Операционные среды, системы и оболочки
Главная / Операционные системы / Операционные среды, системы и оболочки / Тест 3 Упражнение 1:Номер 1
В каком случае происходит преобразование аналоговой информации в цифровую?
Ответ:
 (1) при записи речи на магнитофон 
 (2) при прослушивании записи c диска 
 (3) при преобразовании рукописного текста в текст в памяти компьютера 
В каких формах может быть представлена информация?
Ответ:
 (1) в цифровой 
 (2) в аналоговой 
 (3) в дискретной 
 (4) в непрерывной 
Номер 3
В каком случае происходит преобразование цифровой информации в аналоговую?
Ответ:
  (1) при записи речи на магнитофон 
 (2) при прослушивании записи и диска 
 (3) при преобразовании рукописного текста в текст в памяти компьютера 
Упражнение 2:
Номер 1
Скорость работы каких машин выше?
Ответ:
 (1) аналоговых вычислительных машин (АВМ) 
 (2) цифровых вычислительных машин (ЦВМ) 
 (3) скорость работы аналоговых и цифровых вычислительных машин одинакова 
Номер 2
Скорость работы каких машин ниже?
Ответ:
 (1) аналоговых вычислительных машин (АВМ) 
 (2) цифровых вычислительных машин (ЦВМ) 
 (3) скорость работы аналоговых и цифровых вычислительных машин одинакова 
Номер 3
Какие утверждения являются верными?
Ответ:
 (1) точность аналоговых вычислительных машин (АВМ) низкая 
 (2) точность аналоговых вычислительных машин (АВМ) высокая 
 (3) скорость работы аналоговых вычислительных машин (АВМ) выше, чем скорость работы цифровых вычислительных машин (ЦВМ) 
Упражнение 3:
Номер 1
Возможно ли на цифровых вычислительных машинах (ЦВМ) обрабатывать аналоговую информацию?
Ответ:
 (1) возможно 
 
 (3) не возможно в принципе 
Номер 2
Какую информацию обратабывают современные ЭВМ?
Ответ:
 (1) аналоговую 
 (2) цифровую 
 (3) аналоговую и цифровую 
Номер 3
В чем заключается разница между аналоговой и цифровой информацией?
Ответ:
 (1) аналоговая информация дискретна, а цифровая непрерывна 
 (2) аналоговая информация непрерывна, а цифровая дискретна 
 (3) разницы нет 
Упражнение 4:
Номер 1
Какие интерфейсы обеспечивает операционная система?
Ответ:
 (1) интерфейс для программиста 
 
 (3) интерфейс для разработчика ОС 
Номер 2
Какие действия выполняет операционная система?
Ответ:
 (1) контролирует работу прикладных программ 
 (2) контролирует работу системных приложений 
 (3) выполяет роль интерфейса 
Номер 3
Какие интерфейсы реализует операционная система?
Ответ:
 (1) интерфейс между пользователем и компьютером 
 (2) интерфейс между пользователем и его прикладной программой 
 (3) интерфейс между прикладной программой и компьютером 
Упражнение 5:
Номер 1
При работе в каком режиме производительность компьютера выше?
Ответ:
 (1) при работе в графическом интерфейсе 
 (2) при работе в командной строке 
 (3) производительность одинакова 
Номер 3
Укажите верные утверждения:
Ответ:
 (1) производительность компьютера при работе в графическом режиме выше, чем при работе в командной строке 
 (2) производительность компьютера при работе в командной строке выше, чем при работе в графическом режиме 
  (3) производительность компьютера одинакова при работе в графическом режиме и в командной строке 
Упражнение 6:
Номер 1
Каковы основные функции операционной системы?
Ответ:
 (1) предоставление доступа к различным периферийным устройствам 
 (2) обеспечение управления памятью 
 (3) предоставление пользовательского интерфейса 
Номер 3
С помощью чего возможно внести изменения в текущую версию операционной системы?
Ответ:
 (1) только с помощью новой версии операционной системы 
 (2) с помощью сервис-пака 
 (3) с помощью патча 
Упражнение 7:
Номер 1
Какой компонент операционной системы предназначен для решения задач, связанных с мультипрограммным режимом работы?
Ответ:
 (1) управление внешними устройствами 
 (2) управление процессами 
 (3) управление памятью 
 (4) управление файлами 
Номер 2
В каком случае процессы выполняются квази-параллельно?
Ответ:
 (1) в случае одного процессора 
 (2) в случае нескольких процессоров 
 (3) в случае многоядерных процессоров 
Номер 3
В каком случае процессы выполняются действительно параллельно?
Ответ:
 (1) в случае одного процессора 
 (2) в случае нескольких процессоров 
 (3) в случае многоядерных процессоров 
Упражнение 8:
Номер 1
Какой из указанных уровней, на которых работает механизм параллелирования, является наивысшым?
Ответ:
 (1) уровень потоков 
 (2) уровень процессов 
 (3) уровень задания 
Номер 2
Какие утверждения являются верными?
Ответ:
 (1) виртуальная память позволяет адресовать пространство памяти, большее, чем емкость реальной памяти 
 (2) множество адресов реальной памяти больше множества адресов виртуальной памяти 
 (3) множество адресов виртуальной и реальной памяти одинаково 
Номер 3
Что определяет архитектура операционной системы?
Ответ:
 (1) принципы проектирования и развития системы 
 (2) компоненты операционной системы 
 (3) отношение компонентов операционной системы с окружением 
 (4) отношение компонентов операционной системы между собой 
Упражнение 9:
Номер 1
Что определяет структурная организация операционной системы?
Ответ:
 (1) отношение компонентов операционной системы между собой 
 (2) отношение компонентов операционной системы и окружения 
 (3) состав компонентов операционной системы 
Номер 2
Что определяет функциональная организация операционной системы?
Ответ:
 (1) отношение компонентов операционной системы между собой 
 (2) отношение компонентов операционной системы и окружения 
 (3) состав компонентов операционной системы 
Номер 3
Какие принципы характерны для разработки современных операционных систем?
Ответ:
 (1) концепция многоуровневой вычислительной системы 
 (2) обеспечение работы только в пользовательском режиме 
 (3) принцип ограничения функций ядра 
Упражнение 10:
Номер 1
Какие модули постоянно находятся в оперативной памяти после загрузки операционной системы?
Ответ:
 (1) резидентные 
 (2) транзитные 
 (3) резидентные и транзитные 
Номер 2
Какие модули допускают прерывания и повторный запуск?
Ответ:
 (1) привилегированные модули 
 (2) реинтерабельные (повторно входимые) модули 
 (3) все повторные модули 
Номер 3
При выполнении каких модулей не допускаются прерывания?
Ответ:
 (1) привилегированные модули 
 (2) реинтерабельные (повторно входимые) модули 
 (3) все повторные модули 
Упражнение 11:
Номер 1
В чем заключается открытость операционной системы?
Ответ:
 (1) в возможности получения исходных текстов модулей операционной системы 
 (2) в возможности переноса операционной системы с одной платформы на другую 
 (3) в возможности выполнения программ, изначально рассчитанных на другие операционные системы 
 (4) в возможности добавлений и изменений со стороны пользователя 
Номер 2
В чем заключается мобильность операционной системы?
Ответ:
 (1) в возможности переноса операционной системы с одной платформы на другую 
 (2) в возможности выполнения программ, изначально рассчитанных на другие операционные системы 
 (3) в возможности получения исходных текстов модулей операционной системы 
Номер 3
В чем заключается совместимость операционной системы?
Ответ:
 (1) возможность переноса операционной системы с одной платформы на другую 
 (2) возможность выполнения программ, изначально рассчитанных на другие операционные системы 
 (3) возможность получения исходных текстов модулей операционной системы 
Упражнение 12:
Номер 1
Какое утверждение является верным для микроядерной операционной системы?
Ответ:
 (1) почти все компоненты операционной системы выполняются в пользовательском режиме 
 (2) основные составлющие операционной системы выполняются в режиме ядра 
 (3) только утилиты и прложения выполняются в пользовательском режиме 
Номер 2
Что входит в состав микроядра?
Ответ:
 (1) базовые механизмы ядра 
 (2) машиннозависимые модули 
 (3) базовые механизмы ядра и машиннозависимые модули 
Номер 3
Что характерно для многоуровневой операционной системы?
Ответ:
 (1) почти все компоненты операционной системы выполняются в пользовательском режиме 
 (2) основные составлющие операционной системы выполняются в режиме ядра 
 (3) только утилиты и приложения выполняются в пользовательском режиме 
Упражнение 13:
Номер 1
Производительность какой операционной системы выше?
Ответ:
 (1) микроядерной 
 (2) многоуровневой 
 (3) производительность многоядерной и многоуровневой ОС одинаковы 
Номер 2
В чем заключаются достоинства микроядерных операционных систем?
Ответ:
 (1) отсутствие поддержки распределенных систем 
 (2) единообразные интерфейсы 
 (3) легкая расширяемость 
 (4) высокая надежность работы 
Номер 3
Какое ядро занимается только распределением ресурсов для виртульных машин?
Ответ:
 (1) наноядро 
 (2) микроядро 
 (3) экзоядро 
Упражнение 14:
Номер 1
Каким программам доступны привилегированные команды?
Ответ:
 (1) программам ядра операционной системы 
 (2) программам пользовательского режима 
 (3) всем программам 
Номер 2
Как влияет механизм виртуальной памяти на производительность компьютера?
Ответ:
 (1) увеличивает производительность 
 (2) снижает производительность 
 (3) не влияет на производительность 
Номер 3
Какие средства используются для ускорения трансляции адресов при использовании виртуальной памяти?
Ответ:
 (1) буфер быстрой трансляции виртуальных адресов 
 (2) буфер обмена 
 (3) средства поддержки сегментно-страничных таблиц 
 (4) регистры процессора 
3. Архитектура операционной системы — СтудИзба
Лекция 3. АРХИТЕКТУРА ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
Любая хорошо организованная сложная система имеет понятную и рациональную структуру, то есть разделяется на части — модули, имеющие вполне законченное функциональное назначение с четко оговоренными правилами взаимодействия. Ясное понимание роли каждого отдельного модуля существенно упрощает работу по модификации и развитию системы, а сложную систему без хорошей структуры чаще проще разработать заново, чем модернизировать.
Функциональная сложность операционной системы неизбежно приводит к сложности ее архитектуры, под которой понимают структурную организацию ОС на основе различных программных модулей. Обычно в состав ОС входят исполняемые и объектные модули стандартных для данной ОС форматов, библиотеки разных типов, модули исходного текста программ, программные модули специального формата (например, загрузчик ОС, драйверы ввода-вывода), конфигурационные файлы, файлы документации, модули справочной системы и т. д.
Большинство современных операционных систем представляют собой хорошо структурированные модульные системы, способные к развитию, расширению и переносу на новые платформы. Какой-либо единой архитектуры ОС не существует, но существуют универсальные подходы к структурированию ОС.
Основным исполнительным компонентным ядром ОС, реализующим главное назначение ОС, — управление ресурсами ВС, является управляющая программа, общая структура и функции которой определяются обобщенной структурой вычислительного комплекса. Обобщенная структура управляющей программы имеет вид, представленный на рис. 3.1.
Рис. 3.1 Обобщенная структура управляющей программы.
Рекомендуемые файлы
В состав операционной системы входят следующие подсистемы:
1. Управление процессами.
2. Управление основной памятью.
3. Управление внешней памятью.
4. Управление устройствами ввода/вывода.
5. Управление файлами.
6. Защита системы.
7. Сетевая поддержка.
8. Командный интерфейс системы.
Управление процессами
Процесс — это программа в стадии выполнения. Процессу необходимы определенные ресурсы, включая процессорное время, память, файлы и устройства ввода/вывода для выполнения своих задач. ОС отвечает за следующие действия в связи с управлением процессами:
— создание и удаление процессов;
— приостановку и возобновление процессов;
— обеспечение механизмов для синхронизации процессов;
— обеспечение механизмов для взаимодействия процессов.
Управление основной памятью
Память представляет собой большой массив слов или байт, каждый из которых имеет собственный адрес. Это хранилище данных, к которым обеспечивается быстрый доступ, распределенный между процессором и устройствами ввода/вывода. Основная память — энергозависимое устройство, которое теряет содержимое в случае выключения системы. ОС отвечает за следующие действия в связи с управлением памятью:
— ведет учет того, какая часть памяти в настоящий момент занята;
— принимает решение о загрузке процессов при освобождении пространства ОП;
— распределяет и освобождает пространство ОП в соответствии с действующими стратегиями.
Управление внешней памятью
Поскольку основная память (первичная память) энергозависима и слишком мала для размещения всех данных и программ постоянно, ВС должна обеспечить вторичную память для сохранения основной памяти. Большинство современных ВС используют диски как средство оперативного хранения как программ, так и данных. ОС отвечает за следующие действия в связи с управлением внешней памятью:
— управление свободным пространством;
— распределение памяти;
— управление диском.
Подсистема управления устройствами ввода/вывода
Подсистема ввода/вывода состоит из:
— системы кэширования — буферирования;
— общего интерфейса драйверов устройств;
— драйверов специализированных устройств.
Подсистема управления файлами
Файл представляет собой набор взаимосвязанной информации, определенной при создании. Кроме собственно данных, файлы представляют программы, как в исходном, так и в объектном виде.
Подсистема ОС отвечает за следующие действия в связи с управлением файлами:
— создание файлов;
— создание и удаление подкаталогов;
— поддержку операций для манипулирования с файлами и подкаталогами;
— представление файлов во внешней памяти;
— выгрузку файлов на другие внешние устройства.
Защита системы
Защита системы предполагает наличие механизма для управления доступом программ, процессов и пользователей к системным и пользовательским ресурсам.
Механизм защиты должен:
— различать авторизованное и не авторизованное использование;
— определить элементы управления, которые будут задействованы;
— обеспечить средства реализации.
Сетевое обеспечение
Распределенная система — набор процессоров, которые не распределяют память или каждый процессор имеет свою локальную память. Процессоры в системе соединены посредством компьютерной сети и обеспечивают пользователям доступ к различным системным ресурсам, позволяющим:
— увеличить скорость вычислений;
— увеличить объем доступной информации;
— повысить надежность.
Командный интерфейс системы
Множество команд в ОС предназначено для выполнения функций управления, которые обеспечивают:
— создание и управление процессов;
— управление вводом/выводом;
— управление внешней памятью;
— управление основной памятью;
— доступ к файловой системе;
— защиту;
— поддержку работы сети.
Программа, которая вводит и интерпретирует команды управления, в различных системах имет разные названия:
— интерпретатор управляющих карт;
— процессор команд консолей;
— shell ( в Unix).
Функцией команды является прием и выполнение введенного утверждения.
Сервисы операционных систем:
— выполнение программ — способность системы загружать программу в память и выполнять ее;
— операции ввода/вывода. Поскольку пользовательские программы не могут исполнять операции ввода/вывода непосредственно, ОС должна обеспечивать некоторые средства для их выполнения;
— манипуляции с файловой системой выражаются в обеспечении способности читать, писать, создавать и удалять файлы;
— взаимодействие и обмен информацией между выполняющимися процессами на одном компьютере или на различных системах, связанных посредством сети, осуществляется через распределенную память или передачу сообщений;
— обнаружение ошибок — гарантия правильности вычислений посредством обнаружения ошибок в процессоре, памяти, устройствах ввода/вывода или в пользовательских программах.
3. 1. Ядро и вспомогательные модули ОС
Наиболее общим подходом к структуризации операционной системы является разделение всех ее модулей на две группы:
ядро — модули ОС, выполняющие основные функции;
модули, выполняющие вспомогательные функции ОС.
Модули ядра выполняют такие базовые функции ОС, как управление процессами, памятью, устройствами ввода-вывода и т. п. Ядро составляет сердцевину операционной системы. Без него ОС является полностью неработоспособной и не сможет выполнить ни одну из своих функций.
В состав ядра входят функции, решающие внутрисистемные задачи организации вычислительного процесса, такие, как переключение контекстов, загрузка/выгрузка страниц, обработка прерываний. Эти функции недоступны для приложений. Другой класс функций ядра служит для поддержки приложений, создавая для них так называемую прикладную программную среду. Приложения могут обращаться к ядру с запросами — системными вызовами — для выполнения тех или иных действий, например, для открытия и чтения файла, вывода графической информации на дисплей, получения системного времени и т. д. Функции ядра, которые могут вызываться приложениями, образуют интерфейс прикладного программирования — API.
Функции, выполняемые модулями ядра, являются наиболее часто используемыми функциями операционной системы, поэтому скорость их выполнения определяет производительность всей системы в целом. Для обеспечения высокой скорости работы ОС все модули ядра или большая их часть постоянно находятся в оперативной памяти, то есть являются
резидентными.
Ядро является движущей силой всех вычислительных процессов в компьютерной системе, и крах ядра равносилен краху всей системы. Поэтому разработчики операционной системы уделяют особое внимание надежности кодов ядра, в результате процесс их отладки может растягиваться на многие месяцы.
Обычно ядро оформляется в виде программного модуля некоторого специального формата, отличающегося от формата пользовательских приложений. Термин «ядро» в разных ОС трактуется по-разному. Одним из определяющих свойств ядра является работа в привилегированном
режиме.
Остальные модули ОС выполняют весьма полезные, но менее обязательные функции. Например, к таким вспомогательным модулям могут быть отнесены программы архивирования данных на магнитной ленте, дефрагментации диска, текстового редактора. Вспомогательные модули ОС оформляются либо в виде приложений, либо в виде библиотек про-цедур.
Поскольку некоторые компоненты ОС оформлены как обычные приложения, то есть в виде исполняемых модулей стандартного для данной ОС формата, то часто бывает очень сложно провести четкую грань между операционной системой и приложениями. Решение о том, является какая-либо программа частью ОС или нет, принимает производитель ОС. Среди многих факторов, способных повлиять на это решение, немаловажными являются перспективы того, будет ли программа иметь массовый спрос у потенциальных пользователей данной ОС.
