1. Основные аспекты операционных систем

Программы, выполняемые на компьютере, по функциональному назначению подразделяются на два класса: прикладные и системные. Важную часть программ второго класса составляют операционные системы, одной из функций которых является распределение ресурсов ЭВМ, предоставляемых пользователю. В связи с большим многообразием операционных систем в данном разделе будет приведена классификация операционных систем.

1.1. Программные системы

Любая вычислительная система состоит из трех компонентов:

- аппаратного обеспечения;

- программного обеспечения;

- пользователей.

Во многих случаях аппаратное обеспечение подразделяется на два или более уровней. Самый простой (нижний) составляют физические приборы (интегральные микросхемы, источники питания, устройства ввода-вывода и т.д.). Их устройство и принципы их работы изучаются в других курсах. Следующий уровень составляют программы, постоянно управляющие этими приборами и устройствами и организующие интерфейс со следующим уровнем. Эти программы обычно записаны в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) и представляют собой внутренние драйверы. Они выполняют следующие функции:

- принимают запросы на обращение к устройству;

- преобразуют запросы в команды управления устройством с учетом всех деталей его конструкции и особенностей работы в реальном времени;

- обрабатывают прерывания от обслуживаемого устройства.

Без программного обеспечения компьютер - просто бесполезная груда железа. Будучи оснащенным программным обеспечением, компьютер становится способен выполнять свою основную функцию - преобразовывать информацию.

Программное обеспечение (ПО) ЭВМ по функциональному признаку традиционно делится на системное и прикладное.

Системным называется ПО, используемое для разработки и выполнения программных продуктов, а также для предоставления пользователю ЭВМ определенных услуг. Оно является необходимым дополнением к техническим средствам ЭВМ. Без системного программного обеспечения компьютер, по сути, безжизнен.

Прикладным называют ПО, предназначенное для решения определенной целевой задачи или класса таких задач. К этим задачам относятся производство вычислений по заданному алгоритму, подготовка того или иного текстового документа и т.п.

Структура системного программного обеспечения ЭВМ, отражающая его классификацию по функциональному признаку, приведена на рис.1.1.

Рис.1.1. Структура программного обеспечения

Операционные системы являются неотъемлемым обязательным дополнением ЭВМ, организуя выполнение программ и взаимодействие пользователя с компьютером.

Другие компоненты СПО являются факультативными. Их состав определяется потребностями и желаниями пользователя.

Сервисные системы расширяют возможности ОС, предоставляя пользователю, а также выполняемым программам набор дополнительных услуг.

По функциональному назначению сервисные системы делят на:

1) интерфейсные системы (interface), в основном, графического типа, модифицирующие как пользовательский, так и программный интерфейс ОС, а также иногда реализующие и дополнительные возможности по распределению ресурсов ЭВМ; вследствие этого они считаются естественным продолжением ОС;

2) оболочки (shell) ОС, модифицирующие только пользовательский интерфейс, повышая его уровень (главным образом за счет меню и использования функциональных клавиш), а также предоставляя дополнительные возможности;

3) утилиты (utility) - обслуживающие программы, которые предоставляют пользователю сервисные услуги, т.е. обогащают пользовательский интерфейс ОС.

Разница между оболочками и развитыми утилитами зачастую состоит лишь в универсальном характере первых и специализации вторых.

Некоторые сервисные системы таковы, что изменяют облик ОС до неузнаваемости, а поэтому иногда называются операционными системами. Сказанное имеет отношение в особенности к интерфейсным системам.

Гораздо менее однородной группой системных программных средств являются инструментальные системы. Объединяет их то, что все они предназначены для разработки ПО, хотя часть из них может применяться и для решения прикладных задач. Использование большинства инструментальных систем связано с составлением программ, поэтому они могут считаться системами программирования. Однако собственно к системам программирования традиционно относят такие системы, с помощью которых можно запрограммировать и решить любую задачу, допускающую алгоритмическое решение. Иными словами, системы программирования обладают универсальностью. Другие же типы инструментальных систем являются специализированными в том смысле, что они служат для создания ПО определенного функционального назначения. При этом эффективность разработки ПО по сравнению с использованием для этой же цели универсальных инструментальных средств возрастает.

Системы технического обслуживания предназначены для облегчения тестирования оборудования и поиска неисправностей. Они являются инструментом специалистов по эксплуатации аппаратной части компьютеров и в данном пособии рассматриваться не будут.