться доступ к таким ресурсам, как файлы и устройства ввода-вывода.

В мультипрограммной операционной системе одновременно может существо­вать несколько процессов. Часть процессов порождается по инициативе пользо­вателей и их приложений. Такие процессы обычно называют пользовательскими. Другие процессы, называемые системными, инициализируются самой операци­онной системой для выполнения своих функций.

Поскольку процессы часто одновременно претендуют на одни и те же ресурсы, то в обязанности ОС входит поддержание очередей заявок процессов на ресур­сы, например, очереди к процессору, к принтеру, к последовательному порту.

Важная задача операционной системы – защита ресурсов, выделенных данному процессу, от остальных процессов. Одним из наиболее тщательно защи­щаемых ресурсов процесса являются области оперативной памяти, в которой хранятся коды и данные процесса. Совокупность всех областей оперативной па­мяти, выделенных операционной системой процессу, называется его адресным пространством. За­щищаются и другие типы ресурсов, такие, как файлы, внешние устройства и т. д. Операционная система может не только защищать ресурсы, выделенные одному процессу, но и организовывать их совместное использование, например, разре­шать доступ к некоторой области памяти нескольким процессам.

На протяжении периода существования процесса его выполнение может быть многократно прервано и продолжено. Для того чтобы возобновить выполнение процесса, необходимо восстановить состояние его операционной среды. Состоя­ние операционной среды идентифицируется состоянием регистров и программного счетчика, режимом работы процессора, указателями на открытые файлы, информацией о незавершенных операциях ввода-вывода, кодами ошибок выпол­няемых данным процессом системных вызовов и т. д. Эта информация называет­ся контекстом процесса. Говорят, что при смене процесса происходит переклю­чение контекстов.

Таким образом, подсистема управления процессами планирует выполнение про­цессов, то есть распределяет процессорное время между несколькими одновре­менно существующими в системе процессами, занимается созданием и уничто­жением процессов, обеспечивает процессы необходимыми системными ресурсами.

· Управление памятью

Память является для процесса таким же важным ресурсом, как и процессор, так как процесс может выполняться процессором только в том случае, если его коды и данные (не обязательно все) находятся в оперативной памяти. Управление памятью включает функции распределения имеющейся физической памяти между всеми существующими в системе в данный момент процессами, загрузки кодов и данных процессов в отведенные им области памяти, настройки адресно-зависимых частей кодов процесса на физические адреса выделенной области, а также защиты областей памяти каждого процесса.

Существует большое разнообразие алгоритмов распределения памяти, которые мо­гут отличаться, например, количеством выделяемых процессу областей памяти (в одних случаях память выделяется процессу в виде одной непрерывной облас­ти, а в других — в виде нескольких несмежных областей), степенью свободы гра­ницы областей (она может быть жестко зафиксирована на все время существова­ния процесса или же динамически перемещаться при выделении процессу дополнительных объемов памяти). В некоторых системах распределение памяти выполняется страницами фиксированного размера, а в других — сегментами пе­ременной длины.

Одним из наиболее популярных способов управления памятью в современных операционных системах является механизм виртуальной памяти. Наличие в ОС этого механизма позволяет программисту писать програм­му так, как будто в его распоряжении имеется однородная оперативная память большого объема, часто существенно превышающего объем имеющейся физиче­ской памяти. В действительности все данные, используемые программой, хра­нятся на диске и при необходимости частями (сегментами или страницами) ото­бражаются в физическую память.

Защита памяти — это избирательная способность предохранять выполняемую задачу от записи или чтения памяти, назначенной другой задаче. Правильно написанные программы не пытаются обращаться к памяти, назначенной другим. Однако реальные программы часто содержат ошибки, в результате которых та­кие попытки иногда предпринимаются. Средства защиты памяти, реализован­ные в операционной системе, должны пресекать несанкционированный доступ процессов к чужим областям памяти.

Таким образом, функциями ОС по управлению памятью являются отслеживание свободной и занятой памяти; выделение памяти процессам и освобождение памяти при завершении процессов; защита памяти; вытеснение процессов из оперативной памяти на диск, когда размеры основной памяти недостаточны для размещения в ней всех процессов, и возвращение их в оперативную память, ко­гда в ней освобождается место; настройка адресов программы на кон­кретную область физической памяти.

· Управление файлами и внешними устройствами

Способность ОС к «экранированию» сложностей реальной аппаратуры очень ярко проявляется в одной из основных подсистем ОС – файловой системе. Операционная система представляет отдельный набор данных, хранящихся на внешнем накопителе, в виде файла – простой неструктурированной последовательности байтов, имеющей символьное имя. Для удобства работы с данными файлы группируются в каталоги, которые, в свою очередь, образуют группы — каталоги более высокого уровня. Пользователь может с помощью ОС выполнять над файлами и каталогами такие действия, как поиск по имени, удаление, вывод содержимого на внешнее устройство (например, на дисплей), изменение и сохранение содержимого.

Чтобы представить большое количество наборов данных, разбросанных случайным образом по цилиндрам и поверхностям дисков различных типов, в виде хорошо всем знакомой и удобной иерархической структуры файлов и каталогов, операционная система должна решить множество задач. В частности, файловая система выполняет преобразование символьных имен файлов, с которыми работает пользователь или прикладной программист, в физические адреса данных на диске, организует совместный доступ к файлам, защищает их от несанкционированного доступа.

· Защита данных и администрирование

Безопасность данных вычислительной системы обеспечивается средствами от­казоустойчивости ОС, направленными на защиту от сбоев и отказов аппара­туры и ошибок программного обеспечения, а также средствами защиты от несанкционированного доступа. В последнем случае ОС защищает данные от ошибочного или злонамеренного поведения пользователей системы. Первым рубежом обороны при защите данных от несанкционированного доступа является процедура логического входа. Операционная система должна убедиться, что в систему пытается войти пользователь, вход которого разрешен администратором. Функции защиты ОС вообще очень тесно связаны с функциями администрирования, так как именно администратор определяет права пользователей при их обращении к разным ресурсам системы — файлам, каталогам, принтерам, сканерам и
т. п. Кроме того, администратор ограничивает возможности пользователей в выполнении тех или иных системных действий. Например, пользователю может быть запрещено выполнять процедуру завершения работы ОС, устанавливать системное время, завершать чужие процессы, создавать учетные записи пользователей, изменять права доступа к некоторым каталогам и файлам. Администратор может также урезать возможности пользовательского интерфейса, убрав, например, некоторые пункты из меню операционной системы, выводимого на дисплей пользователя.

Важным средством защиты данных являются функции аудита ОС, заключающиеся в фиксации всех событий, от которых зависит безопасность системы. Например, попытки удачного и неудачного логического входа в систему, операции доступа к некоторым каталогам и файлам, использование принтеров и т. п. Список событий, которые необходимо отслеживать, определяет администратор ОС.

Поддержка отказоустойчивости реализуется операционной системой, как правило, на основе резервирования. Чаще всего в функции ОС входит поддержание нескольких копий данных на разных дисках или разных дисковых накопителях. Резервируются также принтеры и другие устройства ввода-вывода. При отказе одного из избыточных устройств операционная система должна быстро и прозрачным для пользователя образом произвести реконфигурацию системы и продолжить работу с резервным устройством. Поддержка отказоустойчивости также входит в обязанности системного администратора. В состав ОС обычно входят утилиты, позволяющие администратору выполнять регулярные операции резервного копирования для обеспечения быстрого восстановления важных данных.

· Интерфейс прикладного программирования

Прикладные программисты используют в своих приложениях обращения к ОС, когда для выполнения тех или иных действий им требуется особый статус, которым обладает только операционная система. Например, в большинстве современных ОС все действия, связанные с управлением аппаратными средствами компьютера, может выполнять только ОС. Помимо этих функций, прикладной программист может воспользоваться набором сервисных функций ОС, которые упрощают написание приложений. Функции такого типа реализуют универсальные действия, часто требующиеся в различных приложениях, такие, например, как обработка текстовых строк. Эти функции могли бы быть выполнены и самим приложением, однако гораздо проще использовать уже готовые, отлаженные процедуры, включенные в состав операционной системы. В то же время даже при наличии в ОС соответствующей функции программист может реализовать ее самостоятельно в рамках приложения, если предложенный операционной системой вариант его не вполне устраивает.

Возможности операционной системы доступны прикладному программисту в виде набора функций, называющегося интерфейсом прикладного программирования ( Application Programming Interface, API). От конечного пользователя эти функции скрыты за оболочкой алфавитно-цифрового или графического пользовательского интерфейса.

Для разработчиков приложений все особенности конкретной операционной системы представлены особенностями ее API. Поэтому операционные системы с различной внутренней организацией, но с одинаковым набором функций API кажутся им одной и той же ОС, что упрощает стандартизацию операционных систем и обеспечивает переносимость приложений между внутренне различными ОС, соответствующими определенному стандарту на API. Например, следо­вание общим стандартам API UNIX, одним из которых является стандарт POSIX (Portable Operating System Interface for Computer Environment), позволяет говорить о некоторой обобщенной операционной системе UNIX, хотя многочисленные версии этой ОС от разных производителей иногда существенно отличаются внутренней организацией.

Приложения выполняют обращения к функциям API с помощью системных вызовов. Способ, которым приложение получает услуги операционной системы, очень похож на вызов подпрограмм. Информация, нужная ОС и состоящая обычно из идентификатора команды и данных, помещается в определенное место памяти, в регистры и/или стек. Затем управление передается операционной системе, которая выполняет требуемую функцию и возвращает результаты через память, регистры или стеки. Если операция проведена неуспешно, то результат включает индикацию ошибки.

Способ реализации системных вызовов зависит от структурной организации ОС, которая, в свою очередь, тесно связана с особенностями аппаратной платформы. Кроме того, он зависит от языка программирования. При использовании язы­ков высокого уровня функции ОС вызываются тем же способом, что и написан­ные пользователем подпрограммы, требуя задания определенных аргументов в определенном порядке.

· Пользовательский интерфейс

Операционная система должна обеспечивать удобный интерфейс не только для прикладных программ, но и для человека, работающего за терминалом. Этот человек может быть конечным пользователем, администратором ОС или программистом.

Современные ОС поддерживают развитые функции пользовательского интер­фейса для интерактивной работы за терминалами двух типов: алфавитно-цифро­выми и графическими.

При работе за алфавитно-цифровым терминалом пользователь имеет в своем распоряжении систему команд, мощность которой отражает функциональные возможности данной ОС. Обычно командный язык ОС позволяет запускать и останавливать приложения, выполнять различные операции с файлами и ката­логами, получать информацию о состоянии ОС (количество работающих про­цессов, объем свободного пространства на дисках и т. п.), администрировать сис­тему. Команды могут вводиться не только в интерактивном режиме с терминала, но и считываться из так называемого командного файла, содержащего некоторую последовательность команд. Программный модуль ОС, ответственный за чтение отдельных команд или же последовательности команд из командного файла, иногда называют командным интерпретатором.

Ввод команды может быть упрощен, если операционная система поддерживает графический пользовательский интерфейс. В этом случае пользователь для вы­полнения нужного действия с помощью мыши выбирает на экране нужный пункт меню или графический символ.

Управление процессами, задачами и оборудованием компьютера посредством функций операционной системы

Управление процессами, задачами и оборудованием компьютера посредством функций операционной системы — это использование функционального набора операционной системы для управления работой компьютерного оборудования.

Сущность и функции операционной системы

Определение 1

Операционная система – это комплект программ, которые служат интерфейсом между модулями вычислительных систем и прикладными программными приложениями, а также управляют компьютерным оборудованием и процессами вычислений, эффективным распределением вычислительных мощностей среди процессов вычислений.