Вспомогательные модули ОС обычно подразделяются на следующие группы:
утилиты — программы, решающие отдельные задачи управления и сопровождения компьютерной системы, такие, например, как программы сжатия дисков, архивирования данных на магнитную ленту;
системные обрабатывающие программы — текстовые или графические редакторы, компиляторы, компоновщики, отладчики;
программы предоставления пользователю дополнительных услуг – специальный вариант пользовательского интерфейса, калькулятор и даже игры;
библиотеки процедур различного назначения, упрощающие разработку приложений, например библиотека математических функций, функций ввода-вывода и т. д.
Как и обычные приложения, утилиты, обрабатывающие программы и библиотеки ОС для выполнения своих задач, обращаются к функциям ядра посредством системных вызовов.
Разделение операционной системы на ядро и модули-приложения обеспечивает легкую расширяемость ОС. Чтобы добавить новую высокоуровневую функцию, достаточно разработать новое приложение, и при этом не требуется модифицировать ответственные функции, образующие ядро системы. Однако внесение изменений в функции ядра может оказаться гораздо сложнее, и сложность эта зависит от структурной организации самого ядра. В некоторых случаях каждое исправление ядра может потребовать его полной перекомпиляции.
Модули ОС, оформленные в виде утилит, системных обрабатывающих программ и библиотек, обычно загружаются в оперативную память только на время выполнения своих функций, то есть являются транзитными. Постоянно в оперативной памяти располагаются только самые необходимые коды ОС, составляющие ее ядро. Такая организация ОС экономит оперативную память компьютера.
Важным свойством архитектуры ОС, основанной на ядре, является возможность защиты кодов и данных операционной системы за счет выполнения функций ядра в привилегированном режиме.
3. 2. Ядро и привилегированный режим
Для надежного управления ходом выполнения приложений операционная система должна иметь по отношению к приложениям определенные привилегии. Иначе некорректно работающее приложение может вмешаться в работу ОС и, например, разрушить часть ее кодов. Операционная система должна обладать исключительными полномочиями также для того, чтобы играть роль арбитра в споре приложений за ресурсы компьютера в мультипрограммном режиме. Ни одно приложение не должно иметь возможности без ведома ОС получать дополнительную область памяти, занимать процессор дольше разрешенного операционной системой периода времени, непосредственно управлять совместно используемыми внешними устройствами.
Обеспечить привилегии операционной системе невозможно без специальных средств аппаратной поддержки. Аппаратура компьютера должна поддерживать как минимум два режима работы — пользовательский режим (user mode) и привилегированный режим, который также называют режимом ядра (kernel mode) или режимом супервизора (supervisor mode). Подразумевается, что операционная система или некоторые ее части работают в привилегированном режиме, а приложения — в пользовательском режиме.
Так как ядро выполняет все основные функции ОС, то чаще всего именно ядро становится той частью ОС, которая работает в привилегированном режиме. Иногда это свойство — работа в привилегированном режиме — служит основным определением понятия «ядро».
Приложения ставятся в подчиненное положение за счет запрета выполнения в пользовательском режиме некоторых критичных команд, связанных с переключением процессора с задачи на задачу, управлением устройствами ввода-вывода, доступом к механизмам распределения и защиты памяти. Выполнение некоторых инструкций в пользовательском режиме запрещается безусловно (очевидно, что к таким инструкциям относится инструкция перехода в привилегированный режим), тогда как другие запрещается выполнять только при определенных условиях. Важно, что условия разрешения выполнения критичных инструкций находятся под полным контролем ОС, и этот контроль обеспечивается за счет набора инструкций, безусловно запрещенных для пользовательского режима.
Аналогичным образом обеспечиваются привилегии ОС при доступе к памяти. Например, выполнение инструкции доступа к памяти для приложения разрешается, если инструкция обращается к области памяти, отведенной данному приложению операционной системой, и запрещается при обращении к областям памяти, занимаемым ОС или другими приложениями. Полный контроль ОС над доступом к памяти достигается за счет того, что инструкции конфигурирования механизмов защиты памяти разрешается выполнять только в привилегированном режиме.
Очень важно, что механизмы защиты памяти используются операционной системой не только для защиты своих областей памяти от приложений, но и для защиты областей памяти, выделенных ОС какому-либо приложению, от остальных приложений. Говорят, что каждое приложение работает в своем адресном пространстве. Это свойство позволяет локализовать некорректно работающее приложение в собственной области памяти, так что его ошибки не оказывают влияния на остальные приложения и операционную систему. Между количеством уровней привилегий, реализуемых аппаратно, и количеством уровней привилегий, поддерживаемых ОС, нет прямого соответствия. Так, на базе четырех уровней, обеспечиваемых процессорами компании Intel, операционные системы Windows NT, UNIX и некоторые другие ограничиваются двухуровневой системой.
С другой стороны, если аппаратура поддерживает хотя бы два уровня привилегий, то ОС может на этой основе создать программным способом сколь угодно развитую систему защиты. На основе двух режимов привилегий процессора ОС может построить сложную систему индивидуальной защиты ресурсов, примером которой является типичная система защиты файлов и каталогов. Такая система позволяет задать для любого пользователя определенные права доступа к каждому из файлов и каталогов.
Отметим, что повышение устойчивости операционной системы, обеспечиваемое переходом ядра в привилегированный режим, достигается за счет некоторого замедления выполнения системных вызовов. Системный вызов привилегированного ядра инициирует переключение процессора из пользовательского режима в привилегированный, а при возврате к приложению — переключение из привилегированного режима в пользовательский (рис. 3.2). Во всех типах процессоров из-за дополнительной двукратной задержки переключения переход на процедуру со сменой режима выполняется медленнее, чем вызов процедуры без смены режима.
Рис. 3. 2. Смена режимов при выполнении системного вызова
к привилегированному ядру
Архитектура ОС, основанная на привилегированном ядре и приложениях пользовательского режима, стала, по существу, классической. Ее используют многие популярные операционные системы, в том числе многочисленные версии UNIX, VAX VMS, IBM OS/390, OS/2, и с определенными модификациями — Windows NT.
В некоторых случаях разработчики ОС отступают от этого класси-ческого варианта архитектуры, организуя работу ядра и приложений в одном и том же режиме. Так, известная специализированная операционная система NetWare компании Novell использует привилегированный режим процессоров Intel x86/ Pentium как для работы ядра, так и для работы своих специфических приложений – загружаемых модулей NLM. При таком построении ОС обращения приложений к ядру выполняются быстрее, так как нет переключения режимов, однако при этом отсутствует надежная аппаратная защита памяти, занимаемой модулями ОС, от некорректно работающего приложения. Разработчики NetWare пошли на такое потен-циальное снижение надежности своей операционной системы, поскольку ограниченный набор ее специализированных приложений позволяет компенсировать этот архитектурный недостаток за счет тщательной отладки каждого приложения.
3. 3. Многослойная структура ОС
Вычислительную систему, работающую под управлением ОС на основе ядра, можно рассматривать как систему, состоящую из трех иерархически расположенных слоев: нижний слой образует аппаратура, промежуточный — ядро, а утилиты, обрабатывающие программы и приложения, составляют верхний слой системы (рис. 3. 3).
Рис.3. 3. Трехслойная схема вычислительной системы
Слоистую структуру вычислительной системы принято изображать в виде системы концентрических окружностей, иллюстрируя тот факт, что каждый слой может взаимодействовать только со смежными слоями. Действительно, при такой организации ОС приложения не могут непосредственно взаимодействовать с аппаратурой, а только через слой ядра.
Поскольку ядро представляет собой сложный многофункциональный комплекс, то многослойный подход обычно распространяется и на структуру ядра.
Ядро может состоять из следующих слоев (рис. 3. 4.):
Средства аппаратной поддержки |
Машинно-зависимые компоненты ядра |
Базовые механизмы ядра |
Менеджеры ресурсов |
Интерфейс системных вызовов |
Рис3. 4. Структура ядра
Средства аппаратной поддержки ОС. До сих пор об операционной системе говорилось как о комплексе программ, но часть функций ОС может выполняться и аппаратными средствами. Поэтому иногда можно встретить определение операционной системы как совокупности программных и аппаратных средств, что и отражено на рис. 3. 3. К операционной системе относят, естественно, не все аппаратные устройства компьютера, а только средства аппаратной поддержки ОС, то есть те, которые прямо участвуют в организации вычислительных процессов: средства поддержки привилегированного режима, систему прерываний, средства переключения контекстов процессов, средства защиты областей памяти и т. п.
Машинно-зависимые компоненты ОС. Этот слой образуют программные модули, в которых отражается специфика аппаратной платформы компьютера. В идеале этот слой полностью экранирует вышележащие слои ядра от особенностей аппаратуры. Это позволяет разрабатывать вышележащие слои на основе машинно-независимых модулей, существующих в единственном экземпляре для всех типов аппаратных платформ, поддерживаемых данной ОС.
Базовые механизмы ядра. Этот слой выполняет наиболее примитивные операции ядра, такие, как программное переключение контекстов процессов, диспетчеризацию прерываний, перемещение страниц из памяти на диск и обратно и т. п. Модули данного слоя не принимают решений о распределении ресурсов — они только отрабатывают принятые «наверху» решения, что и дает повод называть их исполнительными механизмами для модулей верхних слоев. Например, решение о том, что в данный момент нужно прервать выполнение текущего процесса «А» и начать выполнение процесса «В», принимается менеджером процессов на вышележащем слое, а слою базовых механизмов передается только директива о том, что нужно выполнить переключение с контекста текущего процесса на контекст процесса «В».
Менеджеры ресурсов. Этот слой состоит из мощных функциональных модулей, реализующих стратегические задачи по управлению основными ресурсами вычислительной системы. Обычно на данном слое работают менеджеры (называемые также диспетчерами) процессов, ввода-вывода, файловой системы и оперативной памяти. Разбиение на менеджеры может быть и несколько иным, например, менеджер файловой системы иногда объединяют с менеджером ввода-вывода, а функции управления доступом пользователей к системе в целом и ее отдельным объектам поручают отдельному менеджеру безопасности. Каждый из менеджеров ведет учет свободных и используемых ресурсов определенного типа и планирует их распределение в соответствии с запросами приложений. Например, менеджер виртуальной памяти управляет перемещением страниц из оперативной памяти на диск и обратно. Для исполнения принятых решений менеджер обращается к нижележащему слою базовых механизмов с запросами о загрузке (выгрузке) конкретных страниц. Внутри слоя менеджеров существуют тесные взаимные связи, отражающие тот факт, что для выполнения процессу нужен доступ одновременно к нескольким ресурсам — процессору, области памяти, возможно, к определенному файлу или устройству ввода-вывода. Например, при создании процесса менеджер процессов обращается к менеджеру памяти, который должен выделить процессу определенную область памяти для его кодов и данных.
Интерфейс системных вызовов. Этот слой является самым верхним слоем ядра и взаимодействует непосредственно с приложениями и системными утилитами, образуя прикладной программный интерфейс операционной системы. Функции API, обслуживающие системные вызовы, предоставляют доступ к ресурсам системы в удобной и компактной форме, без указания деталей их физического расположения.
Приведенное разбиение ядра ОС на слои является достаточно условным. В реальной системе количество слоев и распределение функций между ними может быть и иным. В системах, предназначенных для аппаратных платформ одного типа, например ОС NetWare, слой машинно-зависимых модулей обычно не выделяется, сливаясь со слоем базовых механизмов и, частично, со слоем менеджеров ресурсов. Не всегда оформляются в отдельный слой базовые механизмы — в этом случае менеджеры ресурсов не только планируют использование ресурсов, но и самостоятельно реализуют свои планы.
Возможна и противоположная картина, когда ядро состоит из большего количества слоев. Например, менеджеры ресурсов, составляя определенный слой ядра, в свою очередь, могут обладать многослойной структурой. Прежде всего это относится к менеджеру ввода-вывода, нижний слой которого составляют драйверы устройств, например драйвер жесткого диска или драйвер сетевого адаптера, а верхние слои — драйверы файловых систем или протоколов сетевых служб, имеющие дело с логической организацией информации.
Способ взаимодействия слоев в реальной ОС также может отклоняться от описанной выше схемы. Для ускорения работы ядра в некоторых случаях происходит непосредственное обращение с верхнего слоя к функциям нижних слоев, минуя промежуточные.
Выбор количества слоев ядра является ответственным и сложным делом: увеличение числа слоев ведет к некоторому замедлению работы ядра за счет дополнительных накладных расходов на межслойное взаимодействие, а уменьшение числа слоев ухудшает расширяемость и логичность системы. Обычно операционные системы, прошедшие долгий путь эволюционного развития, например многие версии UNIX, имеют неупорядоченное ядро с небольшим числом четко выделенных слоев, а у сравнительно «молодых» операционных систем, таких, как Windows NT, ядро разделено на большее число слоев, и их взаимодействие формализовано в гораздо большей степени.
3. 4. Аппаратная зависимость и переносимость ОС
Многие операционные системы успешно работают на различных аппаратных платформах без существенных изменений в своем составе. Во многом это объясняется тем, что, несмотря на различия в деталях, средства аппаратной поддержки ОС большинства компьютеров приобрели сегодня много типовых черт, а именно, эти средства в первую очередь влияют на работу компонентов операционной системы. В результате в ОС можно выделить достаточно компактный слой машинно-зависимых компонентов ядра и сделать остальные слои ОС общими для разных аппаратных платформ.
Опыт разработки операционных систем показывает: ядро можно спроектировать таким образом, что только некоторые модули будут машинно-зависимыми, а остальные не будут зависеть от особенностей аппаратной платформы. В хорошо структурированном ядре машинно-зависимые модули локализованы и образуют программный слой, естественно примыкающий к слою аппаратуры, как это и показано на рис. 3. 3. Такая локализация машинно-зависимых модулей существенно упрощает перенос операционной системы на другую аппаратную платформу.
Объем машинно-зависимых компонентов ОС зависит от того, насколько велики отличия в аппаратных платформах, для которых разрабатывается ОС. Например, ОС, построенная на 32-битовых адресах, для переноса на машину с 16-битовыми адресами должна быть практически переписана заново. Одно из наиболее очевидных отличий — несовпадение системы команд процессоров — преодолевается достаточно просто. Операционная система программируется на языке высокого уровня, а затем соответствующим компилятором вырабатывается код для конкретного типа процессора. Однако во многих случаях различия в организации аппаратуры компьютера лежат гораздо глубже и преодолеть их таким образом не удается. Например, однопроцессорный и двухпроцессорный компьютеры требуют применения в ОС совершенно разных алгоритмов распределения процессорного времени. Аналогично отсутствие аппаратной поддержки виртуальной памяти приводит к принципиальному различию в реализации подсистемы управления памятью. В таких случаях не обойтись без внесения в код операционной системы специфики аппаратной платформы, для которой эта ОС предназначается.
Для уменьшения количества машинно-зависимых модулей производители операционных систем обычно ограничивают универсальность машинно-независимых модулей. Это означает, что их независимость носит условный характер и распространяется только на несколько типов процессоров и созданных на основе этих процессоров аппаратных платформ. По этому пути пошли, например, разработчики ОС Windows NT, ограничив количество типов процессоров для своей системы четырьмя и поставляя различные варианты кодов ядра для однопроцессорных и многопроцессорных компьютеров.
Особое место среди модулей ядра занимают низкоуровневые драйверы внешних устройств. С одной стороны, эти драйверы, как и высокоуровневые драйверы, входят в состав менеджера ввода-вывода, то есть принадлежат слою ядра, занимающему достаточно высокое место в иерархии слоев. С другой стороны, низкоуровневые драйверы отражают все особенности управляемых внешних устройств, поэтому их можно отнести и к слою машинно-зависимых модулей. Такая двойственность низкоуровневых драйверов еще раз подтверждает схематичность модели ядра со строгой иерархией слоев.
Для компьютеров на основе процессоров Intel x86/Pentium разработка экранирующего машинно-зависимого слоя ОС несколько упрощается за счет встроенной в постоянную память компьютера базовой системы ввода-вывода — BIOS. BIOS содержит драйверы для всех устройств, входящих в базовую конфигурацию компьютера: жестких и гибких дисков, клавиатуры, дисплея и т. д. Эти драйверы выполняют весьма примитивные операции с управляемыми устройствами, например, чтение группы секторов данных с определенной дорожки диска, но за счет этих операций экранируются различия аппаратных платформ персональных компьютеров и серверов на процессорах Intel разных производителей. Разработчики операционной системы могут пользоваться слоем драйверов BIOS как частью машинно-зависимого слоя ОС, а могут и заменить все или часть драйверов BIOS компонентами ОС.
3. 5. Переносимость операционной системы
Если код операционной системы может быть сравнительно легко перенесен с процессора одного типа на процессор другого типа и с аппаратной платформы одного типа на аппаратную платформу другого типа, то такую ОС называют переносимой (portable) или мобильной.
Хотя ОС часто описываются либо как переносимые, либо как непереносимые, мобильность — это не бинарное состояние, а понятие степени. Вопрос не в том, может ли быть система перенесена, а в том, насколько легко можно это сделать. Для того чтобы обеспечить свойство мобильности ОС, разработчики должны следовать следующим правилам.
1. Большая часть кода должна быть написана на языке, трансляторы которого имеются на всех машинах, куда предполагается переносить систему. Такими языками являются стандартизованные языки высокого уровня. Большинство переносимых ОС написано на языке С, который имеет много особенностей, полезных для разработки кодов операционной системы, и компиляторы которого широко доступны. Программа, написанная на ассемблере, является переносимой только в тех случаях, когда перенос операционной системы планируется на компьютер, обладающий той же системой команд. В остальных случаях ассемблер используется только для тех непереносимых частей системы, которые должны непосредственно взаимодействовать с аппаратурой (например, обработчик прерываний), или для частей, которые требуют максимальной скорости (например, целочисленная арифметика повышенной точности).
