13.Операционные системы

Операционная система ПК представляет собой комплекс взаимосвязанных прог, который действует как интерфейс между приложениями и пользователями с одной стороны, и аппаратурой ПК с другой стороны. В соответствии с этим определением ОС выполняет две группы функций:

предоставление пользователю или прогисту вместо реальной аппаратуры ПК расширенной виртуальной машины, с которой удобней работать и которую легче прогировать;

повышение эффективности использования ПК путем рационального управления его ресурсами в соответствии с некоторым критерием.

Структуру ОС составляют следующие модули:

базовый модуль (ядро ОС)- управляет работой проги и файловой системой, обеспечивает доступ к ней и обмен файлами между периферийными устройствами;

командный проц - расшифровывает и исполняет команды пользователя, поступающие прежде всего через клавиатуру;

драйверы периферийных устройств - прогно обеспечивают согласованность работы этих устройств с процом (каждое периферийное устройство обрабатывает инфо по разному и в различном темпе);

дополнительные сервисные проги (утилиты) - делают удобным и многосторонним процесс общения пользователя с ПК.

Загрузка ОС. Первый этап загрузки ОС. В системном блоке ПК находится постоянное запоминающее устройство (ПЗУ, постоянная память, ROM-Read Only Memory - память с доступом только для чтения), в котором содержатся проги тестирования блоков ПК и первого этапа загрузки ОС. Они начинают выполнятся с первым импульсом тока при включении ПК. На этом этапе проц обращаются к диску и проверяет наличие на определенном месте (в начале диска) очень небольшой проги - загрузчика. Если эта прога обнаружена, то она считывается в ОЗУ и ей передается управление.

Второй этап загрузки ОС. Прога - загрузчик, в свою очередь, ищет на диске базовый модуль ОС, переписывает его память и передает ему управление.

Третий этап загрузки ОС. В состав базового модуля входит основной загрузчик, который ищет остальные модули ОС и считывает их в ОЗУ. После окончания загрузки ОС управление передается командному процу и на экране появляется приглашение системы к вводу команды пользователя. Заметим, что в оперативной памяти во время работы ПК обязательно должны находится базовый модуль ОС и командный проц. Следовательно, нет необходимости загружать в оперативную память все файлы ОС одновременно.

1.осуществление диалога с пользователем;

2.ввод-вывод и управление данными;

3.планирование и организация процесса обработки прог;

4.распределение ресурсов (оперативной памяти, проца, внешних устройств);

5.запуск прог на выполнение;

6.всевозможные вспомогательные операции обслуживания;

7.передача информации между различными внутренними устройствами;

8.прогная поддержка работы периферийных устройств (дисплея, клавиатуры, принтера и др.).

В зависимости от количества одновременно обрабатываемых задач и числа юзеров, которых могут обслуживать ОС, различают четыре основных класса операционных систем:

1. одноюзерские многозадачные, которые обеспечивают одному пользователю параллельную обработку нескольких задач.

2. многоюзерские многозадачные, позволяющие на одном ПКе запускать несколько задач нескольким пользователям.

Классификация ОС:

- по назначению;

- по режиму обработки;

- по способу взаимодействия с системой;

- по способу построения.

ОС разделяют по назначению:

- ОС общего назначения; - ОС специально назначения(для переносимых ПКов и встроенных систем; для организации и ведения баз данных; для решения задач реального времени и т.д.)

ОС разделяют по режиму обработки задач: - однопрогный режим; - мультипрогный режим.

Мультипрогирование – способ организации вычислений, когда на однопроцессной вычислительной системе создается видимость одновременного выполнения нескольких задач. Мультипрогный и многозадачный режимы близки по смыслу, но синонимами не являются.

Мультипрогный режим обеспечивает параллельное выполнение нескольких приложений, а прогисты, создающие эти приложения, не должны заботиться о механизме организации их параллельной работы. Эти функции выполняет ОС, которая распределяет между выполняющимися приложениями ресурсы вычислительной системы, обеспечивает необходимую синхронизацию вычислений и взаимодействие.

Мультизадачный режим предполагает, что забота о параллельном выполнении и взаимодействии приложений ложится на прикладных прогистов.

Современные ОС для ПК реализуют и мультипрогный, и многозадачный режимы.

По организации работы в диалоговом режиме ОС делятся на следующие:

- одноюзерские, - многоюзерские (Linux, Windows XP)

По способам построения (архитектуре) ОС подразделяются на следующие:

- микроядерные; - монолитные.

Это деление условно. К микроядерным ОС относится QNX, а к монолитным – Windows 9x и Linux. Для ОС Windows 9x юзер не может изменить ядро, так как не располагает исходными кодами и прогой сборки ядра. Для ОС Linux такая возможность предоставлена, юзер может сам собрать ядро, включив в него необходимые прогные модули и драйверы.