В логической структурной организации типовых вычислительных систем операционная система располагается между компьютерными модулями с их микроскопической архитектурой, использованием машинных команд и набором собственного, внутреннего микропрограммного обеспечения и набором прикладных программных продуктов. Проектировщикам программного обеспечения операционная система даёт возможность абстрагирования от мелких деталей выполнения и работы модулей, выделяя им требуемый комплекс функций. Практически во всех вычислительных системах операционная система считается главным, самым существенным компонентом системного программного обеспечения.

Главными функциями, выполняемыми операционной системой, являются следующие:

  1. Осуществление по запросам программных приложений элементарных операций низкого уровня, являющихся общими для практически всех приложений и подпрограмм, а именно, операции ввода и вывода информации, пуск и прекращение работы других программ, предоставление и очистка памяти и так далее.
  2. Управление загрузкой приложений в оперативную память и их исполнением.
  3. Организация стандартного доступа к внешним устройствам.
  4. Выполнение управления оперативной памятью, то есть подразделение её среди процессов, формирование виртуальной памяти.
  5. Осуществление управления доступом информационным данным на различных носителях с независимым питанием, работающих в различных файловых системах.
  6. Организация интерфейса пользователя.
  7. Управление сетевыми операциями, работа со стеком сетевых протоколов.

Операционные системы могут выполнять и ряд дополнительных функций:

  1. Организация параллельного или псевдопараллельного исполнения приложений.
  2. Организация оптимального распределения ресурсных возможностей вычислительных систем среди процессов.
  3. Управление уровнями доступа разных процессов к ресурсным возможностям.
  4. Формирование надёжной защиты вычислительных процессов, основанной на подразделении доступа к ресурсным возможностям.
  5. Организация взаимодействия между процессами.
  6. Организация защиты данных пользователей.
  7. Организация многопользовательского режима работы с различными правами доступа.

Готовые работы на аналогичную тему

Задачи операционной системы по управлению модулями компьютера и файлами

Самыми важными задачами управления компьютерным оборудованием, осуществляемыми операционной системой, являются следующие:

  1. Параллельное функционирование модулей ввода, вывода информации и процессора.
  2. Организация кэширования данных и выполнение согласования скоростей информационного обмена.
  3. Разбиение модулей и информационных данных среди процессов.
  4. Организация удобной работы логического интерфейса между модулями и оставшейся частью системы.
  5. Организация поддержки различных устройств с обеспечением возможности просто их добавить.
  6. Режим динамической загрузки и выгрузки драйверов.
  7. Обеспечение поддержки набора файловых систем.

Организация оборудования ввода-вывода

Модули, предназначенные для ввода и вывода информации, подразделяются на следующие типы:

  • Модули, ориентированные на работу с блоками.
  • Модули, ориентированные на работу с байтами.

Ориентированное на работу с блоками оборудование сохраняет данные в блоках, имеющих фиксированный размер и свой уникальный адрес. Примером такого устройства может служить жёсткий диск. Модули, работающие с байтами, не имеют адресации и не обеспечивают возможность поиска информации. Они только могут генерировать или потреблять байтовую очерёдность. В качестве примера таких устройств можно привести сетевые адаптеры, терминалы и так далее.

Главным принципом построения программного обеспечения ввода и вывода информации является разбиение его на отдельные уровни. При этом нижние уровни должны обеспечивать защиту особенностей своего оборудования от влияния верхних уровней, которые призваны только осуществлять удобное интерфейсное обслуживание пользователей.

Ещё одним базовым вопросом в организации программ информационного ввода и вывода считается обработка ошибок. Общеизвестно, что обработку ошибок нужно осуществлять максимально близко к оборудованию. Когда контроллер находит ошибку чтения, то ему необходимо сделать попытку её коррекции. Если эта попытка окажется неудачной, то дальше коррекцией ошибки занимается драйвер модуля. Часто ошибки пропадают при повторном выполнении операции ввода или вывода информации. Но когда ликвидацию ошибки не удалось выполнить на нижнем уровне, идёт сообщение об ошибке на верхний уровень.

Программное обеспечение ввода и вывода информации делится на следующие уровни:

  1. Уровень обработки прерываний.
  2. Уровень драйверов оборудования.
  3. Уровень независимого от оборудования слоя операционной системы.
  4. Пользовательский уровень программного обеспечения.

В программном наборе операционной системы лишь драйвера оборудования имеют информацию о фактических свойствах какого-либо модуля.

Значительная часть программного обеспечения ввода и вывода информации выполнена как независимая от оборудования. Конкретная грань между драйверами и независимыми от оборудования приложениями назначается системой, поскольку отдельные функции, которые возможно исполнить независимой методикой, по факту реализуются в формате драйверов для увеличения эффективности или по иным причинам.

Функции операционной системы по управлению файлами и устройствами

Ввод – вывод и файловая система

Необходимость обеспечить программам возможность осуществлять обмен данными с внешними устройствами и при этом не включать в каждую программу соответствующий код, осуществляющий собственно управление устройствами ввода/вывода, привела разработчиков к созданию системного программного обеспечения и, в частности, самих операционных систем. Программирование задач управления вводом/выводом является наиболее сложным и трудоемким, требующим очень высокой квалификации. Поэтому код, позволяющий осуществлять операции ввода/вывода, стали оформлять в виде системных библиотечных процедур; потом его стали включать не в системы программирования, а в операционную систему с тем, чтобы в каждую отдельно взятую программу его не вставлять, а только позволить обращаться к такому коду. Системы программирования стали генерировать обращения к этому системному коду ввода/вывода и осуществлять только подготовку к собственно операциям ввода/вывода, то есть автоматизировать преобразование данных к соответствующему формату, понятному устройствам, избавляя прикладных программистов от этой сложной и трудоемкой работы. Другими словами, системы программирования вставляют в машинный код необходимые библиотечные подпрограммы ввода/вывода и обращения к тем системным программным модулям, которые, собственно, и управляют операциями обмена между оперативной памятью и внешними устройствами. Таким образом, управление вводом/выводом — это одна из основных функций любой ОС.

Файловая система ввиду ее сложности, специфичности и важности как основного хранилища всей информации вычислительной системы заслуживает отдельного рассмотрения, но, тем не менее, здесь файловая система рассматривается совместно с другими компонентами подсистемы ввода-вывода по следующим причинам. Во-первых, файловая система активно использует остальные части подсистемы ввода-вывода, а во-вторых, модель файла лежит в основе большинства механизмов доступа к устройствам, используемых в современной подсистеме ввода-вывода.

Функции операционной системы по управлению файлами и устройствами

Подсистема ввода-вывода (Input-Output Subsystem) мультипрограммной ОС при обмене данными с внешними устройствами компьютера должна выполнять следующие основные функции:

q организация параллельной работы устройств ввода-вывода и процессора;

q согласование скоростей обмена и кэширование данных;

q разделение устройств и данных между процессами;

q обеспечение удобного логического интерфейса между устройствами и остальной частью системы;

q поддержка широкого спектра драйверов с возможностью простого включения в систему нового драйвера;

q динамическая: загрузка и выгрузка драйверов;

q поддержка нескольких файловых систем;

q поддержка синхронных и асинхронных операций ввода-вывода.


Узнать еще:

Основные функции операционной системы :: SYL.ru

ОС выступает в качестве посредника между пользователем и технической  составляющей персонального компьютера. Именно на операционную систему возложено большое число функций для стабильной и эффективной работы устройства. Какие функции выполняет операционная система? Она выполняет три основных функции: распределение, осуществление текущего контроля и планирование. Операционная система многим напоминает инженеров на заводе — так же планирует, когда запускать ту или иную службу и в какой очередности, чтобы не было системного конфликта.

Функция распределения

В функции операционной системы входит очень важная функция — распределения. ОС распределяет очередность запуска тех или иных программ и приложений. Важно понимать, что каждая запущенная программа требует определенного объема памяти, поэтому запуск всех программ одновременно технически невозможен. Поэтому есть очередь запуска, которая осуществляет свою деятельность благодаря функции распределения. Кроме этого, функция распределения управляет сетевыми устройствами, устройствами ввода-вывода и прочими периферийными аппаратами.

Функция планирования

Каждая операционная система выполняет функции планирования. Как уже говорилось, персональный компьютер не в состоянии работать сразу с тысячами задач, для этого существует функция планирования. Зачастую мы одновременно работаем в текстовом редакторе, отправляем файлы на печать и сканируем документы. Так вот, чтобы все эти процессы работали, операционная система скоординирует работу всех процессов —  они будут выполняться максимально эффективно и не потребуют много времени. Функции операционной системы позволяют устанавливать приоритеты выполнения задач, что, несомненно, сказывается на скорости выполнения всех процессов.

Функция контроля

Как и любая многозначная система, операционная система контролирует всю деятельность программ и прочих процессов компьютера. Отвечающая за контроль функция так и называется – функция контроля. Операционная система позволяет максимально эффективно использовать программные и технические средства. ОС отслеживает все процессы компьютера и ведет специальный журнал, в котором отражаются все процессы, в том числе какие программы запущены, используются и т.д., что позволяет мониторить всю ситуацию с персональным компьютером и предотвратить несанкционированный доступ к персональным данным. Существуют и другие функции операционной системы, мы упомянули лишь самые основные. В оперативной памяти компьютера хранится только небольшая часть ОС – ядро операционной системы, а большая часть хранится на жестком диске. Однако при выполнении какой-либо программы операционная система загружает ОЗУ. Размеры ОЗУ не безграничны, поэтому контроль за выполнением программ очень важен. Функции операционной системы максимально упрощают контроль процессов, происходящих в компьютере, и позволяют с максимальной точностью выявить проблему в случае ее возникновения.

Операционная система. Назначение и функции операционной системы. Характеристики операционных систем DOS, Windows.

Операционная система. Назначение и функции операционной системы. Характеристики операционных систем DOS, Windows.

Операцио́нная систе́ма, сокр. ОС (англ. operating system, OS

) — комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между устройствами вычислительной системы и прикладными программами, а с другой стороны — предназначены для управления устройствами, управления вычислительными процессами, эффективного распределения вычислительных ресурсов между вычислительными процессами и организации надёжных вычислений. Это определение применимо к большинству современных операционных систем общего назначения.

В логической структуре типичной вычислительной системы операционная система занимает положение между устройствами с их микроархитектурой, машинным языком и, возможно, собственными (встроенными) микропрограммами — с одной стороны — и прикладными программами с другой.

В большинстве вычислительных систем операционная система является основной, наиболее важной (а иногда и единственной) частью системного программного обеспечения. С 1990-х годов наиболее распространёнными операционными системами являются системы семейства Windows и системы класса UNIX (особенно Linux и Mac OS).

Основные функции:

  • Исполнение запросов программ (ввод и вывод данных, запуск и остановка других программ, выделение и освобождение дополнительной памяти и др.).
  • Загрузка программ в оперативную память и их выполнение.
  • Стандартизованный доступ к периферийным устройствам (устройства ввода-вывода).
  • Управление оперативной памятью (распределение между процессами, организация виртуальной памяти).
  • Управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как жёсткий диск, оптические диски и др.), организованным в той или иной файловой системе.
  • Обеспечение пользовательского интерфейса.
  • Сохранение информации об ошибках системы.

Дополнительные функции:

  • Параллельное или псевдопараллельное выполнение задач (многозадачность).
  • Эффективное распределение ресурсов вычислительной системы между процессами.
  • Разграничение доступа различных процессов к ресурсам.
  • Организация надёжных вычислений (невозможности одного вычислительного процесса намеренно или по ошибке повлиять на вычисления в другом процессе), основана на разграничении доступа к ресурсам.
  • Взаимодействие между процессами: обмен данными, взаимная синхронизация.
  • Защита самой системы, а также пользовательских данных и программ от действий пользователей (злонамеренных или по незнанию) или приложений.
  • Многопользовательский режим работы и разграничение прав доступа

DOS (англ. Disk Operating System — дисковая операционная система, ДОС) — семейство операционных систем для персональных компьютеров, ориентированных на использование дисковых накопителей, таких как жёсткий диск и дискета.