Объем машинно-зависимых частей кода, которые непосредственно взаимодействуют с аппаратными средствами, должен быть по возможности минимизирован.
2. Аппаратно-зависимый код должен быть надежно изолирован в нескольких модулях, а не быть распределен по всей системе. Изоляции подлежат все части ОС, которые отражают специфику процессора и аппаратной платформы в целом. Низкоуровневые компоненты ОС, имеющие доступ к процессорно-зависимым структурам данных и регистрам, должны быть оформлены в виде компактных модулей, которые могут быть заменены аналогичными модулями для других процессоров. Для снятия платформенной зависимости, возникающей из-за различий между компьютерами разных производителей, построенными на одном и том же процессоре (например, MIPS, R4000), должен быть введен хорошо локализованный программный слой машинно-зависимых функций.
В идеале слой машинно-зависимых компонентов ядра полностью экранирует остальную часть ОС от конкретных деталей аппаратной платформы (КЭШи, контроллеры прерываний ввода-вывода и т. п.), по крайней мере для того набора платформ, который поддерживает данная ОС. В результате происходит подмена реальной аппаратуры некой унифицированной виртуальной машиной, одинаковой для всех вариантов аппаратной платформы. Все слои операционной системы, которые лежат выше слоя машинно-зависимых компонентов, могут быть написаны для управления именно этой виртуальной аппаратурой. Таким образом, у разработчиков появляется возможность создавать один вариант машинно-независимой части ОС (включая компоненты ядра, утилиты, системные обрабатывающие программы) для всего набора поддерживаемых платформ.
3. 6. Микроядерная архитектура
3 .6. 1. Концепция
Микроядерная архитектура является альтернативой классическому способу построения операционной системы. Под классической архитектурой в данном случае понимается рассмотренная выше структурная организация ОС, в соответствии с которой все основные функции операционной системы, составляющие многослойное ядро, выполняются в привилегированном режиме. При этом некоторые вспомогательные функции ОС оформляются в виде приложений и выполняются в пользовательском режиме наряду с обычными пользовательскими программами, становясь системными утилитами или обрабатывающими программами. Каждое приложение пользовательского режима работает в собственном адресном пространстве и защищено тем самым от какого-либо вмешательства других приложений. Код ядра, выполняемый в привилегированном режиме, имеет доступ к областям памяти всех приложений, но сам полностью от них защищен. Приложения обращаются к ядру с запросами на выполнение системных функций.
Суть микроядерной архитектуры состоит в следующем. В привилегированном режиме остается работать только очень небольшая часть ОС, называемая микроядром (рис. 3. 5. Микроядро защищено от остальных частей ОС и приложений. В состав микроядра обычно входят машинно-зависимые модули, а также модули, выполняющие базовые (но не все) функции ядра по управлению процессами, обработке прерываний, управлению виртуальной памятью, пересылке сообщений и управлению устройствами ввода-вывода, связанные с загрузкой или чтением регистров устройств. Набор функций микроядра обычно соответствует функциям слоя базовых механизмов обычного ядра. Такие функции операционной системы трудно, если не невозможно, выполнить в пространстве пользователя.
Все остальные более высокоуровневые функции ядра оформляются в виде приложений, работающих в пользовательском режиме. Однозначного решения о том, какие из системных функций нужно оставить в привилегированном режиме, а какие перенести в пользовательский, не существует. В общем случае многие менеджеры ресурсов, являющиеся неотъемлемыми частями обычного ядра — файловая система, подсистемы управления виртуальной памятью и процессами, менеджер безопасности и т. п., — становятся «периферийными» модулями, работающими в пользовательском режиме.
Приложения Утилиты Приложения Утилиты
Пользовательский режим
Привилегированный
режим
Рис.3. 5. Перенос основного объема функций ядра в пользовательское
пространство
Работающие в пользовательском режиме менеджеры ресурсов имеют принципиальные отличия от традиционных утилит и обрабатывающих программ операционной системы, хотя при микроядерной архитектуре все эти программные компоненты также оформлены в виде приложений.
Утилиты и обрабатывающие программы вызываются в основном пользователями. Ситуации, когда одному приложению требуется выполнение функции (процедуры) другого приложения, возникают крайне редко. Поэтому в операционных системах с классической архитектурой отсутствует механизм, с помощью которого одно приложение могло бы вызвать функции другого.
Совсем другая ситуация возникает, когда в форме приложения оформляется часть операционной системы. По определению, основным назначением такого приложения является обслуживание запросов других приложений, например создание процесса, выделение памяти, проверка прав доступа к ресурсу и т. д. Именно поэтому менеджеры ресурсов, вынесенные в пользовательский режим, называются серверами ОС, то есть модулями, основным назначением которых является обслуживание запросов локальных приложений и других модулей ОС. Очевидно, что для реализации микроядерной архитектуры необходимым условием является наличие в операционной системе удобного и эффективного способа вызова процедур одного процесса из другого. Поддержка такого механизма и является одной из главных задач микроядра.
Схематично механизм обращения к функциям ОС, оформленным в виде серверов, выглядит следующим образом (рис. 3. 6). Клиент, которым может быть либо прикладная программа, либо другой компонент ОС, запрашивает выполнение некоторой функции у соответствующего сервера, посылая ему сообщение. Непосредственная передача сообщений между приложениями невозможна, так как их адресные пространства изолированы друг от друга. Микроядро, выполняющееся в привилегированном режиме, имеет доступ к адресным пространствам каждого из этих приложений и поэтому может работать в качестве посредника. Микроядро сначала передает сообщение, содержащее имя и параметры вызываемой процедуры нужному серверу, затем сервер выполняет запрошенную операцию, после чего ядро возвращает результаты клиенту с помощью другого сообщения. Таким образом, работа микроядерной операционной системы соответствует известной модели клиент-сервер, в которой роль транспортных средств выполняет микроядро.
Операционные системы, основанные на концепции микроядра, в высокой степени удовлетворяют большинству требований, предъявляемых к современным ОС, обладая переносимостью, расширяемостью, надежностью и создавая хорошие предпосылки для поддержки распределенных приложений. За эти достоинства приходится платить снижением производительности, и это является основным недостатком микроядерной архитектуры.
Рис. 3. 6. Реализация системного вызова в микроядерной архитектуре
3. 6. 2. Преимущества и недостатки микроядерной архитектуры
Высокая степень переносимости обусловлена тем, что весь машинно-зависимый код изолирован в микроядре, поэтому для переноса системы на новый процессор требуется меньше изменений, и все они логически сгруппированы вместе.
Расширяемость присуща микроядерной ОС в очень высокой степени. В традиционных системах даже при наличии многослойной структуры нелегко удалить один слой и поменять его на другой по причине множественности и размытости интерфейсов между слоями. Добавление новых функций и изменение существующих требуют хорошего знания операционной системы и больших затрат времени. В то же время ограниченный набор четко определенных интерфейсов микроядра открывает путь к упорядоченному росту и эволюции ОС. Добавление новой подсистемы требует разработки нового приложения, что никак не затрагивает целостность микроядра. Микроядерная структура позволяет не только добавлять, но и сокращать число компонентов операционной системы, что также бывает очень полезно. При микроядерном подходе конфигурируемость ОС не вызывает никаких проблем и не требует особых мер — достаточно изменить файл с настройками начальной конфигурации системы или же остановить не нужные больше серверы в ходе работы обычными для остановки приложений средствами.
Использование микроядерной модели повышает надежность ОС. Каждый сервер выполняется в виде отдельного процесса в своей собственной области памяти и таким образом защищен от других серверов операционной системы, что не наблюдается в традиционной ОС, где все модули ядра могут влиять друг на друга. И если отдельный сервер терпит крах, то он может быть перезапущен без останова или повреждения остальных серверов ОС. Более того, поскольку серверы выполняются в пользовательском режиме, они не имеют непосредственного доступа к аппаратуре и не могут модифицировать память, в которой хранится и работает микроядро. Другим потенциальным источником повышения надежности ОС является уменьшенный объем кода микроядра по сравнению с традиционным ядром — это снижает вероятность появления ошибок программирования.
Модель с микроядром хорошо подходит для поддержки распределенных вычислений, так как использует механизмы, аналогичные сетевым: взаимодействие клиентов и серверов путем обмена сообщениями. Серверы микроядерной ОС могут работать как на одном, так и на разных компьютерах. В этом случае при получении сообщения от приложения микроядро может обработать его самостоятельно и передать локальному серверу или же переслать по сети микроядру, работающему на другом компьютере. Переход к распределенной обработке требует минимальных изменений в работе операционной системы — просто локальный транспорт заменяется на сетевой.
Производительность. При классической организации ОС (рис. 3. 7, а) выполнение системного вызова сопровождается двумя переключениями режимов, а при микроядерной организации (рис. 3. 7, б) — четырьмя. Таким образом, операционная система на основе микроядра при прочих равных условиях всегда будет менее производительной, чем ОС с классическим ядром. Именно по этой причине микроядерный подход не получил такого широкого распространения, которое ему предрекали.
Серьезность этого недостатка хорошо иллюстрирует история развития Windows NT. В версиях 3. 1 и 3. 5 диспетчер окон, графическая библиотека и высокоуровневые драйверы графических устройств входили в состав сервера пользовательского режима, и вызов функций этих модулей осуществлялся в соответствии с микроядерной схемой. Однако очень скоро разработчики Windows NT поняли, что такой механизм обращений к часто используемым функциям графического интерфейса существенно замедляет работу приложений и делает данную операционную систему уязвимой в условиях острой конкуренции. В результате в версию Windows NT 4.0 были внесены существенные изменения — все перечисленные выше модули были перенесены в ядро, что отдалило эту ОС от идеальной микроядерной архитектуры, но зато резко повысило ее производительность.
Приложение Приложение
а) Ядро
t t
Приложение Сервер ОС Приложение
Микроядро Микроядро
б) t t t t
Рис. 3. 7. Смена режимов при выполнении системного вызова
Этот пример иллюстрирует главную проблему, с которой сталкиваются разработчики операционной системы, решившие применить микроядерный подход, – что включать в микроядро, а что выносить в пользовательское пространство. В идеальном случае микроядро может состоять только из средств передачи сообщений, средств взаимодействия с аппаратурой, в том числе средств доступа к механизмам привилегированной защиты. Однако многие разработчики не всегда жестко придерживаются принципа минимизации функций ядра, часто жертвуя этим ради повышения производительности. В результате реализации ОС образуют некоторый спектр, на одном краю которого находятся системы с минимально возможным микроядром, а на другом – системы, подобные Windows NT, в которых микроядро выполняет достаточно большой объем функций.
3. 7. Совместимость и множественные прикладные среды
В то время как многие архитектурные особенности операционных систем непосредственно касаются только системных программистов, концепция множественных прикладных сред непосредственно связана с нуждами конечных пользователей — возможностью операционной системы выполнять приложения, написанные для других операционных систем. Такое свойство операционной системы называется совместимостью.
3. 7. 1. Двоичная совместимость и совместимость исходных текстов
Необходимо различать совместимость на двоичном уровне и совместимость на уровне исходных текстов. Приложения обычно хранятся в ОС в виде исполняемых файлов, содержащих двоичные образы кодов и данных. Двоичная совместимость достигается в том случае, когда можно взять исполняемую программу и запустить ее на выполнение в среде другой ОС.
Совместимость на уровне исходных текстов требует наличия соответствующего компилятора в составе программного обеспечения компьютера, на котором предполагается выполнять данное приложение, а также совместимости на уровне библиотек и системных вызовов. При этом необходима перекомпиляция имеющихся исходных текстов в новый исполня-емый модуль. Совместимость на уровне исходных текстов важна в основном для разработчиков приложений, в распоряжении которых эти исходные тексты всегда имеются. Но для конечных пользователей практическое значение имеет только двоичная совместимость, так как только в этом случае они могут использовать один и тот же коммерческий продукт, поставляемый в виде двоичного исполняемого кода, в различных операционных средах и на различных машинах. Для пользователя, купившего в свое время пакет (например, Lotus 1-2-3) для MS-DOS, важно, чтобы он мог запускать этот полюбившийся ему пакет без каких-либо изменений и на своей новой машине, работающей под управлением, например, Windows NT. Обладает ли новая ОС двоичной совместимостью или совместимостью исходных текстов с существующими операционными системами, зависит от многих факторов. Самый главный из них – архитектура процессора, на котором работает новая ОС. Если процессор использует тот же набор команд (возможно, с некоторыми добавлениями) и тот же диапазон адресов, тогда двоичная совместимость может быть достигнута довольно просто.
Для этого достаточно соблюдения следующих условий:
вызовы функций API, которые содержит приложение, должны поддерживаться данной ОС;
внутренняя структура исполняемого файла приложения должна соответствовать структуре исполняемых файлов данной ОС.
Гораздо сложнее достичь двоичной совместимости операционным системам, предназначенным для выполнения на процессорах, имеющих разные архитектуры. Помимо соблюдения приведенных выше условий, необходимо организовать эмуляцию двоичного кода.
Пусть, например, требуется выполнить DOS-программу для IBM PC-совместимого компьютера на компьютере Macintosh. Компьютер Macintosh построен на основе процессора Motorola 680×0, а компьютер IBM PC — на основе процессора Intel 80×86. Процессор Motorola имеет архитектуру (систему команд, состав регистров и т. п.), отличную от архитектуры процессора Intel, поэтому ему непонятен двоичный код DOS-программы, содержащей инструкции этого процессора. Для того чтобы компьютер Macintosh смог интерпретировать машинные инструкции, которые ему изначально непонятны, на нем должно быть установлено специальное программное обеспечение — эмулятор.
Эмулятор должен последовательно выбирать каждую двоичную инструкцию процессора Intel, программным способом дешифрировать ее, чтобы определить, какие действия она задает, а затем выполнять эквивалентную подпрограмму, написанную в инструкциях процессора Motorola. Так как к тому же у процессора Motorola нет в точности таких же регистров, флагов и внутреннего арифметико-логического устройства, как в Intel, он должен также имитировать (эмулировать) все эти элементы с использованием своих регистров или памяти. Состояние эмулируемых регистров и флагов после выполнения каждой команды должно быть абсолютно таким же, как и в реальном процессоре Intel. Это простая, но очень медленная работа, так как одна команда процессора Intel исполняется значительно быстрее, чем эмулирующая его последовательность команд процессора Motorola.
3. 7. 2. Трансляция библиотек
Выходом в таких случаях является использование так называемых прикладных программных сред. Одной из составляющих, формирующих прикладную программную среду, является набор функций интерфейса прикладного программирования API, которые операционная система предоставляет своим приложениям. Для сокращения времени на выполнение чужих программ прикладные среды имитируют обращения к библиотечным функциям.
Эффективность этого подхода связана с тем, что большинство сегодняшних программ работают под управлением GUI (Graphic User Interface — графических интерфейсов пользователя) типа Windows, Mac или UNIX Motif, при этом приложения тратят большую часть времени, производя некоторые хорошо предсказуемые действия. Они непрерывно выполняют вызовы библиотек GUI для манипулирования окнами и для других связанных с GUI действий. Сегодня в типичных программах 60-80 % времени тратится на выполнение функций GUI и других библиотечных вызовов ОС. Именно это свойство приложений позволяет прикладным средам компенсировать большие затраты времени, потраченные на покомандное эмулирование программы. Тщательно спроектированная программная прикладная среда имеет в своем составе библиотеки, имитирующие внутренние библиотеки GUI, но написанные на «родном» коде, и этим достигается существенное ускорение выполнения программ с API другой операционной системы. Иногда такой подход называют трансляцией для того, чтобы отличать его от более медленного процесса эмулирования кода по одной команде за раз.
Например, для Windows-программы, работающей на Macintosh, при интерпретации команд процессора Intel 80×86 производительность может быть очень низкой. Но когда производится вызов функции GUI открытия окна, модуль ОС, реализующий прикладную среду Windows, может перехватить этот вызов и перенаправить его на перекомпилированную для процессора Motorola 680×0 подпрограмму открытия окна. В результате на таких участках кода скорость работы программы может достичь (а возможно, и превзойти) скорость работы на своем «родном» процессоре.
Чтобы программа, написанная для одной ОС, могла быть выполнена в рамках другой ОС, недостаточно лишь обеспечить совместимость API. Концепции, положенные в основу разных ОС, могут входить в противоречие друг с другом. Например, в одной операционной системе приложению может быть разрешено непосредственно управлять устройствами ввода-вывода, в другой — эти действия являются прерогативой ОС. Каждая операционная система имеет свои собственные механизмы защиты ресурсов, свои алгоритмы обработки ошибок и исключительных ситуаций, особую структуру процесса и схему управления памятью, свою семантику доступа к файлам и графический пользовательский интерфейс. Для обеспечения совместимости необходимо организовать бесконфликтное сосуществование в рамках одной ОС нескольких способов управления ресурсами компьютера.
3. 7. 3. Способы реализации прикладных программных сред
Создание полноценной прикладной среды, полностью совместимой со средой другой операционной системы, является достаточно сложной задачей, тесно связанной со структурой операционной системы. Существуют различные варианты построения множественных прикладных сред, отличающиеся как особенностями архитектурных решений, так и функциональными возможностями, обеспечивающими различную степень переносимости приложений.
Во многих версиях ОС UNIX транслятор прикладных сред реализуется в виде обычного приложения. В операционных системах, построенных с использованием микроядерной концепции, таких, как, например, Windows NT, прикладные среды выполняются в виде серверов пользовательского режима. А в OS/2 с ее более простой архитектурой средства организации прикладных сред встроены глубоко в операционную систему.
Один из наиболее очевидных вариантов реализации множественных прикладных сред основывается на стандартной многоуровневой структуре ОС. На рис. 3. 8 операционная система OS1 поддерживает кроме своих «родных» приложений приложения операционной системы OS2. Для этого в ее составе имеется специальное приложение – прикладная программная среда, которая транслирует интерфейс «чужой» операционной системы –API OS2 в интерфейс своей «родной» операционной системы – API OS1.
Рис. 3. 8. Прикладная программная среда, транслирующая
системные вызовы
В другом варианте реализации множественных прикладных сред операционная система имеет несколько равноправных прикладных програм-мных интерфейсов. В приведенном на рис. 3. 9примере операционная си-стема поддерживает приложения, написанные для OS1, OS2 и OS3. Для этого непосредственно в пространстве ядра системы размещены прикладные программные интерфейсы всех этих ОС: API OS1, API OS2 и API OS3.
Рис. 3. 9. Реализация совместимости на основе нескольких
равноправных API
В этом варианте функции уровня API обращаются к функциям нижележащего уровня ОС, которые должны поддерживать все три в общем случае несовместимые прикладные среды. В разных ОС по-разному осуществляется управление системным временем, используется разный формат времени дня, на основании собственных алгоритмов разделяется процессорное время и т. д. Функции каждого API реализуются ядром с учетом специфики соответствующей ОС, даже если они имеют аналогичное назначение.
Еще один способ построения множественных прикладных сред основан на микроядерном подходе. При этом очень важно отделить базовые, общие для всех прикладных сред, механизмы операционной системы от специфических для каждой из прикладных сред высокоуровневых функций, решающих стратегические задачи.
В соответствии с микроядерной архитектурой все функции ОС реализуются микроядром и серверами пользовательского режима. Важно, что каждая прикладная среда оформляется в виде отдельного сервера пользовательского режима и не включает базовых механизмов (рис. 3. 10). Приложения, используя API, обращаются с системными вызовами к соответствующей прикладной среде через микроядро. Прикладная среда обрабатывает запрос, выполняет его (возможно, обращаясь для этого за помощью к базовым функциям микроядра) и отсылает приложению результат. В ходе выполнения запроса прикладной среде приходится, в свою очередь, обращаться к базовым механизмам ОС, реализуемым микроядром и другими серверами ОС.
Рис. 3. 10. Микроядерный подход к реализации множественных
прикладных сред
Такому подходу к конструированию множественных прикладных сред присущи все достоинства и недостатки микроядерной архитектуры, в частности:
· очень просто можно добавлять и исключать прикладные среды, что является следствием хорошей расширяемости микроядерных ОС;
· надежность и стабильность выражаются в том, что при отказе одной из прикладных сред все остальные сохраняют работоспособность;
· низкая производительность микроядерных ОС сказывается на скорости работы прикладных сред, а значит, и на скорости выполнения приложений.
Создание в рамках одной операционной системы нескольких прикладных сред для выполнения приложений различных ОС представляет собой путь, который позволяет иметь единственную версию программы и переносить ее между операционными системами. Множественные прикладные среды обеспечивают совместимость на двоичном уровне данной ОС с приложениями, написанными для других ОС. В результате пользователи получают большую свободу выбора операционных систем и более легкий доступ к качественному программному обеспечению.
Вопросы для самопроверки
- Что понимают под архитектурой ОС?
- Какие три основных слоя принято выделять в структуре вычислительной системы?
- Какая роль возложена ОС на интерфейс системных вызовов?
- Какие условия при проектировании ОС должны быть соблюдены с тем, чтобы ОС была легко переносимой?
- В чем отличие микроядерной архитектуры от традиционной архитектуры ОС?
- Почему микроядро хорошо подходит для поддержки распределенных вычислений?
- Что подразумевается под концепцией множественных прикладных сред?
- В чем суть метода трансляции библиотек?
Контрольные вопросы
- Назовите составляющие ОС.
- На какие группы принято разделять модули ОС?
- Какие базовые функции закреплены за модулями ядра?
- На какие группы программ подразделяются вспомогательные модули ОС?
- Какие режимы процессора Intel x86, используемые ОС для работы ядра, Вам известны?
- Какой из режимов работы процессора Intel x86 используется при выполнении модулей ядра?
- На какие слои подразделяется ядро ОС?
- Какие функции выполняет слой базовых механизмов ядра?
- Какие функции выполняет слой менеджера ресурсов?
- Можно ли рассматривать базовую систему ввода/вывода компьютера (BIOS) как часть операционной системы?
- В каком случае ОС, написанная на ассемблере, является переносимой?
- Каким термином в микроядерной архитектуре принято называть менеджеры ресурсов, вынесенные в пользовательский режим?
- Можно ли считать микроядерную архитектуру в высокой степени переносимой?
- Почему микроядерная архитектура ОС в большей степени расширяемая, чем классическая ОС?
- Является ли микроядерная архитектура более надежной, чем традиционная?
- Укажите причину, из-за которой производительность микроядерной архитектуры хуже традиционной схемы ОС.
- Можно ли считать ОС Windows NT 4.0 системой с микроядерной архитектурой?
- Какие виды совместимости Вам известны?
- За счет каких действий достигается двоичная совместимость для процессоров различных архитектур?
- Укажите способ, который позволяет повысить производительность ПК при выполнении «чужого» исполняемого файла.
- Достаточно ли одного метода трансляции библиотек для полной совместимости приложений?
Обратите внимание на лекцию «Список лекций».
Тест по дисциплине операционные системы
Какие ОС называются мультипрограммны ми
1. обеспечивающие одновременную работу нескольких пользователей
2. поддерживающие сетевую работу компьютеров
+3. обеспечивающие запуск одновременно нескольких программ
4. состоящие более чем из одной программы
Какие существуют способы реализации ядра системы?
+1. многоуровневая (многослойная) организация
+2. микроядерная организация
3. реализация распределеннная
4. монолитная организация
Что обычно входит в состав ядра ОС
+1. высокоуровневые диспетчеры ресурсов
+2. аппаратная поддержка функций ОС процессором
+ 3. базовые исполнительные модули
+ 4. набор системных API-функций
Какие особенности характерны для современных универсальных операционных систем?
+ 1. поддержка многозадачности
+ 2. поддержка сетевых функций
+ 3. обеспечение безопасности и защиты данных
4. предоставление большого набора системных функций разработчикам приложений
Какие утверждения относительно понятия «API-функция» являются правильными?
+ 1. API-функции определяют прикладной программный интерфейс
+ 2. API-функции используются при разработке приложений для доступа к ресурсам компьютера
3. API-функции реализуют самый нижний уровень ядра системы
4. API-функции — это набор аппаратно реализованных функций системы
Какие особенности характерны для ОС Unix
+ 1. открытость и доступность исходного кода
2. ориентация на использование оконного графического интерфейса
+ 3. использование языка высокого уровня С
+ 4. возможность достаточно легкого перехода на другие аппаратные платформы
Какие типы операционных систем используются наиболее часто в настоящее время?
+ 1. системы семейства Windows
+ 2. системы семейства Unix/Linux
3. системы семейства MS DOS
4. системы семейства IBM OS 360/370
Какие задачи необходимо решать при создании мультипрограммны х ОС
+ 1. защита кода и данных разных приложений, размещенных вместе в основной памяти
+ 2. централизованное управление ресурсами со стороны ОС
+ 3. переключение процессора с одного приложения на другое
4. необходимость размещения в основной памяти кода и данных сразу многих приложений
Какое соотношение между используемыми на СЕРВЕРАХ операционными системами сложилось в настоящее время?
+ 1. примерно поровну используются системы семейств Windows и Unix/Linux
2. около 10 % — системы семейства Windows, около 90 % — системы смейства Unix/Linux
3. около 90 % — системы семейства Windows, около 10 % — системы семейства Unix/Linux
4. около 30 % — системы семейства Windows, около 30 % — системы семейства Unix/Linux, около 40 % — другие системы
Какие утверждения относительно понятия «Ядро операционной системы» являются правильными?
+ 1. ядро реализует наиболее важные функции ОС
+ 2. подпрограммы ядра выполняются в привилегированно м режиме работы процессора
3. ядро в сложных ОС может строиться по многоуровневому принципу
4. ядро всегда реализуется на аппаратном уровне
Какие сообщения возникают при нажатии на клавиатуре алфавитно-цифров ой клавиши?
Какие шаги в алгоритме взаимодействия приложения с системой выполняются операционной системой
1. формирование сообщения и помещение его в системную очередь
+ 2. распределение сообщений по очередям приложений
+ 3. вызов оконной функции для обработки сообщения
4. извлечение сообщения из очереди приложения
Что представляет собой понятие “сообщение” (message)?
1. небольшую структуру данных, содержащую информацию о некотором событии
2. специальную API-функцию, вызываемую системой при возникновении события
3. однобайтовое поле с кодом происшедшего события
+ 4. небольшое окно, выводящее пользователю информацию о возникшем событии
Какие утверждения относительно иерархии окон являются справедливыми
+ 1. главное окно может содержать любое число подчиненных окон
+ 2. любое подчиненное окно может содержать свои подчиненные окна
3. подчиненные окна могут быть двух типов – дочерние и всплывающие
+ 4. приложение может иметь несколько главных окон
Как можно узнать координаты текущего положения мыши при нажатии левой кнопки
+ 1. с помощью события WM_LbuttonDown и его поля LPARAM
2. с помощью события WM_LbuttonDown и его поля WPARAM
3. с помощью события WM_LbuttonDown и его полей WPARAM и LPARAM
4. с помощью события WM_LbuttonCoordi nates
Какие функции можно использовать для получения контекста устройства?
Какая инструкция (оператор) является основной при написании оконной функции?
+ 1. инструкция множественного выбора типа Case — Of
2. условная инструкция if – then
3. инструкция цикла с известным числом повторений
4. инструкция цикла с неизвестным числом повторений
Какой вызов позволяет добавить строку в элемент-список?
+ 1. SendMessage (MyEdit, lb_AddString, 0, строка)
2. SendMessage (“Edit”, lb_AddString, 0, строка)
3. SendMessage (MyEdit, AddString, 0, строка)
4. SendMessage (MyEdit, строка, lb_AddString, 0)
Какие утверждения относительно оконной функции являются правильными
+ 1. оконная функция принимает 4 входных параметра
+ 2. тело оконной функции – это инструкция выбора с обработчиками событий
+ 3. оконная функция обязательно должна обрабатывать сообщение wm_Destroy
+ 4. оконная функция явно вызывается из основной функции приложения
Какие сообщения возникают при нажатии на клавиатуре функциональной клавиши?
Что может быть причиной появления внутреннего прерывания
+ 1. попытка деления на ноль
2. попытка выполнения запрещенной команды
+ 3. попытка обращения по несуществующему адресу
4. щелчок кнопкой мыши
Какие операции определяют взаимодействие драйвера с контроллером
+ 1. проверка состояния устройства
+ 2. запись данных в регистры контроллера
+ 3. чтение данных из регистров контроллера
4. обработка прерываний от устройства
Какие операции включает в себя вызов обработчика нового прерывания
+ 1. обращение к таблице векторов прерываний для определения адреса первой команды вызываемого обработчика
2. сохранение контекста для прерываемого программного кода
+ 3. занесение в счетчик команд начального адреса вызываемого обработчика
+ 4. внесение необходимых изменений в таблицу векторов прерываний
Что входит в программный уровень подсистемы ввода/вывода
2. диспетчер ввода/вывода
+ 3. системные вызовы
Что определяет понятие “порт ввода/вывода”
+ 1. порядковый номер или адрес регистра контроллера
2. машинную команду ввода/вывода
3. устройство ввода/вывода
4. контроллер устройства ввода/вывода
Какие существуют типы прерываний
+ 1. внешние или аппаратные прерывания
+ 2. внутренние прерывания или исключения
+ 3. программные псевдопрерывания
4. системные прерывания
Какие утверждения относительно понятия прерывания являются правильными
+ 1. прерывания — это механизм реагирования вычислительной системы на происходящие в ней события
2. прерывания используются для синхронизации работы основных устройств вычислительной системы
+ 3. прерывания возникают в непредсказуемые моменты времени
4. прерывания — это основной механизм планирования потоков
Какую информацию могут содержать регистры контроллеров устройства
+ 1. текущее состояние устройства
+ 2. текущую выполняемую устройством команду
3. данные, передаваемые от устройства системе
4. данные, передаваемые системой устройству
Как выстраиваются аппаратные прерывания в зависимости от их приоритета
1. сбой аппаратуры > таймер > дисковые устройства > сетевые устройства > клавиатура и мышь
2. сбой аппаратуры > таймер > дисковые устройства > клавиатура и мышь > сетевые устройства
+ 3. таймер > сбой аппаратуры > дисковые устройства > сетевые устройства > клавиатура и мышь
4. сбой аппаратуры > дисковые устройства > таймер > сетевые устройства > клавиатура и мышь
Что может быть причиной появления внешнего прерывания
+ 1. нажатие клавиши на клавиатуре
+ 2. завершение дисковой операции
3. обращение выполняемой процессором команды по несуществующему адресу
Список вопросов теста
Вопрос 1
Выберите две главные функции операционной системы.
Варианты ответов
- ОС как расширенная виртуальная машина
- ОС как система управления ресурсами
- ОС как интерфейс пользователя
- ОС как как система управления памятью
- ОС как как система управления процессами
Вопрос 2
В каких годах стали бурно развиваться сети персональных компьютеров, работающие под управлением сетевых или распределенных операционных систем?
Варианты ответов
- в середине 80-х гг. XX в.
- конец 60-х – начало 70-х гг. XX в.
- конец 50-х – начало 60-х гг. XX в.
- в середине 90-х гг. XX в.
Вопрос 3
Какую операционную систему начали разрабатывать компании IBM и Microsoft взамен «устаревающей» MS-DOS (которая должна была поддерживать вытесняющую многозадачность, виртуальную память, графический пользовательский интерфейс, виртуальную машину для выполнения DOS-приложений).
Первая версия которой вышла в 1987г.
В дальнейшем Microsoft отошла от разработки . и стала разрабатывать Windows NT
Варианты ответов
Вопрос 4
С 1985 года стала выпускаться . в то время она была графической оболочкой к MS-DOS вплоть до 1995 г.
Варианты ответов
- Windows
- Linux
- Unix
- OS/2
- MS-DOS
Вопрос 5
В 80-х годах стало возможным реализовать . теория которого была разработана еще в 60-е годы. Первой реализовала . корпорация Macintosh.
Варианты ответов
- POSIX
- MULTICS
- CP/M
- MS-DOS
- GUI
Вопрос 6
В начале 80-х была разработана операционная система . которая и стала основной системой для микрокомпьютеров.
Варианты ответов
- POSIX
- MULTICS
- CP/M
- MS-DOS
- GUI
Вопрос 7
В 1974г. был выпущен центральный процессор Intel 8080, для него была создана операционная система .
Варианты ответов
- POSIX
- MULTICS
- CP/M
- MS-DOS
- GUI
Вопрос 8
В 70-е годы также стали бурно развиваться мини-компьютеры (первый был выпущен в 1961г.), на которые была перенесена система .
Эта работа в дальнейшем развилась в систему UNIX.
Варианты ответов
- POSIX
- MULTICS
- CP/M
- MS-DOS
- GUI
Вопрос 9
В 1961 гг. появилось много разновидностей несовместимых UNIX, основные из них были System V и BSD. Чтобы было возможно писать программы, работающие в любой системе UNIX, был разработан стандарт . Стандарт . определяет минимальный интерфейс системного вызова, который должны поддерживать системы UNIX.
Варианты ответов
- POSIX
- MULTICS
- CP/M
- MS-DOS
- GUI
Вопрос 10
. (1965-1980) – это способ организации вычислительного процесса, при котором на одном процессоре попеременно выполняются несколько задач.
Варианты ответов
- Многозадачность
- Спулинг
- Подкачка
- Докачка
- Перекачка
Вопрос 11
. – вариант многозадачности, при котором у каждого пользователя есть свой диалоговый терминал. Это было сделано, чтобы каждый программист мог отлаживать свою программу в реальном времени. Фактически это была многопользовательская система.
Варианты ответов
- Системы пакетной обработки данных
- Интерактивные системы
- Системы разделения времени
Вопрос 12
. просто автоматизировали запуск одной программ за другой и тем самым увеличивали коэффициент загрузки процессора.
Варианты ответов
- Системы пакетной обработки данных
- Интерактивные системы
- Системы разделения времени
Вопрос 13
Когда скорость выполнения программ и их количество стало увеличиваться, простои компьютера между запусками программ стали составлять значительное время. В 1955-1965г.г. появились первые .
Варианты ответов
- Системы пакетной обработки данных
- Интерактивные системы
- Системы разделения времени
Вопрос 14
С какой операционной системой работали первые (1945-1955гг.) компьютеры?
Варианты ответов
- Windows
- Linux
- Unix
- OS/2
- работали без операционных систем, на них работала одна программа
- MS-DOS
Вопрос 15
. – это модуль, выполняющий основные функции ОС.
Вопрос 16
В каком году появилась первая Операционная система – Windows?
Варианты ответов
Вопрос 17
Организация диалога пользователя с компьютером с помощью выдачи на экран системного приглашения для ввода команды характерна для .
Варианты ответов
- командного интерфейса
- графического полноэкранного интерфейса
- многооконного пиктографического интерфейса
- графического интерфейса пользователя
Вопрос 18
. – это программа, которая осуществляет диалог с пользователем, управляет компьютером, его ресурсами, запускает другие программы.
Вопрос 19
Вставьте пропущенное слово:
… – это основное устройство компьютера, которое с самого начала было создано для того, чтобы пользователь мог управлять системой.
Варианты ответов
- Клавиатура
- Принтер
- Монитор
- Сканер
Вопрос 20
Вставьте пропущенное слово:
… – это группа из двух или более компьютеров, которые предоставляют совместный доступ к своим аппаратным или программным ресурсам.
