3)Поняття операційної системи (ос). Призначення,функції,Компоненти ос.

Операційна система (ОС) - це програмна середа, яка забезпечує підтримку роботи усіх програм їх взаємодію з апаратними засобами обчислювальної системи, а також представляє користувачу можливість загального управління обчислювальними системами і використання її ресурсів.

Операційні системи розрізняються за:

-архітектурою;

-функціональними можливостями;

-ресурсами необхідними для функціонування;

-сервісом, який надається користувачу;

-орієнтація на типи процесорів, що використовуються.

Прогрес ОС зв'язаний з розвитком технічних засобів, функціональними та структурними особливостями компонентів обчислювальної системи, а також з принципами організації обчислювальних процесів на апаратних і програмних рівнях.

Основні функції ОС:

1. Ініціалізація і завершення виконання задач користувача;

2. Керування процесом виконання задач;

3. Розробка різних виключних ситуацій, які виникають в процесі виконання задач;

4. Розділення ресурсів обчислювальної системи між задачами;

5. Забезпечення можливостей програмних засобів загального використання, які маємо.

6. Взаємний захист програм і інформації, які належать різним користувачам;

7. Реєстрація і облік виконаної роботи.

Розрізняють наступні типи ОС:

1. однопрограмні;

2. багатопрограмні;

3. однопроцесорні;

4. багатопроцесорні;

5. розподільні;

6. віртуальні.

Структура ОС.

Розрізняють резидентну та транзитну частини ОС. Частина ОС, яка знаходиться в основній пам'яті називається ядром, чи резидентною частиною. Транзитну частину представляють програми, які визиваються в основну пам'ять для виконання визначених функцій і не зберігаються там постійно.

Транзити визиваються на одне і теж саме місце основної пам'яті, перекриваючи один одного.

Частина пам'яті, що займається ядром і транзитами називається частиною керуючої програми. Ділення ОС на ядро і транзити дозволяє мінімізувати використання оперативної пам'яті.

Виконання процесів користувача в ОС може здійснюватись на двох рівнях:

1. На рівні користувача (режим задач);

2. На рівні ядра (режим ядра).

Коли процес виконує звернення до ОС, а це звернення може здійснюватися явно чи неявно, режим виконання процесу переключається з режиму задачі на режим ядра і система пробує обслужити запит користувача.

Навіть, якщо користувачу не потрібна ОС і він не звертається до неї з запитами, система виконує різні операції зв'язані з процесом користувача (облікові операції, операції пов'язані з обробкою переривань, планувальним процесом, розподілом ресурсів і т.д.). Операції пов'язані з процесами здійснюються під управлінням ядра.

4)Визначити типові архітектури операційних систем. Навести приклад.

Ядро́ — центральна частина операційної системи, що забезпечує додаткам координований доступ до ресурсів комп'ютера, таким як процесорний час, оперативна пам'ять, зовнішнє устаткування. Зазвичай надає сервіси файлової системи. Як основоположний елемент ОС, ядром є найбільш низький рівень абстракції для доступу додатків до ресурсів системи, необхідних для його роботи. Як правило, ядро надає такий доступ виконуваним процесам відповідних застосувань за рахунок використання механізмів межпроцесного взаємодії і звернення додатків до системних викликів ОС.

Описане завдання може розрізнятися залежно від типа архітектури ядра і способу її реалізації.

Монолітне ядро надає багатий набір абстракцій устаткування. Всі частини монолітного ядра працюють в одному адресному просторі. Старі монолітні ядра вимагали перекомпіляції при будь-якій зміні складу устаткування. Більшість сучасних ядер дозволяють під час роботи підвантажувати модулі, що виконують частини функції ядра.

Переваги: Швидкість роботи, спрощена розробка модулів.

Недоліки: Оскільки всё ядро працює в одному адресному просторі, збій в одному з компонентів може порушити працездатність всієї системи.

В цьому випадку компоненти операційної системи є не самостійними модулями, а складовими частинами однієї великої програми. Така структура операційної системи називається монолітним ядром (monolithic kernel). Монолітним ядром є набір процедур, кожна з яких може викликати кожну. Всі процедури працюють в привілейованому режимі.

Модульне ядро — сучасна, вдосконалена модифікація архітектури монолітних ядер операційних систем комп'ютерів.

На відміну від «класичних» монолітних ядер, що вважаються нині застарілими, модульні ядра, як правило, не вимагають повної перекомпіляції ядра при зміні складу апаратного забезпечення комп'ютера. Замість цього модульні ядра надають той або інший механізм підвантаження модулів ядра, що підтримують те або інше апаратне забезпечення (наприклад, драйверів). При цьому підвантаження модулів може бути як динамічною так і статичною.

Модульні ядра зручніше для розробки, чим традиційні монолітні ядра, що не підтримують динамічне завантаження модулів, оскільки від розробника не вимагається багатократна повна перекомпіляція ядра при роботі над якою-небудь його підсистемою або драйвером. Виявлення, локалізація, відладка і усунення помилок при тестуванні також полегшуються.

Мікроядро надає лише елементарні функції управління процесами і мінімальний набір абстракцій для роботи з устаткуванням. Більша частина роботи здійснюється за допомогою спеціальних призначених для користувача процесів, званих сервісами.

Переваги: Стійкість до збоїв устаткування, помилок в компонентах системи.

Недоліки: Передача даних між процесами вимагає накладних витрат.

Екзоядро — ядро операційної системи комп'ютерів, що надає лише функції для взаємодії між процесами і безпечного виділення і звільнення ресурсів.

Наноядро — архітектура ядра операційної системи комп'ютерів, в рамках якої украй спрощене і мінімалістичне ядро виконує лише одне завдання — обробку апаратних переривань, що генеруються пристроями комп'ютера. Після обробки переривань від апаратури наноядро, у свою чергу, посилає інформацію про результати обробки (наприклад, отримані з клавіатури символи) вищерозміщеному програмному забезпеченню за допомогою того ж механізму переривань.

Гібридні ядра це модифіковані мікроядра, роботи, що дозволяють для прискорення, запускати «неіснуючі» частини в просторі ядра.