Существовали операционные системы с таким названием для больших ЭВМ производства IBM и их клонов в 1960—1980-х годах.



DOS является однозадачной операционной системой. После запуска управление передаётся прикладной программе, которая получает в своё распоряжение все ресурсы компьютера и может осуществлять ввод/вывод посредством как функций, предоставляемых операционной системой, так и функций базовой системы ввода/вывода (BIOS), а также работать с устройствами напрямую.

DOS — 16-битная операционная система, работающая в реальном режиме, поэтому для расширения возможностей и преодоления ограничений реального режима были созданы так называемые расширители DOS. Они запускают программы в защищённом 32-битном режиме и эмулируют исходные сервисы операционной системы. Обычно они поддерживают стандарт DOS Protected Mode Interface (DPMI). Самый известный и широко используемый (в компьютерных играх) расширитель — DOS/4GW.

 

Windows — семейство проприетарных операционных систем корпорации Microsoft, ориентированных на применение графического интерфейса при управлении. Изначально были всего лишь графическими надстройками для MS-DOS.

По состоянию на декабрь 2011 года под управлением операционных систем семейства Windows по данным ресурса Netmarketshare (Net Applications) работает около 70 % персональных компьютеров.

 


Дата добавления: 2015-09-06; просмотров: 238 | Нарушение авторских прав


 

 

Читайте в этой же книге: Обзор и перспективы развития средств вычислительной техники. | Роль и значение информационных революций. Поколения ЭВМ. | Информатизация общества. Модель информационного общества. Понятие информационной культуры. | Перевод произвольных чисел | Принципы фон Неймана | Типы ЭВМ и их характеристика. | Архитектура и структура современных ЭВМ. Основные устройства и их назначение. | Процессор. Основные характеристики процессоров. CISC и RISC процессоры. | Процессор. Разрядность процессора (разрядность регистров, шины адреса и шины данных). | Материнская (системная) плата. Назначение основных элементов на материнской плате. Функциональная схема материнской памяти. |
mybiblioteka.su — 2015-2021 год. (0.043 сек.)

Назначение и функции операционной системы в персональном компьютере

Назначение и функции операционной системы в персональном компьютере.

 

введение.

 

Сегодня существует большое  количество разных типов операционных систем (далее ОС), отличающихся областями применения, аппаратными платформами и методами реализации. Естественно, это обуславливает и значительные функциональные различия этих ОС. Даже у конкретной операционной системы набор выполняемых функций зачастую определить не так просто — та функция, которая сегодня выполняется внешним по отношению к ОС компонентом, завтра может стать ее неотъемлемой частью и наоборот.

В логической структуре  типичной вычислительной системы операционная система занимает положение между  устройствами с их микроархитектурой, машинным языком и, возможно, собственными (встроенными) микропрограммами — с одной стороны — и прикладными программами с другой.

Разработчикам программного обеспечения операционная система  позволяет абстрагироваться от деталей  реализации и функционирования устройств, предоставляя минимально необходимый набор функций.

В большинстве вычислительных систем операционная система является основной, наиболее важной (а иногда и единственной) частью системного программного обеспечения. С 1990-х годов наиболее распространёнными операционными системами являются системы семейства Windows и системы класса UNIX (особенно Linux и Mac OS).

Поговорим о назначении операционных систем и о тех функциях, которые присущи этим системам для персональных компьютеров.

 

Что такое – операционные системы?

Назначение  ОС.

 

В различных источниках определение ОС встречаются разные.:

 

Операционная  система компьютера представляет собой комплекс взаимосвязанных программ, который действует как интерфейс между приложениями и пользователями с одной стороны, и аппаратурой компьютера с другой стороны.

 

Операционная  система, сокр. ОС (англ. operating system, OS) — комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между устройствами вычислительной системы и прикладными программами, а с другой стороны — предназначены для управления устройствами, управления вычислительными процессами, эффективного распределения вычислительных ресурсов между вычислительными процессами и организации надёжных вычислений.

 

Операционная  система (ОС) – это комплекс взаимосвязанных системных программ для организации взаимодействия пользователя с компьютером и выполнения всех других программ. ОС относятся к составу системного программного обеспечения и являются основной его частью.

 

Операционная  система (ОС) — это неотъемлемая часть программного обеспечения, управляющая техническими средствами компьютера (hardware). Это программа, координирующая действия вычислительной машины; под ее управлением осуществляется выполнение программ.

 

Исходя из этих определений  можно сделать выводы о назначении ОС. ОС – это комплекс взаимосвязанных системных программ, предназначенный для:

    • Организация взаимодействия пользователя с компьютером
    • Выполнение различных программ
    • Управление вычислительными процессами
    • Управление работой устройств компьютера.

 

Функции операционных систем.

 

 

В функции ОС входит:

    • пользовательский интерфейс, т.е. диалог с пользователем.
    • управление процессами, т.е. выполнение программ и их взаимодействие с устройствами компьютера.
    • ввод-вывод и управление данными;
    • планирование и организация процесса обработки программ;
    • всевозможные вспомогательные операции обслуживания;
    • передача информации между различными внутренними устройствами;
    • программная поддержка работы периферийных устройств (дисплея, клавиатуры, принтера и др.).
    • управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как жесткий диск, компакт-диск и т.д.), как правило, с помощью файловой системы.
    • ведение файловой структуры.
    • Дополнительные функции:
    • параллельное или псевдопараллельное выполнение задач (многозадачность).
    • взаимодействие между процессами: обмен данными, взаимная синхронизация.
    • защита самой системы, а также пользовательских данных и программ от злонамеренных действий пользователей или приложений.
    • разграничение прав доступа и многопользовательский режим работы (аутентификация, авторизация).

 

Поговорим же подробнее  о некоторых из них.

Диалог с  пользователем.

Такой диалог осуществляется с помощью команд, которые в том или ином виде человек сообщает операционной системе. В ранних вариантах операционных систем такие команды просто вводились с клавиатуры в специальную строку. В последующем были созданы программы – оболочки ОС, которые позволяют общаться не только с ОС не только текстовым языком команд, а с помощью меню (в том числе пиктографического) или манипуляций с графическими объектами.

 

 

Пользовательский  интерфейс.

 

 Операционная система  должна обеспечивать удобный  интерфейс не только для прикладных  программ, но и для человека, работающего  за терминалом. Этот человек может  быть конечным пользователем,  администратором ОС или программистом.

 В ранних операционных  системах пакетного режима функции  пользовательского интерфейса были  сведены к минимуму и не  требовали наличия терминала.  Команды языка управления заданиями  набивались на перфокарты, а результаты  выводились на печатающее устройство.

 Современные ОС  поддерживают развитые функции  пользовательского интерфейса для  интерактивной работы за терминалами  двух типов: алфавитно-цифровыми  и графическими.

 При работе за  алфавитно-цифровым терминалом пользователь  имеет в своем распоряжении систему команд, мощность который отражает функциональные возможности данной ОС. Обычно командный язык ОС позволяет запускать и останавливать приложения, выполнять различные операции с файлами и каталогами, получать информацию о состоянии ОС (количество работающих процессов, объем свободного пространства на дисках и т. п.), администрировать систему. Команды могут вводиться не только в интерактивном режиме с терминала, но и считываться из так называемого командного файла, содержащего некоторую последовательность команд.

 Программный модуль  ОС, ответственный за чтение отдельных  команд или же последовательности  команд из командного файла,  иногда называют командным интерпретатором. 

 Ввод команды может  быть упрощен, если операционная  система поддерживает графический пользовательский интерфейс. В этом случае пользователь для выполнения нужного действия с помощью мыши выбирает на экране нужный пункт меню или графический символ.

 

 

Выполнение  программ и взаимодействие с реальным устройством компьютера.

ОС как виртуальная машина.

 

Для того чтобы успешно  решать свои задачи, современный пользователь или даже прикладной программист  может обойтись без досконального  знания аппаратного устройства компьютера. Ему не обязательно быть в курсе  того, как функционируют различные электронные блоки и электромеханические узлы компьютера. Более того, очень часто пользователь может не знать даже системы команд процессора. Пользователь-программист привык иметь дело с мощными высокоуровневыми функциями, которые ему предоставляет операционная система.

 Так, например, при  работе с диском программисту, пишущему приложение для работы  под управлением ОС, или конечному  пользователю ОС достаточно представлять  его в виде некоторого набора  файлов, каждый из которых имеет  имя. Последовательность действий при работе с файлом заключается в его открытии, выполнении одной или нескольких операций чтения или записи, а затем в закрытии файла. Такие частности, как используемая при записи частотная модуляция или текущее состояние двигателя механизма перемещения магнитных головок чтения/записи, не должны волновать программиста. Именно операционная система скрывает от программиста большую часть особенностей аппаратуры и предоставляет возможность простой и удобной работы с требуемыми файлами.

 Если бы программист работал непосредственно с аппаратурой компьютера, без участия ОС, то для организации чтения блока данных с диска ему пришлось бы использовать более десятка команд с указанием множества параметров: номера блока на диске, номера сектора на дорожке и т. п. А после завершения операции обмена с диском он должен был бы предусмотреть в своей программе анализ результата выполненной операции. Учитывая, что контроллер диска способен распознавать более двадцати различных вариантов завершения операции, можно считать программирование обмена с диском на уровне аппаратуры не самой тривиальной задачей. Не менее обременительной выглядит и работа пользователя, если бы ему для чтения файла с терминала потребовалось задавать числовые адреса дорожек и секторов.

 Операционная система берет на себя множество других рутинных операций, связанных с управлением другими аппаратными устройствами компьютера: физической памятью, таймерами, принтерами и т. д.

 В результате реальная  машина, способная выполнять только  небольшой набор элементарных действий, определяемых ее системой команд, превращается в виртуальную машину, выполняющую широкий набор гораздо более мощных функций. Виртуальная машина тоже управляется командами, но это уже команды другого, более высокого уровня: удалить файл с определенным именем, запустить на выполнение некоторую прикладную программу, повысить приоритет задачи, вывести текст из файла на печать. Таким образом, назначение ОС состоит в предоставлении пользователю/программисту некоторой расширенной виртуальной машины, которую легче программировать и с которой легче работать, чем  непосредственно с аппаратурой, составляющей реальный компьютер или реальную сеть.

 

 

Управление  процессами.

 

 Важнейшей частью  операционной системы, непосредственно  влияющей на функционирование вычислительной машины, является подсистема управления процессами.

 Для каждого вновь создаваемого  процесса ОС генерирует системные  информационные структуры, которые  содержат данные о потребностях  процесса в ресурсах вычислительной  системы, а также о фактически выделенных ему ресурсах. Таким образом, процесс можно также определить как некоторую заявку на потребление системных ресурсов.

 Чтобы процесс мог  быть выполнен, операционная система  должна назначить ему область  оперативной памяти, а также предоставить ему необходимое количество процессорного времени. Кроме того, процессу может понадобиться доступ к таким ресурсам, как файлы и устройства ввода-вывода.

 В информацию о  процессе часто включаются вспомогательные данные, характеризующие историю его пребывания в системе (например, какую долю времени процесс потратил на операции ввода-вывода, а какую на вычисления), его текущее состояние (активное или заблокированное), значение приоритета. Данные такого рода могут учитываться операционной системой при принятии решения о предоставлении ресурсов процессу.

 Одновременно может существовать несколько процессов. Часть процессов порождается по инициативе пользователей и их приложений, такие процессы обычно называют пользовательскими. Другие процессы, называемые системными, инициализируются самой операционной системой для выполнения своих функций.

 В обязанности ОС входит поддержание очередей заявок процессов на ресурсы, например очереди к процессору, к принтеру, к последовательному порту.

