В чем заключается назначение операционной системы: Назначение и структура операционных систем

Содержание

НАЗНАЧЕНИЕ ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ — Студопедия

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Введение ………………………………………………………………………….………3

2. Основная часть

а) Назначение операционной системы ……………………………………………………4

б) Эволюция операционных систем ……………………………………………..……….5

в) Эволюция операционной системы Microsoft Windows……………………………………..7

г) Классификация операционных систем ……………………………………………………12

3. Заключение………………………………………………………………………………15

4. Список использованной литературы…………………………………………………..16

ВВЕДЕНИЕ

Среди всех системных программ, с которыми приходится иметь дело пользователям компьютеров, особое место занимают операционные системы. Операционная система (ОС) управляет компьютером, запускает программы, обеспечивает защиту данных, выполняет различные сервисные функции по запросам пользователя и программ. Каждая программа пользуется услугами ОС, а потому может работать только под управлением той ОС, которая обеспечивает для нее эти услуги. Таким образом, выбор ОС очень важен, так как она определяет, с какими программами вы сможете работать на своем компьютере. От выбора ОС зависят также производительность вашей работы, степень защиты ваших данных, необходимые аппаратные средства и т.д.

Операционная система скрывает от пользователя все сложные и ненужные подробности работы компьютера и предоставляет ему удобный и понятный интерфейс для работы.

Существует несколько видов операционных систем: DOS, Windows, UNIX и Linux разных версий и др.

Тема курсовой работы была мной выбрана не случайно, из вышесказанного можно судить, что именно ОС является главным элементом программного обеспечения, и поэтому я считаю тему «Назначение, эволюция и классификация операционных систем» актуальной на сегодняшний день и интересной для освещения. В своей курсовой работе я намерена рассказать о назначении операционных систем, их эволюции и классификации. В практической части с помощью программы Microsoft Office Excel 2003 я решу и приведу решение задачи. Условие задачи:

«Бухгалтерии фирмы ООО «Ромашка» необходимо рассчитать и представить отчет по заработной плате сотрудников за месяц».

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

НАЗНАЧЕНИЕ ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

Операционная система (ОС) – это программа, которая загружается при включении компьютера. Она производит диалог с пользователем, осуществляет управление компьютером, его ресурсами (оперативной памятью, местом на дисках и т.д.), запускает другие (прикладные) программы на выполнение. Операционная система обеспечивает пользователю и прикладным программам удобный способ общения (интерфейс) с устройствами компьютера. В общем, она играет роль связующего звена между аппаратурой компьютера и выполняемыми программами, а также пользователем (рис.1).

Рис.1. Схема взаимодействия пользователя и компьютера с помощью операционной системы

Сегодня существует большое количество разных типов операционных систем, отличающихся областями применения, аппаратными платформами и методами реализации. Естественно, это обуславливает и значительные функциональные различия этих ОС. Даже у конкретной операционной системы набор выполняемых функций зачастую определить не так просто – та функция, которая сегодня выполняется внешним по отношению к ОС компонентом, завтра может стать ее неотъемлемой частью и наоборот. Поэтому при изучении операционных систем очень важно из всего многообразия выделить те функции, которые присущи всем операционным системам как классу продуктов.

Функции операционной системы:

· связь с пользователем в реальном времени для подготовки устройств к работе, переопределение конфигурации и изменения состояния системы;

· выполнение операций ввода-вывода; в частности, в состав операционной системы входят программы обработки прерываний от устройств ввода-вывода, обработки запросов к устройствам ввода-вывода и распределения этих запросов между устройствами;

· управление памятью, связанное с распределением оперативной памяти между прикладными программами;

· управление файлами: основными задачами при этом являются обеспечение защиты, управление выборкой и сохранение секретности хранимой информации;

· обработка исключительных условий во время выполнения задачи;

· появление арифметической или машинной ошибки, прерываний, связанных с неправильной адресацией или выполнением привилегированных команд;

· вспомогательные функции, обеспечивающие организацию сетей, использование служебных программ и языков высокого уровня.

ЭВОЛЮЦИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ

История любой отрасли науки или техники позволяет не только удовлетворить естественное любопытство, но и глубже понять сущность основных достижений этой отрасли, осознать существующие тенденции и правильно оценить перспективность тех или иных направлений развития. За почти полувековой период своего существования операционные системы прошли сложный путь, насыщенный многими важными событиями. Огромное влияние на развитие операционных систем оказали успехи в совершенствовании элементной базы и вычислительной аппаратуры, поэтому многие этапы развития ОС тесно связаны с появлением новых типов аппаратных платформ, таких как мини-компьютеры или персональные компьютеры. Серьезную эволюцию операционные системы претерпели в связи с новой ролью компьютеров в локальных и глобальных сетях.

Важнейшим фактором развития ОС стал Интернет. По мере того как эта Сеть приобретает черты универсального средства массовых коммуникаций, ОС становятся все более простыми и удобными в использовании, включают развитые средства поддержки мультимедийной информации, снабжаются надежными средствами защиты.

Этапы развития ОС приведены в виде следующей схемы:

История ОС насчитывает примерно полвека. Она во многом определялась и определяется развитием элементной базы и вычислительной аппаратуры.

Первые цифровые вычислительные машины, появившиеся в начале 40-х годов, работали без операционных систем, все задачи организации вычислительного процесса решались вручную каждым программистом с пульта управления.

Прообразом современных операционных систем явились мониторные системы середины 50-х, которые автоматизировали действия оператора по выполнению пакета заданий.

В 1965-1975 годах переход к интегральным микросхемам открыл путь к появлению следующего поколения компьютеров, ярким представителем которых является IBM/360. В этот период были реализованы практически все основные концепции, присущие современным ОС: мультипрограммирование, мультипроцессирование, многотерминальный режим, виртуальная память, файловые системы, разграничение доступа и сетевая работа.

Реализация мультипрограммирования потребовала внесения очень важных изменений в аппаратуру компьютера. В процессорах появился привилегированный и пользовательский режимы работы, специальные регистры для быстрого переключения с одной задачи на другую, средства защиты областей памяти, а также развитая система прерываний.

В конце 60-х были начаты работы по созданию глобальной сети ARPANET, явившейся отправной точкой для Интернета, — глобальной общедоступной сети, которая стала для многих сетевых ОС испытательным полигоном, позволившим проверить в реальных условиях возможности их взаимодействия, степень масштабируемости, способность работы при экстремальной нагрузке.

К середине 70-х годов широкое распространение получили мини-компьютеры. Архитектура мини-компьютеров была значительно упрощена по сравнению с мэйнфреймами, что нашло отражение и в их ОС. Экономичность и доступность мини-компьютеров послужила мощным стимулом для создания локальных сетей. Предприятие, которое теперь могло позволить себе иметь несколько мини-компьютеров, нуждалось в организации совместного использования данных и дорогого периферийного оборудования. Первые локальные сети строились с помощью нестандартного коммуникационного оборудования и нестандартного программного обеспечения.

С середины 70-х годов началось массовое использование UNIX, уникальной для того времени ОС, которая сравнительно легко переносилась на различные типы компьютеров. Хотя ОС UNIX была первоначально разработана для мини-компьютеров, ее гибкость, элегантность, мощные функциональные возможности и открытость позволили ей занять прочные позиции во всех классах компьютеров.

В конце 70-х годов был создан рабочий вариант стека протоколов TCP/IP. В 1983 году стек протоколов TCP/IP был стандартизован. Независимость от производителей, гибкость и эффективность, доказанные успешной работой в Интернете, сделали протоколы TCP/IP не только главным транспортным механизмом Интернета, но и основным стеком большинства сетевых ОС.

Начало 80-х годов связано со знаменательным для истории операционных систем событием–появлением персональных компьютеров, которые послужили мощным катализатором для бурного роста локальных сетей, создав для этого отличную материальную основу в виде десятков и сотен компьютеров, расположенных в пределах одного здания. В результате поддержка сетевых функций стала для ОС персональных компьютеров необходимым условием.

В 80-е годы были приняты основные стандарты на коммуникационные технологии для локальных сетей: в 1980 году — Ethernet, в 1985 — Token Ring, в конце 80-х — FDDI. Это позволило обеспечить совместимость сетевых ОС на нижних уровнях, а также стандартизовать интерфейс ОС с драйверами сетевых адаптеров.

К началу 90-х практически все ОС стали сетевыми, способными поддерживать работу с разнородными клиентами и серверами. Появились специализированные сетевые ОС, предназначенные исключительно для выполнения коммуникационных задач, например система IOS компании Cisco Systems, работающая в маршрутизаторах.

Особое внимание в течение всего последнего десятилетия уделялось корпоративным сетевым ОС, для которых характерны высокая степень масштабируемости, поддержка сетевой работы, развитые средства обеспечения безопасности, способность работать в гетерогенной среде, наличие средств централизованного администрирования и управления.

ЭВОЛЮЦИЯ ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ Microsoft Windows

Windows 1.0 — 20 ноября 1985 года

Использование мыши для системной навигации. В комплект приложений входили: MS-DOS файловый менеджер, или программа для управления файлами (MS-DOS File Program), календарь, блокнот, калькулятор, часы и телекоммуникационная программа, позволяющая планировать свою деятельность. Пользователи могли переключаться между приложениями без необходимости перезагружать их и закрывать. ОС поддерживала 256 цветов, изменяемый размер окон, включала то, что мы сегодня называем Панелью управления (Control Panel), с теми элементами управления интерфейсом, которые мы можем наблюдать и в более поздних, сегодняшних версиях Windows: элементы меню, элементы прокрутки окон, текстовые элементы и т. д.

Windows 2.0

— 2 апреля 1987 года

ОС несла все те же самые приложения, что и Windows 1.0, однако элементы ее управления были значительно улучшены (улучшенные скоростные характеристики процессора Intel 286, возможность дополнительной памяти (expanded memory) и возможность взаимодействия приложений (inter-application communication), используя DDE). VGA-графический стандарт, пользователи могли свободно изменять размер окон и перемещать их в любую область экрана. Комбинации клавиатурных клавиш. Могла использовать только 640 кб памяти MS-DOS.

Windows 3.0 — 6 апреля 1992 года

Многообразие шрифтов true type (готовность системы для более комплексных задач обработки текст). Встроенная поддержка аудиодевайсов, поддержка воспроизведения видео, появление цветных хранителей экрана. Имела недостаток: в ОС не было встроенной поддержки сети.

Понятие и назначение операционных систем — Студопедия

Операционная система (ОС) в наибольшей степени определяет облик всей вычислительной системы в целом. Несмотря на это, пользователи, активно использующие вычислительную технику, зачастую испытывают затруднения при попытке дать определение операционной системе. Частично это связано с тем, что ОС выполняет две по существу мало связанные функции: обеспечение пользователю-программисту удобств посредством предоставления для него расширенной машины и повышение эффективности использования компьютера путем рационального управления его ресурсами.

Операционная система — комплекс программ, которые обеспечивают управление аппаратурой ЭВМ, планирование эффективного использования её ресурсов и решение задач по заданиям пользователей.

Назначение операционной системы. [3, стр. 14]

Основная цель ОС, обеспечивающей работу ЭВМ в любом из описанных режимов, — динамическое распределение ресурсов и управление ими в соответствии с требованиями вычислительных процессов (задач).

Ресурсом является всякий объект, который может распределяться операционной системой между вычислительными процессами в ЭВМ. Различают аппаратные и программные ресурсы ЭВМ. К аппаратным ресурсам относятся микропроцессор (процессорное время), оперативная память и периферийные устройства; к программным ресурсам — доступные пользователю программные средства для управления вычислительными процессами и данными. Важнейшими программными ресурсами являются программы, входящие в систему программирования; средства программного управления периферийными устройствами и файлами; библиотеки системных и прикладных программ; средства, обеспечивающие контроль и взаимодействие вычислительных процессов (задач). [1, стр. 36]

Операционная система распределяет ресурсы в соответствии с запросами пользователей и возможностями ЭВМ и с учетом взаимодействия вычислительных процессов. Функции ОС также реализуются рядом вычислительных процессов, которые сами потребляют ресурсы (память, процессорное время и др.) Вычислительные процессы, относящиеся к ОС, управляют вычислительными процессами, созданными по запросу пользователей.

Считается, что ресурс работает в режиме разделения, если каждый из вычислительных процессов занимает его в течение некоторого интервала времени. Например, два процесса могут разделять процессорное время поровну, если каждому процессу дается возможность использовать процессор в течение одной секунды из каждых двух секунд. Аналогично происходит разделение всех аппаратурных ресурсов, но интервалы использования ресурсов процессами могут быть неодинаковыми. Например, процесс может получить в своё распоряжение часть оперативной памяти на весь период своего существования, но микропроцессор может быть доступен процессу только в течение одной секунды из каждых четырёх. [3, стр. 56]

Операционная система является посредником между ЭВМ и её пользователем. Она делает работу с ЭВМ более простой, освобождая пользователя от обязанностей распределять ресурсы и управлять ими. Операционная система осуществляет анализ запросов пользователя и обеспечивает их выполнение. Запрос отражает необходимые ресурсы и требуемые действия ЭВМ и представляется последовательностью команд на особом языке директив операционной системы. Такая последовательность команд называется заданием.

Файл – логически связанная совокупность данных или программ, для размещения которой во внешней памяти выделяется именованная область.

Файл служит учетной единицей информации в ОС. Любые действия с информацией в ОС осуществляются над файлами: запись на диск, вывод на экран, ввод с клавиатуры, печать, считывание информации и пр.

В файлах могут храниться разнообразные виды и формы представления информации: тексты, рисунки, чертежи, числа, программы, таблицы и т.п. Особенности конкретных файлов определяются их форматом.

Понятие и назначение операционных систем.

Понятие и назначение операционных систем.

Операционная система (ОС) — комплекс системных и управляющих программ, предназначенных для наиболее эффективного использования всех ресурсов вычислительной системы (ВС) и удобства работы с ней.

Вычислительная система — взаимосвязанная совокупность аппаратных средств вычислительной техники и программного обеспечения, предназначенная для обработки информации.

Назначение ОС — организация вычислительного процесса в вычислительной системе, рациональное распределение вычислительных ресурсов между отдельными решаемыми задачами; предоставление пользователям многочисленных сервисных средств, облегчающих процесс программирования и отладки задач. Операционная система исполняет роль своеобразного интерфейса между пользователем и ВС, т.е. ОС предоставляет пользователю виртуальную ВС. Это означает, что ОС в значительной степени формирует у пользователя представление о возможностях ВС, удобстве работы с ней, ее пропускной способности. Различные ОС на одних и тех же технических средствах могут предоставить пользователю различные возможности для организации вычислительного процесса или автоматизированной обработки данных.

Интерфейс — совокупность аппаратных и программных средств, необходимых для подключения периферийных устройств к ПЭВМ

В соответствии с условиями применения различают три режима ОС: пакетной обработки, разделения времени и реального времени:

· в режиме пакетной обработки ОС последовательно выполняет собранные в пакет задания. В этом режиме пользователь не имеет контакта с ЭВМ, получая лишь результаты вычислений.

· в режиме разделения времени ОС одновременно выполняет несколько задач, допуская обращение каждого пользователя к ЭВМ.

· в режиме реального времени ОС обеспечивает управление объектами в соответствии с принимаемыми входными сигналами. Время отклика ЭВМ с ОС реального времени на возмущающее воздействие должно быть минимальным.

Назначение и роль программного обеспечения.

Программы в составе системного, прикладного,

Факты о Linux

Linux — семейство бесплатных операционных систем, представленных в десятках, если не сотнях разновидностей. Всех их объединяет прежде всего открытость: фактически любой программист может написать на основе существующих дистрибутивов ОС Linux свою собственную версию Linux.

Один из первых известных дистрибутивов Linux был разработан финским программистом Линусом Торвальдсом. В 1991 году он был показан IT-сообществу. Впоследствии наработки Линуса получили дальнейшее развитие при участии групп энтузиастов бесплатного ПО со всего мира. Самые популярные версии Linux сегодня — Mint, Ubuntu, Debian, Fedora.

Операционные системы Linux отлично приспособлены для администрирования серверов. Поэтому наибольшую востребованность данные ОС имеют среди корпораций — в частности, в сфере предоставления услуг хостинга, в сегменте облачных решений. В сегменте ПК, ориентированных на частных пользователей, популярность Linux значительно уступает Windows, несмотря на то, что по базовым функциям современные дистрибутивы Linux, в принципе, сопоставимы с возможностями ОС от Microsoft.

