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.

Узнать еще:

Основные функции операционных систем — Информатика, информационные технологии

?Прием от пользователя (или от оператора системы) заданий, или команд, сформулированных на соответствующем языке, и их обработка. Задания могут передаваться в виде текстовых директив (команд) оператора или в форме указаний, выполняемых с помощью манипулятора (например, с помощью мыши). Эти команды связаны, прежде всего, с запуском (приостановкой, остановкой) программ, с операциями над файлами (получить перечень файлов в текущем каталоге, создать, переименовать, скопировать, переместить тот или иной файл и др.), хотя имеются и иные команды.

?Загрузка в оперативную память подлежащих исполнению программ.

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

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

?Идентификация всех программ и данных.

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

?Обслуживание всех операций ввода-вывода.

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

?Обеспечение режима мультипрограммирования, то есть организация параллельного выполнения двух или более программ на одном процессоре, создающая видимость их одновременного исполнения.

?Планирование и диспетчеризация задач в соответствии с заданными стратегией и дисциплинами обслуживания.

?Организация механизмов обмена сообщениями и данными между выполняющимися программами.

?Для сетевых операционных систем характерной является функция обеспечения взаимодействия связанных между собой компьютеров.

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

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

?Удовлетворение жестким ограничениям на время ответа в режиме реального времени (характерно для операционных систем реального времени).

?Обеспечение работы систем программирования, с помощью которых пользователи готовят свои программы.

?Предоставление услуг на случай частичного сбоя системы.

Операционная система изолирует аппаратное обеспечение компьютера от прикладных программ пользователей. И пользователь, и его программы взаимодействуют с компьютером через интерфейсы операционной системы. Это можно проиллюстрировать, например, рис. 1.

ЧеловекПрограммы

Рис. 1. Взаимодействие пользователя и его программ с компьютером
через операционную систему

Статьи к прочтению:

Лекция 1: Операционные системы

Похожие статьи:

Функции операционной системы

Что такое операционная система (ОС)?
Это сердце и душа компьютера. Это основа, на которой основываются все программные приложения. Он заботится о мелких деталях, таких как чтение данных с диска, интерпретация нажатий клавиш и так далее.
Удивительный аспект операционных систем заключается в том, насколько они разнообразны в выполнении этих задач. Операционные системы мэйнфреймов предназначены в первую очередь для оптимизации использования оборудования.Операционные системы персональных компьютеров (ПК) поддерживают сложные игры, бизнес-приложения и все, что между ними. Операционные системы для карманных компьютеров предназначены для обеспечения среды, в которой пользователь может легко взаимодействовать с компьютером для выполнения программ. Таким образом, некоторые операционные системы спроектированы так, чтобы быть удобными, , другие — эффективными, , а третьи — некоторой комбинацией этих двух.
Компьютерная система может быть разделена на четыре компонента: аппаратное обеспечение , операционная система , прикладные программы , и пользователей. Операционная система подобна правительственной , она просто предоставляет среду , в которой другие программы могут выполнять полезную работу.

Абстрактный вид компонентов компьютерной системы
Операционная система предоставляет среду, в которой выполняются программы.
Операционная система — это «мозг» компьютера, который расширяет функциональные возможности машины и управляет всеми выделенными ей ресурсами. Это набор программного обеспечения, которое управляет аппаратными ресурсами компьютера и предоставляет общие услуги для компьютерных программ.Операционная система — жизненно важный компонент системного программного обеспечения в компьютерной системе. Для работы прикладных программ обычно требуется операционная система.
Наиболее часто используемые операционные системы: Windows 95, Windows 98, Windows Me, Windows NT, Windows 2000, Windows XP, Windows Vista, Windows 7, Apple Macintosh, Unix и т. Д.
Основная задача O.S. можно разделить на три категории:
1. Управление оборудованием: Управляет использованием ресурсов компьютера и их распределением, например, процессорным временем, основной памятью, вторичным хранилищем, а также устройствами ввода и вывода для использования.
2. Управление программным обеспечением: Управляет запуском программ, а также управляет программными ресурсами системы и их использованием.
3. Взаимодействие с пользователями: Помогает обычным пользователям наладить работу своих ПК.
Все компоненты операционной системы существуют для того, чтобы различные части компьютера работали вместе. Все пользовательское программное обеспечение должно проходить через операционную систему, чтобы использовать любое оборудование, будь то такое простое, как мышь или клавиатура, или сложное, как Интернет-компонент.

ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ. Ядро (базовый уровень)
Ядро соединяет прикладное программное обеспечение с аппаратным обеспечением компьютера. С помощью микропрограмм и драйверов устройств ядро ​​обеспечивает базовый уровень контроля над всеми аппаратными устройствами компьютера. Он управляет доступом к памяти для программ в ОЗУ, определяет, какие программы получают доступ к каким аппаратным ресурсам, настраивает или сбрасывает рабочие состояния ЦП для оптимальной работы в любое время, а также организует данные для долгосрочного энергонезависимого хранения. с файловыми системами на таких носителях, как диски, ленты, флэш-память и т. д.

1) Планирование процессов: определяет и поддерживает порядок, в котором задания должны выполняться в компьютерной системе.
2) Управление памятью : выделение основной памяти и других областей хранения системным программам, а также пользовательским программам и данным.
3) CPU Management : назначение процессора различным задачам, выполняемым компьютерной системой.
4) I / O Management : координация и назначение различных устройств вывода и ввода во время выполнения одной или нескольких программ.
5) Управление файлами: Сохранение файла с одного устройства хранения на другое. Это также позволяет легко изменять и модифицировать все файлы с помощью текстовых редакторов или некоторых других процедур обработки файлов.
6 ) Интерпретация команд и инструкций.

Что делает драйвер устройства?
Драйвер — это специально написанная программа, которая понимает работу устройства, с которым он взаимодействует, например, принтера, видеокарты, звуковой карты или привода компакт-дисков. Он переводит команды операционной системы или пользователя в команды, понятные компоненту компьютера, с которым он взаимодействует.
Он также переводит ответы компонентной части компьютера обратно в ответы, которые могут быть поняты операционной системой, прикладной программой или пользователем.

Приведенная ниже диаграмма дает графическое изображение интерфейсов между операционной системой и компонентом компьютера.

Существует множество операционных систем, разработанных для выполнения операций, запрашиваемых пользователем. Существует множество операционных систем, которые могут выполнять запросы, полученные от системы.Операционная система может выполнять одну операцию, а также несколько операций одновременно. Итак, существует множество типов из Операционных систем, которые организованы с использованием их рабочих методов.

1) Последовательная обработка:
Операционные системы с последовательной обработкой — это те, которые выполняют все инструкции в Sequence Manner или инструкции, которые дает пользователь, будут выполняться с использованием FIFO способом означает «первым пришел первым». .Все инструкции, которые были введены в систему первыми, будут выполнены первыми, а инструкции, которые будут введены позже, будут выполнены позже. Для выполнения инструкций используется программный счетчик, который используется для выполнения всех инструкций. При этом программный счетчик будет определять, какая инструкция будет выполняться, а какая — после этого. В основном для этого используются перфокарты. При этом все задания сначала подготавливаются и сохраняются на карте, а после того, как эта карта будет введена в систему, все инструкции будут выполняться одна за другой.
Но основная проблема заключается в том, что пользователь не взаимодействует с системой, пока он работает в системе, что означает, что пользователь не может ввести данные для выполнения .
2) Пакетная обработка:
Пакетная обработка такая же, как и при серийной обработке. Но при пакетной обработке аналогичных типов заданий сначала готовятся и хранятся на карте.и эта карта будет отправлена ​​в систему для обработки. Затем система выполняет все операции с инструкциями одну за другой. А пользователь не может указать какой-либо ввод . И операционная система будет увеличивать свой программный счетчик для выполнения следующей инструкции. Основная проблема заключается в том, что подготовленные к выполнению задания должны быть одного типа и , если задание требует ввода любого типа, то это будет невозможно для пользователя .И много времени будет потрачено на приготовление партии . Пакет содержит задания, и все эти задания будут выполняться без вмешательства пользователя. А операционная система будет использовать операцию ЗАГРУЗКИ и ЗАПУСКА . Это сначала загрузит задание с карты, а затем выполнит инструкции . Используя команду RUN. Скорость обработки задания будет зависеть от заданий и результатов, полученных системой, в разнице времени, которое используется для предоставления или отправки задания, и времени, которое используется для отображения результатов на экране.