 Важной задачей операционной системы является защита ресурсов, выделенных данному процессу, от остальных процессов. Наиболее тщательно защищаемый ресурс — области оперативной памяти, в которых хранятся коды и данные процессов. Совокупность всех областей оперативной памяти, выделенных ОС процессу, называется его адресным пространством. Говорят, что каждый процесс работает в своем адресном пространстве, имея в виду защиту адресных пространств, осуществляемую ОС. Защищаются и другие типы ресурсов: файлы, внешние устройства и т. д. Также организовывается совместное использование оперативной памяти, например разрешается доступ к некоторой области памяти нескольким процессам.

ОС берет на себя также функции синхронизации процессов, позволяющие ему приостанавливать свое выполнение до наступления какого-либо события в системе.

 Таким образом,  подсистема управления процессами  планирует выполнение процессов,  то есть распределяет процессорное  время между несколькими одновременно  существующими в системе процессами, занимается созданием и уничтожением процессов, обеспечивает процессы необходимыми системными ресурсами, поддерживает синхронизацию процессов, а также обеспечивает взаимодействие между процессами.

Файл: Лекция 2 Назначение и функции операционной системы.doc — Страницы №№21-24

Однако вариант Windows NT Server имеет больше возможностей для предоставления ресурсов своего компьютера другим пользователям сети, так как поддерживает более широкий набор функций, большее количество одновременных соединений с клиентами, централизованное управление сетью, более развитые средства защиты. Поэтому имеет смысл применять Windows NT Server в качестве ОС для выделенных серверов, а не клиентских компьютеров.

В больших сетях наряду с отношениями клиент-сервер сохраняется необходимость и в одноранговых связях, поэтому такие сети чаще всего строятся по гибридной схеме (рис. 2.6).

Рис. 2.6. Гибридная сеть

Требования к современным операционным системам

Главным требованием, предъявляемым к операционной системе, является выполнение ею основных функций эффективного управления ресурсами и обеспечение удобного интерфейса для пользователя и прикладных программ. Современная ОС, как правило, должна поддерживать мультипрограммную обработку, виртуальную память, свопинг, многооконный графический интерфейс пользователя, а также выполнять многие другие необходимые функции и услуги. Кроме этих требований функциональной полноты к операционным системам предъявляются не менее важные эксплуатационные требования, которые перечислены ниже.

 Расширяемость. В то время как аппаратная часть компьютера устаревает за несколько лет, полезная жизнь операционных систем может измеряться десятилетиями. Примером может служить ОС UNIX. Поэтому операционные системы всегда изменяются со временем эволюционно, и эти изменения более значимы, чем изменения аппаратных средств. Изменения ОС обычно заключаются в приобретении ею новых свойств, например поддержке новых типов внешних устройств или новых сетевых технологий. Если код ОС написан таким образом, что дополнения и изменения могут вноситься без нарушения целостности системы, то такую ОС называют расширяемой. Расширяемость достигается за счет модульной структуры ОС, при которой программы строятся из набора отдельных модулей, взаимодействующих только через функциональный интерфейс.

 Переносимость. В идеале код ОС должен легко переноситься с процессора одного типа на процессор другого типа и с аппаратной платформы (которые различаются не только типом процессора, но и способом организации всей аппаратуры компьютера) одного типа на аппаратную платформу другого типа. Переносимые ОС имеют несколько вариантов реализации для разных платформ, такое свойство ОС называют также многоплатформенностъю.

 Совместимость. Существует несколько «долгоживущих» популярных операционных систем (разновидности UNIX, MS-DOS, Windows 3.x, Windows NT, OS/2), для которых наработана широкая номенклатура приложений. Некоторые из них пользуются широкой популярностью. Поэтому для пользователя, переходящего по тем или иным причинам с одной ОС на другую, очень привлекательна возможность запуска в новой операционной системе привычного приложения. Если ОС имеет средства для выполнения прикладных программ, написанных для других операционных систем, то про нее говорят, что она обладает совместимостью с этими ОС. Следует различать совместимость на уровне двоичных кодов и совместимость на уровне исходных текстов. Понятие совместимости включает также поддержку пользовательских интерфейсов других ОС.


 Надежность и отказоустойчивость. Система должна быть защищена как от внутренних, так и от внешних ошибок, сбоев и отказов. Ее действия должны быть всегда предсказуемыми, а приложения не должны иметь возможности наносить вред ОС. Надежность и отказоустойчивость ОС прежде всего определяются архитектурными решениями, положенными в ее основу, а также качеством ее реализации (отлаженностью кода). Кроме того, важно, включает ли ОС программную поддержку аппаратных средств обеспечения отказоустойчивости, таких, например, как дисковые массивы или источники бесперебойного питания.

 Безопасность. Современная ОС должна защищать данные и другие ресурсы вычислительной системы от несанкционированного доступа. Чтобы ОС обладала свойством безопасности, она должна как минимум иметь в своем составе средства аутентификации — определения легальности пользователей, авторизации — предоставления легальным пользователям дифференцированных прав доступа к ресурсам, аудита — фиксации всех «подозрительных» для безопасности системы событий. Свойство безопасности особенно важно для сетевых ОС. В таких ОС к задаче контроля доступа добавляется задача защиты данных, передаваемых по сети.

 Производительность. Операционная система должна обладать настолько хорошим быстродействием и временем реакции, насколько это позволяет аппаратная платформа. На производительность ОС влияет много факторов, среди которых основными являются архитектура ОС, многообразие функций, качество программирования кода, возможность исполнения ОС на высокопроизводительной (многопроцессорной) платформе.

Выводы

 

ОС — это комплекс взаимосвязанных программ, предназначенный для повышения эффективности аппаратуры компьютера путем рационального управления его ресурсами, а также для обеспечения удобств пользователю путем предоставления ему расширенной виртуальной машины.

 К числу основных ресурсов, управление которыми осуществляет ОС, относятся процессоры, основная память, таймеры, наборы данных, диски, накопители на магнитных лентах, принтеры, сетевые устройства и некоторые другие. Ресурсы распределяются между процессами. Для решения задач управления ресурсами разные ОС используют различные алгоритмы, особенности которых в конечном счете и определяют облик ОС.

 Наиболее важными подсистемами ОС являются подсистемы управления процессами, памятью, файлами и внешними устройствами, а также подсистемы пользовательского интерфейса, защиты данных и администрирования.

 Прикладному программисту возможности ОС доступны в виде набора функций, составляющих интерфейс прикладного программирования (API).

 Термин «сетевая операционная система» используется в двух значениях: во-первых, как совокупность ОС всех компьютеров сети и, во-вторых, как ОС отдельного компьютера, способного работать в сети.


 К основным функциональным компонентам сетевой ОС относятся средства управления локальными ресурсами и сетевые средства. Последние, в свою очередь, можно разделить на три компонента: средства предоставления локальных ресурсов и услуг в общее пользование — серверная часть ОС, средства запроса доступа к удаленным ресурсам и услугам — клиентская часть ОС (редиректор) и транспортные средства ОС, которые совместно с коммуникационной системой обеспечивают передачу сообщений между компьютерами сети.

 Совокупность серверной и клиентской частей, предоставляющих доступ к конкретному типу ресурса компьютера через сеть, называется сетевой службой. Сетевая служба предоставляет пользователям сети набор услуг — сетевой сервис. Каждая служба связана с определенным типом сетевых ресурсов и/или определенным способом доступа к этим ресурсам. Наиболее важными для пользователей сетевых ОС являются файловая служба и служба печати. Сетевые службы могут быть либо глубоко встроены в ОС, либо объединены в виде некоторой оболочки, либо поставляться в виде отдельного продукта.

В зависимости от того, как распределены функции между компьютерами сети, они могут выступать в трех разных ролях. Компьютер, занимающийся исключительно обслуживанием запросов других компьютеров, играет роль выделенного сервера сети. Компьютер, обращающийся с запросами к ресурсам другой машины, исполняет роль клиентского узла. Компьютер, совмещающий функции клиента и сервера, является одноранговым узлом.

 Одноранговые сети состоят только из одноранговых узлов. При этом все компьютеры в сети имеют потенциально равные возможности. Одноранговые ОС включают как серверные, так и клиентсткие компоненты сетевых служб. Одноранговые сети проще в организации и эксплуатации, по этой схеме организуется работа в небольших сетях, в которых количество компьютеров не превышает 10-20.

 В сетях с выделенными серверами используются специальные варианты сетевых ОС, оптимизированные для работы в роли либо серверов, либо клиентов. Для серверных ОС характерны поддержка мощных аппаратных платформ, в том числе мультипроцессорных, широкий набор сетевых служб, поддержка большого числа одновременно выполняемых процессов и сетевых соединений, наличие развитых средств защиты и средств централизованного администрирования сети. Клиентские ОС, в общем случае являясь более простыми, должны обеспечивать удобный пользовательский интерфейс и набор редиректоров, позволяющий получать доступ к разнообразным сетевым ресурсам.

 В число требований, предъявляемых сегодня к сетевым ОС, входят: функциональная полнота и эффективность управления ресурсами, модульность и расширяемость, переносимость и многоплатформенность, совместимость на уровне приложений и пользовательских интерфейсов, надежность и отказоустойчивость, безопасность и производительность.


Задачи и упражнения

1. Поясните определение операционной системы как расширенной машины.

2. В соответствии с определением ОС ее главными функциями являются предоставление удобств пользователю и эффективное управление ресурсами компьютера. Какая их этих двух функций должна была доминировать в мультипрограммных ОС времен IBM/360? А в первых ОС для персональных компьютеров?

3. В чем состоит отличие в виртуальных машинах, предоставляемых операционной системой простому пользователю и прикладному программисту?

4. Сравните интерфейс прикладного программиста с операционной системой и интерфейс системного программиста с реальной аппаратурой. Что можно сказать о разнообразии и мощности интерфейсных функций, имеющихся в распоряжении каждого из них?

5. Назовите абстрактно сформулированные задачи ОС по управлению любым типом ресурса. Конкретизируйте эти задачи применительно к процессору, памяти, внешним устройствам.

6. Вставьте пропущенные определения: «Пользователю… ОС не требуется знать, на каком из компьютеров сети хранятся файлы, с которыми он работает, а пользователю… ОС эти сведения обычно необходимы».

7. Какие из утверждений верны?

 А) «сетевая операционная система» — это совокупность операционных систем всех компьютеров сети;

 В) «сетевая операционная система» — это операционная система отдельного компьютера, способного работать в сети;

 С) «сетевая операционная система» — это набор сетевых служб, выполненный в виде оболочки.

8. Какой минимум функциональных возможностей надо добавить к локальной ОС, чтобы она стала сетевой?

9. Перечислите основные сетевые службы. Какие из них, как правило, встроены в операционную систему?

10. Какие из утверждений верны?

А) редиректор — клиентская часть сетевой службы;

 В) редиректор — модуль, входящий в состав клиентской части сетевой службы, распознающий и перенаправляющий запросы к нужному сетевому серверу или локальной ОС.

11. Поясните значение следующих терминов применительно к сетевым ОС: «сервис», «сервер», «клиент», «служба», «оболочка», «услуга», «редиректор». Какие из них употребляются как синонимы?

12. Может ли сетевая оболочка работать над сетевой ОС?

13. В каких случаях может оказаться полезным наличие сразу нескольких серверных (клиентских) частей файловых служб?

14. Какие из следующих утверждений верны?

 А) ОС выделенного сервера никогда не содержит клиентских частей сетевых служб;

 В) в одноранговых ОС всегда имеются и клиентские, и серверные части сетевых служб;

 С) в сетях с выделенными серверами могут поддерживаться одноранговые связи.

15. Может ли выделенный сервер обращаться с запросами к ресурсам клиентских станций?

16. Приведите примеры одноранговых ОС и ОС с выделенным сервером.


Каковы 4 основные функции операционной системы?

Каковы основные функции операционной системы?

Операционная система выполняет три основные функции: (1) управление ресурсами компьютера, такими как центральный процессор, память, дисковые накопители и принтеры, (2) создание пользовательского интерфейса и (3) выполнение и предоставление услуг для прикладное программное обеспечение.