На базе Linux вместе с тем разработана самая популярная ОС для смартфонов и планшетов — Android. Которая, в свою очередь, по распространенности значительно опережает мобильную версию Windows.

ОС Linux считаются UNIX-подобными. Это связано с тем, что Линус Торвальдс и его единомышленники использовали при создании своей бесплатной операционной системы ключевые концепции, реализованные в другом семействе ОС — UNIX. Данный факт предопределил появление тезиса о том, что Linux и UNIX — это две версии одной и той же ОС, и разница между ними совсем небольшая.

Факты о UNIX

UNIX — это тоже семейство операционных систем. Первая реализация ОС UNIX появилась в 1969 году. Большинство современных версий UNIX, в отличие от Linux, являются коммерческими ОС. В их числе — OS X, Mac OS, iOS — операционные системы для устройств Apple, а еще такие решения, как Sun Solaris (разработанная компанией Sun Microsystems, а с 2010 корпорацией Oracle), AIX (ОС компании IBM), HP-UX ((эйч-пи-юкс) — проприетарная версия операционной системы UNIX фирмы Hewlett Packard).

У решений, созданных на базе концепций UNIX, в большинстве случаев есть закрытый исходный код. То есть внести легальные изменения в тот или иной дистрибутив программисты, не имеющие отношения к компании-разработчику конкретной версии ОС, не могут.

Сейчас ОС семейства UNIX, как и Linux, в основном задействуются в среде корпораций — как инструмент управления серверами. Однако значительна распространенность соответствующих решений также и в сегменте ПК для частных пользователей, поскольку платформа Mac управляется OS X либо ее предшественницей — ОС Mac OS, базирующимися на UNIX.

Кроме того, компания Apple — один из ключевых игроков рынка мобильных гаджетов. Устройства iPhone, iPad управляются iOS, также относящейся, как мы отметили выше, к UNIX-системам.

Принципиальные отличия Linux и UNIX

С точки зрения технологий семейства UNIX и Linux очень близки. Так, например, многие программы, созданные для Linux, можно без проблем адаптировать для ОС UNIX, не переписывая их исходный код. Это во многом предопределяет, в частности, легкость одновременного создания разработчиками мобильных приложений версий соответствующего ПО для Android и iOS. Большое количество современных программ для Linux изначально появлялись как бесплатные версии аналогичных решений, работающих в UNIX.

Команды, с помощью которых управляется Linux, в значительной мере идентичны тем, что задействуются в UNIX. Оба семейства ОС базируются на единой концепции администрирования данных, сущность которой — в выстраивании политики формирования разрешений на исполнение тех или иных файлов. Так, в ОС UNIX и Linux весьма затруднены несанкционированный запуск программ и модификация данных. Это предопределяет, в частности, высокую степень устойчивости обоих семейств ОС к вирусам.

Современные IT-эксперты сходятся во мнении, что ключевой критерий в данном случае — отношение разработчиков семейства ОС к извлечению прибыли. Большинство решений, базирующихся на UNIX, — платные виды ПО с закрытым кодом, который в основном на правах собственности принадлежит разработчику соответствующего ПО. В свою очередь, ОС Linux — некоммерческие, так же как и программы для них, и при этом их коды открыты для сторонних разработчиков.

Бесплатность Linux и коммерческая ориентированность UNIX предопределяют ряд иных принципиальных различий между рассматриваемыми семействами ОС.

В числе таковых — более узкая технологическая специализация UNIX. Во многом — как раз таки в силу закрытости кода. Операционные системы данного семейства, как правило, создаются для конкретных платформ. Например, HP-UX может функционировать исключительно на процессорах PA-RISC от HP, а также Itanium, являющихся совместной разработкой HP и Intel. Системы OS X, Mac OS и iOS работают только на устройствах от Apple. То же можно сказать и о поддержке ОС на базе UNIX файловых систем. В основном конкретный дистрибутив ОС, основанный на UNIX, способен работать с 1-2 стандартами соответствующего типа.

В свою очередь, Linux-решения менее стандартизованы. Дистрибутивы «десктопных» версий Linux можно ставить на компьютеры с процессорами AMD, Intel, при необходимости — адаптировать, к примеру, к российским чипам «Эльбрус». ОС Android — также «мультибрендовое» решение, его используют десятки производителей гаджетов. Касательно поддержки файловых систем — Linux здесь также более универсальна, чем UNIX. Современные дистрибутивы Linux прекрасно работают даже с файловыми системами для Windows — такими как FAT32, NTFS.

Можно отметить, что на современном рынке цифровых решений оформилось неофициальное противостояние Linux и UNIX:

· в сегменте ПК ОС Linux, устанавливаемые на любые открытые IBM-платформы, как и Windows, являются конкурентами OS X и Mac OS, которые инсталлируются на компьютерах Apple;

· в сегменте мобильных гаджетов ОС Android, устанавливаемые на смартфоны и планшеты разных брендов, являются конкурентами iOS, которая ставится на iPhone и iPad, также выпускаемые Apple.

В первом случае Linux ощутимо проигрывает UNIX: доля систем первого типа на мировом рынке ПК, по данным Net Applications, — 1,34 %, доля Mac OS и OS X — порядка 7,11 %. В сегменте мобильных гаджетов девайсы под управлением Android на базе Linux, по версии IDC, занимают порядка 81,5 %, iOS — 14,8 %.

Сравнительнаятаблица

Linux	UNIX
Схожий исходный код программ
Общие принципы администрирования данных
Идентичность базовых команд управления ОС
Устойчивость к вирусам
Практически все ОС семейства Linux — бесплатные	Большинство ОС семейства UNIX — коммерческие
ОС имеют большую универсальность, совместимы с «железом» от разных брендов, широким спектром файловых систем	ОС менее универсальны, каждый дистрибутив адаптирован к ограниченному количеству платформ и файловых систем
Исходный код дистрибутивов открыт	Исходный код в большинстве случаев закрыт

Файловая система

Файловая система (англ. file system) — порядок, определяющий способ организации, хранения и именования данных на носителях информации в компьютерах, а также в другом электронном оборудовании: цифровых фотоаппаратах, мобильных телефонах и т.п. Файловая система определяет формат содержимого и способ физического хранения информации, которую принято группировать в виде файлов. Конкретная файловая система определяет размер имен файлов и (каталогов), максимальный возможный размер файла и раздела, набор атрибутов файла. Некоторые файловые системы предоставляют сервисные возможности, например, разграничение доступа или шифрование файлов.

Файловая система связывает носитель информации с одной стороны и API (интерфейс программирования приложений) для доступа к файлам — с другой. Когда прикладная программа обращается к файлу, она не имеет никакого представления о том, каким образом расположена информация в конкретном файле, так же как и на каком физическом типе носителя (CD, жёстком диске, магнитной ленте, блоке флеш-памяти или другом) он записан. Всё, что знает программа, — это имя файла, его размер и атрибуты. Эти данные она получает от драйвера файловой системы. Именно файловая система устанавливает, где и как будет записан файл на физическом носителе (например, жёстком диске).

С точки зрения операционной системы, весь диск представляет собой набор кластеров (как правило, размером 512 байт и больше). Драйверы файловой системы организуют кластеры в файлы и каталоги (реально являющиеся файлами, содержащими список файлов в этом каталоге). Эти же драйверы отслеживают, какие из кластеров в настоящее время используются, какие свободны, какие помечены как неисправные.

Однако файловая система не обязательно напрямую связана с физическим носителем информации. Существуют виртуальные файловые системы, а также сетевые файловые системы, которые являются лишь способом доступа к файлам, находящимся на удалённом компьютере.

Задачи файловой системы

Основные функции любой файловой системы нацелены на решение следующих задач:

· именование файлов;

· программный интерфейс работы с файлами для приложений;

· отображения логической модели файловой системы на физическую организацию хранилища данных;

· организация устойчивости файловой системы к сбоям питания, ошибкам аппаратных и программных средств;

· содержание параметров файла, необходимых для правильного его взаимодействия с другими объектами системы (ядро, приложения и пр.).

В многопользовательских системах появляется ещё одна задача: защита файлов одного пользователя от несанкционированного доступа другого пользователя, а также обеспечение совместной работы с файлами, к примеру, при открытии файла одним из пользователей, для других этот же файл временно будет доступен в режиме «только чтение».

Понятие и назначение операционных систем.

