Контрольные вопросы

1. Этапы развития математического обеспечения (МО) ЭВМ.

2. Особенности развития МО ЭВМ на этапе 80-х годов ХХ столетия.

3. Компьютеры с обогащенной структурой.

4. Тенденции развития МО к концу ХХ столетия.

5. Определение и состав МО ЭВМ.

6. Математическое и программное обеспечение – взаимосвязь и назначение.

7. Языки программирования как раздел МО.

8. Понятия общего и специального математического обеспечения.

9. Испытательные программы и их составляющие.

10. Системы программирования и их классификация.

11. Комплекс программ технического обслуживания.

12. Средства отладки и их классификация.

Глава 3. Операционная система

3.1. Понятие операционной системы

Операционные системы (ОС) являются частью математического обеспечения ЭВМ и служат для автоматического управления ресурсами и оптимизации времени прохождения программы пользователя через ЭВМ.

Простейшие операционные системы были разработаны еще для первых вычислительных машин. Функции таких ОС состояли в том, чтобы в отсутствие программиста оператор мог организовать поточную обработку готовых к выполнению программ. Это так называемая пакетная обработка. Инструкции, составляемые программистом оператору для выполнения программы, прошли стадию формализации и были превращены в язык управления заданиями (ЯУЗ). Разработанные управляющие программы расшифровали ЯУЗ и согласно получаемой из него информации управляли пакетной обработкой программ без непосредственного участия оператора.

Дальнейшее развитие структур ЭВМ позволило совмещать работу внешних устройств с работой процессора. Этот факт поставил проблему расширения функций ОС для управления мультипрограммным режимом работы. Труд оператора тем самым еще больше автоматизировался. Создание системы прерывания качественно изменило проектирование ОС. Система должна была быстро адаптироваться к непрерывно изменяющейся вычислительной ситуации. В связи с последним обстоятельством и появились всевозможные проблемы уровня «интеллекта» вычислительных машин. Развитие ОС привело к созданию и распространению пакетного (локального и дистанционного) режима работы, режима реального времени и режима коллективного пользования. Главная цель пакетного режима − уменьшение времени обработки пакета программ за счет сокращения потерь времени на смену решаемых задач. Основная цель последних двух режимов − сокращение времени реакции системы на запрос пользователя.

Операционная (супервизорная, мониторная, исполнительная) система (ОС) есть организованная совокупность программ (систем), которая действует как интерфейс между аппаратурой ЭВМ и пользователями. Она обеспечивает пользователей набором средств для облегчения проектирования, программирования, отладки и сопровождения программ и в то же время управляет распределением ресурсов для обеспечения эффективной работы.

Таким образом, операционная система может быть определена как посредник между аппаратурой вычислительной системы и пользователем, т.е. как логическое расширение аппаратной части ВС в сторону человека. Взаимодействие человека со всей конфигурацией ВС можно представить в форме логических уровней общения (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Логические уровни общения

В соответствии с этим операционная система может быть представлена как совокупность управляющих и системных обрабатывающих программ. Управляющая программа выполняет такие функции как управление динамическими ресурсами, управление данными, управление восстановлением.

Обрабатывающие программы включают в свой состав ассемблеры, трансляторы, редакторы связей, загрузки, программы обслуживания и т.д.

Управляющая программа – обязательный компонент любой операционной системы. Ее функции – планирование прохождения потока программ пользователей, управление распределением ресурсов, реализация методов организации данных, управление операциями ввода-вывода, организация мультипрограммной работы, осуществление многозадачного режима, управление работоспособностью системы после сбоев и т.д. Схема функций операционной системы представлены на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Схема функций операционной системы

Поскольку объем работ, возложенный на операционную систему, обширен функционально и огромен по исполнению, существует весьма значительное количество разнообразных определений операционной системы. Все эти определения можно расположить по группам, создав следующую классификацию (рис. 3.3).

Под ресурсами в данном случае понимается время работы устройств, пространство памяти, функции отдельных устройств, файлы данных, программы и программные комплексы.

В определениях ресурсной группы основное внимание уделяется распределению и планированию ресурсов вычислительной системы. Функциональная группа определений основывается на характеристиках выполняемых функциональных возможностей .

Группы определений ОС

Ресурсная

1

Функциональная

2

По режимам использования

3

Интерфейсная

4

Рис. 3.3. Классификация групп определений ОС

Группа определений по режимам использования отражает особенности операционных систем, связанные с конкретным режимом функционирования вычислительной системы: пакетный, диалоговый, режим разделения времени, режим реального времени.

Появившаяся в последние годы интерфейсная группа определений ОС отражает специфику взаимосвязи пользователя (чаще всего непрофессионала) с аппаратной частью вычислительной системы. Это скорее некоторая надстройка-оболочка над реальной ОС, позволяющая скрыть от пользователя основную суть работы конкретной операционной системы.