Каковы 4 основные части операционной системы?

Операционная система

  • Управление процессами.
  • Прерывания.
  • Управление памятью.
  • Файловая система.
  • Драйверы устройств.
  • Сети.
  • Безопасность.
  • Ввод / вывод.

Каковы функции операционной системы?

Для аппаратных функций, таких как ввод и вывод и выделение памяти, операционная система действует как посредник между программами и компьютерным оборудованием, хотя код приложения обычно выполняется непосредственно оборудованием и часто выполняет системные вызовы функции ОС или прерванный им.

Каковы 6 основных функций операционной системы?

Важные функции операционной системы:

  • Безопасность -…
  • Контроль производительности системы -…
  • Учет заданий -…
  • Средства обнаружения ошибок -…
  • Координация между другим программным обеспечением и пользователями -…
  • Управление памятью -…
  • Управление процессором -…
  • Управление устройством —

23 дек.2020 г.

Какие операционные системы 5?

Пять самых распространенных операционных систем: Microsoft Windows, Apple macOS, Linux, Android и iOS от Apple.

Что представляет собой пример операционной системы?

Некоторые примеры включают версии Microsoft Windows (например, Windows 10, Windows 8, Windows 7, Windows Vista и Windows XP), MacOS от Apple (ранее OS X), Chrome OS, BlackBerry Tablet OS и разновидности Linux, открытый — исходная операционная система. … Некоторые примеры включают Windows Server, Linux и FreeBSD.

Какие 5 основных компонентов Linux?

Каждая ОС имеет компоненты, и ОС Linux также имеет следующие компоненты:

  • Загрузчик. Ваш компьютер должен пройти последовательность загрузки, называемую загрузкой. …
  • Ядро ОС. …
  • Фоновые услуги. …
  • Оболочка ОС. …
  • Графический сервер. …
  • Среда рабочего стола. …
  • Приложения.

4 февр. 2019 г.

Каков состав ОС?

Операционная система состоит из ядра, возможно, нескольких серверов и, возможно, некоторых библиотек пользовательского уровня.Ядро предоставляет службы операционной системы через набор процедур, которые могут быть вызваны пользовательскими процессами через системные вызовы.

Каковы основные компоненты операционной системы?

Компоненты операционных систем

  • Что такое компоненты ОС?
  • Управление файлами.
  • Управление процессами.
  • Управление устройствами ввода-вывода.
  • Управление сетью.
  • Управление основной памятью.
  • Управление вторичным хранилищем.
  • Управление безопасностью.

17 февр. 2021 г.

Сколько существует типов ОС?

Существует пять основных типов операционных систем. Скорее всего, именно эти пять типов ОС работают на вашем телефоне или компьютере.

Каковы преимущества операционной системы?

Преимущества ОС

  • ОС предоставляет графический интерфейс пользователя (GUI) в виде меню, значков и кнопок.
  • ОС управляет памятью с помощью методов управления памятью.…
  • ОС управляет вводом и выводом. …
  • ОС управляет распределением ресурсов. …
  • ОС превращает программу в процесс. …
  • ОС отвечает за синхронизацию процессов.

Какие основные функции?

Основные полиномиальные функции: f (x) = c, f (x) = x, f (x) = x2 и f (x) = x3. Основные неполиномиальные функции: f (x) = | x |, f (x) = √x и f (x) = 1x. Функция, определение которой меняется в зависимости от значения в домене, называется кусочной функцией.Значение в домене определяет подходящее определение для использования.

Что такое распространенные операционные системы?

Тремя наиболее распространенными операционными системами для персональных компьютеров являются Microsoft Windows, macOS и Linux.

Как виртуальные машины предоставляют функции операционной системы

Как виртуальные машины используют функции ОС

Планирование ваших виртуальных потребностей

Один из основных компонентов, обеспечивающих работу виртуальной машины, называется виртуальным процессором , который управляется планировщиком в самой виртуальной среде.Планировщик процессов по существу позволяет одновременно выполнять несколько процессов в ЦП. Это создает необходимые ресурсы, необходимые для многозадачности, которая на сегодняшний день стала стандартом и необходимым выбором для всех текущих операционных систем. Планировщик виртуального ЦП использует часть фактического процессора внутри самого компьютера для выделения определенного количества ресурсов активной виртуальной машине. Вы можете думать об этом как о вторичном цифровом процессоре, на котором виртуальная машина полагается для всех потребностей ЦП.

The Scoop On Input / Output

Компьютерная среда любого типа должна иметь нечто, называемое базовой системой ввода / вывода (BIOS) , которая является одной из наиболее важных частей операционной системы. Он контролирует все аспекты самого компьютера, предоставляя прямой доступ и к подключенным к нему устройствам. Виртуальная машина ничем не отличается, но она использует базовую систему ввода / вывода виртуальной машины (VM BIOS) для правильной загрузки операционной системы.BIOS виртуальной машины в некоторой степени более ограничен, чем аппаратный BIOS самого компьютера. Поскольку виртуальные машины представляют собой программные операционные системы, им нужен способ доступа к фактическому оборудованию хоста, чтобы имитировать реальную компьютерную систему. Это позволяет виртуальной машине использовать мышь, жесткие диски и даже принтер в виртуальной среде.

Недостатки

Использование виртуальных машин дает ряд существенных преимуществ, но следует также отметить некоторые ограничения, которые они имеют.Это может быть правдой, что вы можете запускать столько виртуальных машин, сколько захотите, в хост-системе, но существуют очевидные физические ограничения относительно того, насколько далеко вы можете их продвинуть.

В зависимости от того, насколько надежна хост-система, попытка одновременного запуска нескольких виртуальных машин может вызвать серьезные проблемы со стабильностью для всей системы, если ее не использовать эффективно. Вдобавок ко всему, виртуальная машина эмулируется и будет не так эффективна, как операционная система, использующая аппаратное обеспечение самого компьютера.Это лишь незначительные проблемы, но плюсы обычно перевешивают минусы, когда дело доходит до использования среды виртуальной машины.

Раздувание памяти

Есть несколько отличных методов для наилучшей оптимизации использования виртуальной машины, особенно при одновременном использовании нескольких экземпляров. Для борьбы с проблемами производительности в виртуальных машинах существует хорошо известный метод экономии памяти, который называется раздутием памяти . Это позволяет основной хост-системе брать неиспользуемую память с других виртуальных машин и перераспределять ее между более требовательными машинами.Раздувание памяти отлично подходит для общих целей, но также может случайно привести к некоторым проблемам с производительностью.

Иногда раздувание памяти может чрезмерно компенсировать себя и высыхать память на конкретной виртуальной машине, что делает ее полностью не реагирующей. Для решения этой проблемы существует еще один метод экономии памяти, который называется подкачка памяти . Это позволяет выгружать память виртуальных машин на жесткий диск, что позволяет освободить и перераспределить всю память по мере необходимости.Передача данных на диск и с диска повлияет на производительность, замедляя ее, но виртуальные машины могут работать без перебоев, не беспокоясь о нехватке памяти.

Резюме урока

Виртуальные машины имеют много общего и имеют несколько отличий по сравнению с аппаратной операционной системой. Всем операционным системам требуется BIOS для загрузки и получения доступа к устройствам, подключенным к компьютеру, и это не исключение для среды виртуальной машины.Им также нужен виртуальный ЦП , основанный на реальном оборудовании, чтобы запускать и обрабатывать всю информацию, как на реальном компьютере. При попытке запустить одновременно несколько виртуальных операционных систем потенциально могут возникнуть проблемы с производительностью или памятью. Все это зависит от оборудования в самой хост-системе, но есть несколько методов экономии памяти, которые можно развернуть, чтобы помочь виртуальным машинам работать более эффективно.

Раздувание — это первый метод, который позволяет хост-системе восстанавливать память виртуальных машин и перераспределять их туда, где они больше всего нужны.Иногда это выходит за рамки допустимого и требует слишком много памяти; таким образом, второй используемый метод называется подкачкой памяти . Это вынуждает передать память на жесткий диск, чтобы освободить как можно больше памяти. Это может значительно снизить производительность, если вы потребляете много памяти, но поможет поддерживать все виртуальные машины активными и работающими. Как использовать виртуальные машины — решать вам, но в последние годы они приобрели большую популярность благодаря всем значительным преимуществам и функциям, которые они предлагают пользователю.

Каковы основные функции операционных систем? — CPEN Talk

Различные функции операционной системы следующие:

1. Управление процессами:

• Программа ничего не делает, если ее инструкции не выполняются центральным процессором. Процесс — это выполняемая программа. Пользовательская программа с разделением времени, такая как компилятор, — это процесс. Программа обработки текстов, запускаемая отдельным пользователем на компьютере, представляет собой процесс.

• Системная задача, такая как отправка вывода на принтер, также является процессом.Для выполнения своей задачи процессу требуются определенные ресурсы, включая время ЦП, файлы памяти и устройства ввода-вывода.

• Эти ресурсы либо предоставляются процессу при его создании, либо выделяются ему во время его работы. ОС отвечает за следующие действия по управлению процессами.

• Создание и удаление как пользовательских, так и системных процессов.

• Приостановка и возобновление процессов.

• Обеспечение механизма синхронизации процессов.

• Обеспечение механизма для связи процессов.

• Обеспечение механизма обработки тупиковых ситуаций.

2. Управление основной памятью:

Основная память играет центральную роль в работе современной компьютерной системы. Основная память — это большой массив слов или байтов размером от сотен тысяч до миллиардов. В основной памяти хранятся быстро доступные данные, совместно используемые ЦП и устройством ввода-вывода. Центральный процессор считывает инструкцию из основной памяти во время цикла выборки команд, а также читает и записывает данные из основной памяти во время цикла выборки данных.Основная память, как правило, является единственным большим запоминающим устройством, к которому ЦП может обращаться напрямую. Например, чтобы ЦП обрабатывал данные с диска. Эти данные сначала должны быть переданы в основную память с помощью вызовов E / O, генерируемых ЦП. Чтобы ЦП мог их выполнить, инструкции должны находиться в памяти. ОС отвечает за следующие действия, связанные с управлением памятью.

• Отслеживание того, какие части памяти и кем используются в настоящее время.

• Решение, какие процессы должны быть загружены в память, когда пространство памяти станет доступным.

• Выделение и освобождение памяти по мере необходимости.

3. Управление файлами:

Управление файлами — один из наиболее важных компонентов ОС. Компьютер может хранить информацию на нескольких различных типах физических носителей. Магнитная лента, магнитный диск и оптический диск являются наиболее распространенными носителями. Каждый носитель управляется устройством, например дисководом или ленточным накопителем, обладающим уникальными характеристиками. Эти характеристики включают скорость доступа, емкость, скорость передачи данных и метод доступа (последовательный или произвольный).Для удобства использования компьютерной системы ОС обеспечивает единый логический вид хранения информации. ОС абстрагируется от физических свойств своих устройств хранения, чтобы определить логическую единицу хранения файла. Файл — это набор связанной информации, определенный его создателем. ОС отвечает за следующие действия по управлению файлами.

• Создание и удаление файлов.

• Создание и удаление каталогов.

• Поддержка примитивов для управления файлами и каталогами.

• Отображение файлов во вторичное хранилище.

• Резервное копирование файлов на энергонезависимые носители.

4. Управление системой ввода-вывода:

Одна из задач ОС — скрыть особенности конкретных аппаратных устройств от пользователя. Например, в UNIX особенности устройств ввода-вывода скрыты от основной части самой ОС подсистемой ввода-вывода. Подсистема ввода-вывода состоит из:

• Компонент управления памятью, который включает буферизацию, сбор данных и буферизацию.

• Общий драйвер устройства сопрягает драйверы для конкретных аппаратных устройств. Только драйвер устройства знает особенности конкретного устройства, которому он назначен.