Читайте также:

Основное назначение операционной системы :: SYL.ru

Многие, а точнее сказать практически все, пользуются компьютерами и другими устройствами современного мира электроники, которые для своей работы требуют специальной программной начинки, которой и является операционная система.

Определение и назначение операционной системы

Управляющий софт – комплекс программ для управления железной частью компьютера. Назначение операционной системы состоит в осуществлении контроля. Управление и обеспечение выполнения всех функциональных назначений аппаратной части компьютера также входит в спектр работа программного обеспечения. Более детально назначение и функции операционных систем мы рассмотрим ниже, также опишем самые популярные семейства производителей, выделим их плюсы и минусы.

Основные функции ОС

Мы исследовали многие операционные системы. Назначение, основные функции и прочие характеристики сводяться к облегчению жизни пользователя. А значит, большинство представителей подобного софта между собой похожи.

Практически каждая операционная система назначение и состав имеет специфические. Мы остановимся на тех моментах, когда свойства и функции приблизительно одинаковы у всех систем, вне зависимости от того, какой функциональный состав или предназначение имеет ОС.

Система обязательно является совокупностью программ, которые выполняют такие функции как:

контроль за расходом ресурсов;
распределение ресурсов;
использование ресурсов в вычислительной системе.

Ресурс в программе – тот объем возможностей, которые может выполнить вычислительная машина.

Он делится на две категории:

физический;
вирутальный.

Физический ресурс – это тот, который может ограничиваться только аппаратной частью и от неё же и зависящий:

ПЗУ;
ОЗУ;
видеопамять;
частота процессора.

Это основные виды физических компонентов. А вот виртуальные части — это вещь несколько иная. Она зависит от самой операционной системы. Допустим в «Юникс» главной единицей ресурса является файл. В не без известной ОС от «Майкрософт» такой сущностью является объект. Каждая система имеет свой набор сущностей, которые отличают её и помогают ей нормально оперировать ресурсами.

Также к функциям ОС относится возможность облегчения использования ПК, предоставление комплекса программ (интерфейс, доп. программы системы).

Краткий обзор современных операционных систем

Семейство «Майкрософт Виндовс»:

Windows 95-98;
Microsoft Windows NT 4;
Microsoft Windows 2000;
Windows ME;
Microsoft Windows XP;
Windows Vista;
Windows 7;
Windows 8.

Назначение операционной системы «Windows» было изначально определено как дружелюбность к пользователю. Компания Гейтса – первая, что взялась популяризировать простые в использовании ПК. Одной из самых популярных систем стала «Виндовс ХР», которая прочно держится на рынке, даже после того, как компания «Майкрософт» перестала поддерживать систему обновлениями.

Система сочетала в себе рациональность использования ресурсов, простоту в установке и использовании, тем самым выполняя требования, которые предусматривает базовое назначение операционной оболочки. После выпуска ХР «Майкрософт» выпускают не очень удачную ОС «Виста», которая имеет серьезные проблемы в защите, быстродействии, но отличается стильным интерфейсом, новомодными виджетами. Но это не спасло систему и не сделало её такой популярной. А вот после «Висты» вышла 7-ая версия «Виндовс».

Последняя разработка до сих пор дарует людям красочный яркий интерфейс и хорошие показатели быстродействия, в купе с неплохой защитой, тем самым с лихвой восполняя пробелы прошлой версии и полноценно выполняя назначение операционной системы «Windows».

Семейство «МакОС»

Изначальное назначение операционной системы от компании «Макинтош» — выставить на рынок софт, который будет достойно конкурировать с детищем «Майкрософт» (на тот момент – системой ХР). «Мак ОС» отличалась удивительным быстродействием и надёжностью. Именно после установки этого пакета можно полноценно убедиться в том, какое назначение операционной системы. А о том, что основное назначение подобного софта – обеспечение удобства использования ПК в целом для пользователя, знает каждый.

«ОС/2»

На данный момент эта система — достойный конкурент, который обеспечивает пользователя всеми функциями, что нужны ему для работы с ПК. Одним из примечательных фактов системы является то, что её не нужно настраивать. В неё вшит алгоритм, который может сам оптимально сконфигурировать систему под ваше железо. Также высокая производительность и качество ПО позволяют получать удовольствие от пользования ПК. Но ввиду популярности продуктов «Макинтош», «Майкрософт» и бесплатных «Юникс» популярность «ОС/2» несколько упала.

Семейство «Юникс»

Назначение операционной системы «ЮНИКС» — это популяризация бесплатного софта. Система имеет большое сообщество и является продуктом с открытым кодом. Тем самым пользователь может всячески дополнять эту систему и расширять её. Делиться наработками с другими пользователями и всячески поддерживать её развитие. Так что эта система отличается открытостью, вы можете настроить её по своему вкусу и под свои нужды. А форумы и большое количество пользователей поможет разобраться с тонкостями софта. Правда, многие отмечают очень высокий порог вхождения, но он оправдан большими возможностями. Поэтому за бесплатность и возможности вы платите временем и нервами.

Программы общего назначения

Операционные системы общего назначения — это те, которые могут отвечать одному из перечисленных параметров:

однопрограммный режим работы и диалоговый способ общения;
предоставляют возможность пакетной обработки задач;
ОС разделения времени.

Назначение и функции операционных систем, которые могут предоставить однопрограммный режим работы и диалоговый способ общения заключается в том, чтобы рассматривать один процесс и иметь возможность в него вмешаться. Также такие системы называют мониторными – они позволяют наблюдать и вмешиваться в процесс вычисления.

Следующий тип систем позволяет выполнять сразу несколько расчётов одновременно, что и становится плюсом перед системами прошлого типа. Производительность системы в данном случае зависит от типа задач. Есть задачи, которые могут грузить процессор и заставлять простаивать другие задачи, поэтому здесь стоит брать в внимание то, какие расчеты вы возлагаете на ПК.

Третий тип особенный. Это системы, позволяющие повысить производительность ПК пользователя за счет того, что он будет иметь доступ к задаче в процессе её выполнения, тем самым сможет на неё влиять, остановить, допустим, процесс вычисления, а с помощью функции мультипрограммирования повысить производительность системы. Сам режим разделения времени позволяет создать иллюзию того, что все ресурсы машины принадлежат конкретному пользователю в данный момент времени. Однако стоит отметить, что пропускная способность ПК гораздо ниже, нежели у других видов, что является определённой платой за предоставленную свободу действий.

Системы специального назначения

Операционные системы специального назначения были придуманы с целью организации работ вычислительных сетей, а также решения задач в реальном времени и некоторых других особенных целей. Разделить их можно всего на две категории:

операционные системы реального времени;
ОС, предназначенные для организации вычислительных сетей.

Первым отличием таких систем является то, что информация, поступающая в систему, должна быть обработана в течении жестких временных интервалов. Их превышать нельзя. Также должно быть всегда учтено, что запросы на обработку могут подаваться в самые непредсказуемые моменты. Тем самым такие ОС должны обеспечивать дополнительные возможности, к примеру, создание непрерывных задач.

Также ОС должна уметь организовывать оптимально очереди на обработку файлов в соответствии с заданными параметрами.

В случае если возникнет превышение интервалов выполнения программы, система должна уметь переключится на «аварийные» процессы, а потом уметь восстанавливать приоритеты после выполнения «аварийных».

Те системы, которые предназначены для организации вычислительных сетей, могут быть охарактеризованы определёнными особенностями. Первым приоритетом является выстраивание правильных связей при передаче данных внутри сети. Информация делится на блоки и в сети передаётся по кусочкам. Системе нужно организовать движение блоков. Одно из требований – циркуляция блоков в сети асинхронно и независимо от направления в течении всего пребывания в сети. Сама же ОС в это время должна отслеживать и осуществлять контроль за каждым блоком. Она должна снижать потери блоков в сети. Также такая система просто обязана обладать механизмом обнаружения повторных, битых или ошибочных блоков в вычислительной сети.

Вывод

Первое, что хочется сказать в заключение, так это то, что каждая вышеописанная операционная система назначение и состав может иметь свой, но основной является возможность взаимодействия всех операционных оболочек между собой без конфликтов, как в рамках локальных, так и глобальных сетей (интернет). Многое о себе может рассказать сама операционная система: назначение, состав, загрузка обновлений и самой ОС, информация о стоимости и правах на владение ею есть как в сети, так и во вшитых инструкциях. За вами остается только подбор оптимальной для ваших задач системы!

НОУ ИНТУИТ | Лекция | Введение в операционные системы

Аннотация: Функции операционной системы. Структура операционной системы. Классификация операционных систем. Требования к операционным системам.

Операционная система (operating system) – комплекс программ, предоставляющий пользователю удобную среду для работы с компьютерным оборудованием.

Операционная система позволяет запускать пользовательские программы; управляет всеми ресурсами компьютерной системы – процессором (процессорами), оперативной памятью, устройствами ввода вывода; обеспечивает долговременное хранение данных в виде файлов на устройствах внешней памяти; предоставляет доступ к компьютерным сетям.

Для более полного понимания роли операционной системы рассмотрим составные компоненты любой вычислительной системы (рис.1.1).

Рис. 1.1. Компоненты вычислительной системы

Все компоненты можно разделить на два больших класса – программы или программное обеспечение (ПО, software) и оборудование или аппаратное обеспечение (hardware). Программное обеспечение делится на прикладное, инструментальное и системное. Рассмотрим кратко каждый вид ПО.

Цель создания вычислительной системы – решение задач пользователя. Для решения определенного круга задач создается прикладная программа (приложение, application). Примерами прикладных программ являются текстовые редакторы и процессоры (Блокнот, Microsoft Word), графические редакторы (Paint, Microsoft Visio), электронные таблицы (Microsoft Excel), системы управления базами данных (Microsoft Access, Microsoft SQL Server), браузеры (Internet Explorer) и т. п. Все множество прикладных программ называется прикладным программным обеспечением (application software).

Создается программное обеспечение при помощи разнообразных средств программирования (среды разработки, компиляторы, отладчики и т. д.), совокупность которых называется инструментальным программным обеспечением. Представителем инструментального ПО является среда разработки Microsoft

Назначение операционной системы

Сами по себе компоненты системы и периферийные устройства представляют собой не более чем набор электронных и механических деталей. Чтобы эти детали смогли совместно работать над выполнением конкретного задания, необходима специальная компьютерная программа, известная как операционная система (ОС).

Предположим, что пользователь хочет написать отчет и распечатать его с помощью установленного принтера. Для выполнения этой задачи нужен текстовый редактор. Информация вводится с клавиатуры, отображается на мониторе, сохраняется на диск и, наконец, отправляется на принтер.

Для выполнения всех этих действий текстовый редактор должен взаимодействовать с ОС, которая контролирует ввод и вывод. Кроме того, введенные данные проходят обработку внутри компьютера, сохраняются в ОЗУ и обрабатываются ЦП. ОС контролирует и эту внутреннюю обработку. ОС необходима для работы всех компьютерных устройств, например, серверов, настольных компьютеров, ноутбуков и ручных компьютеров.

Назначение операционной системы состоит в том, что она выступает посредником между пользовательскими приложениями и аппаратным обеспечением. Пользователь взаимодействует с компьютерной системой через приложение, например, программу редактирования текста или таблиц, компьютерную игру или программу мгновенного обмена сообщениями. Прикладные программы разработаны для конкретной цели, например, для работы с текстом, и ничего не знают об установленной электронике. Например, приложение не контролирует процесс ввода с клавиатуры. Операционная система отвечает за обмен данными между приложением и аппаратным обеспечением.

При включении компьютер загружает ОС в ОЗУ (обычно с диска). Часть кода ОС, которая непосредственно взаимодействует с аппаратным обеспечением компьютера, называется ядром ОС. Часть, которая обеспечивает связь между приложениями и пользователем, называется оболочкой. Пользователь взаимодействует с оболочкой посредством интерфейса командной строки (CLI) или графического интерфейса пользователя (GUI).

При использовании интерфейса командной строки происходит непосредственное обращение к системе в текстовом режиме методом ввода команд с клавиатуры в командную строку. Система выполняет команду, часто выводя выходные данные в текстовом формате. Графический интерфейс обеспечивает взаимодействие с системой в среде, где используются графические изображения, мультимедиа и текст. Действия выполняются с помощью изображений на экране. Графический интерфейс удобнее и не требует таких знаний структуры команд, как интерфейс командной строки. Именно поэтому многие используют GUI. В большинстве операционных систем есть оба интерфейса.

Далее: Что такое сеть?

Какова цель операционной системы?

Какова цель операционной системы? Операционная система имеет два основных назначения:

Она управляет аппаратными и программными ресурсами компьютера. Ресурсы включают процессор, память, дисковое пространство и т. Д.
Он обеспечивает согласованный способ взаимодействия приложения с оборудованием, не зная всех деталей оборудования.

Кратко опишите эволюцию операционной системы Windows .

Microsoft Windows — операционная система с графическим интерфейсом. Он разработан корпорацией Microsoft. Он широко используется в бизнесе, образовательных учреждениях и исследовательских организациях.

Первой успешной серией окон была серия Windows 3.x. Windows 3.x была операционной средой. Он предоставил графический интерфейс, работающий поверх dos. Он заменил интерфейс командной строки на систему «укажи и щелкни».

Microsoft выпустила Window 95 в 1995 году. Это была полноценная операционная система для персональных компьютеров.Windows 98 была улучшенной версией Windows 95. Она была выпущена в 1998 году. Она была более стабильной, чем Windows 95.

Microsoft также сосредоточилась на сетевых функциях в Windows. Она выпустила Windows NT (Новая технология) с обширными сетевыми функциями. Все более поздние версии операционных систем Windows основаны на технологии NT. К ним относятся Windows 2000 (серверная и профессиональная) и Windows Xp.

Различные объекты операционной системы Windows

Операционная система Windows состоит из различных графических объектов.Различные компоненты операционной системы Windows:

Рабочий стол

Экранная рабочая область, содержащая окна, значки, меню и диалоговые окна, называется рабочим столом. Рабочий стол — это точка входа в окна. Рабочий стол — это первый объект, который появляется при запуске Windows. Иконки — это небольшие графические изображения, которые представляют программы, диски, папки и документы. Он используется для запуска программы, открытия документа или доступа к содержимому диска или папки.

Мой компьютер

Значок «Мой компьютер» — это графическое представление всего, что есть на компьютере.Он используется для просмотра различных ресурсов компьютера. Ресурсы включают диски, файлы и папки и т. Д., Он также содержит опцию панели управления, которая предоставляет различные инструменты для настройки компьютера.

Корзина корзина

Корзина — это место временного хранения. Он используется для хранения удаленных файлов. Когда файл или папка удаляются, они не удаляются с жесткого диска навсегда. Windows перемещает его в корзину. Файлы остаются там до тех пор, пока пользователь не восстановит их или не удалит навсегда.

Мои документы

Мои документы — это папка, которая автоматически создается Windows во время установки. Используется для сохранения документов. Многие прикладные программы, такие как MS Word, используют эту папку как место по умолчанию для хранения файлов.

Моя сеть Места

Мои сетевые места — это папка на рабочем столе. Он содержит значки, которые представляют все компьютерные системы, подключенные через сеть.

Windows Explorer

Window Explorer действует как файловый менеджер в операционной системе Windows.Он используется для управления файлами и папками на компьютере. Это эффективный способ поиска файлов на компьютере и управления ими. Многие действия можно выполнять с файлами и папками с помощью проводника окон. Его можно использовать для вырезания, копирования, вставки, переименования или удаления файла или папки.

Internet Explorer

Internet Explorer — это веб-браузер, который является частью операционной системы Microsoft Windows. Он используется для доступа к информации, доступной в Интернете.

Панель управления

Панель управления — это место для выполнения задач по управлению системой.Он включает установку / удаление новых аппаратных устройств. Он также используется для управления системными ресурсами с помощью инструментов администрирования. Он также используется для управления системными ресурсами с помощью инструментов администрирования. Он также используется для совместного использования принтеров, установки даты и времени и т. Д.

Окно

Окно является наиболее важной функцией операционной системы Windows. Это основной строительный блок всех графических объектов. Windows отображает большинство графических объектов в виде окон, таких как кнопки, меню, панели инструментов и т. Д.каждое приложение запускается в собственном окне.

Кнопка «Пуск»

Кнопка «Пуск» используется для доступа к большинству программ, установленных на компьютере. Он используется для простого выполнения следующих задач:

Открытие или поиск документа
Изменение настроек Windows
Управление файлами
Получение помощи
Обслуживание системы и т. Д.

60 самых популярных операционных систем Интервью Вопросы и ответы

Интернет
- Javascript
  - Магистраль.js Вопросы для интервью
  - Ember.js Вопросы для интервью
  - d3.js Вопросы для интервью
  - Вопросы для интервью JQuery
  - JAVASCRIPT: — Дополнительные вопросы для интервью
- Database
  - Вопросы для интервью по MySQL
  - Oracle
  - Вопросы для интервью
  - Oracle
  - Вопросы для интервью
  - Вопросы для интервью по структурам данных
  - Вопросы для интервью по приложениям Oracle
  - БАЗА ДАННЫХ: — Дополнительные вопросы для интервью
- Web
  - Вопросы для интервью для веб-разработчиков
  - HTML вопросы для интервью
  - Вопросы для интервью с Windows Server
  - CSS & CSS3
  - Вопросы для собеседования по AWS
  - Вопросы для собеседования по Bootstrap
  - Вопросы для собеседования по веб-дизайну
  - WEB: — Дополнительные вопросы для интервью
- Server
  - Вопросы для интервью с VMWare
  - Websphere In Вопросы для интервью
  - Вопросы для интервью Tomcat
  - Вопросы для интервью по OpenStack
  - Вопросы для интервью Kafka
  - Вопросы для интервью по Windows Server
  - СЕРВЕР: — Дополнительные вопросы для интервью
- CMS
  - Magento Вопросы для интервью
  - Drupal
  - Joomla Вопросы
  - WordPress вопросы интервью
  - CMS: — Дополнительные вопросы интервью
Microsoft
- Microsoft
  - .NET Interview Questions
  - VB.Net Interview Questions
  - LINQ Interview Questions
  - WPF Interview Questions
  - ADO.NET Entity Framework Interview Questions
  - Active Directory Interview Questions
  - MICROSOFT: — More Interview Questions
  Office
- Microsoft
- Вопросы для интервью в Microsoft Outlook
- Вопросы для интервью в Microsoft Word
- Вопросы для интервью в Microsoft Project
- Вопросы для интервью в Microsoft PowerPoint
- Microsoft OFFICE: — Дополнительные вопросы для интервью

Программирование

Программирование
- Вопросы на собеседовании OOP
- Вопросы на собеседовании по программированию
- ПРОГРАММИРОВАНИЕ: — Дополнительные вопросы для интервью
Тестирование
- Вопросы для собеседования по тестированию производительности
- Вопросы для интервью с TestNG
- 9007
- Mobile
  - iOS Developer Interview Questions
  - Swift Interview Questions
  - PhoneGap Interview
  - PhoneGap Interview
- API
  - Вопросы на собеседовании по тестированию API
Бизнес
- Банковское дело и финансы
  - Вопросы для собеседования с банковским сектором
  - Вопросы для собеседования по страхованию
  - Вопросы для собеседования с торговлей акциями и дилером
  - Вопросы для собеседования по взысканию долга
  - Вопросы для собеседования в Quickbooks
  - Вопросы для собеседования с актуарной информацией
  - Вопросы на собеседовании
  BANKING
- Продажи и маркетинг
  - Вопросы для собеседования с Salesforce
  - Вопросы для интервью по Adwords (PPC)
  - Вопросы для интервью по цифровому маркетингу
  - Вопросы для интервью по CRM
  - Вопросы для собеседований в социальных сетях
  - Вопросы для интервью с регистратором
  - МАРКЕТИНГ: — Дополнительные вопросы для интервью
- Data Analytics
  - Вопросы для собеседования с аналитиком данных
  - Вопросы для собеседования с Data Warehouse
  - Вопросы для собеседования с SAS
  - Вопросы для собеседования с компьютерным системным аналитиком (программное обеспечение)
  - АНАЛИТИКА ДАННЫХ: — Дополнительные вопросы для интервью
- Business Intelligence
  - Вопросы для интервью по Hive
  - Вопросы для интервью по данным
  - Вопросы для интервью с Oracle Warehouse Builder
  - Tableau Interview Questions
  - Apache Storm Interview Questions
  - Business Intelligence Queues
Поддержка
- BPO и служба поддержки клиентов
  - Вопросы на собеседовании в службу технической поддержки

Цель и задачи операционной системы

Операционная система работает как мост между аппаратным и программным обеспечением, а — основная цель и цель операционной системы. Система управляет всеми ресурсами оборудования и программного обеспечения, которые связаны с компьютером.Без операционной системы вся компьютерная система беспомощна, потому что операционная система создает интерфейс между пользователем и оборудованием. Когда пользователь дает какую-либо инструкцию компьютеру, операционная система преобразует эти инструкции в двоичную форму, такую как 0 и 1, потому что компьютерные системы не могут напрямую понимать наши команды. Компьютер понимает только машинный язык.

Теперь, объясняет назначение и задачи операционной системы для загрузки всей системы с помощью загрузочного терминала, как пример. Когда включается питание, микросхема микропроцессора начинает устанавливать машинный код с помощью ОЗУ во флэш-память ( Только для чтения памяти).Операционная система позволяет этому коду инициализировать все компоненты, которые ассоциативно связаны с компьютером, и этот тип кода реализуется BIOS (базовая система ввода / вывода) в первом секторе при запуске диска.

Операционная система должна также знать о блоке управления памятью, блоке управления питанием, сегменте состояния задачи и других блоках. При использовании процессора операционная система обрабатывает все эти логические части и инициализирует их.

Теперь у вас может возникнуть один вопрос: каковы три основные цели и задачи операционной системы. Почти много целей операционной системы, но есть около основных целей операционной системы , таких как:

Управление памятью
Выполнение всех задач загрузки и выполнения
Периферийное управление

1. Управление памятью

В компьютере большое количество памяти и данных выполняется одновременно, поэтому Операционная система обеспечивает гибкость между памятью и данными во время выполнения, потому что без операционной системы компьютер может получить конфликт между данными и всей памятью.Таким образом, управление памятью выполняет множество действий, таких как повышение производительности, выполнение нескольких процессов одновременно и использование пространства памяти для всех устройств.

2. Выполнение всех задач загрузки и выполнения

Операционная система отвечает за загрузку важных программ и различных библиотек с помощью загрузчика, который является очень необходимой частью операционной системы. Его основная задача — кормить программы в памяти (например, ОЗУ) для выполнения всех инструкций без дополнительной задержки.Операционная система поддерживает виртуальную память, в которой загрузчик фактически не имеет главной копии содержимого, поскольку загрузчик разрешает только подсистему виртуальной памяти, которая создает интерфейс между той частью памяти, которая имеет запущенный программный код, и данными соответствующего исполняемого содержимого .

3. Периферийное управление

Каждые устройств компьютера имеют собственный драйвер устройства, который является частью программного кода. Эти типы драйверов создают интерфейс между операционной системой и устройствами, и операционная система имеет полный контроль над драйверами.Все драйверы выполняются в области ядра операционной системы, а драйверы устройств имеют множество прав, таких как открытие, закрытие, чтение, запись и другие.

Каковы три основные цели операционной системы?

O Прейтинговые системы были разработаны в течение последних 40 лет для двух основных целей.
1) Операционная система пытается запланировать вычислительные операции для обеспечения хорошей производительности вычислительной системы

2) Они обеспечивают удобную среду для разработки и выполнения программ

Первоначально; компьютерные системы использовались с передней консоли.
Программное обеспечение , такое как ассемблеры, загрузчики, компоновщики и компиляторы , улучшило удобство программирования системы, но также потребовало значительного времени на установку.

Чтобы сократить время настройки, предприятия наняли операторов и выполняли аналогичные работы.

Пакетные системы позволяют автоматически устанавливать последовательность заданий резидентной операционной системой и значительно улучшают общее использование компьютера. Компьютеру больше не приходилось ждать выполнения операций человеком. Загрузка ЦП была все еще низкой, однако из-за низкой скорости устройств ввода-вывода по сравнению со скоростью ЦП.

Автономная работа медленных устройств позволяет использовать несколько устройств чтения на ленту и ленту для системных принтеров для одного ЦП.

Буферизация позволяет ЦП перекрывать ввод одного задания с вычислением и выводом других заданий.

Для повышения общей производительности системы разработчики вводят концепцию мультипрограммирования .

При мультипрограммировании несколько заданий хранятся в памяти одновременно; ЦП переключается между ними взад и вперед на использование ЦП и уменьшение общего времени, необходимого для выполнения заданий.

Мультипрограммирование, которое было разработано для повышения производительности, также позволяет разделить время. Операционная система с разделением времени позволяет многим пользователям (от одного до ста) одновременно использовать компьютерную систему в интерактивном режиме.

Персональные компьютерные системы — это микрокомпьютеры, которые значительно меньше и дешевле, чем мэйнфреймы.

Операционная система Эти компьютеры получили выгоду от разработки операционной системы для мэйнфреймов несколькими способами.Однако, поскольку компьютер использует только один человек, загрузка ЦП больше не является основной проблемой. Следовательно, некоторые проектные решения, принятые в операционной системе для мэйнфреймов, могут не подходить для небольших систем

Что такое операционная система

Дом
Java
С
C ++
HTML
CSS
JavaScript
SQL
Perl
Python
C #
Objective-C
подсказок

Основы операционных систем
Операционная система (ОС) Домашняя страница
Основы операционной системы
Что такое операционная система
История операционной системы
Операционная система мэйнфрейма
Операционная система сервера
Многопроцессорная операционная система
ОС персонального компьютера
Операционная система реального времени
Встроенная операционная система
Операционная система смарт-карты
Процессоры ОС
Оперативная память
Системные вызовы ОС
Структура операционной системы
Процессы и потоки ОС
Процессы ОС
Модель процесса ОС
Создание процесса ОС
Завершение процесса ОС
Иерархии процессов ОС
Состояния процессов ОС
Внедрение процесса ОС
Потоки ОС
Модель потока ОС
Реализация потока ОС
Всплывающие потоки ОС
Межпроцессное взаимодействие ОС
Планирование ОС
Планирование потоков ОС
Взаимоблокировки ОС
Взаимоблокировки ОС
Ресурсы по тупикам ОС
Условия тупика ОС
Моделирование тупика ОС
Обнаружение взаимоблокировок ОС
Восстановление взаимоблокировки ОС
Избежание взаимоблокировок ОС
Предотвращение взаимоблокировок ОС
Двухфазная блокировка ОС
Управление памятью ОС
Управление памятью ОС
Монопрограммирование ОС
Мультипрограммирование ОС
Перемещение и защита ОС
Управление памятью с помощью растрового изображения
Управление памятью со связанным списком
Виртуальная память ОС
Алгоритмы замены страниц ОС
Локальная операционная система против глобальной политики распределения
Контроль нагрузки ОС
Размер страницы ОС
ОС, отдельные инструкции и пространство данных
Общие страницы ОС
Политики очистки ОС
Интерфейс виртуальной памяти ОС
Проблемы внедрения ОС
Вовлечение ОС в пейджинг
Обработка ошибок страницы ОС
Резервное копирование инструкций ОС
Страницы блокировки ОС в памяти
Резервное хранилище ОС
OS Разделение политики и механизма
Сегментация ОС
Операционная система ввода / вывода
Операционная система ввода / вывода
Устройства ввода / вывода ОС
Контроллеры устройств ОС
Ввод / вывод с отображением памяти ОС
ОС с прямым доступом к памяти DMA
Цели ПО ввода / вывода ОС
Программируемый ввод / вывод ОС
Ввод / вывод, управляемый прерываниями ОС
Ввод / вывод ОС с использованием DMA
Программные уровни ввода / вывода ОС
Диски ОС
Дисковое оборудование ОС
Форматирование диска ОС
Стабильное хранилище ОС
Тактовые частоты ОС
Символьные терминалы ОС
ОС RS-232 Терминальное оборудование
Графические пользовательские интерфейсы ОС
Сетевые терминалы ОС
Управление питанием ОС
Файловые системы ОС
Файлы ОС
Именование файлов ОС
Структура файлов ОС
Типы файлов ОС
Доступ к файлам ОС
Атрибуты файлов ОС
Операции с файлами ОС
Файлы с отображением в память ОС
Каталоги ОС
Одноуровневая система каталогов ОС
Двухуровневая система каталогов ОС
ОС Иерархическая система каталогов
Имена путей к ОС
Операции каталога ОС
Реализация файловой системы ОС
Структура файловой системы ОС
Управление дисковым пространством ОС
Мультимедийная операционная система
Мультимедийная операционная система
Мультимедийные файлы ОС
Кодирование звука ОС
Кодирование видео ОС
Сжатие видео ОС
Планирование мультимедийных процессов ОС
Парадигма файловой системы мультимедиа ОС
Размещение файла ОС
Кэширование ОС
Планирование дисков ОС
Многопроцессорная система ОС
Мультипроцессоры ОС
Многопроцессорное оборудование ОС
Многопроцессорная синхронизация ОС
Многопроцессорное планирование ОС
OS Мультикомпьютеры
OS Мультикомпьютерное оборудование
Программное обеспечение низкоуровневой связи
Коммуникационное программное обеспечение на уровне пользователя
Удаленный вызов процедуры ОС
Распределенная общая память ОС
Планирование работы нескольких компьютеров в ОС
Балансировка нагрузки ОС
Распределенная система ОС
Сетевое оборудование ОС
Сетевые службы и протоколы ОС
ПО промежуточного слоя на основе документов ОС
ПО промежуточного слоя на основе файловой системы ОС
ОС общего промежуточного слоя на основе объектов
Безопасность операционной системы
Безопасность операционной системы
Угрозы ОС
Злоумышленники ОС
Случайная потеря данных ОС
Основы криптографии
Криптография с секретным ключом
Криптография с открытым ключом
Цифровые подписи ОС
Аутентификация пользователя ОС
ОС Троянские кони
Подмена входа в ОС
Логические бомбы ОС
Двери люка OS
Вирусов ОС
Антивирусы ОС
Интернет-черви ОС
Пройти онлайн-тест
Список всех тестов
Тест операционной системы

1.4. Основные понятия операционной системы

Каждая компьютерная система включает в себя базовый набор программ. называется операционная система . Самое важное Программа в наборе называется ядром . это загружается в оперативную память при загрузке системы и содержит много критических процедуры, необходимые для работы системы. Другие программы менее важные коммунальные услуги; они могут предоставить широкий спектр интерактивный опыт для пользователя, а также выполнение всех задач, пользователь купил компьютер, но основные форма и возможности система определяется ядром.Ядро предоставляет ключ ко всему остальному в системе и определяет многие из характеристики высшего ПО. Следовательно, мы часто используем термин «Операционная система» как синоним «ядра».

Операционная система должна выполнять две основные задачи:

Взаимодействовать с аппаратными компонентами, обслуживая все низкоуровневые программируемые элементы, включенные в аппаратную платформу.
Обеспечивает среду выполнения для запущенных приложений в компьютерной системе (так называемые пользовательские программы).

Некоторые операционные системы позволяют всем пользовательским программам напрямую работать с аппаратные компоненты (типичный пример — MS-DOS). Напротив, Unix-подобная операционная система скрывает все детали низкого уровня, касающиеся физической организации компьютера из приложений, запускаемых пользователем. Когда программа хочет использовать аппаратный ресурс, он должен отправить запрос к операционной системе. В ядро оценивает запрос и, если оно решает предоставить ресурс, взаимодействует с соответствующими аппаратными компонентами от имени пользователя программа.

Для обеспечения соблюдения этого механизма современные операционные системы полагаются на наличие определенных аппаратных функций, которые запрещают пользовательским программам напрямую взаимодействовать с низкоуровневыми компонентами оборудования или получать доступ произвольные места в памяти. В частности, оборудование представлено на как минимум два разных режима выполнения для ЦП: непривилегированный режим для пользовательских программ и привилегированный режим для ядро. Unix называет их User Mode и Kernel Mode соответственно.

В оставшейся части этой главы мы познакомим вас с основными понятиями, которые мотивировали разработку Unix в течение последних двух десятилетий, а также Linux и другие операционные системы. Хотя концепции, вероятно, знакомые вам как пользователю Linux, эти разделы пытаются вникнуть в них немного глубже, чем обычно, чтобы объяснить требования, которые они предъявляют к ядро операционной системы. Эти общие соображения относятся практически к все Unix-подобные системы. Остальные главы этой книги, надеюсь, будут поможет вам понять внутреннее устройство ядра Linux.

