Знайте, Intuit, лекция, архитектура, предназначение и функции на операционните системи

1.4. Назначаване на състава и функциите на операционната система

В момента има много различни видове операционни системи, различни области на приложение, хардуерни платформи, както и други начини на прилагане. Цел операционни системи могат да се разделят на четири основни компонента [5. 10. 13.].

1. Организация (софтуер), лесен за употреба интерфейс между приложения и потребители, от една страна, и хардуера на компютъра - от друга. Вместо реално хардуер OS компютър е потребителят подобрена виртуална машина, с която е по-удобно и по-лесно да се програма. Ето списък на основните услуги. предоставена от типичните операционни системи.

В резултат на това, реалната машина, която може да изпълнява само малък набор от елементарни действия (машинни инструкции), с помощта на операционната система се превръща в една виртуална машина, която изпълнява широк кръг от много по-мощни функции. Виртуалната машина също се контролира от команди, но команди по-високо ниво, например: за да изтриете файла с определено име, изпълнява програмата за прилагане, за да се повиши приоритета на задачите, за да донесе отпечатването на текстов файл и т.н. По този начин, на ОС за цел да предоставят на потребителя (програмист) до известна продължителен виртуална машина, която е по-лесно да се програмира и което е по-лесно да се работи с не директно с хардуерен компонент на истински компютър. система или мрежа.

2. ефективното използване на ресурсите на компютъра. OS е не само удобен за потребителите и програмисти към интерфейса на компютърен хардуер, но също така е един вид мениджър компютърни ресурси. Основните ресурси на съвременните компютърни системи включват процесори, основна памет. таймери, набори от данни, дискове, лентови устройства (мл), външни устройства за съхранение (CD / DVD / Blu-Ray / USB), принтери, мрежови устройства, и така нататък. Тези средства се разпределят към операционната система между работните програми. За разлика от програмата, която е статична обект. изпълнима програма - динамичен обект. Той нарече процеса и е основната концепция на съвременни операционни системи.

управление на компютърни системи за най-ефективната им употреба е на второ място с обозначението на операционната система. Критерии за ефективност. според която операционната система на компютъра организира ресурси, може да бъде различен. Например, в някои системи като важен критерий, тъй като трафик компютърни системи, в други - по време на нейното реакция. Често, операционната система трябва да отговаря на няколко противоречащи си критерии, които дават на разработчиците сериозна трудност.

решение за управление включва редица общи, не зависи от задачите на типа на ресурсите:

1. Resource Planning - определяне на това кои процес, кога и в какво качество (ако ресурсът може да бъде освободен частично), трябва да разпределят ресурсите;
2. удовлетворяване на искания за ресурси - процеса на разпределяне на ресурсите;
3. проследяване на статуса и отчитане на използването на ресурсите - да се поддържа актуална информация за трудовите ресурси и разпределението на своя дял;
4. разрешаването на конфликти между процеси. конкурират за един и същ ресурс.

За решаване на тези задачи за общо управление на различни операционни системи използват различни алгоритми, характеристиките на който, в крайна сметка, да определи формата на операционната система като цяло, включително характеристики, обхват и дори потребителския интерфейс. По този начин, управление представлява важен OS цел. За разлика от разширени функции на виртуална машина-голямата част от управленските функции се извършват автоматично от операционната система и достъпно програмист приложение.

Освен това, съвременни операционни системи имат доста голям набор от инструменти и методи за диагностика и възстановяване на системата. Те включват:

• диагностични програми за откриване на грешки в конфигурацията на операционната система;
• означава да се възстанови последната известна добра конфигурация;
• означава да се възстанови повреден или липсва файлове и друга система.

Трябва да се отбележи още предназначение OS.

4. възможност за развитие. Съвременните операционни системи са организирани по такъв начин, че да позволява ефективното разработване, тестване и внедряване на нови функции на системата, без да прекъсвате процеса на нормалното функциониране на една компютърна система. Повечето операционни системи постоянно се развиват (ясен пример за Windows). Това се случва поради следните причини.

1. Актуализиране и появата на нови видове хардуер. Например, ранните версии на UNIX и OS / 2 не се използват механизмите за виртуална памет на организация (какво е това, ние ще обсъдим по-късно), тъй като те са били на работа с машини не са предвидени с подходящ хардуер.
2. Нови услуги. За да отговори на нуждите на потребителите или системни администратори операционна система трябва непрекъснато да предложи нови възможности. Например, може да се наложи да се добавят нови инструменти за наблюдение и оценка на изпълнението на нови входни данни и изходни средства (входните реч). Друг пример - в подкрепа на нови приложения, използващи прозореца на дисплея.
3. Корекции. Всяка операционна система има бъгове. От време на време те са открити и коригирани. Оттук и постоянната поява на нови версии и OS издания. Необходимостта от редовни промени налага определени изисквания по отношение на организацията на операционни системи. Очевидно е, че тези системи (като, наистина, и други сложни софтуерни системи) трябва да има модулна структура, с ясно дефинирани по-модул връзки (интерфейси). Важна роля играе добър и пълна документация на системата.

Най-важните подсистеми на управление е подсистема за управление на процеса, памет, файловете, както и външни устройства и подсистеми, които са общи за всички ресурси, са подсистеми на потребителски интерфейс, защитата на личните данни и администрацията.

Управление на процесите. подсистема за управление на процес, пряко засягат функционирането на компютърната система. За всяка OS изпълнена програма организира един или повече процеси. Всеки процес се представя структурата на информация OS (контекст маса от ЕВРОВОК процесор), включващ процес се нуждае от ресурсите на данни, както и всъщност разпределени ресурси (област от паметта, процесорно време, файлове, входно-изходни устройства и др. ). Освен това в тази информационна структура съхранява данни, описващи историята на процеса на хост в системата: текущото състояние (активен или блокирани), приоритет, регистри състояние, програмен брояч и др.