3) Мультипрограммирование:
Как мы знаем, в системе пакетной обработки есть несколько заданий, выполняемых системой. Система сначала подготовит пакет, а затем он выполнит все задания, которые хранятся в пакете. Но главная проблема заключается в том, что время на подготовку пакета будет потрачено впустую, а ЦП останется в это время бездействующим.
Но с помощью мультипрограммирования мы можем одновременно выполнять несколько программ в системе. и в режиме мультипрограммирования ЦП никогда не простаивает, потому что с помощью мультипрограммирования мы можем выполнять множество программ в системе и когда мы работаем с программой, мы также можем отправить вторую или другую программу для запуска, а затем ЦП выполнит вторую программу после завершения первой программы. И в этом мы также можем указать наши средства ввода, которые пользователь также может взаимодействовать с системой.Операционные системы с мультипрограммированием никогда не используют карты. Но операционная система также использует процесс выделения и отмены выделения памяти, что означает, что он предоставит пространство памяти всем запущенным и всем ожидающим процессам. Должно быть правильное управление всеми выполняемыми работами.

4) Система реального времени:
Существует также операционная система, известная как система обработки в реальном времени.В этом время отклика уже зафиксировано. Означает время для отображения результатов после того, как владение было зафиксировано процессором или ЦП. Система реального времени используется в тех местах, где требуется на выше и своевременное реагирование. Эти типы систем используются при резервировании. Поэтому, когда мы указываем запрос, процессор будет работать в это время.

5) Распределенная операционная система:
Распределенные средства данных хранятся и обрабатываются в нескольких местах.Когда данные хранятся на нескольких компьютерах, они размещаются в разных местах. Распределенная операционная система управляет группой независимых компьютеров и делает их похожими на один компьютер. Развитие сетевых компьютеров, которые могли быть связаны и взаимодействовать друг с другом, привело к появлению распределенных вычислений. Распределенные вычисления выполняются более чем на одной машине. Когда компьютеры в группе работают совместно, они образуют распределенную систему.
Если мы хотим получить данные с другого компьютера, мы используем систему распределенной обработки.И мы также можем вставлять и удалять данные из нашего местоположения в другое местоположение. При этом данные распределяются между многими пользователями. И мы также можем получить доступ ко всем устройствам ввода и вывода, к которым также имеют доступ несколько пользователей.

6) Многопроцессорность:
Обычно компьютер имеет один процессор, что означает, что компьютер имеет только один процессор для обработки инструкций. Но если мы выполняем несколько заданий, это снизит скорость процессора.Для увеличения скорости обработки мы используем многопроцессорность, в многопроцессорной обработке есть два или более ЦП в одной операционной системе, если один ЦП выйдет из строя, тогда другой ЦП используется для обеспечения резервного копирования для первого ЦП. С помощью многопроцессорной обработки мы можем выполнять несколько заданий одновременно. Все операции делятся на количество процессоров. если первый ЦП завершил свою работу раньше второго ЦП, то работа второго ЦП будет разделена на Первый и Второй.
7) Параллельные операционные системы:
Они используются для подключения нескольких сетевых компьютеров для параллельного выполнения задач. Архитектура программного обеспечения часто представляет собой платформу на основе UNIX, что позволяет ему координировать распределенную нагрузку между несколькими компьютерами в сети. Параллельные операционные системы могут использовать программное обеспечение для управления всеми различными ресурсами компьютеров, работающих параллельно, такими как память, кеши, дисковое пространство и вычислительная мощность. Параллельные операционные системы также позволяют пользователю напрямую взаимодействовать со всеми компьютерами в сети.
Параллельная операционная система работает, разделяя наборы вычислений на более мелкие части и распределяя их между машинами в сети.

Типы операционных систем также можно классифицировать в соответствии с их способностью выполнять программы, а для пользователей — как одиночные программы и многозадачность.

A) Одна программа :
———————— ————
Операционная система с одной программой позволяет одновременно запускать только одну программу.Это была операционная система, которая была улучшена до многозадачной, поскольку было непрактично закрывать одно приложение, чтобы открыть другое.

Однопрограммную операционную систему можно разделить на:
A-1/ Однопользовательская одиночная программа:
Эта операционная система не позволяет пользователю запускать более одной программы одновременно.Если он захочет запустить другую программу, предыдущая программа должна быть завершена, чтобы работать с другой программой. Такая операционная система как MS-DOS (Microsoft Disk Operating System). Эта операционная система предназначена для управления компьютером, чтобы один пользователь мог эффективно выполнять одно задание одновременно.