A многопользовательская система — компьютер который может одновременно и независимо выполнять несколько приложения, принадлежащие двум или более пользователям. одновременно означает, что приложения могут быть активны в то же время и борются за различные ресурсы, такие как ЦП, память, жесткие диски и так далее. Самостоятельно означает, что каждое приложение может выполнять свою задачу, не заботясь о что делают приложения других пользователей.Переход с одного применение к другому, конечно, замедляет каждый из них и влияет время отклика, увиденное пользователями. Многие сложности современные ядра операционных систем, которые мы рассмотрим в этой книге, присутствуют, чтобы свести к минимуму задержки в каждой программе и предоставить пользователю максимально быстрые ответы.

Многопользовательские операционные системы должны включать несколько функции:

Механизм аутентификации для проверки пользователя identity
Механизм защиты от ошибочных пользовательских программ, которые может блокировать другие приложения, работающие в системе
Механизм защиты от вредоносных пользовательских программ, которые может мешать или шпионить за деятельностью других пользователей
Механизм учета, ограничивающий количество ресурсов единиц, назначенных каждому пользователю

Для обеспечения безопасных механизмов защиты операционные системы должны использовать аппаратная защита, связанная с привилегированным режимом ЦП.В противном случае пользовательская программа сможет получить прямой доступ к системе. схемотехника и преодолеть наложенные границы. Unix — многопользовательская система который обеспечивает аппаратную защиту системных ресурсов.

В многопользовательской системе у каждого пользователя есть личное пространство на машина; как правило, ему принадлежит некоторая квота дискового пространства для хранения файлы, получает личные сообщения электронной почты и т. д. Операционная система должен гарантировать, что закрытая часть пользовательского пространства видна только своему владельцу.В частности, он должен гарантировать, что ни один пользователь не сможет использовать системное приложение с целью нарушения личного пространства другой пользователь.

Все пользователи идентифицируются уникальным номером, который называется ID пользователя или UID . Как правило только ограниченному кругу лиц разрешено использовать компьютерная система. Когда один из этих пользователей начинает рабочий сеанс, система запрашивает имя пользователя и пароль .Если пользователь не вводит действительную пару, система запрещает доступ. Потому что пароль считается секретным, конфиденциальность пользователя обеспечивается.

Для выборочного обмена материалами с другими пользователями каждый пользователь является член одной или нескольких групп пользователей , которые идентифицируются уникальным номером, называемым идентификатор группы пользователей . Каждый файл связан ровно с одной группой. За Например, доступ можно настроить таким образом, чтобы пользователь, владеющий файлом, прочитал и права записи, группа имеет права только для чтения, а другие пользователи в системе запрещен доступ к файлу.

В любой Unix-подобной операционной системе есть специальный пользователь, называемый root или суперпользователь . Системный администратор должен войти в систему как root, чтобы обрабатывать учетные записи пользователей, выполнять задачи обслуживания, такие как резервное копирование системы и обновления программ и так далее. Пользователь root может почти все, потому что в операционной системе не применяются обычные механизмы защиты к ней. В частности, пользователь root может получить доступ каждый файл в системе и может управлять каждым запущенным пользователем программа.

Все операционные системы используют одну фундаментальную абстракцию: процесс . Процесс можно определить как «Экземпляр выполняющейся программы» или «контекст выполнения» работающей программы. В традиционных операционных системах процесс выполняет одну последовательность инструкций по адресу пространство ; адресное пространство — это набор адресов памяти что процессу разрешено ссылаться. Современные операционные системы разрешить процессы с несколькими потоками выполнения, т. е. несколько последовательности инструкций, выполняемые в одном адресном пространстве.

Многопользовательские системы должны обеспечивать среду выполнения, в которой несколько процессов могут быть активными одновременно и конкурировать за систему ресурсы, в основном процессор. Системы, позволяющие одновременно активировать процессы называются мультипрограммированием или многопроцессорность . ^[*] Важно отличать программы от процессов; несколько процессов могут выполнять одну и ту же программу одновременно, в то время как один и тот же процесс может выполнять несколько программ последовательно.

В однопроцессорных системах только один процесс может удерживать ЦП, и следовательно, одновременно может выполняться только один поток выполнения. В целом количество процессоров всегда ограничено, и поэтому только несколько процессы могут развиваться сразу. Компонент операционной системы под названием планировщик выбирает процесс, который может прогресс. Некоторые операционные системы позволяют только невытесняемых процесса , что означает, что планировщик вызывается только тогда, когда процесс добровольно отказывается от ПРОЦЕССОР.Но процессы многопользовательской системы должны быть вытесняемый ; операционная система отслеживает, как долго каждый процесс удерживает ЦП и периодически активирует планировщик.

Unix — многопроцессорная операционная система с вытесняемым процессы. Даже когда ни один пользователь не вошел в систему и ни одно приложение не При работе несколько системных процессов контролируют периферийные устройства. В в частности, несколько процессов прослушивают системные терминалы, ожидающие для логинов пользователей.Когда пользователь вводит имя для входа, прослушивание процесс запускает программу, которая проверяет пароль пользователя. Если пользователь идентичность признается, процесс создает другой процесс, который запускает оболочку, в которую вводятся команды. Когда графический дисплей активирован, один процесс запускает оконный менеджер, и каждое окно отображение обычно запускается отдельным процессом. Когда пользователь создает графическая оболочка, один процесс запускает графические окна, а второй процесс запускает оболочку, в которой пользователь может вводить команды.За каждой пользовательской команде процесс оболочки создает другой процесс, который выполняет соответствующую программу.

Unix-подобные операционные системы используют процесс / ядро модель . У каждого процесса есть иллюзия, что это единственный процесс на машине, и он имеет эксклюзивный доступ к системные службы. Всякий раз, когда процесс выполняет системный вызов (т. Е. запрос к ядру, см. главу 10), оборудование изменяет режим привилегий с пользовательского режима на Kernel Mode, и процесс запускает выполнение ядра. процедура с строго ограниченным назначением.Таким образом, действующие система действует в контексте выполнения процесса, чтобы удовлетворить его просьбу. Когда запрос полностью удовлетворен, процедура ядра заставляет оборудование вернуться в режим пользователя и процесс продолжает свое выполнение с инструкции, следующей за системный вызов.

Как указывалось ранее, большинство ядер Unix монолитны: каждое уровень ядра интегрирован во всю программу ядра и работает в Режим ядра от имени текущего процесса.Напротив, Микроядро Операционные системы требуют очень маленького набор функций из ядра, обычно включающий несколько примитивы синхронизации, простой планировщик и межпроцессный механизм связи. Несколько системных процессов, работающих поверх микроядро реализует другие функции уровня операционной системы, такие как распределители памяти, драйверы устройств и обработчики системных вызовов.

Хотя академические исследования операционных систем ориентированы в сторону микроядер такие операционные системы обычно медленнее, чем монолитные, потому что явное сообщение, передаваемое между разные уровни операционной системы имеют свою стоимость.Тем не мение, Операционные системы с микроядром могут иметь некоторые теоретические преимущества над монолитными. Микроядра заставляют системных программистов использовать модульный подход, поскольку каждый уровень операционной системы является относительно независимая программа, которая должна взаимодействовать с другими слоев через четко определенные и чистые программные интерфейсы. Более того, существующая операционная система микроядра может быть легко перенесена на другую архитектуры довольно легко, потому что все аппаратно-зависимые компоненты обычно инкапсулируются в код микроядра.В заключение, Операционные системы с микроядром, как правило, лучше используют произвольный доступ память (RAM), чем монолитные, потому что система обрабатывает это не реализуют необходимые функции, могут быть заменены или уничтожен.

Для достижения многих теоретических преимуществ микроядер без снижения производительности ядро Linux предлагает модуля . Модуль — это объектный файл, код которого можно связать к ядру (и отсоединение от него) во время выполнения.Объектный код обычно состоит из набора функций, реализующих файловую систему, устройство драйвер или другие функции верхнего уровня ядра. Модуль, в отличие от внешних слоев операционных систем микроядра, не запускается как конкретный процесс. Вместо этого он выполняется в режиме ядра на от имени текущего процесса, как и любое другое статически связанное ядро функция.

Основные преимущества использования модулей включают в себя:

модульный подход: Поскольку любой модуль можно связать и отсоединить во время выполнения, системные программисты должны внедрять четко определенное программное обеспечение интерфейсы для доступа к структурам данных, обрабатываемых модулями.Это упрощает разработку новых модулей.
Независимость от платформы: Даже если он может полагаться на некоторые специфические аппаратные функции, модуль не зависит от фиксированной аппаратной платформы.