5. Управление вторичным хранилищем:

Основным назначением компьютерной системы является выполнение программ. Эти программы с данными, к которым они обращаются, во время выполнения должны находиться в оперативной памяти. Поскольку основная память слишком мала для размещения всех данных и программ, а также потому, что данные, которые она хранит, теряются при отключении питания.

Компьютерная система должна предоставлять вторичное хранилище для резервного копирования основной памяти. Большинство современных компьютерных систем представляют собой диски в качестве носителя для хранения данных и программ. Операционная система отвечает за следующие действия по управлению дисками.

• Управление свободным пространством.

• Распределение памяти.

• Планирование дисков

Поскольку вторичное хранилище используется часто, его необходимо использовать эффективно.

Определение, работа, функции и значение

Независимо от того, знаком ли вам термин «операционная система» или нет, вы взаимодействуете с ним почти ежедневно, если у вас есть компьютер или смартфон.Операционные системы взаимодействуют с оборудованием устройства. Они обрабатывают все, от клавиатуры и компьютерных мышей до радио Wi-Fi, запоминающих устройств и функций дисплея. Другими словами, операционная система обрабатывает устройства ввода и вывода. Операционные системы используют драйверы устройств, написанные создателями оборудования, для взаимодействия со своими устройствами. Теперь давайте углубимся в основные цели операционной системы.

(Фото предоставлено: Eraserhead1 / Wikimedia Commons)

Цели ОС

Основное назначение ОС (сокращение от «Операционная система») — выполнять пользовательские программы и упрощать задачи для пользователя.ОС — это часть программного обеспечения, которое отвечает за управление всем набором ресурсов в ваших вычислительных устройствах, будь то аппаратные или программные ресурсы. Он также несет ответственность за разумное использование этих ресурсов. Место, где вы можете визуализировать свою операционную систему, находится где-то между приложением, которое вы запускаете, и вашим оборудованием. Например, если приложение хочет распечатать кусок материала, оно передает задачу ОС. ОС отправляет команду на принтер для печати документа, используя драйвер принтера для отправки правильных сигналов.Приложению, которому нужен материал для печати, не нужно беспокоиться о том, передается сигнал или нет; это работа ОС.

(Фото предоставлено Hertzsprung / Wikimedia Commons)

Операционная система отвечает за то, чтобы позволить вам открывать эти многочисленные вкладки браузера и другие приложения, что упрощает работу с устройством, которое вы используете. ОС обеспечивает возможность многозадачности на устройствах, выделяя только нужное количество необходимых аппаратных ресурсов для задач, которые вы собираетесь выполнять.ОС определяет, какие процессы выполняются, и определяет количество ядер ЦП, которые могут и будут обрабатывать требуемые вам задачи. Он отвечает не только за распределение вычислительной мощности, но и за внутреннюю память. ОЗУ или оперативная память называется внутренней памятью этой внутренней памяти. ОЗУ — это место, где хранятся все рабочие данные, необходимые для процессора. ОС гарантирует, что оперативная память не будет забита бесполезными данными или приложениями, которые пользователь не запрашивает у процессора для обработки.ОС также содержит другое программное обеспечение, которое позволяет пользователю получать положительные впечатления от своего вычислительного устройства, будь то настольный интерфейс для ПК, интерфейс сенсорного экрана для телефона или голосовой интерфейс для цифрового помощника.

Функциональность ОС

Если мы посмотрим на самый нижний уровень ОС, мы найдем нечто, известное как ядро. Итак, что такое ядро ​​и каковы функции ядра операционной системы?

Что ж, ядро ​​лежит в основе операционной системы.Эта единственная программа — одна из первых вещей, загружаемых при загрузке ОС. Ядро отвечает за множество функций. Первый — это процесс управление . Управление процессами, как уже говорилось, имеет дело с количеством задач, которые дает каждый ЦП. Когда процесс завершается процессором в назначенный период, это называется планированием. Есть три основных вида планирования. Первый — это сначала короткое задание, при котором ЦП выделяется самому короткому процессу, чтобы его можно было завершить как можно скорее.Второй — это циклическое планирование, при котором каждому процессу выделяется определенное количество времени, но в этом случае, даже если процесс не завершен, процессор циклически перебирает все процессы. Если какой-либо процесс останется, процессор вернется к нему через определенное время. Последний — это планирование на основе приоритетов, которое, как следует из названия, заключается в том, что процесс назначается процессору на основе приоритета процесса.

(Фото предоставлено Ehamberg / Wikimedia Commons)

Операционная система также помогает в обмене данными с оборудованием и поддерживает баланс между оборудованием и процессором.Это очень важно, поскольку скорость обработки ЦП намного выше, чем у устройств ввода-вывода. Чтобы оптимизировать процессорное время, ОС использует два важных метода. Первый метод — это буферизация . В этом методе входные и выходные данные временно сохраняются во входном буфере и выходном буфере соответственно. Буферы обеспечивают определенную задержку, если в канале присутствует слишком много данных, что обеспечивает достаточное время отклика между вводом и выводом. Второй используемый метод известен как намотка на .Это метод управления устройством, который обеспечивает согласование и выполнение различных задач, выполняемых на одном устройстве, вместо того, чтобы перегружать конкретное устройство слишком большим количеством сигналов.

Последняя задача, за которую отвечает ОС, — это Управление памятью . В компьютере и ЦП, и устройства ввода-вывода взаимодействуют с ОЗУ. Когда программе требуется выполнение, она загружается в ОЗУ до тех пор, пока выполнение программы не произойдет и не будет завершено. Как только пространство памяти освобождается, другие программы загружаются в оперативную память для дальнейшего выполнения центральным процессором.Есть два известных метода управления памятью. Первый в управлении памятью — это , разметка . Это включает в себя разделение ОЗУ на слоты памяти одинакового размера или слоты памяти разного размера. Это помогает разместить некоторые программы в ОЗУ, хотя метод с фиксированной памятью действительно вызывает определенную потерю пространства памяти. Предпочтительно использовать другой объем памяти, так как он более эффективен. Второй метод известен как виртуальная память , . Это метод, используемый операционными системами, который позволяет пользователю загружать программы, размер которых превышает объем оперативной памяти компьютера.В этом методе программа выполняется, даже если полная программа не может быть загружена в основную память, что приводит к эффективному использованию памяти.

Последнее, что делает ОС — это управление файлами. При управлении файлами операционная система управляет файлами, папками и системой каталогов на компьютере. Любые данные на компьютере хранятся в виде файлов, и операционная система хранит информацию обо всех из них с помощью таблицы размещения файлов (FAT). FAT хранит общую информацию о файлах, такую ​​как имя файла, тип (текстовый или двоичный), размер, начальный адрес и режим доступа (последовательный / индексированный последовательный / прямой / относительный).Файловый менеджер операционной системы помогает создавать, редактировать, копировать и выделять память для файлов, а также обновлять FAT. Операционная система также заботится о том, чтобы файлы открывались с соответствующими правами доступа для их чтения или редактирования. Итак, в заключение, в следующий раз, когда вы будете использовать устройство Windows, Apple или Android, вы поймете, какую чрезвычайно важную роль оно играет на вашем устройстве.

Напишите функции операционной системы и объясните ее типы. BCE Notes и сборник вопросов и ответов

В.3. Напишите функции операционной системы и объясните ее типы.

Ответ:

Ответ. Основные функции, выполняемые операционным система —

(i) Управление процессами — Этот модуль заботится о создание и удаление процессов, планирование различных системных ресурсов к различным процессам, запрашивающим их, и обеспечивающим механизмы для синхронизация и связь между процессами.

(ii) Управление памятью — Этот модуль заботится о выделение и освобождение пространства памяти для различных программ, нуждающихся в этого ресурса.

(iii) Управление файлами — Этот модуль заботится о действия, связанные с файлами, такие как организация, хранение, поиск, присвоение имен, совместное использование и защита файлов.

(iv) Управление устройствами ввода / вывода — Этот модуль заботится устройств ввода / вывода для эффективного использования.

(v) Security — Этот модуль операционной системы защищает ресурсы и информацию компьютера от разрушения и несанкционированный доступ.

(vi) Интерпретация команд — Этот модуль операционная система заботится об интерпретации пользовательских команд и управлении системные ресурсы для обработки запросов.

Помимо этих основных функций, операционная система также выполняет несколько других функций, таких как ведение учетных записей пользователей (или процессы) используют сколько и какие компьютерные ресурсы, ведение журнала использования системы всеми пользователями и обслуживания внутренних часов.

Типы операционных систем

Операционные системы можно разделить на следующие шесть основные категории —

(i) Операционные системы пакетной обработки — Пакетная обработка операционные системы могут выполнять только одно задание за раз.Работа или программы, представленные разными пользователями, сгруппированы в пакеты с одинаковыми потребности и выполняются через компьютер как группа. Задания в партии: обрабатываются в порядке очереди. После получения соответствующего команда оператора, пакетная операционная система начинает выполнение заданий по одному. Выполнение конкретной работы обычно включает три основных действия, которые читают задание с устройства ввода, выполняя задание системой и распечатывает рассчитанный результат на устройстве вывода.

Основные преимущества пакетной обработки системы —

(а) Компьютерные системы с пакетными операционными системами были очень эффективны, потому что время простоя этих систем было очень маленьким.

(b) Эти операционные системы облегчили выполнение рабочие места в организованном порядке.

Основными недостатками пакетных операционных систем являются —

(a) Работы выполняются на основании их поступления не в соответствии с их приоритетом.

(b) Отладка программы во время выполнения не возможно в этих операционных системах.

(c) Выполняемые задания могут входить в бесконечный цикл, так как каждое задание не связано с правильным таймером.

(ii) Многопользовательские операционные системы — Многопользовательские операционные системы позволяют нескольким пользователям использовать ресурсы компьютера система одновременно. Это означает, что он позволяет работать нескольким пользователям. одновременно в одной компьютерной системе.Многопользовательская система обычно реализуется в соответствии с конфигурацией с несколькими терминалами. В этом типе конфигурации, одна мощная компьютерная система подключена к нескольким терминалы через последовательные порты. Эта компьютерная система отвечает за обработка разных запросов, генерируемых разными терминалами одновременно время. К различным терминалам подключены устройства: клавиатура, мышь и монитор. Центральная компьютерная система оснащена быстрым процессором и память большой емкости для обслуживания множества запросов конечных пользователей.Примеры многопользовательских операционных систем: Unix, Linux, Windows 2000 и ВМ-386.

Основные преимущества многопользовательских операционных систем ар —

(a) Это позволяет ресурсам компьютерной системы быть используется эффективно.

(b) Повышает общую производительность различных пользователей, обеспечивая одновременный доступ к различным ресурсам компьютера.

Основные недостатки многопользовательской работы системы —

(a) Конфигурация компьютерной системы, имеющей многопользовательская операционная система сложна, поэтому с ней трудно работать и поддерживать.

(b) Этот тип системы может привести к несогласованным данным если деятельность одного пользователя не защищена от другого пользователя.

(c) Этот тип операционной системы необходим для надежной механизмы безопасности.

(iii) Многопрограммные системы — Наиболее важные Аспектом планирования заданий является возможность работы с несколькими программами. В общем, сингл пользователь не может постоянно держать ни ЦП, ни устройства ввода-вывода занятыми. Мультипрограммирование увеличивает загрузку ЦП за счет организации заданий таким образом, чтобы ЦП всегда есть один для исполнения.Идея состоит в том, чтобы сохранить в памяти несколько заданий. одновременно. Операционная система выбирает и начинает выполнять одно из заданий в памяти.

В конце концов, задание может ждать выполнения некоторой задачи, например операция ввода-вывода для завершения. В системе без нескольких программ ЦП будет сидеть без дела. В многопрограммной системе операционная система просто переключается на: и выполняет другую работу. Когда этим заданиям нужно подождать, ЦП переключается на другая работа и так далее. В конце концов, первое задание завершает ожидание и получает CPU обратно.ЦП никогда не простаивает, пока необходимо выполнить хотя бы одно задание.