A-2/ Многопользовательская, одиночная программа:
Эта операционная система позволяет нескольким пользователям запускать каждую программу одновременно, тогда как каждому пользователю предоставляется блок ввода-вывода (I / O), состоящий из клавиатуры и экрана дисплея, который связан с мэйнфреймом.Эта система также вызывается с с разделением времени , она дает пользователям фиксированный интервал для использования процессора.
Для аппаратных функций , таких как ввод и вывод и выделение памяти, операционная система действует как посредник между программами и аппаратным обеспечением компьютера, хотя код приложения обычно выполняется непосредственно аппаратным обеспечением и часто выполняет системный вызов Работа ОС или может быть прервана ею.Операционные системы можно найти практически на любом устройстве, содержащем компьютер, от сотовых телефонов и игровых консолей до суперкомпьютеров и веб-серверов.

B) Многозадачность:
——————————-
Многозадачные операционные системы позволяют одному пользователю одновременно открывать два или более приложений. Многозадачные операционные системы можно разделить на три основных типа в зависимости от типа компьютера и типа приложений, которые будут запускаться.Это операционные системы реального времени, однопользовательские-многозадачные, многопользовательские операционные системы.

B-1/ Операционные системы реального времени (RTOS):
Они в основном используются для управления оборудованием, научными приборами, промышленными системами и т. Д. Здесь пользователь не имеет большого контроля над функциями, выполняемыми ОСРВ.Основная цель операционных систем реального времени — их быстрая и предсказуемая реакция на события. Такие системы, как аппараты ЭКГ.

B-2/ Один пользователь — многозадачность:
Это тип операционной системы, которую сегодня используют большинство людей на своих настольных и портативных компьютерах. Это системы, которые позволяют одному пользователю работать с ним, одновременно выполняя разные приложения.Windows от Microsoft и Macintosh от Apple являются примерами операционных систем, которые позволяют одному пользователю одновременно работать с несколькими программами. Например, пользователь Windows вполне может написать заметку в текстовом процессоре при загрузке файла из Интернета при печати текста сообщения электронной почты.

B-3/ Многопользовательские операционные системы :
Они предоставляют доступ одновременно к ресурсам на одном компьютере множеству пользователей, существует контроль со стороны системы над ее ресурсами.Это О.С. позволяет множеству разных пользователей одновременно использовать ресурсы компьютера. Операционная система должна гарантировать, что требования различных пользователей сбалансированы, и что каждая из программ, которые они используют, имеет достаточные и отдельные ресурсы, чтобы проблема с одним пользователем не затрагивала все сообщество пользователей. Операционные системы Unix, VMS, Linux и мэйнфреймы, такие как MVS , являются примерами многопользовательских операционных систем.

Если вы являетесь автором приведенного выше текста и не соглашаетесь делиться своими знаниями для обучения, исследований, стипендий (для добросовестного использования, как указано в авторских правах США), отправьте нам электронное письмо, и мы удалим ваши текст быстро.Добросовестное использование — это ограничение и исключение из исключительного права, предоставленного законом об авторском праве автору творческой работы. В законах США об авторском праве добросовестное использование — это доктрина, которая разрешает ограниченное использование материалов, защищенных авторским правом, без получения разрешения от правообладателей. Примеры добросовестного использования включают комментарии, поисковые системы, критику, репортажи, исследования, обучение, архивирование библиотек и стипендии. Он предусматривает легальное, нелицензионное цитирование или включение материалов, защищенных авторским правом, в работы других авторов в соответствии с четырехфакторным балансирующим тестом.(источник: http://en.wikipedia.org/wiki/Fair_use)

Информация о медицине и здоровье, содержащаяся на сайте , носит общий характер и цель, которая является чисто информативной и по этой причине не может в любом случае заменить совет врача или квалифицированного лица, имеющего законную профессию.

Тексты являются собственностью соответствующих авторов, и мы благодарим их за предоставленную нам возможность бесплатно делиться своими текстами с учащимися, преподавателями и пользователями Интернета, которые будут использоваться только в иллюстративных образовательных и научных целях.

Функции операционной системы | HowStuffWorks

На простейшем уровне операционная система выполняет две функции:

1. Она управляет аппаратными и программными ресурсами системы. На настольном компьютере эти ресурсы включают в себя такие вещи, как процессор, память, дисковое пространство и многое другое (на сотовом телефоне они включают клавиатуру, экран, адресную книгу, телефонный номеронабиратель, аккумулятор и сетевое соединение).
2. Он предоставляет приложениям стабильный и последовательный способ работы с оборудованием без необходимости знать все подробности об оборудовании.