В съвременната multiprogramming OS може да съществува множество процеси, генерирани от инициатива на потребителите и техните приложения, както и (процесите система) инициираните от операционната система, за да изпълнява своите функции. Тъй като процесите могат едновременно да се класират за едни и същи ресурси, изпълнение подсистема за управление на процес планира да даде приоритет на процеси, които им предоставят необходимите ресурси, е разработването на методи за оперативна съвместимост и синхронизация.

Важна функция на управление на паметта - защита на паметта. нарушения на паметта, свързани с опазване на достъпи до области на паметта, предвидени за други процеси приложения или програми на операционната система. Защита на паметта трябва да се предотврати такъв опит за достъп от необичайно прекратяване на програмата за нарушителя.

външни компоненти. външна контролна функция устройство възлага контрола на подсистемата на външни устройства, също като входно-изходна подсистема. Това е интерфейсът между ядрото на компютъра и всички свързани устройства. Спектърът на тези устройства е много обширна (принтери, скенери, монитори, модеми, контролери, мрежови карти, на ADC на различни видове, и др ..), стотици модели на тези устройства се различават в комплекта и последователността от команди, използвани за комуникация с процесора и други компоненти.

Програма. управлението на конкретен модел на външното устройство и като се вземат предвид всички нейни характеристики, той се нарича на водача. Големият брой подходящи драйвери до голяма степен определя успеха на операционната система на пазара. Създаването на водачите, извършващи разработчиците на операционни системи и фирмите, които произвеждат външни устройства. OS трябва да поддържа добре дефинирана интерфейс между шофьорите и останалата част от операционната система. След това разработчиците производители IO устройства могат да доставят заедно с шофьора му устройство за вашата операционна система.

Декларация за поверителност и администрация. компютърна сигурност системни данни се осигурява чрез еластичността на операционната система, за да се предпазите от грешки и неуспехи на хардуерни и софтуерни грешки, както и защитена от неоторизиран достъп. За всеки потребител, системата изисква процедурата по влизане, по време на която операционната система гарантира, че потребителят се логва. позволи на административното обслужване. Администраторът на компютърната система определя и ограничава възможността на потребителите при изпълнението на определени действия, т.е. определя правата им по отношение на лечението и използването на системните ресурси.

Важно средство за защита са характеристиките на OS одит, е да се определи всички събития, от които зависи сигурността на системата. Подкрепа гъвкавост изчислителна система осъществява въз основа на съкращение (RAID-масиви диск, излишни принтери и други устройства, понякога излишни процесори в началото на OS. - двойна и дуплексни системи, с тялото мнозинство и др). Като цяло, софтуер отказоустойчивост система - един от най-важните отговорности на системен администратор, който го използва за редица специални уреди и инструменти [7. 10. 13].

приложен програмен интерфейс. приложните програмисти използват в своите приложения, обърнете се към операционната система, когато за извършване на определени действия, те се нуждаят от специален статут, който има само операционната система. на разположение на програмиста като набор от функции на операционната система, наречена приложен програмен интерфейс (Application Programming Interface. API). Заявленията за достъп до функциите на API чрез системни повиквания. Начинът, по който когато получи операционна система услуга, много подобен на подпрограма разговор.

Метод за въвеждане на система разговор зависи от структурната организация на операционната система, функциите на хардуерна платформа и език за програмиране.

В разговора на UNIX система процедури библиотеката са почти идентични. Ситуацията е различна в Windows (за повече информация виж това по-късно).

Потребителски интерфейс. OS осигурява лесен за употреба интерфейс, не само за приложения, но също така и за потребителя (програмист, администратор). В OS интерфейс рано бе ограничен до езика за контрол на работата и не изисква терминал. контрол на работата езикови команди, заседнали на перфокарти и резултатите за работа са показани на апарата за печат.

Съвременните операционни системи поддържат разширени функции на потребителския интерфейс за интерактивни терминали за двата вида буквено-цифров и графичен. Когато работите за буквено-цифров потребителски терминал е във владение на системата за командване, чието развитие се отразява на функционалността на операционната система. Обикновено операционната система език команда ви позволява да стартирате и спрете прилагането, извършване на различни операции на файлове, получаване на информация за състоянието на операционната система, администриране на системата. Командите могат да се прилага не само в интерактивен режим с терминала, но и т.нар чете от командния файл, съдържащ последователност от команди.

Софтуерният модул OS отговорен за четене на индивидуалните команди или последователности на команди от партида файл, понякога се нарича черупката (в MS-DOS - обвивка).

Компютърни системи, контролирани от командния ред, като UNIX система, имат обвивка. наречен черупка (Shell). Тя, всъщност, не е част от операционната система, но печалбата на много функции на операционната система. Когато потребителят се регистрира, черупката започва. Стандартната терминал за нея е монитор с клавиатура. Черупката започва да печата покани (бързи) - знакът за долар (или друг знак), говорейки за потребителя, че черупката е в очакване на въвеждане на команди (по същия начин, контролирана от MS-DOS). Сега, ако потребителят да въведете всяка команда, черупката се създава система за повикване, и операционната система ще изпълни командата. След приключване на черупката отпечатва бързо отново и се опитва да чете следващия ред на въвеждане.

Въвеждането на команди могат да бъдат опростени, ако операционната система осигурява графичен потребителски интерфейс. В този случай, потребителят избира желаната на екрана меню или графичен символ (както това се случва, например, в OS Windows).