(iv) Системы с разделением времени — Многопрограммные, пакетные системы обеспечивают среду, в которой различные системные ресурсы используется эффективно, но не обеспечивает взаимодействия пользователя с компьютерная система. Разделение времени или многозадачность — логическое продолжение мультипрограммирование. ЦП выполняет несколько заданий, переключаясь между ними, но переключатели происходят так часто, что пользователи могут взаимодействовать с каждой программой, пока он работает.

Операционная система с разделением времени позволяет многим пользователям совместно использовать компьютер одновременно. Каждое действие или команда в системе с разделением времени обычно бывает коротким, поэтому каждому пользователю требуется совсем немного процессорного времени. Как система быстро переключается от одного пользователя к другому, каждому пользователю дается впечатление, что вся компьютерная система предназначена для его / ее использования, однако, он распространяется среди многих пользователей.

Операционная система с разделением времени использует планирование ЦП и мультипрограммирование, чтобы предоставить каждому пользователю небольшую часть разделенного по времени компьютер.У каждого пользователя в памяти есть как минимум одна отдельная программа. Программа загружается в память и выполняется как процесс. Когда процесс выполняется, он выполняется в течение короткого времени, прежде чем он либо завершится, либо потребует для выполнения ввода / вывода.

Операционные системы с разделением времени сложнее, чем несколько программируемые операционные системы. В обоих случаях необходимо одновременное выполнение нескольких рабочих мест. в памяти, поэтому система должна иметь управление памятью и защиту. Примеры многозадачными операционными системами являются Unix, Linux, Windows 2000 и Windows XP.

Основные преимущества многозадачных операционных систем ар —

(a) Это помогает повысить общую производительность компьютерная система.

(b) Помогает увеличить общую производительность пользователь, разрешив одновременно несколько задач.

К недостаткам многозадачных операционных систем относятся: —

(a) Большой объем памяти необходим для выполнения нескольких программы одновременно.

(b) Необходимо реализовать некоторый механизм, обеспечивающий деятельность одного процесса не мешает деятельности другого процесс.

(v) Операционные системы реального времени — Реальное время операционные системы используются в средах, где большое количество событий, в основном вне компьютерной системы, должны приниматься и обрабатываться в короткие сроки или в определенные сроки. Такие приложения являются промышленными управление, телефонное коммутационное оборудование, управление полетом и в режиме реального времени симуляции.

Операционные системы реального времени могут быть двух типов — операционная система жесткого реального времени и операционная система мягкого реального времени.

(a) Операционная система жесткого реального времени — Эти операционные системы гарантируют, что критические задачи будут выполнены в течение определенного диапазон времени. Например, нанимают робота для сварки кузова автомобиля, если робот сваривает слишком рано или поздно, автомобиль не может быть продан, поэтому это жесткая система реального времени д.), которые требуют выполнить сварку автомобиля роботом практически в срок.

(b) Операционная система мягкого реального времени — Эта операционная система обеспечивает некоторую послабление в ограничении по времени.Например — Мультимедийные системы, цифровая аудиосистема и т. д.

Примеры операционных систем реального времени: M’TOS, Lynx, RTX.

Преимущества операционных систем реального времени: —

(a) Легко проектировать, разрабатывать и выполнять в режиме реального времени приложений под управлением операционной системы реального времени по сравнению с другими типами операционные системы.

(b) Они компактнее других операционных систем. Таким образом, этим системам требуется меньше памяти.

К недостаткам операционных систем реального времени относятся —

(a) Он в основном ориентирован на оптимизацию времени выполнения приложения и, таким образом, иногда упускает из виду некоторые другие важные факторы, связанные с общей эффективностью компьютерной системы.

(b) Он используется только для предоставления некоторых выделенных функциональность, и, следовательно, не может использоваться как операционная система общего назначения.

(vi) Многопроцессорные операционные системы — Многопроцессорная операционная система позволяет использовать несколько процессоров (т.е.е., CPU) в компьютерной системе для одновременного выполнения нескольких процессов. Следовательно, эти системы обеспечивают более быстрое выполнение процессов, чем компьютер. системы, выполняющие многопроцессорную обработку с одним процессором.

Примеры: Unix, Linux, Windows 2000.

Преимущества многопроцессорных операционных систем: следующим образом —

(a) Помогает улучшить общую производительность и пропускная способность компьютерной системы.

(b) Помогает повысить надежность компьютера система.

Недостатки многопроцессорных операционных систем следующие —

(а) Стоимость компьютерных систем, имеющих многопроцессорную операционных систем очень высока.

(b) Для выполнения несколько пользовательских программ.

(vii) Встроенные операционные системы — это несколько похоже на операционные системы реального времени. Встроенная операционная система устанавливается на встроенную компьютерную систему, которая в основном используется для выполнения вычислительные задачи в электронных устройствах.Эти операционные системы предоставляют ограниченная функциональность, необходимая для соответствующего встроенного компьютера.
Примеры: Palm OS и Windows CE.

Преимущества встроенных операционных систем —

(a) Эти операционные системы позволяют реализовать встроенные системы эффективным способом.

(b) Компьютерная система, использующая встроенные операционные системы. системы просты в использовании и обслуживании.

К недостаткам встроенных операционных систем относятся:

(a) С помощью эти операционные системы.

(b) Эти операционные системы нельзя часто использовать меняющаяся среда.

Функции и службы операционной системы

Функции операционной системы:

Операционная система обеспечивает удобную среду для создания и выполнения программ и предоставляет услуги пользователю. Операционная система выполняет множество функций ОС. . Основные функции ОС: —

1. Создание программ : Операционная система предоставляет редакторы и отладчики для помощи программисту в создании программ.

2. Выполнение программы : Ряд задач, необходимых для выполнения программы, задачи включают инструкции и данные, которые должны быть загружены в основную память, устройства ввода-вывода и файлы должны быть инициализированы, а другие ресурсы должны быть подготовлены. ОС выполняет эти задачи за пользователя.

3. Операции ввода / вывода : Для работающей программы может потребоваться ввод и вывод. Этот ввод-вывод может включать файл или устройство ввода-вывода. Пользовательская программа не может выполнять операции ввода-вывода напрямую, ОС должна предоставлять для этого средства.

4. Обнаружение ошибок : Операционная система обнаруживает различные типы ошибок и должна предпринять соответствующие действия. К ошибкам относятся ошибка памяти, сбой питания, в принтере закончилась бумага.

5. Учет : Операционная система может отслеживать, какой пользователь использует, сколько времени и какие ресурсы компьютера используются. Такой учет полезен для улучшения компьютерных услуг.

6. Защита : Операционная система обеспечивает механизм безопасности для защиты от несанкционированного использования файлов в сетевой среде.

Службы операционной системы:

Операционная система предоставляет пользователю множество служб.

1. Создание программы
2. Учет
3. Выполнение программы
4. Контролируемый доступ к файлам
5. Доступ к системе
6. Обнаружение ошибок и ответ на них

Мульти-программирование:
Количество заданий одновременно выполняется центральным процессором, что называется мульти-программированием. В мульти-программировании — основная память, состоящая из нескольких заданий одновременно.

Преимущества мультипрограммирования :

1. Он может обеспечить эффективное использование памяти.
2. ЦП никогда не простаивает, поэтому производительность ЦП увеличится.
3. Пропускная способность ЦП также может увеличиться.

Пакетная обработка:
Группа заданий, сгруппированных вместе и выполняемых одновременно, называется пакетной обработкой.

Что такое операционная система? Функции, типы, типы пользовательского интерфейса

Что такое операционная система?

Операционная система (ОС) может рассматриваться как менеджер ресурсов, который управляет всеми ресурсами компьютера, т.е.е. его аппаратное обеспечение, включая ЦП, ОЗУ, диск, сеть и другие устройства ввода-вывода. Он также контролирует различное прикладное программное обеспечение и драйверы устройств, управляет безопасностью системы и обрабатывает доступ различных пользователей. Это важнейшее системное программное обеспечение.

Операционная система процесса

Примеры популярных ОС: Windows, Linux, Android, Macintosh и так далее.

Операционная система преследует две основные цели. Первый — это предоставление услуг по созданию и запуску прикладных программ.Когда необходимо запустить прикладную программу, именно операционная система загружает эту программу в память и передает ее ЦП для выполнения.

Когда необходимо запустить несколько прикладных программ, операционная система определяет порядок выполнения.

Вторая цель операционной системы — предоставить пользователю интерфейс, через который пользователь может взаимодействовать с компьютером.

Пользовательский интерфейс — это программный компонент, который является частью операционной системы и чья задача состоит в том, чтобы принимать команды или входные данные от пользователя для обработки операционной системой.


Типы пользовательского интерфейса

Существуют разные типы пользовательских интерфейсов, каждый из которых обеспечивает разную функциональность:

  1. Интерфейс на основе команд
  2. Графический интерфейс пользователя
  3. Сенсорный интерфейс
  4. Голосовой интерфейс
  5. Интерфейс на основе жестов
Типы пользовательского интерфейса

Интерфейс на основе команд

Интерфейс на основе команд требует, чтобы пользователь вводил команды для выполнения различных задач, таких как создание, открытие, редактирование или удаление файла и т. Д.Пользователь должен запомнить названия всех таких программ или конкретных команд, которые поддерживает операционная система.

Основным устройством ввода, используемым пользователем для командного интерфейса, является клавиатура. Командный интерфейс часто менее интерактивен и обычно позволяет пользователю запускать одну программу за раз. Примеры операционных систем с командными интерфейсами включают MS-DOS и Unix.

Графический интерфейс пользователя

Графический интерфейс пользователя

(GUI) позволяет пользователям запускать программы или давать инструкции компьютеру в виде значков, меню и других визуальных параметров.Иконки обычно представляют файлы и программы, хранящиеся на компьютере, а окна представляют запущенные программы, которые пользователь запустил через операционную систему.

Устройства ввода, используемые для взаимодействия с графическим интерфейсом пользователя, обычно включают мышь и клавиатуру. Примеры операционных систем с графическим интерфейсом пользователя включают, среди прочего, Microsoft Windows, Ubuntu, Fedora и Macintosh.

Сенсорный интерфейс

Сегодня смартфоны, планшеты и ПК позволяют пользователям взаимодействовать с системой, просто используя сенсорный ввод.Используя сенсорный экран, пользователь вводит данные в операционную систему, которые интерпретируются ОС как команды, такие как открытие приложения, закрытие приложения, набор номера, прокрутка приложений и т. Д.

Примеры популярных операционных систем с сенсорным интерфейсом: Android и iOS. Windows 8.1 и 10 также поддерживают сенсорные интерфейсы на устройствах с сенсорным экраном.

Голосовой интерфейс

Современные компьютеры были разработаны для удовлетворения потребностей всех типов пользователей, включая людей с особыми потребностями и людей, которые хотят взаимодействовать с компьютерами или смартфонами при выполнении других задач.Для пользователей, которые не могут использовать устройства ввода, такие как мышь, клавиатура и сенсорные экраны, современные операционные системы предоставляют другие средства взаимодействия человека с компьютером.

Сегодня пользователи могут использовать голосовые команды, чтобы компьютер работал желаемым образом. Некоторые операционные системы, которые предоставляют пользователям голосовое управление, включают iOS (Siri), Android (Google Now или «Окей, Google»), Microsoft Windows 10 (Cortana) и так далее.

Интерфейс на основе жестов

Некоторые смартфоны на базе Android и iOS, а также ноутбуки позволяют пользователям взаимодействовать с устройствами, используя такие жесты, как размахивание, наклон, движение глаз и встряхивание.Эта технология развивается быстрее и имеет многообещающий потенциал для применения в играх, медицине и других областях.


