Введение в операционные системы

Лекция 1. (2 учебных часа – 1 ч 20 мин)

Введение в операционные системы (ОС)

1.1. Определение, назначение, состав и функции операционных систем

Операционная система, ОС (англ. operating system) — базовый комплекс компьютерных программ, обеспечивающий управление аппаратными средствами компьютера, работу с файлами, ввод и вывод данных, а также выполнение прикладных программ и утилит.

Для более полного понимания роли ОС рассмотрим основные составные компоненты любой вычислительной системы (Рис.1.1). Во-первых, это аппаратное обеспечение (в англоязычных странах принято называть словом hardware): процессор, память, монитор, дисковые устройства и т.д. Во-вторых, вычислительная система состоит из программного обеспечения. Все программное обеспечение принято делить на две части: прикладное и системное. К прикладному программному обеспечению, как правило, относятся разнообразные банковские и прочие бизнес-программы, игры, текстовые процессоры и т. п. Под системным программным обеспечением обычно понимают программы, способствующие функционированию и разработке прикладных программ.

Рис.1.1. Уровни (слои) вычислительной (микропроцессорной) системы

При включении компьютера операционная система загружается в память раньше остальных программ и затем служит платформой и средой для их работы. Помимо вышеуказанных функций ОС может осуществлять и другие, например, предоставление пользовательского интерфейса, сетевое взаимодействие и т. п.

С 1990-х наиболее распространёнными операционными системами для персональных компьютеров и серверов являются ОС семейства Microsoft Windows, Mac OS, системы класса UNIX, и Unix‐подобные (особенно GNU/Linux).

Основные простейшие функции ОС:

- Управление аппаратными средствами, обеспечение доступа к периферийным устройствам (устройствам ввода-вывода);

- управление оперативной памятью (распределение между процессами, программами, защита доступа, виртуальная память или swap (англ. swap), кэширование и т.п.);

- обеспечение файлового ввода-вывода, как правило с помощью файловой системы (в основном для обеспечения управления доступом к данным на энергонезависимых носителях, таких как «жёсткий» диск, компакт-диск и т. п.);

- загрузка приложений в оперативную память и их выполнение;

- обеспечение пользовательского интерфейса от простейшей командной строки (некоторые сетевые ОС) до многофункциональных графических (Windows, MAC OS, KDE для UNIX подобных ОС);

- обеспечение сетевого взаимодействия (поддержка стека сетевых протоколов).

Более сложные функции:

- обеспечение параллельного или псевдопараллельного (если машина имеет только один процессор) выполнения задач (многозадачность);

- распределение ресурсов компьютера между задачами (процессами) и организация взаимодействия задач (процессов) друг с другом;

- защита системных ресурсов, данных и программ пользователя,исполняющихся процессов и самой себя от ошибочных и зловредных действий пользователей и их программ.;

- разграничение прав доступа и многопользовательский режим работы (аутентификация, авторизация);

- организация межмашинного взаимодействия и разделения ресурсов.

Многозадачность и распределение полномочий требуют определённой иерархии привилегий компонентов самой ОС. В составе ОС различают три группы компонентов:

- ядро обеспечивает:

1. управление процессами, занимается планировкой задач (планировщик);

2. обработку прерываний;

3. операции ввода/вывода,

4. базовое управление памятью;

- системные библиотеки предоставляют приложениям интерфейс к функциям ядра на более абстрактном уровне и обеспечивают дополнительную функциональность;

- оболочка представляет пользовательский интерфейс — интерфейс командной строки или графический пользовательский интерфейс. В некоторых операционных системах (напр. UNIX) ядро и оболочка совершенно независимы и могут независимо заменяться.

Рис. 1.2. Структура ОС

Большинство программ, как системных (входящих в ОС), так и прикладных, исполняются в непривилегированном («пользовательском») режиме работы процессора и получают доступ к оборудованию (и, при необходимости, к другим ядерным ресурсам, а также ресурсам иных программ) только посредством системных вызовов. Ядро исполняется в привилегированном режиме: именно в этом смысле говорят, что ОС (точнее, её ядро) управляет оборудованием.

Стандарт, кроме этого, определяет способ адресации файлов в системе, локализацию (установки, касающиеся национально-специфических моментов, таких, как язык сообщений или формат даты и времени), совместимый набор символов, синтаксис регулярных выражений, структуру каталогов в файловой системе, формат командной строки и некоторые другие аспекты поведения ОС.

В определении состава ОС значение имеет критерий операциональной целостности (замкнутости): система должна позволять полноценно использовать (включая модификацию) свои компоненты. Поэтому в полный состав ОС включается и набор инструментальных средств (от текстовых редакторов до компиляторов, отладчиков и компоновщиков). Операциональной замкнутостью обладают системы, удовлетворяющие «разработческому» профилю в терминах стандарта.

1.2. Требования к современным операционным системам

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать