Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Функції операційної системи

Головні функції:

· Виконання на вимогу програм користувача тих елементарних (низькорівневих) дій, які є спільними для більшості програмного забезпечення і часто зустрічаються майже у всіх програмах (введення та виведення даних, запуск і зупинка інших програм, виділення та вивільнення додаткової пам'яті тощо).

· Стандартизований доступ до периферійних пристроїв (пристрої введення-виведення).

· Завантаження програм у оперативну пам'ять і їх виконання.

· Керування оперативною пам'яттю (розподіл між процесами, організація віртуальної пам'яті).

· Керування доступом до даних енергонезалежних носіїв (твердий диск, оптичні диски тощо), організованим у тій чи іншій файловій системі.

· Забезпечення користувацького інтерфейсу.

· Мережеві операції, підтримка стеку мережевих протоколів.

Додаткові функції:

· Паралельне або псевдопаралельне виконання задач (багатозадачність).

· Розподіл ресурсів обчислювальної системи між процесами.

· Організація надійних обчислень (неможливості впливу процесу на перебіг інших), основана на розмежуванні доступу до ресурсів.

· Взаємодія між процесами: обмін даними, синхронізація.

· Захист самої системи, а також користувацьких даних і програм від дій користувача або програм.

· Багатокористувацький режим роботи та розділення прав доступу (автентифікація, авторизація).

Поняття операційної системи напряму пов'язане з такими поняттями, як:

· Файл — іменований впорядкований набір даних на пристрої зберігання інформації; операційна система забезпечує організацію файлів в файлові системи.

· Файлова система — набір файлів (можливо порожній), організованих за наперед визначеними правилами. Якщо організація файлів в файлову систему відбувається з використанням каталогів, то така файлова система називається ієрархічною.

· Програма — файл, що містить набір інструкцій для виконання. В якості виконавця інструкцій програми можуть виступати:

· центральний процесор — якщо програма містить машинний код (звичайно отримують шляхом компіляції вихідного текста програми, написаного однією з компільованих мов);

· інтерпретатор — інша програма, яка забезпечує розпізнавання і виконання інструкцій (в окремих випадках інтерпретатор також називають віртуальною машиною).

· Задача — програма в процесі виконання (в термінології операційних систем UNIX використовують термін «процес»).

· Команда — ім'я, яке використовує користувач ОС або інша програма для виконання вказаної програми (може збігатися з іменем файла з програмою) або поіменованої дії (вбудованої команди).

· Командний інтерпретатор — середовище, яке забезпечує інтерфейс з користувачем і виконання команд.

Відносно свого призначення, операційні системи бувають:

· універсальні (для загального використання);

· спеціальні (для розв'язання спеціальних задач);

· спеціалізовані (виконуються на спеціальному обладнанні);

· однозадачні (в окремий момент часу можуть виконувати лише одну задачу);

· багатозадачні (в окремий момент часу здатні виконувати більше однієї задачі);

· однокористувацькі (в системі відсутні механізми обмеження доступу до файлів та на використання ресурсів системи);

· багатокористувацькі (система впроваджує поняття «власник файлу» та забезпечує механізми обмеження на використання ресурсів системи (квоти)), всі багатокористувацькі операційні системи також є багатозадачними;

· реального часу (система підтримує механізми виконання задач реального часу, тобто такі, для яких будь які операції завжди виконуються за наперед передбачуваний і незмінний при наступних виконаннях час).

Відносно способу встановлення (інсталяції) операційної системи, операційні системи бувають:

· вмонтовані (такі, що зберігаються в енергонезалежній пам'яті обчислювальної машини або пристрою без можливості заміни в процесі експлуатації обладнання);

· невмонтовані(?) (такі, що інсталюються на один з пристроїв зберігання інформації обчислювальної машини з можливістю подальшої заміни в процесі експлуатації).

Відносно відповідності стандартам операційні системи бувають:

· стандартні (відповідають одному з загальноприйнятих відкритих стандартів, найчастіше POSIX);

· нестандартні (в тому числі такі, що розробляються відповідно до корпоративних стандартів).

Відносно ліцензії, можливостей розширення та можливостей внесення змін до вихідного коду операційні системи бувають:

· вільні — з вільними програмним кодом (GNU, BSD, MIT)

· відкриті (англ. open source) — з відкритим програмним кодом;

· власницькі (англ. proprietary) — комерційні з закритим кодом.

Складові ОС

До складу операційної системи входять:

· ядро операційної системи, що забезпечує розподіл та управління ресурсами обчислювальної системи;

· базовий набір прикладного програмного забезпечення, системні бібліотеки та програми обслуговування.

Ядро системи — це набір функцій, структур даних та окремих програмних модулів, які завантажуються в пам'ять комп'ютера при завантаженні операційної системи та забезпечують три типи системних сервісів:

· управління введенням-виведенням інформації (підсистема вводу-виводу ядра ОС);

· управління оперативною пам'яттю (підсистема управління оперативною пам'яттю ядра ОС);

· управління процесами (підсистема управління процесами ядра ОС).

Кожна з цих підсистем представлена відповідними функціями ядра системи.

Багатозадачні операційні системи також включають ще одну обов'язкову складову — механізм підтримки багатозадачності. Ця складова не надається в якості системного сервісу і тому не може бути віднесена до жодної з підсистем.

Існує три основних механізми забезпечення багатозадачності (планування задач):

1. шляхом надання процесора окремій задачі на квант часу, який визначається самою задачею (кооперативна багатозадачність; останнім часом практично не використовується або область використання значно обмежена всередині процесів);

2. шляхом надання процесора окремій задачі на квант часу, який визначається обладнанням обчислювальної системи — інтервальним таймером;

3. виділення під окрему задачу окремого процесора в багатопроцесорних системах.

У перших двох випадках на кожному з процесорів в окремо взятий момент часу обраховується лише одна задача, але за рахунок достатньо малого кванту часу (в межах мілісекунд), що почергово надається кожній з задач, виникає ілюзія одночасного виконання в системі багатьох задач.

В сучасних системах, як правило комбінується методи 2 і 3.

Вимоги до обладнання

Окрема операційна система зазвичай може виконуватись на обмеженому переліку обладнання, яке забезпечує потрібні їй механізми. Сучасні універсальні (і не тільки) операційні системи зазвичай вимагають апаратної підтримки наступних механізмів:

· підтримка сторінкового поділу оперативної пам'яті з можливістю апаратного захисту сторінок від модифікації даних окремими задачами (процесами);

· підтримка захищеного режиму виконання процесора (режиму ядра ОС), який передбачає можливість виконання операцій процесора по управлінню обладнанням системи, при цьому спроба виконати подібну операцію в прикладній програмі блокується апаратно.

Можуть існувати і інші вимоги.