Функции операционной системы

Теперь давайте исследуем важные функции операционной системы:

  1. Управление процессами
  2. Управление памятью
  3. Управление файлами
  4. Управление устройствами

Управление процессами

Когда компьютерная система находится в рабочем состоянии, одновременно выполняются разные задачи.Программа предназначена для выполнения различных задач. Выполняемая задача называется процессом. Мы можем активировать программу системного монитора, которая предоставляет информацию о процессах, выполняемых на компьютере.

В некоторых системах его можно активировать с помощью Ctrl + Alt + Delete. Операционная система несет ответственность за управление этими процессами и выполнение нескольких задач за минимальное время. Поскольку центральный процессор является основным ресурсом компьютерной системы, его распределение между процессами является наиболее важной службой операционной системы.

Следовательно, управление процессами касается управления множеством процессов, распределения требуемых ресурсов и обмена информацией между процессами.

Управление памятью

Первичная или основная память компьютерной системы обычно ограничена. Основная задача управления памятью — отдавать (выделять) и брать (освобождать) память от запущенных процессов. Поскольку одновременно выполняется несколько процессов, возникает необходимость динамически (на ходу) выделять и освобождать память для процессов.

Операционная система должна делать это, не затрагивая другие процессы, которые уже находятся в памяти, и после завершения процесса операционная система снова должна вернуть пространство памяти для повторного использования.

Следовательно, управление памятью касается управления основной памятью, чтобы максимальный объем памяти был занят или использован большим количеством процессов, при этом отслеживая каждое место в памяти как свободное или занятое.

Управление файлами

Данные и программы хранятся в виде файлов во вторичном хранилище компьютерной системы. Управление файлами включает в себя создание, обновление, удаление и защиту этих файлов во вторичной памяти. Защита — важная функция операционной системы, так как несколько пользователей могут получить доступ к компьютерной системе и использовать ее.

Должен существовать механизм, который будет препятствовать доступу пользователей к файлам, которые принадлежат другому пользователю и к которым им не предоставлен доступ.Система управления файлами управляет вторичной памятью, а система управления памятью — основной памятью компьютерной системы.

Управление устройствами

К компьютерной системе подключено множество устройств ввода-вывода и оборудования. Операционная система управляет этими разнородными устройствами, которые взаимозависимы. Операционная система взаимодействует с драйвером устройства и соответствующим программным обеспечением для конкретного устройства.

Операционная система также должна предоставлять параметры для настройки конкретного устройства, чтобы оно могло использоваться конечным пользователем или каким-либо другим устройством.Как и файлы, устройства также нуждаются в мерах безопасности, и их доступ к различным устройствам должен быть ограничен операционной системой только авторизованным пользователям, программному обеспечению и другому оборудованию.


Типы операционных систем

Это типы операционных систем, которые подробно описаны ниже:

  1. Система последовательной обработки
  2. Пакетная операционная система
  3. Операционная система реального времени
  4. Операционная система с разделением времени
  5. Операционная система персонального компьютера
  6. Сетевая операционная система
  7. Параллельная операционная система
  8. Распределенная операционная система

Система последовательной обработки

В ранних компьютерных системах программирование выполнялось в единицах и нулях, т.е.е., машинный язык. Переводчики и данные необходимо было ввести в компьютерную систему через устройства ввода.

Программы сначала загружаются в регистр компьютерной системы. Затем выбирается адрес первой инструкции программы. Результат проверяется содержимым различных регистров и ячеек памяти машины. Тип программирования системы последовательной обработки обуславливает низкую загрузку машин и пользователей.

Программа, начатая кодированием на языке программирования, сначала преобразуется транслятором в объектный код.Затем этот код автоматически загружается в память другой программой, называемой загрузчиком. Теперь начинается выполнение программы и выдаётся результат.

Этот тип обработки использует фиксированную последовательность задач, отсюда и название «Система последовательной обработки».

Пакетная операционная система

Однопрограммная операционная система позволяет запускать только одну программу одновременно. Это означает, что если вы работаете с электронной таблицей и хотите написать письмо, вы должны закрыть приложение для работы с электронными таблицами и открыть текстовый редактор.

Постепенно разрабатывались новые операционные системы, которые позволяли запускать несколько программ одновременно. Самая простая форма этого — многозадачность. Это позволяет одному пользователю одновременно открывать электронную таблицу и текстовый редактор и даже больше. Теперь пользователь может видеть, как копировать данные из одного в другой.

Система пакетной обработки — это система, в которой задания объединяются вместе с инструкциями, необходимыми для их обработки без вмешательства. Часто рабочие места аналогичного характера могут быть объединены вместе для дальнейшего роста экономики.Одновременное выполнение серии неинтерактивных заданий называется пакетной обработкой.

Операционная система реального времени

Операционная система реального времени (RTOS) — это операционная система, которая гарантирует определенные возможности в пределах указанного времени. Основная роль операционной системы реального времени — быстро обрабатывать данные.

Система реального времени — это система, которая обеспечивает точное время, необходимое для выполнения задания. Если система реального времени не выполняет задачу за определенное время, это может вызвать сбой всей системы, в которой она работает.

Некоторые приложения требуют обслуживания в течение периода времени:

  1. Промышленные системы управления
  2. Автомобили (управление тормозами)
  3. Управление самолетом
  4. Медицинское оборудование

Существует два типа систем реального времени:

Системы жесткого реального времени: Система жесткого реального времени гарантирует, что задание будет выполнено в течение указанного периода времени. Эта система должна гарантировать, что все задержки обработки, ввода и вывода ограничены.

Система не может ждать бесконечно, поэтому системы жесткого времени обычно очень ограничены. Как правило, нет вторичного хранилища, такого как дисковые накопители, так как запрос на диск может занять процесс с переменным временем минимума.

Системы мягкого реального времени Системы: Система мягкого реального времени — это гораздо менее строгая версия системы жесткого реального времени. Система мягкого реального времени не гарантирует, что работа будет завершена в течение указанного периода времени, однако она изо всех сил старается завершить работу как можно скорее.

Если в систему входит критическое задание в реальном времени, операционная система может назначить наивысший приоритет этой задаче и выполнять ее непрерывно, пока она не завершится.

Операционная система с разделением времени

В системах пакетной обработки не было взаимодействия между пользователем и его / ее программой во время выполнения (процесса), пока программа выполнялась. Система разделения времени позволяет нескольким программам одновременно использовать ресурсы компьютера. При этом все делается под контролем оператора.

Задание отправлено пользователем, выполняется в другое время и готовится вывод. Задержка между отправкой работы и завершением работы называется временем выполнения работ. Современные компьютерные системы интерактивны.

Пользователь напрямую запрашивает службы ОС и получает немедленный ответ. Пользователь может легко экспериментировать и выполнять быструю отладку.

Операционная система персонального компьютера

Более популярным способом, которым программисты и пользователи вернулись к машинам, было появление персональных компьютеров около 1980 года.В конце концов, компьютеры стали достаточно маленькими, недорогими, и теперь даже частные лица могли владеть ими. Современные персональные компьютеры (ПК) обладают всеми основными характеристиками компьютера и очень мощны с точки зрения обработки ЦП.

Операционная система ПК состоит из двух частей:

  1. Базовая система ввода-вывода (BIOS)
  2. Дисковая операционная система (DOS)

Базовая система ввода-вывода (BIOS): Базовые системы ввода-вывода (BIOS) на ПК хранятся в нестираемой памяти, называемой постоянной памятью (ПЗУ).При включении питания BIOS берет на себя управление системой в начале загрузки.

Дисковая операционная система (DOS): Дисковая операционная система (DOS) хранится на жестком диске системы персонального компьютера. Особенности DOS:

  1. Управление файлами
  2. Управление каталогами
  3. Управление памятью
  4. Управление служебными программами
  5. Управление исполнительными программами

Сетевая операционная система

Сетевая операционная система — это набор программного обеспечения и протоколов (набор правил).Эта коллекция позволяет взаимодействовать между многими компьютерами через компьютерную сеть. На каждом компьютере в сети установлена ​​собственная операционная система.

Характеристики сетевой операционной системы:

  1. На каждом компьютере установлена ​​собственная операционная система, а не запущена часть глобальной операционной системы.
  2. Механизм входа в систему используется для подключения компьютера к удаленному серверу или системе.
  3. Позволяет пользователям получать доступ к различным ресурсам сетевой системы.
  4. Пользователи сетевой системы знают, где хранятся их файлы, и могут перемещать свои файлы из одной системы в другую.

Параллельная операционная система

Параллельные операционные системы

— это многопроцессорные операционные системы, которые работают с более чем одним процессором в тесном взаимодействии. Ее также называют сильно связанной системой, потому что в этой системе процессоры совместно используют общую память и часы; общение обычно происходит через общую память.

Процессоры в системе делятся на две категории: ведущие и ведомые.Главные процессоры, управляйте подчиненными процессорами.

Преимущества параллельной операционной системы:

  1. Повышенная пропускная способность.
  2. Экономичный.
  3. Повышенная надежность.
  4. Изящная деградация.
  5. Отказ мягких систем.
  6. Симметричная многопроцессорная обработка (SMP).
  7. На каждом процессоре работает идентичная копия операционной системы.
  8. Многие процессы могут выполняться одновременно без снижения производительности.
  9. Большинство современных операционных систем поддерживают SMP.
  10. Каждому процессору назначается конкретная задача; главный процессор планирует и распределяет работу по подчиненным процессорам.

Распределенная операционная система

Распределенная операционная система — это система, которая выглядит для пользователей как обычная централизованная операционная система, но работает на нескольких независимых ЦП. Эти системы считаются более надежными, чем однопроцессорные. Они работают, даже если часть их оборудования не работает или вышла из строя.

Распределенные операционные системы считаются более надежными, чем системы на базе одного процессора. Они работают, даже если какая-то часть оборудования неисправна.

Преимущества операционной системы, которой не доверяют:

  1. Распределенная операционная система предлагает лучшее соотношение цены и качества, чем централизованная операционная система.
  2. Общая вычислительная мощность распределенной операционной системы лучше, чем централизованной операционной системы.
  3. Если одна машина выйдет из строя, система в целом выживает и продолжает работать.
  4. Вычислительную мощность можно добавлять небольшими приращениями.
  5. Позволяет многим пользователям получить доступ к общей базе данных.
  6. Позволяет многим пользователям совместно использовать дорогие периферийные устройства.
  7. Человеческое общение становится проще через широкую сеть.

Часто задаваемые вопросы о типах операционных систем

Какие бывают типы операционных систем?

Это типы операционных систем, которые подробно описаны ниже: 1. Последовательная обработка, 2.Пакетная, 3.Реальное время, 4.Распределение времени, 5.Личное, 6.Системная сеть, 7.Системная параллельная работа, 8.Распределенная.

Что такое операционная система?

Операционная система (ОС) может рассматриваться как диспетчер ресурсов, который управляет всеми ресурсами компьютера, то есть его оборудованием, включая ЦП, ОЗУ, диск, сеть и другие устройства ввода-вывода. Он также контролирует различное прикладное программное обеспечение и драйверы устройств, управляет безопасностью системы и обрабатывает доступ различных пользователей. Это важнейшее системное программное обеспечение.

Что такое пользовательский интерфейс и его типы?

Существуют различные типы пользовательских интерфейсов, каждый из которых обеспечивает различную функциональность: 1. Интерфейс на основе команд , 2. Графический интерфейс пользователя, 3. Сенсорный интерфейс, 4. Голосовой интерфейс, 5. Жесты. Основанный интерфейс.

Каковы функции операционной системы?

Операционная система должна предоставлять пользователю интерфейс, через который пользователь может взаимодействовать с компьютером.Важные функции операционной системы: 1. Управление процессами, 2. Управление памятью, 3. Управление файлами, 4. Управление устройствами.

Что такое операционная система и приведите примеры?

Операционная система должна предоставлять пользователю интерфейс, через который пользователь может взаимодействовать с компьютером. Примеры популярных ОС: Windows, Linux, Android, Macintosh и так далее.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *