Начало работы операционной системы.

Запуск системы осуществляется с помощью процедуры, которая называется начальной загрузкой и выполняется машиной каждый раз при включении.

Центральный процессор устроен таким образом, что счетчик программ при включении машины содержит заранее заданный адрес ячейки памяти ПЗУ и именно в этой ячейке памяти процессор ожидает найти первую команду, которую нужно выполнить.

Небольшая программа, хранящаяся в этой области, называется программой начальной загрузки. Она выполняется автоматически при включении машины и указывает центральному процессору, что необходимо передать данные из заданной области постоянного запоминающего устройства в энергозависимую, т.е. оперативную память. В большинстве случаев этими данными является операционная система. Как только операционная система помещается в оперативную память, программа начальной загрузки предписывает процессору перейти на выполнение программы из этой области памяти. С этого момента действиями машины уже управляет операционная система.

Координирование действий машины.

Выполнение программы – динамическая деятельность, свойства которой меняются во времени. Эта деятельность называется процессом. Текущее состояние деятельности называется состоянием процесса.

Планировщик ведет учет процессов, которые протекают в данный момент, записывает новые и удаляет уже законченные. Для того чтобы следить за процессами планировщик помещает информацию о них в область оперативной памяти, которая называется таблицей процессов. Каждый раз, когда ПК назначается задача, планировщик создает для нее процесс, помещая новые данные в таблицу процессов.

Диспетчер – компонент ядра операционной системы, который управляет выполнением запланированных процессов. В системах с разделением времени эта задача решается разделением времени на короткие интервалы (не более 50мс), которые называются квантами, и переключением центрального процессора с одного процесса на другой. Процедура смены процессов называется переключением процессов. Когда время, отведенное процессу заканчивается (квант времени), таймер генерирует сигнал, который называется сигналом прерывания. Центральный процессор останавливает выполнение текущего машинного цикла, сохраняет информацию о текущем процессе и начинает выполнение программы, которая называется обработчиком прерываний, которая в системах с разделением времени является частью диспетчера. Затем диспетчер выбирает из таблицы процессов процесс с наивысшим приоритетом, перезапускает таймер и позволяет выбранному процессу начать его временной квант. Если процесс выполнится за время меньшее, чем за квант, то сигнал прерывания будет генерирован ранее. Главным достоинством систем с разделением времени является возможность остановить, а затем возобновить процесс.

Лекция 5. Алгоритмы.

Алгоритм — это упорядоченный набор однозначных выполнимых шагов.

Набор шагов должен быть упорядочен. Должен состоять из выполнимых шагов. Шаги должны быть однозначными - для выполнения каждого шага должно требоваться не наличие творческих способностей, а только способность следовать указаниям. Алгоритм определяет конечный процесс, то есть выполнение алгоритма должно когда-нибудь закончиться

Основные свойства алгоритмов:

1. понятность для исполнителя

2. дискретность (процесс решения задачи представляется как последовательность выполнения простых шагов)

3. определенность (однозначность)

4. конечность (должен приводить к решению задачи за конечное число шагов)

5. универсальность (должен быть применим для некоторого класса задач, область применения алгоритма)

Представление алгоритма.

Для представления алгоритма требуется язык представления: естественный, картинок, блок-схем.

При естественном представлении алгоритм можно понять неправильно, потому что используемые термины могут иметь несколько значений. Неправильное понимание также может возникнуть из-за недостаточной степени детализации алгоритма. Блок-схемы полезны, когда целью является графическое изображение алгоритма. В вычислительной технике с помощью строго определенного набора стандартных блоков модет быть построено представление алгоритма. Такие стандартные блоки называют примитивами. Также используется представление алгоритма в виде псевдокода, в соответствии с которым алгоритмы записываются с помощью строго определенных текстовых структур.

Например, элементы псевдокода:

1) присваивание значения ав+2

2)условие if (условие) then (действие1) else (действие2)

3)исполнение действий, пока условие истинно while (условие) do (действие)

Программа является одним из видов представления алгоритма. Специалисты в области вычислительной техники используют термин «программа» по отношению к формальному представлению алгоритма, разработанному для прикладной вычислительной системы (для ЭВМ).

Ранее говорилось о процессе, как о действии по выполнению программы. Но выполнить программу, означает выполнить алгоритм, представленный этой программой. Поэтому процесс также можно определить как действия по выполнению алгоритма. Таким образом, программы, алгоритмы и процессы являются разными, хотя и взаимосвязанными сущностями. Программа является представлением алгоритма, а процесс является выполнением алгоритма.

Процесс решения задач имеет творческую природу. Нестрогие этапы решения задач (Г.Пойа, 1945): 1) понять задачу, 2) разработать план решения задачи, 3) выполнить план, 4) оценить точность решения и его возможности как инструмента для решения других задач.

Блок-схемы алгоритмов

№ п/п	Название	Обозначение	Пояснение
1	Процесс		Вычислительное действие или их последовательность.
2	Решение		Проверка условия (блок сравнения)
3	Модификация (подготовка)		Начало цикла
4	Документ		Печать результатов
5	Ввод-вывод		Ввод данных с клавиатуры, вывод на экран дисплея
6	Пуск, останов		Начало, конец
7	Соединитель		Разрыв линии потока
8	Комментарий		Пояснения, комментарий
9	Попрограмма (типовой процесс)		Обращение к подпрограмме (процедуре)