Варианты ответов
- Сеть
- Группа
- Поток
- Набор
- Протокол
Вопрос 21
Какое устройство вывода информации подключается к ПК посредством видеокарты?
Варианты ответов
- Монитор
- Клавиатура
- Принтер
- Мышь
- Колонки
- Процессор
Вопрос 22
Его называют сердцем ПК.
Варианты ответов
- Монитор
- Клавиатура
- Принтер
- Мышь
- Колонки
- Процессор
Вопрос 23
Из кристалла какого камня по специальной технологии выращен любой процессор?
Варианты ответов
- Кремний
- Платина
- Золото
- Аллюминий
- Кварц
Вопрос 24
Устройство, обрабатывающее информацию – .
Варианты ответов
- оперативная память
- процессор
- клавиатура
- монитор
Вопрос 25
Как называют ОС, которые работают в режиме диалога с пользователем?
Варианты ответов
- Пакетные
- Интерактивные
- Серверные
- Реального времени
Вопрос 26
Со стороны пользователя ОС – это .
Варианты ответов
- набор программ, которые распределяют ресурсы процессам
- набор программ, которые скрывают от пользователя детали управления оборудованием и обеспечивают ему более удобную среду
- «прослойка» между процессами пользователей и оборудованием системы
Вопрос 27
Как называют ОС, которые выполняют задания без непосредственного взаимодействия с пользователем или объектом?
Варианты ответов
- Пакетные
- Интерактивные
- Серверные
- Реального времени
Вопрос 28
По количеству пользователей операционные системы классифицируются на:
Варианты ответов
- однопользовательские
- многопользовательские
- пакетные
- интерактивные
- системы реального времени
- однозадачные
- многозадачные
Вопрос 29
По доступу операционные системы классифицируются на:
Варианты ответов
- однопользовательские
- многопользовательские
- пакетные
- интерактивные
- системы реального времени
- однозадачные
- многозадачные
Вопрос 30
По количеству решаемых задач операционные системы классифицируются на:
Варианты ответов
- однопользовательские
- многопользовательские
- пакетные
- интерактивные
- системы реального времени
- однозадачные
- многозадачные
Вопрос 31
Системы пакетной обработки предназначены для решения задач:
Варианты ответов
- вычислительного характера
- требующих постоянного диалога с пользователем
- требующих решения конкретной задачи за определенный промежуток времени
Вопрос 32
В каких системах гарантируется выполнение задания за определенный промежуток времени?
На схеме цифрами обозначены:
Укажите соответствие для всех 4 вариантов ответа:
1) режим работы ядра
2) системный вызов
3) пользовательский режим
4) привилегированный режим
Операционная система реального времени должна обеспечивать
Выберите один из 4 вариантов ответа:
Выберите один из 4 вариантов ответа:
1) пакетную обработку
2) клонирование пользователей
3) делегирование полномочий
4) наследование приоритетов
Выберите один из 5 вариантов ответа:
1) деление процесса на нити
2) использование памятей разных скоростей
3) операция динамического изменения приоритетов
4) процедура среднесрочного планирования
5) использование диска для выгрузки задачи
Какой минимальный объем дискового пространства необходим для работы программы восстановления системы в Windows XP?
Выберите один из 4 вариантов ответа:
1) 15% объема диска
4) 12% объема диска
Для сетевых операционных систем характерной является функция обеспечения …
Выберите один из 4 вариантов ответа:
Выберите один из 4 вариантов ответа:
1) прямого доступа к оперативной памяти другого компьютера
2) программных каналов между разными компьютерами
3) обмена сигналами между выполняющимися на разных компьютерах программами
4) взаимодействия связанных между собой копьютеров
Системный реестр это
Выберите один из 5 вариантов ответа:
1) совокупность содержимого регистров, переменных памяти и сведений о занимаемых ресурсов
2) область обмена данными между процессами, взаимодействующими разделяемой памятью
3) структура с набором системных переменных
4) область на диске для выгрузки задач
5) данные о многоуровневой очереди с обратной связью
Термин «маскирование» означает запрет отдельных …
Выберите один из 4 вариантов ответа:
1) процессов пользователя
2) команд пользователя
3) сигналов прерывания
4) команд процессора
Страничная организация предназначена для …
Выберите один из 4 вариантов ответа:
Выберите один из 4 вариантов ответа:
1) получения большого адресного пространства без приобретения дополнительной физической памяти
2) логического разделения программ и данных
3) облегчения совместного использования процедур, библиотек и массивов данных
4) повышения уровня защиты программ и данных
Представлен граф использования ресурса. Буквой Т на схеме обозначен
Выберите один из 3 вариантов ответа:
3) состояние взаимоблокировки
Это программа, решающая отдельные задачи управления и сопровождения компьютерной системы?
Файл с расширением «txt» содержит
Выберите один из 4 вариантов ответа:
2) ни одно из перечисленного
4) форматированный текст
Это число, характеризующее степень привилегированности потока при использовании ресурсов вычислительной машины
Вход в операционную систему
Укажите соответствие для всех 3 вариантов ответа:
1) определение легальности пользователя
2) установка новых прав для пользователя
3) предоставления прав пользователю
Укажите соответствие для всех 4 вариантов ответа:
1) первый период
2) второй период
3) третий период
4) четвертый период
__ Первые вычислительные устройства. Программирование осуществлялось на мишинном языке
__ Появление полупроводниковых элементов. Появление первых алгоритмических языков
__ Появления больших интегральных схем, создание сети и internet
__ Появления интегральных микросхем. Мультипрограммирование.
Что не в ходит в управление ресурсами?
Выберите один из 5 вариантов ответа:
1) завершение работы с ресурсом
2) планирование ресурсов
3) разрешение конфликтов между процессами
4) учет использования ресурса
5) удовлетворение заросов на ресурс
Программа, расположенная в главной загрузочной записи, называется _____________ загрузчиком
Выберите один из 4 вариантов ответа:
Выберите один из 4 вариантов ответа:
Мультитерминальный режим работы предполагает совмещение …
Выберите один из 4 вариантов ответа:
Выберите один из 4 вариантов ответа:
1) диалогового режима работы и режима мультипрограммирования
2) аналогового режима работы и режима микропрограммирования
3) многопроцессорного режима работы и режима ввода-вывода
4) привилегированного режима работы и режима пользователя
Функции, выполняемые операционной:
Выберите несколько из 6 вариантов ответа:
1) управление данными
2) управление памятью
3) управление процессами
5) создание текстовых документов
6) управление устройствами
При квантовании смена активного потока происходит, если?
Выберите один не правильный ответ
Выберите один из 5 вариантов ответа:
1) поток завершился и покинул систему
2) произошла ошибка
3) поток перешел в состояние ожидания
4) системный вызов
5) исчерпан квант процессорного времени
Основные признаки классификации операционной системы
Выберите один из 5 вариантов ответа:
1) особенности внутреннего интерфейса
2) особенности алгоритма управления ресурсами
3) особенности аппаратных платформ
4) особенности методов построения
5) особенности областей использования
На схеме Типы адресов, цифрой 1 обозначен?
Выберите один из 4 вариантов ответа:
1) виртуальный адрес
2) реальный адрес
3) логический адрес
Виртуальная память позволяет …
Выберите один из 4 вариантов ответа:
Выберите один из 4 вариантов ответа:
1) загружать программы, скомпилированные для другого процессора
2) загружать программы, размер которых превышает объем доступной физической памяти
3) отказаться от предоставления прикладным процессам оперативной памяти
4) загружать множество небольших программ, суммарный объем которых больше объема физической памяти
Установка новой программы.
Укажите порядок следования всех 4 вариантов ответа:
__ запуск загрузочного файла
__ выбор настроек установленной программы
__ выбор места установки программы
__ выбор пути установки программы
При страничной организации памяти таблица страниц может размещаться в
Выберите один из 4 вариантов ответа:
Выберите один из 4 вариантов ответа:
1) только в оперативной памяти
2) только в процессоре
3) В специальной быстрой памяти процессора и в оперативной памяти
4) в оперативной памяти и на диске
Выберете правильную последовательность действий при обработке прерываний
Укажите порядок следования всех 5 вариантов ответа:
__ первичное аппаратное распознавание типа прерывания
__ прерванный контекст восстанавливается и работа потока возобновляется
__ загрузка адреса процедуры обработки прерываний и загрузка нового значения состояния машины
__ временно запрещаются прерывания данного типа
__ автоматически сохраняется некоторая часть контекста прерванного потока
Для увеличения скорости выполнения приложений при необходимости предлагается использовать _____________ ввод-вывод
Выберите один из 4 вариантов ответа:
Выберите один из 4 вариантов ответа:
Это программа, отвечающая за перевод машинного языка в язык программирования?
Классификационный признак «по назначению» предполагает выделение следующих видов операционных систем:
Выберите несколько из 5 вариантов ответа:
1) системы общего назначение
2) системы реального времени
4) клиентские ОС
5) специализированные системы
Наличие большого числа несмежных участков свободной памяти очень маленького размера
Свопингом сегментов называется перемещение
Выберите один из 4 вариантов ответа:
Выберите один из 4 вариантов ответа:
1) блоков файла между каталогаи файловой системы
2) сегментов данных между стеком и оперативной памятью
3) блоков данных между процессом и ядром операционной системы
4) сегментов между оперативной и внешней памятью
В зависимости от назначения компьютера, на котором системы установлены выделяют
Выберите несколько из 5 вариантов ответа:
1) системы реального времени
2) Прочие специализированные системы
3) системы общего назначение
4) клиентские ОС
Учет участков свободной памяти с помощью связного списка свободных/занятых блоков позволяет …
Выберите один из 4 вариантов ответа:
Выберите один из 4 вариантов ответа:
1) выделять участки памяти произвольных размеров
2) перемещать процессы в памяти
3) находить в памяти наиболее долго занятые участки
4) освобождать память, занятую неактивными процессами
К операционным системам предъявляют эксплуатационные требования
Выберите один неправильный ответ :
Выберите один из 7 вариантов ответа:
Задано полное имя файла С:DOCproba.txt. Назовите имя папки, в котором находится файл proba.txt.
Выберите один из 4 вариантов ответа:
4) С :DOCproba.txt
В каком случае разные файлы могут иметь одинаковые имена?
Выберите один из 4 вариантов ответа:
1) если они хранятся в разных каталогах
2) если они имеют разный объем
3) если они созданны в различные дни
4) если они созданы в различное время суток
Какие данные не изменятся при возвращении к предыдущей точке восстановления после неудачной установки новой программы?
Выберите один из 4 вариантов ответа:
2) Системные файлы
3) Файл программы
4) Мои документы
Последовательная трансляция двух исходных программ является …
Выберите один из 4 вариантов ответа:
Выберите один из 4 вариантов ответа:
1) одним последовательным процессом
2) двумя разными процессами
3) двумя одинаковыми процессами
4) одной последовательной задачей
Одна операционная система может поддерживать несколько …
Выберите один из 4 вариантов ответа:
1) операционных систем
2) операционных сред
3) микропрограммных систем
4) микропрограммных сред
Для реализации синхронизации на уровне языка программирования используются высокоуровневые примитивы, названные …
Выберите один из 4 вариантов ответа:
Выберите один из 4 вариантов ответа:
Если при наборе текста все буквы отображаются заглавными, то это означает, что нажата клавиша
Выберите один из 5 вариантов ответа:
Под какой цифрой на схеме обозначен режим готовности процесса
Выберите один из 5 вариантов ответа:
Под какой цифрой на схеме обозначен режим исполнение процесса
Выберите один из 5 вариантов ответа:
Под какой цифрой на схеме обозначен режим ожидание процесса
Выберите один из 5 вариантов ответа:
Любые операции по управлению вводом-выводом объявляются
Выберите один из 4 вариантов ответа:
Выберите один из 4 вариантов ответа:
Обнаружить зашифрованный вирус можно
Выберите один из 4 вариантов ответа:
Выберите один из 4 вариантов ответа:
1) с помощью универсальной программы дешифрования
2) по изменению размера программы
3) по характерному поведению зараженной программы при запуске
4) по сигнатурам кода процедур расшифровки вируса.
Главной целью мультипрограммирования в системах пакетной обработки является …
Выберите один из 4 вариантов ответа:
Выберите один из 4 вариантов ответа:
1) минимизация простоев всех устройств компьютера
2) обеспечение удобства работы пользователей
3) минимизация времени выполнения одной задачи
4) обеспечение реактивности системы
Основное различие между долгосрочным и краткосрочным планированием (диспетчеризацией) заключается в …
Выберите один из 4 вариантов ответа:
Выберите один из 4 вариантов ответа:
1) очередности выполнения
2) частоте выполнения
3) скорости выполнения
4) длительности выполнения
Перезаписывающий вирус заражает исполняемую программу путем
Выберите один из 4 вариантов ответа:
Выберите один из 4 вариантов ответа:
1) перезаписи служебных секторов дисков
2) перезаписи содержимого стека программы кодом вируса
3) записи кода вируса в тело зараженной программы после каждого ее вызова
4) записи вируса на место кода программы
Представлен граф использования ресурса. В каком состоянии он находится
Выберите один из 3 вариантов ответа:
1) состояние взаимоблокировки
2) тупик без ресурсов
3) состояние взаимоблокировки нет
К невыгружаемым относятся такие ресурсы, которые не могут быть
Выберите один из 4 вариантов ответа:
Выберите один из 4 вариантов ответа:
1) загружены в память
2) выгружены из памяти
3) отобраны у процесса
4) отобраны у процессора
Для сетевых операционных систем характерной является функция обеспечения …
Выберите один из 4 вариантов ответа:
1) прямого доступа к оперативной памяти другого компьютера
2) программных каналов между разными компьютерами
3) обмена сигналами между выполняющимися на разных компьютерах программами
4) взаимодействия связанных между собой компьютеров
Операционные системы представляют собой программные продукты, входящие в состав:
Выберите один из 4 вариантов ответа:
1) системы управления базами данных
2) системного программного обеспечения
3) прикладного программного обеспечения
4) систем программирования
Любые операции по управлению вводом-выводом объявляются
Выберите один из 4 вариантов ответа:
Выберите один из 4 вариантов ответа:
Существует несколько способов, с помощью которых шины выполняют прерывания
Выберите несколько из 4 вариантов ответа:
Файл с расширением «mp3» содержит:
Выберите один из 4 вариантов ответа:
3) статическую картинку
Транзитные части операционных систем
Выберите несколько из 7 вариантов ответа:
1) утилиты ( utilities )
2) драйверы устройств
3) прикладные программы
5) системный загрузчик
6) системные библиотеки программ
Идентификатор пользователя представляет собой уникальное _______ значение
Выберите один из 4 вариантов ответа:
Выберите один из 4 вариантов ответа:
Одна операционная система может поддерживать несколько
Выберите один из 4 вариантов ответа:
Выберите один из 4 вариантов ответа:
1) микропрограммных систем
2) операционных систем
3) микропрограммных сред
4) операционных сред
Установка драйверов на операционную систему
Укажите порядок следования всех 4 вариантов ответа:
__ установка драйвера новых устройств
__ установка драйвера чипсета материнской платы
__ установка драйвера остальных включенных устройств
__ установка драйвера видеоплаты
Два параллельных процесса могут быть …
Выберите один из 4 вариантов ответа:
Выберите один из 4 вариантов ответа:
1) (1 б.) Верные ответы:
2) (1 б.) Верные ответы: 4;
3) (1 б.) Верные ответы: 2;
4) (1 б.) Верные ответы: 4;
5) (1 б.) Верные ответы: 4;
6) (1 б.) Верные ответы: 1;
7) (1 б.) Верные ответы: 3;
8) (1 б.) Верные ответы: 1;
9) (1 б.) Верные ответы: 2;
10) (1 б.) Верный ответ: «утилита».
11) (1 б.) Верные ответы: 3;
12) (1 б.) Верный ответ: «приоритет».
13) (1 б.) Верные ответы:
14) (1 б.) Верные ответы:
15) (1 б.) Верные ответы: 1;
16) (1 б.) Верные ответы: 2;
17) (1 б.) Верные ответы: 1;
18) (1 б.) Верные ответы: 1; 2; 3; 6;
19) (1 б.) Верные ответы: 4;
20) (1 б.) Верные ответы: 1;
21) (1 б.) Верные ответы: 1;
22) (1 б.) Верные ответы: 2;
23) (1 б.) Верные ответы:
24) (1 б.) Верные ответы: 3;
25) (1 б.) Верные ответы:
26) (1 б.) Верные ответы: 2;
27) (1 б.) Верный ответ: «компиляция».
28) (1 б.) Верные ответы: 1; 2; 5;
29) (1 б.) Верный ответ: «фрагментация».
30) (1 б.) Верные ответы: 4;
31) (1 б.) Верные ответы: 4; 5;
32) (1 б.) Верные ответы: 1;
33) (1 б.) Верные ответы: 7;
34) (1 б.) Верные ответы: 3;
35) (1 б.) Верные ответы: 1;
36) (1 б.) Верные ответы: 4;
37) (1 б.) Верные ответы: 2;
38) (1 б.) Верные ответы: 2;
39) (1 б.) Верные ответы: 3;
40) (1 б.) Верные ответы: 1;
41) (1 б.) Верные ответы: 4;
42) (1 б.) Верные ответы: 5;
43) (1 б.) Верные ответы: 1;
44) (1 б.) Верные ответы: 2;
45) (1 б.) Верные ответы: 4;
46) (1 б.) Верные ответы: 1;
47) (1 б.) Верные ответы: 2;
48) (1 б.) Верные ответы: 4;
49) (1 б.) Верные ответы: 1;
50) (1 б.) Верные ответы: 3;
51) (1 б.) Верные ответы: 4;
52) (1 б.) Верные ответы: 2;
53) (1 б.) Верные ответы: 3;
54) (1 б.) Верные ответы: 1; 2;
55) (1 б.) Верные ответы: 1;
56) (1 б.) Верные ответы: 1; 5; 6; 7;
57) (1 б.) Верные ответы: 3;
58) (1 б.) Верные ответы: 4;
59) (1 б.) Верные ответы:
60) (1 б.) Верные ответы: 4;
- Хромцова Анастасия ИгоревнаНаписать 5096 23.10.2015
Номер материала: ДВ-089451
Не нашли то что искали?