ОПЕРАЦИОННАЯ ОБОЛОЧКА- часть операционной среды, определяющая интерфейс пользователя, его реализацию (текстовый, графический и т.п.), командные и сервисные возможности пользователя по управлению прикладными прогами и ПК. Различают оболочки с двумя типами интерфейса для взаимодействия с пользователем: текстовый пользовательский интерфейс (TUI) и графический пользовательский интерфейс (GUI).

Сетевые операционные системы— ОС со встроенными возможностями для работы в сетях. К ним отнесят: поддержку сетевого оборудования, поддержку сетевых протоколов, поддержку протоколов маршрутизации, поддержку фильтрации сетевого трафика, поддержку доступа к удалённым ресурсам, таким как принтеры, диски и т. п. по сети, поддержку сетевых протоколов авторизации, наличие в системе сетевых служб позволяющей удалённым пользователям использовать ресурсы ПК

Примеры сетевых операционных систем: Microsoft Windows (95, NT, XP, Vista, Seven), различные UNIX системы, такие как Solaris, FreeBSD, различные GNU/Linux системы(Ubuntu, Fedora), IOS(оси для маршрутизаторов Cisco, мобильных устройств Apple), ZyNOS компании ZyXEL

В сетевой операционной системе отдельной машины можно выделить несколько частей

Средства управления локальными ресурсами компьютера: функции распределения оперативной памяти между процессами, планирования и диспетчеризации процессов, управления процессорами в мультипроцессорных машинах, управления периферийными устройствами и другие функции управления ресурсами локальных ОС.

Средства предоставления собственных ресурсов и услуг в общее пользование - серверная часть ОС (сервер). Эти средства обеспечивают, например, блокировку файлов и записей, что необходимо для их совместного использования; ведение справочников имен сетевых ресурсов; обработку запросов удаленного доступа к собственной файловой системе и базе данных; управление очередями запросов удаленных пользователей к своим периферийным устройствам.

Средства запроса доступа к удаленным ресурсам и услугам и их использования - клиентская часть ОС (редиректор). Эта часть выполняет распознавание и перенаправление в сеть запросов к удаленным ресурсам от приложений и пользователей, при этом запрос поступает от приложения в локальной форме, а передается в сеть в другой форме, соответствующей требованиям сервера.

Коммуникационные средства ОС, с помощью которых происходит обмен сообщениями в сети. Эта часть обеспечивает адресацию и буферизацию сообщений, выбор маршрута передачи сообщения по сети, надежность передачи и т.п., то есть является средством транспортировки сообщений.

Linux— Unix-подобная операционная система, созданная и распространяющаяся в соответствии с моделью разработки свободного и открытого программного обеспечения, распространяется в виде ряда различных готовых дистрибутивов, имеющих свой набор прикладных программ и уже настроенных под конкретные нужды пользователя. Разработка была начата в 1983 году Ричардом Столлманом под названием Проект GNU, для которого им была создана свободная лицензия GNU GPL. В 1991 году Линус Торвальдс создал ядро системы — Linux и выпустил его по лицензии GNU GPL. Таким образом из всех компонентов и другого программного обеспечения в 1991 году была создана полноценная работающая свободная ОС Linux. В Линукс-системах пользователи работают через интерфейс командной строки (CLI), графический интерфейс пользователя (GUI), или, в случае встраиваемых систем, через элементы управления соответствующих аппаратных средств. Настольные системы, как правило, имеют графический пользовательский интерфейс, в котором командная строка доступна через окно эмулятора терминала или в отдельной виртуальной консоли.

UNIX— семейство переносимых, многозадачных и многопользовательских операционных систем.

Первая система UNIX была разработана в 1969 году в подразделении Bell Labs компании AT&T. С тех пор было создано большое количество различных UNIX-систем. Юридически лишь некоторые из них имеют полное право называться «UNIX»; остальные же, хотя и используют сходные концепции и технологии, объединяются термином «UNIX-подобные» (англ. Unix-like). Некоторые отличительные признаки UNIX-систем включают в себя:

использование простых текстовых файлов для настройки и управления системой;

широкое применение утилит, запускаемых в командной строке;

взаимодействие с пользователем посредством виртуального устройства — терминала;

представление физических и виртуальных устройств и некоторых средств межпроцессового взаимодействия как файлов;

использование конвейеров из нескольких программ, каждая из которых выполняет одну задачу.

В настоящее время UNIX-системы используются в основном на серверах, а также как встроенные системы для различного оборудования.

Solaris — компьютерная операционная система с закрытым исходным кодом, разработанная компанией Sun Microsystems, которая ныне принадлежит Oracle Corporation.