Первая задача, управление аппаратными и программными ресурсами, очень важна, поскольку различные программы и методы ввода конкурируют за внимание центрального процессора (CPU) и требуют памяти, хранилища и ввода / вывода (I / O) пропускная способность для собственных целей. В этом качестве операционная система играет роль хорошего родителя, следя за тем, чтобы каждое приложение получало необходимые ресурсы, при этом прекрасно взаимодействуя со всеми другими приложениями, а также поддерживая ограниченные возможности системы к лучшему из всех возможных. пользователи и приложения.

Вторая задача, обеспечение согласованного интерфейса приложения, особенно важна, если операционная система будет использоваться более чем на одном компьютере определенного типа или если аппаратное обеспечение, составляющее компьютер, когда-либо может быть изменено. Согласованный интерфейс прикладной программы (API) позволяет разработчику программного обеспечения написать приложение на одном компьютере и иметь высокий уровень уверенности в том, что оно будет работать на другом компьютере того же типа, даже если объем памяти или количество хранение на двух машинах разное.

Даже если конкретный компьютер уникален, операционная система может гарантировать, что приложения продолжат работать при обновлении оборудования и обновлении. Это связано с тем, что операционная система, а не приложение, отвечает за управление оборудованием и распределение его ресурсов. Одна из проблем, с которыми сталкиваются разработчики, — поддерживать гибкость своих операционных систем, позволяющую запускать оборудование тысяч поставщиков, производящих компьютерное оборудование. Сегодняшние системы могут вместить тысячи различных принтеров, дисковых накопителей и специальных периферийных устройств в любой возможной комбинации.

5 основных функций операционной системы «Примечания к онлайн-классу

Последнее обновление: 29 августа 2020 г., 09:44.

В. Каковы функции операционной системы?

Функции операционных систем:

Размер операционной системы, организация и объем работы во многом зависят от размера, организации и использования различных компьютерных систем. Очевидно, что не все операционные системы могут использоваться во всех системах. Функции операционной системы всегда нацелены на удовлетворение потребностей.Некоторые операционные системы предназначены для обеспечения большей гибкости для пользователей, некоторые отдают больший приоритет производительности и безопасности, а некоторые предназначены для управления другими операционными системами, а не людьми.

Однако ниже приведены некоторые общие функции операционных систем.

Подробнее:
Что такое операционная система? Кратко опишите операционные системы.
Кратко опишите различные типы операционных систем.

1. Пользовательский интерфейс:

Пользовательский интерфейс — это такая часть операционной системы, которая создает платформу для взаимодействия пользователей и других приложений, работающих в операционных системах, друг с другом.Пользовательский интерфейс операционной системы облегчает пользователю управление другим программным обеспечением и обеспечивает простоту использования. Пользовательский интерфейс может быть 3-х основных типов; управляемый командами, управляемый меню и графический интерфейс пользователя.

2. Управление ресурсами:

Устройства, подключенные к компьютерной системе, такие как память, хранилище, устройства ввода-вывода и т. Д., Называются ресурсами компьютера. Операционная система контролирует эти ресурсы и позволяет эффективно использовать доступные ресурсы, чтобы система никогда не исчерпывала свои ресурсы.Операционная система не только контролирует эти ресурсы, но также обнаруживает сбои в работе ресурсов, проверяет состояние и подключает ресурсы друг к другу.

3. Управление задачами:

Программа управления задачами любой операционной системы принимает инструкции, анализирует их и обрабатывает. Управление задачами использует мощность процессора компьютера и распределяет ее по различным задачам, контролирует прерывания.

4. Управление файлами:

Операционная система управляет файлами на компьютере, такими как создание, удаление, доступ, копирование, перемещение, хранение файлов и т. Д.Он также управляет данными и программами, такими как отправка и получение данных, перемещение и хранение данных и т. Д.

5. Утилиты:

Операционная система предоставляет пользователю различные утилиты и другие программы, такие как дефрагментация файлов, сжатие данных, резервное копирование данных и т. Д. восстановление, антивирусные утилиты и т. д.

  Подробная информация об операционной системе реального времени  

  Также читают:
Десятичная и двоичная компьютерная система счисления - преобразование десятичного числа в двоичное и двоичного в десятичное
Что такое Smart TV - как это работает, виды, факторы, которые следует учитывать при покупке
BIOS (базовая система ввода-вывода) - что такое BIOS, функции, ограничения