Вам будут интересны эти курсы:
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение редакции может не совпадать с точкой зрения авторов.
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако редакция сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Компоненты операционной системы Windows 7. Окна и основные элементы интерфейса
Автор admin На чтение 12 мин.
В самом простом случае пользователь может выполнять на ПК только одну задачу, например, смотреть фильм, печатать текст, рисовать или слушать музыку. Ещё несколько лет назад так оно и было – персональный компьютер обеспечивал выполнение только какой-то одной функции или действия. Но техническое развитие не стоит на месте и сегодня, благодаря постоянному повышению своего быстродействия, аппаратных ресурсов современного ПК вполне хватает на то, чтобы одновременно пользователь смог выполнять сразу несколько действий одновременно: печатать текст, слушать музыку, разговаривать через интернет с другими пользователями, находящимися на другом конце земного шара.
Современные возможности ПК стали действительно впечатляющими. Но чтобы осуществить эту возможность необходимо правильно распределить технические ресурсы компьютера между всеми одновременно выполняющимися на нём программами.
Осуществляет данную функцию специальное программное обеспечение, которое называется «операционная система». Представляет собой совокупность различных программ, составляющих единое целое и обеспечивающих правильное функционирование всех технических узлов персонального компьютера, а также удобное взаимодействие с пользователем ПК и запуск стороннего ПО различного назначения.
Основные функции, обеспечиваемые операционной системой
- Управление техническими ресурсами ПК, обеспечивая их диагностику и правильное функционирование.
- Организация удобного интерфейса между пользователем и машиной, то есть возможность удобного и комфортного управления компьютером.
- Запуск стороннего программного обеспечения для выполнения различных функций, например, музыкального или видеопроигрывателя, программы связи, графического редактора для рисования и т. п.
- Хранение данных пользователя (тексты, рисунки, музыка, видео и т. п.) на внутренних и внешних накопителях.
- Возможность распознавания новых устройств, подключаемых к ПК для расширения его возможностей.
По своей функциональности, операционные системы делятся на однозадачные, т. е. выполняющие одновременно не более одной задачи, и многозадачные, способные обеспечивать выполнение нескольких программ одновременно.
Современные операционные системы в большинстве своём обеспечивают многозадачную возможность работы.
Компоненты операционной системы Windows 7
После запуска ПК и загрузки ОС пользователь видит на экране так называемый рабочий стол, на котором расположены ярлыки наиболее часто запускаемых программ пользователя.
Вся основная «навигация», то есть управление интерфейсом осуществляется при помощи манипулятора «мышь», указатель которой при нормальной работе операционной системы всегда присутствует на экране. Для вызова меню на «мышке» есть кнопки, нажимая на которые можно осуществлять ряд дополнительных функций или действий (в зависимости от нахождения).
Окна Windows
Прикладное программное обеспечение при своём запуске, как правило, имеет рабочее окно – графический элемент изменяемого размера.
Справедливости ради следует заметить, что существуют программы, выполняемые без таких «видимых» окон – они не взаимодействуют напрямую с пользователем и работают по заранее отлаженному, чёткому алгоритму, поэтому в оконном отображении их действий нет какой-либо необходимости. К такому ПО, например, относятся ряд вспомогательных программ самой системы: программы ядра ОС, драйвера и утилиты, обслуживающие оборудование (видеокарты, звуковые карты) и т. п. Но в большинстве случаев запуск программного обеспечения в Windows сопровождается выводом «окна» (кстати, именно по этой причине данная ОС и носит название Windows, что с английского и переводится, как «окна»).
После запуска прикладной программы, к примеру, текстового редактора, пользователь видит её «окно» — своеобразное рабочее пространство, в котором он может выполнять определённые действия, в этом случае – набирать текст.
Благодаря мультизадачности Windows можно запустить сразу несколько разных программ (теоретически – сколько позволят ресурсы ПК) и выполнять их одновременно, переключаясь от окна к окну, когда это нужно.
Окна в ОС Windows имеют стандартный интерфейс, за редким исключением, когда программист разрабатывает свой стиль окна. Но и в этом случае управление даже такими окнами стараются сделать «стандартным» или близким к нему.
После запуска классическое окно можно перемещать по экрану. Для этого достаточно установить указатель мышки на верхнюю часть окна (там, где расположено название), щёлкнуть правой кнопкой мыши и, не отпуская её, начать перетаскивать окно в нужное место. По окончании операции перемещения кнопку можно отпустить.
В правом верхнем углу «классического» окна имеются кнопки быстрого управления. Кнопка с крестиком: позволяет быстро выйти из приложения и закрыть окно, кнопка с изображением прямоугольника: позволяет развернуть окно на весь экран, а повторное нажатие – вернуть ему его предыдущие размеры, кнопка с нижним тире: сворачивает окно программы на панель задач.
Следует иметь в виду, что не всегда все три кнопки могут присутствовать в интерфейсе, и не всегда они выполняют стандартные «функции», все зависит от «фантазии» разработчика программы. Кроме этого, есть ещё один скрытый элемент управления – меню окна, пункты которого повторяют вышеуказанные опции кнопок. Для его вызова следует переместить указатель в левый верхний угол и нажать правую кнопку.
Элементы интерфейса. Ярлыки
Запускать программное обеспечение в Windows можно разными способами. Для запуска часто используемых программ в ОС сделана возможность создания ярлыков на «рабочем столе».
«Ярлык» (его ещё называют «иконкой») представляет собой небольшую картинку (графическое изображение, как правило, отражающую назначение программы) с определёнными свойствами. Щёлкнув по этой картинке мышкой, пользователь осуществляет запуск программы, поэтому свойства, которые хранит эта картинка – это на самом деле путь к папке, в которой лежит файл этой программы.
Таким образом, «рабочий стол» — это не что иное, как удобное отображение в графическом виде того набора программ, которые наиболее часто использует пользователь в своей работе.
Для удобства пользователя Майкрософт позаботилось и о том, чтобы ярлыки служили не только, как средство для запуска ПО, но и для быстрой навигации по файловой системе. Таким образом, ярлык может служить ещё и для обозначения папки с файлами, а также являться ссылкой на какой-то конкретный документ, например, текстовый или звуковой файл, видеофильм, рисунок и т. п. Это действительно очень удобно – не нужно каждый раз вспоминать и искать, где находится часто используемый файл, достаточно создать его ярлык на рабочем столе и, щёлкая по нему, быстро открывать нужный файл.
Назначение ярлыка можно посмотреть и изменить при необходимости в его свойствах или сразу указать при создании. Технически, ярлык представляет собой тоже файл небольшого размера, внутри которого содержится ссылка — полный путь к нужному файлу. Располагаться он может в любом каталоге и необязательно отображаться на рабочем столе. При этом, графическое изображение созданного ярлыка запуска файла отличается от оригинального ярлыка программы наличием небольшой стрелочки в левом нижнем углу картинки.
Чтобы создать ярлык на рабочем столе, наведите курсор мыши на свободное место и щёлкните правой кнопкой. Из выпадающего меню выберите соответствующий пункт – «Создать», а затем – «Ярлык».
После того как на экране откроется окно поиска необходимого файла:
необходимо будет, нажав кнопку «Обзор», найти нужный файл и выбрать его для создания ярлыка.
При необходимости, ярлык вы можете назвать так, как вам необходимо, изменив его название в поле:
Если менять наименование файла вам не нужно, просто нажмите на кнопку «Готово» и ярлык будет создан на рабочем столе.
Для удаления необходимо навести курсор мыши на нужный ярлык, и нажать правую кнопку. Из появившегося меню выбрать пункт – «Удалить».
Для того, чтобы просмотреть или изменить свойства ярлыка, необходимо навести курсор на нужный ярлык и правой кнопкой вызвать меню, в котором необходимо выбрать пункт – «Свойства».
Элементы интерфейса. Панель задач
Кроме ярлыков «рабочий стол» содержит такой важный элемент интерфейса, как «панель задач». Основное назначение этой панели – отображать запущенные и выполняемые на текущий момент программы пользователя и давать возможность быстро переключаться между ними без сворачивания окон.
Такая возможность интерфейса обеспечивает комфортную работу, например, когда требуется работать в разных программах, но сворачивать (или изменять) размер окна крайне нежелательно.
В левом углу панели задач возле кнопки пуск, расположена панель быстрого запуска.
Сюда пользователь может перетащить ярлыки с рабочего стола. Дело в том, что в процессе работы может потребоваться запуск той или иной программы, но сворачивать открытые окна не совсем удобно. Панель же задач, практически всегда видна на экране и запуск нужного ПО с панели быстрого запуска придётся в этом случае весьма кстати.
Кроме этого, в правом углу «панели задач» отображается и область «системных значков» — небольших графических «ярлычков» от программ, постоянно работающих в так называемом «фоновом режиме»: сеть, раскладка клавиатуры, время, антивирусное и другое, специализированное ПО. Это делает общий интерфейс более функциональным и наглядным. При желании, отображение этих значков можно отключить в режиме настройки. Иногда, встречается ещё одно название этой области – «систем трей».
«Фоновый режим» — режим работы программного обеспечения, при котором ПО выполняется в большинстве случаев незаметно для пользователя, привлекая его внимание только при необходимости, какими-либо сообщениями. Хорошим примером подобных программ могут служить антивирусы. Их работа незаметна для пользователя, и лишь в момент возникновения неотложных проблем они могут предупредить об этом своего владельца. Соответственно и вирусное ПО работает также незаметно от пользователя в «фоновом режиме».
«Вирусное ПО» — программное обеспечение, в большинстве случаев работающее в фоновом режиме и предназначенное для совершения злонамеренных действий на ПК пользователя: кражи личных данных, повреждения файловой системы, удалённого управления компьютером и похожих действий.
После первой установки ОС панель задач отображается внизу, в горизонтальной плоскости. Но пользователь может по своему усмотрению располагать её, например, горизонтально вверху, вертикально – слева или справа.
Изменить расположение панели задач очень просто. Для этого вначале необходимо произвести её «открепление». Поместите указатель мышки на свободное место панели задачи и щёлкните правой кнопкой мышки. В появившемся меню кликните по пункту «Закрепить панель задач», если на нём стоит галочка, чтобы она исчезла.
Если галочки нет, то ваша панель задач не закреплена, и с ней можно производить манипуляции по «перетягиванию». Для этого снова установите курсор мыши на свободное место панели задач, нажмите и удерживайте левую кнопку мышки, затем, не отпуская кнопки, ведите мышью в то место, куда вы хотите установить панель задач. Как только она переместится, кнопку мышки можно отпустить. После перемещения не забудьте снова закрепить панель задач. Эта функция как раз и служит для того, чтобы избежать случайного перемещения панели.
Для удобства использования, «панель задач» имеет ряд дополнительных настроек, позволяющих установить её параметры «под себя». Чтобы вызвать меню дополнительных настроек, необходимо, как и в случае с перемещением панели задач, установить указатель мышки на свободное место и щёлкнуть правую кнопку мышки. В полученном меню можно воспользоваться настройкой дополнительных панелей (если они нужны):
либо, кликнув по пункту «Свойства» перейти к дополнительной настройке панели задач.
В настройке «области уведомлений» (а это как раз системные уведомления в правом нижнем углу) рекомендуется всегда включать пункт – «Всегда отображать все значки и уведомления на панели задач».
Таким образом, вы всегда будете «иметь перед глазами» картинку всех запущенных системных задач.
Элементы интерфейса. Кнопка «Пуск»
Ещё одним немаловажным элементом интерфейса ОС Windows является кнопка «Пуск». При её нажатии система отображает графическое меню содержащее как список установленных в операционной системе программ, так и пункты, позволяющие произвести настройку системных параметров и открывать содержимое ваших накопителей (жёстких дисков, «флешек», SD-карт и прочее).
Первоначально, данное меню содержит в верхней строке имя пользователя, слева список наиболее часто используемых (запускаемых) в ОС программ, а справа – список системных программ — «Панель управления» и каталогов — «Компьютер».
Для поиска и ручного запуска программного обеспечения (непосредственным указанием имени фала) или выполнения системных команд существует специальное поле. По мере ввода команды или имени файла, система производит одновременный поиск, результат которого отображается непосредственно в этом же окне.
Раздел «Все программы» открывает дополнительное меню со списком всего, установленного на данном ПК, программного обеспечения. Для того, чтобы этот список был «удобочитаемым» разработчики позаботились о делении его на программные группы, так как при установке какого-либо ПО практически всегда его разработчики создают и файлы автоматической деинсталляции (удаления), помощи, описания, вспомогательных программ и т. п. Для того, чтобы программу и все, что с ней связано можно было легко найти, система Windows создаёт для неё свой раздел, в который и помещает все, что с ней связанно.
Раздел «Документы» отражает папку, в которой по умолчанию сохраняются, как правило, текстовые файлы пользователя, которые он создаёт на ПК. То же самое касается разделов «Музыка» и «Изображения», с той лишь разницей, что в них хранится соответствующий тип файлов.
Для быстрого доступа и управления печатающими устройствами (принтерами), а также другим, подключённым к ПК оборудованием, существует пункт «Устройства и принтеры».
Раздел «Программы по умолчанию» позволяет задать программное обеспечение, при помощи которого будут на ПК открываться файлы определённого типа.
Например, если пользователь предпочитает воспроизводить музыкальные файлы при помощи проигрывателя AIMP, а не стандартного, встроенного в Windows, то открыв этот раздел можно задать эту программу в качестве «умолчательной» для открытия любых музыкальных файлов или музыкального файла конкретного типа.
Ниже в примере, в качестве программы по умолчанию для воспроизведения музыкальных файлов, имеющих расширение *.mp3 выбирается проигрыватель AIMP.
Выбирая программу по умолчанию, следует иметь в виду, что она должна быть установлена на вашем ПК, в противном случае её не будет в списке.
Тема 3. Системное и служебное ПО
Модулей на тему – 4, практических работ – 5, итоговое тестирование – 1.
Модуль 4. Виды ПО. Понятие операционной системы и ее функции. Состав и классификация операционных систем. Интерфейс пользователя операционной систем. Практическая работа № 2 «Работа с интерфейсом пользователя ОС»
Дата проведения ____________
В процессе работы с модулем вы должны:
| Пояснять понятия: | ядра операционной системы, интерфейса пользователя, драйвера, ярлыка и его назначения, типа файла, правила записи пути к файлу |
| Описывать: | назначение и основные функции операционной системы, способы запуска программ на исполнение, разновидности интерфейса пользователя. |
| Использовать: | элементы управления для выполнения действий в среде операционной системы, меню окна папки и Главное меню |
| Уметь: | перемещать, открывать, сворачивать окна и менять их размер, определять и записывать путь к файлу |
| Классифицировать | операционные системы по типу интерфейса пользователя, количеству пользователей и программ, работающих в системе одновременно |
| Распознавать | файлы и каталоги, имена, расширения имен и типы файлов, файлы, которым сопоставлены программы, стандартные имена устройств внешней памяти. |
Задание 1.Запишите 5 ключевых слов, характеризующих изучаемый материал _____________________ ____________________________________________________________________________________________
Задание 2.Заполните схему. Укажите назначение программного обеспечения
Задание 3.Вставьте в текст попущенные слова
Главное отличие прикладных программ от системных состоит в том, что системные программы выполняют ___________________________, а прикладные ____________________. Поэтому можно сказать, что операционная система __________________________. Файлы ОС, находящиеся в оперативной памяти с момента ее загрузки до момента выключения ПК называются ___________________________________.
Задание 4.
Закончите заполнение схемы «Классификация ОС»
Задание 5.Вставьте в текст пропущенные слова:
Любой элемент интерфейса называется ________________. К объектам файловой системы относят ______________________________________. Щелчком правой кнопки мыши по объекту вызывают _________________________________. В нем отражены __________________________________________. Оно обязательно содержит пункт _______________________.
Задание 6.Поставьте соответствие между пунктом Главного меню и его назначением
| А | Все программы | Вход в систему под другим именем | А | |||||||||
| Б | Недавние документы | Завершение работы | Б | |||||||||
| В | Панель управления | Поиск файлов и папок | В | |||||||||
| Г | Поиск | Запуск программ | Г | |||||||||
| Д | Справка и поддержка | Запуск программ и открытие документов | Д | |||||||||
| Е | Выполнить | Настройка работы ПК | Е | |||||||||
| Ж | Выключение | Вызов справочной системы | Ж | |||||||||
| З | Смена пользователя | Завершение работы | З |
Задание 7.Закончите заполнение таблицы
| Окно | Назначение | Выполняемые действия |
| Перемещение, изменение размера, сворачивание, закрытие, активизация | ||
| Задание пользователем определенных параметров | ||
| Информирование пользователя |
Задание 8.Определите названия и назначение элементов интерфейса
| ______системные папки ______файл ______пака для хранения документов, созданных пользователем ______ кнопки управления окном ______флажок ______ панель быстрого запуска ______ возврат в предыдущее состояние | ______ заголовок окна приложения ______ ярлык ______доступ к дискам ______ доступ к общим ресурсам сети ______временное хранение удаленных объектов ______строка состояния ______заголовок диалогового окна ______ заголовок окна папки ______ кнопка открытого документа ______ подняться на 1 уровень вверх по дереву папок | ______ папка ______системное меню ______меню ______главное меню ______панель обозревателя ______строка адреса ______панель инструментов ______вкладка ______выпадающий список ______ индикаторы ______ поиск файлов и папок ______ запуск Проводника ______ изменение представления файлов |
Задание 9.Вставьте в текст пропущенные слова.
Перед тем как записывать информацию на жесткий диск его поверхность разбивается на _____________ и _______________. Этот процесс называется _______________________. Его можно выполнить так ________ ___________________________________________. Размер одного_________ 512 __. Несколько ___________ объединяются в ________________. Один файл может занимать целое число кластеров. Размер кластера определяется типом файловой системы (_____________________). К объектам файловой системы относятся _________________ _________________________. Информация, занимающая место на диске и имеющая имя называется _____. Хранилище объектов — _____________. Файл, содержащий пиктограмму и ссылку на объект называется ______________. Имя файла состоит из двух частей ____________ и ___________, разделенных __. __________ (_________, ___________) определяет, какая информация содержится в файле. Каждому файлу сопоставляется приложение, которое его открывает. Все приложения должны пройти процедуру _________________. Если на компьютере не установлено такое приложение, такой тип файлов называется _________________. Если в файле содержится программа, которую может выполнить ЦП, такой файл называется ______________. Он имеет расширение ________.
Если на компьютере установлен флоппи-дисковод и дисковод для оптических дисков, а жесткий диск разбит на 3 логических диска, то какое имя будет иметь сменный носитель? _________
| Задание 10.Для данного дерева папок ответьте на вопросы: 1.В какую папку вложена папка 2? ____ 2.Какие папки вложены в папку 1? _____ 3.На каком диске находится это дерево папок? _________ 4.Какие папки не содержат файлов?______ 5.Какие папки содержатся в корневом каталоге диска? _____ 6.Запишите полные имена файлов ___________________ ________________________________________________ |
Задание 11.Закончите заполнение таблицы.
| Название утилиты* | Назначение утилиты | Запуск утилиты |
| Освобождение места на диске без удаления файлов | Пуск – Все программы – Стандартные – Служебные, или КМ диска – Свойства – вкладка Общие | |
| Перезапись файлов в рядом расположенные кластеры | Пуск – Все программы – Стандартные – Служебные, или КМ диска – Свойства – вкладка Сервис | |
| Возврат к более раннему состоянию ОС | Пуск – Все программы – Стандартные – Служебные | |
| Проверка диска на наличие ошибок | КМ диска – Свойства – вкладка Сервис |
*Утилита — программа для поддержки работоспособности компьютера и повышения его продуктивности
Резюме.
Закрепление.
Правдивы ли утверждения?
- Компьютер состоит из 2 основных частей.
- Программное обеспечение для ПК делится на две группы.
- Компьютер может работать без операционной системы
- Главная программа компьютера – драйвер
- Работу устройств и программ обеспечивают прикладные программы
- Операционная система состоит из 3 частей
- Интерфейс бывает текстовый и графический
- Операционные системы классифицируются по 5 признакам.
- Файл и папка это одно и тоже.
- Файловых систем известно 2 вида.
- Имя файла состоит из названия и расширения.
- Полное имя файла зависит от того, где файл находится.
- Ярлык – это файл.
- Окно папки и диалоговое окно имеют одинаковые элементы.
- Утилита – программа для работы с дисками.
Рефлексия.
| № зад | 1. | 2. | 3. | 4. | 5. | 6. | 7. | 8. | 9. | 10. | 11. | закрепление | итог |
| К-во баллов |
Начальный уровень 0-8 баллов, средний – 9-14, достаточный – 15-20, высокий – 21-24
Домашнее задание. Гл. 3(3.1, 3.2, 3.3, 3,6), вопросы с. 83, 89, 102, 126-127 (устно)
| СУ | Составить тест из 7 вопросов по 3 варианта ответов. |
| ДУ | Составить кроссворд по теме. |
| ВУ | № 9с.126 |
(несколько ответов)1) драйверы2) электронные таблицы3) бухгалтерские программы4) текстовый редактор 5) графические редакторы6) архиваторы7) базы данных8) системы автоматеированного проектирования9) антивирусы 4)укажите категорию программного обеспечения, к которому относится архиватор winrar (один ответ)1) прикладное программное обеспечение общего назначения2) прикладное программное обеспечение специального назначения3) системы программирования 4) системы программного обеспечения 5)отметьте основные функции операционной системы (несколько ответов) 1) выполнение команд пользователя, обеспечение диалога пользователя с компьютером2) поиск информации3) управление устройствами компьютера 4) операции с файлами5) выполнение вычислений 6) укажите категорию программного обеспечения, к которому относятся драйверы (один ответ)1) прикладное программное обеспечение специального назначения2) системы программирования3) прикладное программное обеспечение общего назначения4) системное программное обеспечение 7) укажите категорию программного обеспечения, к которому относится бухгалтерские программы (один ответ)1) прикладное программное обеспечение специального назначения2) системы программирования3) прикладное программное обеспечение общего назначения4) системное программное обеспечение 8)укажите категорию программного обеспечения , к которому относится microsoft word (один ответ)1) системное программное обеспечение 2) прикладное программное обеспечение общего назначения3)прикладное программного обеспечения специального назначения4) системы программирования 9)укажите категорию программного обеспечения, к которому относится операционная система (один ответ)1) системное программирование 2) системное программное обеспечение3) прикладное программное обеспечение общего назначения4) прикладное программное обеспечение специального назначения 10)укажите категорию программного обеспечения, к которому относится системы автоматезированного проектирования (один ответ)1) системное программирование2) прикладное программное обеспечение общего назначения3) системы программного обеспечения4) прикладное программное обеспечение специального назначения — Знания.org
2)Укажите программы, входящие в состав системного ПО компьютера:
(несколько ответов)
1)База данных
2) Драйверы
3) Графические редакторы
4) Электронные таблицы
5) Архиваторы
6) Текстовый редактор
7) Системы автоматезированного проектирования
8) Бухгалтерские программы
9) Операционная система
3)Укажите программы, относящиеся к прикладным программам общего назначения:
(несколько ответов)
1) Драйверы
2) Электронные таблицы
3) Бухгалтерские программы
4) Текстовый редактор
5) Графические редакторы
6) Архиваторы
7) Базы данных
8) Системы автоматеированного проектирования
9) Антивирусы
4)Укажите категорию программного обеспечения, к которому относится архиватор WinRar
(один ответ)
1) Прикладное программное обеспечение общего назначения
2) Прикладное программное обеспечение специального назначения
3) Системы программирования
4) Системы программного обеспечения
5)Отметьте основные функции операционной системы
(несколько ответов)
1) Выполнение команд пользователя, обеспечение диалога пользователя с компьютером
2) Поиск информации
3) Управление устройствами компьютера
4) Операции с файлами
5) Выполнение вычислений
6) Укажите категорию программного обеспечения, к которому относятся драйверы
(один ответ)
1) Прикладное программное обеспечение специального назначения
2) Системы программирования
3) Прикладное программное обеспечение общего назначения
4) Системное программное обеспечение
7) Укажите категорию программного обеспечения, к которому относится бухгалтерские программы
(один ответ)
1) Прикладное программное обеспечение специального назначения
2) Системы программирования
3) Прикладное программное обеспечение общего назначения
4) Системное программное обеспечение
8)Укажите категорию программного обеспечения , к которому относится Microsoft Word
(один ответ)
1) Системное программное обеспечение
2) Прикладное программное обеспечение общего назначения
3)Прикладное программного обеспечения специального назначения
4) Системы программирования
9)Укажите категорию программного обеспечения, к которому относится операционная система
(один ответ)
1) Системное программирование
2) Системное программное обеспечение
3) Прикладное программное обеспечение общего назначения
4) Прикладное программное обеспечение специального назначения
10)Укажите категорию программного обеспечения, к которому относится системы автоматезированного проектирования
(один ответ)
1) Системное программирование
2) Прикладное программное обеспечение общего назначения
3) Системы программного обеспечения
4) Прикладное программное обеспечение специального назначения
(несколько ответов)1) Файловая система2) База данных3) Интерфейс пользователя4) Систе
2)Укажите программы, входящие в состав системного ПО компьютера:
(несколько ответов)
1)База данных
2) Драйверы
3) Графические редакторы
4) Электронные таблицы
5) Архиваторы
6) Текстовый редактор
7) Системы автоматезированного проектирования
8) Бухгалтерские программы
9) Операционная система
3)Укажите программы, относящиеся к прикладным программам общего назначения:
(несколько ответов)
1) Драйверы
2) Электронные таблицы
3) Бухгалтерские программы
4) Текстовый редактор
5) Графические редакторы
6) Архиваторы
7) Базы данных
8) Системы автоматеированного проектирования
9) Антивирусы
4)Укажите категорию программного обеспечения, к которому относится архиватор WinRar
(один ответ)
1) Прикладное программное обеспечение общего назначения
2) Прикладное программное обеспечение специального назначения
3) Системы программирования
4) Системы программного обеспечения
5)Отметьте основные функции операционной системы
(несколько ответов)
1) Выполнение команд пользователя, обеспечение диалога пользователя с компьютером
2) Поиск информации
3) Управление устройствами компьютера
4) Операции с файлами
5) Выполнение вычислений
6) Укажите категорию программного обеспечения, к которому относятся драйверы
(один ответ)
1) Прикладное программное обеспечение специального назначения
2) Системы программирования
3) Прикладное программное обеспечение общего назначения
4) Системное программное обеспечение
7) Укажите категорию программного обеспечения, к которому относится бухгалтерские программы
(один ответ)
1) Прикладное программное обеспечение специального назначения
2) Системы программирования
3) Прикладное программное обеспечение общего назначения
4) Системное программное обеспечение
8)Укажите категорию программного обеспечения , к которому относится Microsoft Word
(один ответ)
1) Системное программное обеспечение
2) Прикладное программное обеспечение общего назначения
3)Прикладное программного обеспечения специального назначения
4) Системы программирования
9)Укажите категорию программного обеспечения, к которому относится операционная система
(один ответ)
1) Системное программирование
2) Системное программное обеспечение
3) Прикладное программное обеспечение общего назначения
4) Прикладное программное обеспечение специального назначения
10)Укажите категорию программного обеспечения, к которому относится системы автоматезированного проектирования
(один ответ)
1) Системное программирование
2) Прикладное программное обеспечение общего назначения
3) Системы программного обеспечения
4) Прикладное программное обеспечение специального назначения
Три основные функции операционной системы
Операционная система в основном выполняет три независимые задачи: она позволяет загружать друг за другом программы, она имитирует виртуальную машину и управляет ресурсами. Укажите каждую задачу.
В этом руководстве мы рассмотрим следующие темы:
Загрузка программ
Первые компьютеры поставлялись без операционной системы. У самых первых ПК была только одна цель: интерпретатор языка BASIC, который содержался в ПЗУ.При появлении кассетных плееров и более надежных дисководов для гибких дисков это начало меняться: если исполняемый диск был помещен в дисковод для гибких дисков, программа выполнялась (в конечном итоге она заменяла диск диском с данными), в противном случае БЕЙСИК переводчик повторил руку.
При таком подходе каждое изменение программы требовало перезапуска микрокомпьютера с диском с нужной программой в дисководе гибких дисков. Это было особенно верно в случае Apple II.
Микрокомпьютеры, по желанию, были снабжены операционной системой.В связи с этим на экране «Содержимое на диске или в оперативной памяти» отобразилась подсказка. Затем вы можете заменить системный загрузочный диск на диск, содержащий желаемую программу: записав имя программы в командной строке и нажав Back, программа загружалась и выполнялась. В конце выполнения этой программы можно было загрузить новую программу без перезапуска системы. Это позволяет, например, написать текст с помощью текстового процессора, а затем вызвать другую программу для печати.
Операционная система как виртуальная машина
Управление данной компьютерной системой, такой как IBM-PC, осуществляется на предшествующей языковой машине.Это основной и громоздкий для большинства компьютеров, особенно в отношении ввода-вывода. Было бы разработано несколько программ, если бы каждый программист знал о работе, например, определенного жесткого диска, любых ошибок, которые могут возникнуть при воспроизведении блока. Поэтому было необходимо найти способ освободить программистов от сложности материала. Это включает покрытие материала слоем программного обеспечения, которое управляет всей системой. Программисту должен быть представлен API (Application Programming for English interface, application interface application), который соответствует виртуальной машине, более простой для понимания и программирования.
Рассмотрим, например, программирование ввода-вывода жестких дисков с помощью контроллера IDE, используемого на IBM PC.
Контроллер IDE имеет 8 основных команд, каждая из которых предназначена для загрузки от 1 до 5 байтов в свои записи. Эти команды читают и записывают данные, перемещают рычаг диска, форматируют привод, а также инициализируют, тестируют, восстанавливают и повторно калибруют контроллер и диски.
Основные команды — это чтение и запись, каждая из которых требует семи параметров, сгруппированных в шесть байтов. Эти параметры определяют такие элементы, как адрес
, первый сектор для чтения или записи, количество секторов для чтения или записи или попытка исправить ошибки.В конце операции контроллер возвращает 14 полей состояния и ошибок, сгруппированных в 7 байтов.
Большинство программистов не хотят беспокоиться о программировании жестких дисков. Им нужна простая абстракция высокого уровня: представьте, например, что диск содержит файлы с именами; каждый файл можно открыть на чтение или запись; он будет прочитан или написан и, наконец, закрыт. Часть операционной системы виртуальной машины вычитает материал под программистом и обеспечивает простой и приятный просмотр назначенных файлов, которые можно читать и писать.
Операционная система как менеджер ресурсов
Современные компьютеры состоят из процессоров, памяти, часов, записей, мониторов, сетевых интерфейсов, принтеров и других устройств, которые могут использоваться несколькими пользователями одновременно. Работа состоит из операционной системы, которая направляет и контролирует выделение процессоров, памяти и периферийных устройств различным программам, которые ее используют.
Представьте, что произойдет, если три программы, запущенные на компьютере, попытаются одновременно распечатать результаты на одном и том же принтере.Первые напечатанные строки могут поступать из программы 1, следующей программы 2, затем из программы 3 и так далее. Это привело бы к полному беспорядку. Операционная система может избежать этого потенциального хаоса, передав результаты для печати на диск с буферным файлом. По завершении печати операционная система может распечатать файлы из буфера. Одновременно другая программа может продолжать генерировать результаты, не осознавая, что не отправляет их (пока) на принтер.
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 изменяется в зависимости от значения в домене, называется кусочной функцией.Значение в домене определяет подходящее определение для использования.
Какие бывают распространенные операционные системы?
Тремя наиболее распространенными операционными системами для персональных компьютеров являются Microsoft Windows, macOS и Linux.
Определить операционную систему. Объясните цели и функции операционной системы
Операционная система — это программа, которая действует как промежуточная часть между пользователем компьютера и компьютерным оборудованием и контролирует выполнение всех видов программ.Операционная система — это программа, которая после первоначальной загрузки в компьютер программой загрузки управляет всеми другими программами на компьютере.
Цели ОС:
1.Удобство: Операционная система делает использование компьютера более удобным.
2. Эффективность: ОС позволяет эффективно использовать системные ресурсы компьютера.
3. Способность к развитию: ОС должна быть сконструирована таким образом, чтобы позволять эффективную разработку, тестирование и внедрение новых системных функций без вмешательства в обслуживание.
Функции операционной системы следующие:
Управление памятью: Управление памятью относится к управлению основной или основной памятью. Операционная система выполняет следующие действия для управления памятью: ОС отслеживает первичную память, т. Е. Какая ее часть кем используется, какая часть не используется. В мультипрограммировании ОС решает, какой процесс получит память, когда и сколько. ОС выделяет память, когда процесс просит его сделать это.Он освобождает память, когда процесс больше не нуждается в ней или был завершен.
Управление процессором: В среде мультипрограммирования ОС решает, какой процесс получает процессор, когда и сколько времени. Эта функция называется планированием процессов. Операционная система выполняет следующие действия для управления процессором: ОС отслеживает процессор и состояние процесса. ОС выделяет процессор (ЦП) процессу. Она освобождает процессор, когда процесс больше не требуется.
Управление устройствами: Операционная система управляет обменом данными между устройствами через соответствующие драйверы. Оно делает следующие действия для управления устройством: Следит за всеми устройствами. Программа, отвечающая за эту задачу, известна как контроллер ввода-вывода. Решает, какой процесс получит устройство, когда и на сколько времени. Операционная система распределяет устройства наиболее эффективным образом и освобождает устройства от них наиболее эффективным образом.
Управление файлами: Файловая система обычно организована в каталоги для облегчения навигации и использования.Эти каталоги могут содержать файлы и другие направления. Операционная система выполняет следующие действия для управления файлами: Отслеживает информацию, местонахождение, использование, статус и т. Д. Коллективные средства часто называют файловой системой. ОС решает, кто получает ресурсы, распределяет ресурсы, а также освобождает ресурсы, когда они не нужны.
Безопасность: ОС предотвращает несанкционированный доступ к программам и данным. Для общих или общедоступных систем ОС контролирует доступ к системе в целом и к определенным системным ресурсам.
Контроль над производительностью системы: ОС будет собирать статистику использования различных ресурсов и отслеживать параметры производительности, такие как время отклика, задержки записи между запросом услуги и ответом от системы.
Учет заданий : ОС Отслеживает время и ресурсы, используемые различными заданиями и пользователями. В любой системе эта информация полезна для прогнозирования необходимости будущих улучшений и настройки системы для повышения производительности и может использоваться для учета заданий. целей.
Обнаружение ошибок и реагирование: Во время работы компьютерной системы могут возникать различные ошибки. К ним относятся внутренние и внешние аппаратные ошибки, такие как ошибка памяти, сбой или неисправность устройства; и различные программные ошибки. В каждом случае ОС должна предоставлять ответ, который устраняет состояние ошибки с наименьшим влиянием на работающие приложения. Ответ может варьироваться от завершения программы, вызвавшей ошибку, до повторной попытки операции, простого сообщения об ошибке приложению, создания дампов, трассировок, сообщений об ошибках и других средств отладки и обнаружения ошибок.
Загрузка компьютера: Загрузка — это процесс запуска или перезапуска компьютера. Если компьютер полностью выключен, а затем снова включен, то это холодная загрузка. Если компьютер перезагружен, это теплая загрузка. Загрузка компьютера осуществляется ОС.
Координация между другим программным обеспечением и пользователями : ОС обеспечивает координацию аппаратных компонентов, координацию и назначение компиляторов, интерпретаторов, ассемблеров и другого программного обеспечения различным пользователям компьютерных систем.
Что такое ядро Linux?
Ядро Linux® является основным компонентом операционной системы (ОС) Linux и основным интерфейсом между аппаратным обеспечением компьютера и его процессами. Он обменивается данными между двумя, максимально эффективно управляя ресурсами.
Ядро названо так потому, что — как семя внутри жесткой оболочки — оно существует в ОС и контролирует все основные функции оборудования, будь то телефон, ноутбук, сервер или любой другой компьютер.
Что делает ядро
Ядро имеет 4 задания:
- Управление памятью: Отслеживайте, сколько памяти используется для хранения чего и где
- Управление процессами: Определите, какие процессы могут использовать центральный процессор (ЦП), когда и как долго
- Драйверы устройств: Действовать как посредник / интерпретатор между оборудованием и процессами
- Системные вызовы и безопасность: Получать запросы на обслуживание от процессов
ядро, если оно реализовано должным образом, невидимо для пользователя, работая в своем собственном маленьком мире, известном как пространство ядра, где оно выделяет память и отслеживает, где все хранится.То, что видит пользователь, например веб-браузеры и файлы, называется пользовательским пространством. Эти приложения взаимодействуют с ядром через интерфейс системных вызовов (SCI).
Подумайте об этом так. Ядро — это занятый персональный помощник для мощного руководителя (аппаратного обеспечения). Задача помощника — передавать сообщения и запросы (процессы) от сотрудников и общественности (пользователей) руководителю, запоминать, что и где хранится (память), и определять, кто имеет доступ к руководителю в любой момент времени и как длинный.
Где ядро вписывается в ОС
Чтобы поместить ядро в контекст, вы можете представить себе машину Linux как имеющую 3 уровня:
- Аппаратное обеспечение: Физическая машина — основание или основание системы , состоящий из памяти (RAM) и процессора или центрального процессора (CPU), а также устройств ввода / вывода (I / O), таких как хранилище, сеть и графика. ЦП выполняет вычисления, считывает и записывает в память.
- Ядро Linux: Ядро ОС.(Видите? Это прямо посередине.) Это программное обеспечение, находящееся в памяти, сообщает процессору, что делать.
- Пользовательские процессы: Это запущенные программы, которыми управляет ядро. Пользовательские процессы — это то, что в совокупности составляет пользовательское пространство. Пользовательские процессы также известны как процессов . Ядро также позволяет этим процессам и серверам обмениваться данными друг с другом (это называется межпроцессным взаимодействием или IPC).
Код, выполняемый системой, выполняется на процессорах в одном из двух режимов: режиме ядра или пользовательском режиме.Код, работающий в режиме ядра, имеет неограниченный доступ к оборудованию, в то время как пользовательский режим ограничивает доступ к процессору и памяти для SCI. Аналогичное разделение существует для памяти (пространство ядра и пространство пользователя). Эти две небольшие детали составляют основу для некоторых сложных операций, таких как разделение привилегий для безопасности, создание контейнеров и виртуальных машин.
Это также означает, что в случае сбоя процесса в пользовательском режиме ущерб ограничен и может быть восстановлен ядром. Однако из-за доступа к памяти и процессору сбой процесса ядра может привести к сбою всей системы.Поскольку существуют меры безопасности и требуются разрешения для пересечения границ, сбои пользовательских процессов обычно не могут вызвать слишком много проблем.
Почему выбирают Red Hat?
В Red Hat Linux — это основа всего, что мы делаем. Red Hat — второй по величине корпоративный разработчик ядра Linux, приносящий с собой 25-летний опыт и знания, а также большое сообщество партнеров, клиентов и экспертов из всей отрасли. Это долгие отношения с историей и уровнем опыта, которые трудно достать.
Ядро Linux имеет открытый исходный код, и открытый исходный код лежит в основе ценностей Red Hat. Узнайте, почему мы построили нашу компанию на убеждении, что Red Hat® Enterprise Linux — лучшее.
Что такое операционная система и каковы цели и функции операционной системы?
Что такое операционная система и каковы цели и функции операционной системы?
Пользователи системы общаются с аппаратным обеспечением системы. Но общение не может быть прямым i.е. пользователь не может напрямую давать инструкции оборудованию для выполнения различных операций, потому что пользователю очень трудно преобразовать свой запрос или инструкцию на машинный язык, который используется аппаратными компонентами для понимания инструкций. Другая проблема заключается в том, что в определенное время пользователь хочет выполнить ряд задач, но для пользователя будет сложно эффективно использовать оборудование. Итак, нам нужна какая-то промежуточная вещь, которая может помочь нам в эффективном доступе к аппаратным компонентам системы.Итак, здесь роль операционной системы.
Операционная система — это программное обеспечение, которое действует как промежуточное звено между оборудованием и пользователем. Это своего рода диспетчер ресурсов, который управляет как аппаратными, так и программными ресурсами системы.
В системе могут присутствовать различные ресурсы, и управлять ими вручную — очень сложная задача. Итак, мы используем операционную систему для управления всеми ресурсами, присутствующими в системе.
Помимо управления ресурсами, операционная система также предоставляет платформу, на которой можно публиковать и использовать другие прикладные программы.Ниже приводится концептуальный вид общей компьютерной системы.
На изображении выше мы видим, что на уровне 0 присутствует компьютерное оборудование, и для доступа к этому оборудованию вам необходимо воспользоваться помощью операционной системы, которая присутствует на уровне 1. На верхнем уровне или на уровне 2, различные присутствует прикладное программное обеспечение (это программное обеспечение используется пользователями для выполнения определенной задачи, например MS Word, медиаплеер VLC и т. д.) и системное программное обеспечение (это программное обеспечение используется для управления системными ресурсами, такими как ассемблер, компилятор и т. д.).Таким образом, операционная система используется для связи этого программного обеспечения с оборудованием.
Цели операционной системы
Существует два типа целей операционной системы: первичные цели и вторичные цели.
- Основная цель: Основная цель операционной системы — обеспечить дружественную и удобную среду. Мы знаем, что использование операционной системы не обязательно, но все становится сложнее, когда пользователю приходится выполнять все планирование процессов, и преобразование пользовательского кода в машинный код также очень сложно.Итак, мы используем операционную систему как посредник между нами и оборудованием. Все, что вам нужно сделать, это дать команды операционной системе, а операционная система сделает все остальное за вас. Итак, операционная система должна быть удобной в использовании.
- Вторичная цель: Вторичная цель операционной системы — эффективность. Операционная система должна выполнять все управление ресурсами таким образом, чтобы ресурсы использовались полностью, и ни один ресурс не должен оставаться в режиме ожидания, если в данный момент существует какой-либо запрос к этому ресурсу.
Итак, для достижения вышеуказанных первичных и вторичных целей Операционная система выполняет ряд функций. Посмотрим на них.
Функции операционной системы
Для достижения целей операционной системы операционная система выполняет ряд функций. Это:
- Управление процессами: В определенный момент времени ЦП может иметь несколько процессов, находящихся в состоянии готовности. Но одновременно процессор может обрабатывать только один процесс.Итак, ЦП должен применять какой-то алгоритм, который можно использовать для обеспечения единообразного и эффективного доступа к ресурсам для процессов. ЦП не должен отдавать приоритет только одному процессу, и он должен гарантировать, что каждый процесс, который находится в состоянии готовности, будет выполнен. Некоторые из алгоритмов планирования ЦП: первый пришел — первый обслуживают, циклический перебор, кратчайшее задание сначала, приоритетное планирование и т. Д.
- Управление памятью: Для выполнения процесса весь процесс помещается в основную память, а процесс выполняется, и после выполнения процесса память освобождается, и эту память можно использовать для других процессов.Таким образом, операционная система обязана управлять памятью, выделяя и освобождая память для процесса.
- Управление устройствами ввода-вывода: В системе присутствуют различные устройства ввода-вывода. Различные процессы требуют доступа к этим ресурсам, и процесс не должен напрямую обращаться к этим устройствам. Таким образом, обязанность операционной системы — разрешить использование устройств ввода-вывода различными процессами, которым требуются эти ресурсы.
- Управление файлами: На одном компьютере есть различные файлы, папки и система каталогов.Все это поддерживается и управляется операционной системой компьютера. Вся информация, относящаяся к этим файлам, поддерживается с помощью таблицы размещения файлов или FAT. Таким образом, каждая деталь, связанная с файлом, то есть имя файла, размер файла, тип файла и т. Д., Хранится в таблице размещения файлов. Кроме того, операционная система обязана следить за тем, чтобы файлы не открывались несанкционированным доступом.
- Виртуальная память: Когда размер программы превышает размер основной памяти, операционная система обязана загружать в основную память только часто используемые страницы.Это называется виртуальной памятью. Узнайте больше о виртуальной памяти здесь.
Это некоторые функции операционной системы. Чтобы узнать о типах операционных систем, вы можете прочитать блог здесь.
Вот и все для этого блога. Надеюсь, вам понравился этот блог.
Поделитесь этим блогом с друзьями, чтобы распространять знания. Посетите наш канал YouTube, чтобы узнать больше.
Продолжайте учиться 🙂
Команда AfterAcademy!
функция операционной системы — TechAlmirah
Существует множество функций операционной системы, но есть два типа, которые сжаты все под ними, основная функция операционных систем следующая:
- Управление ресурсами
- Пользователь Управление интерфейсом
- Каждый компонент компьютера можно рассматривать как ресурс.Это основная функция операционной системы.
- Операционные системы контролируют использование всех ресурсов.
- Например, какая программа должна быть загружена в память, где и когда управляется операционной системой.
- Что должно произойти, если дважды щелкнуть мышью или нажать кнопку на клавиатуре, определяется операционной системой? Операционные системы наиболее эффективно управляют ресурсами.
Ниже приведены некоторые функции операционной системы:
1) Управление процессоромКомпьютеры построены на базе нескольких процессоров.Одним из таких процессоров является центральный процессор. Другие процессоры называются сопроцессорами, например, математический сопроцессор, сопроцессор ввода-вывода, сопроцессор видео и т. Д. Более того, многопроцессорные и параллельные компьютеры имеют более одного центрального процессора.
Операционная система отвечает за определение и контроль разделения труда между процессорами. Какая задача должна быть возложена на какой процессор управляется Операционной системой.
2) Управление процессами (имп.Функция операционной системы)Выполняемая программа называется процессом. Несколько процессов могут существовать одновременно в ожидании выполнения. Операционная система несет ответственность за принятие решения и контроль над тем, какой процесс будет выполняться и как долго. Многие процессы могут привести к зависанию компьютера на неопределенное время. Это состояние называется тупиком. операционная система должна уметь разрешать такие тупиковые ситуации.
3) Управление памятьюПрограмма должна быть помещена в память (ОЗУ) для выполнения.Операционная система контролирует, какая программа должна идти в память. Он также решает, какую программу нужно удалить из памяти и когда.
Во время выполнения программы данные также сохраняются в памяти. Операционная система несет все обязанности по хранению данных и их перемещению в памяти.
4) Управление вводом / выводомБольшое количество данных (и инструкций) перемещается через устройства ввода / вывода. Это операционная система, которая контролирует все действия устройств ввода / вывода.Считывает данные с устройства ввода; сохраняет данные в указанном месте; и отправляет данные на указанное устройство вывода.
5) Управление вторичными запоминающими устройствамиКомпьютеры в основном используются для хранения больших объемов данных. Для этого используются вторичные запоминающие устройства, такие как жесткие диски, диски CD-ROM и DVD. Операционная система часто управляет этими устройствами через систему файлов / каталогов.
6) Управление восстановлением системыРаботающая система может выйти из строя по разным причинам.Сегодня мы настолько зависим от компьютеров, что сбой может вызвать массу проблем. Представьте, что может произойти, если компьютерная система вашего банка выйдет из строя! операционная система уполномочена автоматически устранять неисправности.
7) Управление безопасностью (имп. Функция операционной системы)Данные и информация, которыми управляет компьютерная система, очень ценны для пользователей. Тех людей, которые взламывают чужие компьютерные системы без надлежащего разрешения, называют хакерами.Хакеры могут украсть данные. Они могут уничтожить данные. Они могут манипулировать данными. Операционная система должна защищать от таких злонамеренных действий.
Современные операционные системы реализуют несколько механизмов для управления доступом и обеспечения безопасности данных.
8) Управление сетьюКомпьютерная сеть — это совокупность нескольких независимых компьютеров, способных обмениваться данными друг с другом. Они могут обмениваться данными и другими ресурсами друг с другом. Сетевая операционная система управляет всеми проблемами, связанными с компьютерной сетью.
9) Управление пользователямиКомпьютер может быть однопользовательским или многопользовательским. Многопользовательские операционные системы позволяют множеству (десяткам, сотням и даже тысячам) пользователей одновременно использовать компьютерную систему. Он контролирует способ взаимодействия пользователей друг с другом и с компьютером.
Операционная система
Функция Как Пользовательский интерфейс M anagerДиспетчер пользовательского интерфейса — важная функция операционной системы, компоненты компьютера работают с электронными сигналами, называемыми машинным языком.Люди не способны читать и интерпретировать машинный язык.
Операционные системы действуют как интерфейс между машиной и человеком-пользователем. Таким образом, это операционная система, которая переводит вашу команду «ПЕЧАТЬ» в машинные коды. Вам не нужно изучать машинный язык.
Операционная система делает всю работу за вас. операционная система скрывает от пользователей все сложные детали оборудования.
Обратите внимание, что конечным пользователем компьютера также может быть другая машина.Для конечных пользователей компьютерная система — это не что иное, как работающая на ней операционная система.
Таким образом, если вы знаете, как работать с Windows 10, вы можете работать на любом компьютере под управлением Windows 10.
Операционная система Функция трех основных пользовательских интерфейсов:
- CLI (интерфейс командной строки)
- GUI (графический Пользовательский интерфейс)
- API (интерфейс прикладного программирования)
Этот тип интерфейса является наиболее примитивным.DOS, UNIX, LINUX и т. Д. Имеют этот тип пользовательского интерфейса. В этом интерфейсе ОС показывает подсказку. Запрос указывает, что Os готов принять пользовательскую команду. CLI также называют оболочкой.
Типичное приглашение DOS показано ниже.
Мигающая черта означает, что DOS ожидает вашей команды. Введите команду и нажмите клавишу ENTER, чтобы DOS выполнила вашу команду.
Пользователи CLI должны помнить команды своей ОС. Это немного сложно.Поэтому операционные системы предоставляют более удобный интерфейс GUI (описанный ниже).
2) GUI (графический интерфейс пользователя):GUI представляет все команды пользователей небольшими графическими обозначениями. Эти небольшие изображения, представляющие команды пользователя, называются значками. Пользователь не должен вводить команду, как в интерфейсе командной строки. Используя указывающее устройство ввода (например, мышь), пользователь выбирает и щелкает желаемый значок, чтобы выполнить желаемую команду. Графические интерфейсы пользователя настолько удобны, что даже новичок может очень легко научиться работать с ОС.Семейство ОС Windows и Mac OS предоставляют очень мощный графический интерфейс.
Окно GUI ниже:
3) API (интерфейс прикладного программирования):Оба вышеуказанных интерфейса не подходят для опытных пользователей и пользователей, которые представляют собой машины. Операционные системы предоставляют интерфейс, который можно использовать в программе. Этот тип интерфейса полезен для опытных пользователей. API позволяет компьютерным программам взаимодействовать с ОС через системные вызовы.
Рекомендуемая должность (после функции операционной системы):
Операционные системы — Магистр компьютерных наук
Важность операционных систем:Операционные системы (ОС) — это программное обеспечение, которое поддерживает основные функции компьютера, такие как планирование задач, выполнение приложений и управление периферийными устройствами.Информатики должны знать, как ядра обрабатывают системные вызовы, разбиение на страницы, планирование, переключение контекста, файловые системы и управление внутренними ресурсами. Понимание операционных систем и систем времени выполнения становится особенно важным при программировании встроенной системы без операционной системы.
Задачи курса:
Этот краткий обзорный курс и проверочный экзамен будут охватывать следующие цели курса:
- Цель 1: Определить ключевые компоненты и терминологию в операционных системах
- Цель 2: различать потоки и процессы
- Задача 3: Объяснить механизмы, используемые в различных компонентах ОС, такие как переключение контекста, планирование ЦП, управление памятью и ввод-вывод
- Задача 4: Анализировать эффективность и время выполнения алгоритмов, связанных с планированием ЦП, управлением памятью, синхронизацией процессов и обработкой тупиковых ситуаций.
Программа обучения:
С программой курса можно ознакомиться здесь.
Для кого предназначен этот краткий обзорный курс и проверочный экзамен:
Студенты, допущенные к выпускным программам по информатике в Школе вычислительной техники, информатики и систем принятия решений (CIDSE) Университета штата Аризона, или студенты, которые заинтересованы в получении права подать заявку на одну из этих программ. Студенты также могут пройти этот краткий обзорный курс и экзамен на неполадки, если у них есть общий интерес к предметной области или они хотят освежиться в операционных системах.
Что вы получите:
Если вы планируете подать заявку на программу магистра компьютерных наук, загрузите сертификат об окончании в разделе предварительных требований в заявке. Если вы в настоящее время участвуете в программе магистра компьютерных наук, вам нужно будет отправить форму отказа от недостатка и загрузить свой сертификат здесь: https://forms.