Функции операционной системы.

Операционная система обеспечивает доступ пользователя и прикладных программ к аппаратным средствам компьютера. Основные функции операционной системы включают:

управление файлами и защита данных

обеспечение взаимодействия программ

управление системными ресурсами: процессор, память, жесткий диск и другие.

(иконка аппаратного средства) – Процессор, память, жесткий диск, видеоадаптер, периферийные устройства являются системными ресурсами. Доступ к любому системному ресурсу осуществляется через операционную систему. Операционная система регулирует использование всех аппаратных средств с целью обеспечения максимальной производительности компьютера.

(программа Word)- В тех случаях, когда программе требуется несколько ресурсов, операционная система разбивает ее на несколько параллельных процессов. Каждый из процессов взаимодействует с одним системным ресурсом (процессор, память, жесткий диск, принтер, видеоадаптер и др.). Операционная система отслеживает и синхронизирует выполнение процессов внутри одной программы.

(иконка программы) - Каждая прикладная программа использует определенные аппаратные средства: процессор, память, жесткий диск, принтер, клавиатура, мышь. Чтобы программа смогла получить доступ к устройству необходимо разрешение операционной системы. Операционная система регулирует использование всех аппаратных ресурсов с целью обеспечения максимальной производительности компьютера.

Билет № 4 Понятие вычислительного процесса и ресурса. Основные виды ресурсов компьютера

Понятие «вычислительный процесс» (или просто – «процесс») является одним из основных при рассмотрении ОС. Как понятие, процесс является определенным видом абстракции. Последовательный процесс (иногда называемый «задачей») – это выполнение отдельной программы с её данными на последовательном процессоре. Концептуально процессор рассматривается в двух аспектах:

• он является носителем данных;

• он (одновременно) выполняет операции, связанные с их обработкой.

В качестве примеров можно назвать следующие процессы (задачи):

• выполнение прикладных программ пользователей;

• выполнение утилит;

• выполнение других системных обрабатывающих программ;

• редактирование какого-либо текста;

• трансляция исходной программы;

• компоновка исходной программы;

• исполнение исходной программы.

Ресурсы могут быть разделяемыми, когда несколько процессов могут их использовать одновременно (в один и тот же момент времени) или параллельно (в течение некоторого интервала времени процессы используют ресурс попеременно), а могут быть и неделимыми

Билет № 5 Понятие вычислительного процесса и ресурса. Прерывание

Понятие «вычислительный процесс» (или просто – «процесс») является одним из основных при рассмотрении ОС. Как понятие, процесс является определенным видом абстракции. Последовательный процесс (иногда называемый «задачей») – это выполнение отдельной программы с её данными на последовательном процессоре. Концептуально процессор рассматривается в двух аспектах:

• он является носителем данных;

• он (одновременно) выполняет операции, связанные с их обработкой.

В качестве примеров можно назвать следующие процессы (задачи):

• выполнение прикладных программ пользователей;

• выполнение утилит;

• выполнение других системных обрабатывающих программ;

• редактирование какого-либо текста;

• трансляция исходной программы;

• компоновка исходной программы;

• исполнение исходной программы.

Прерывания представляют собой механизм, позволяющий координировать параллельное функционирование отдельных устройств вычислительной системы и реагировать на особые состояния, возникающие при работе процессора. Таким образом, прерывание – это принудительная передача управления от выполняемой программы к системе (а через нее – к соответствующей программе обработки прерывания), происходящая при возникновении определенного события.

Механизм прерываний реализуется аппаратно-программными средствами. Структуры систем прерывания (в зависимости от аппаратной архитектуры) могут быть самыми разными, но все они имеют одну общую особенность – прерывание непременно влечет за собой изменение порядка выполнения команд процессором.

Механизм обработки прерываний независимо от архитектуры вычислительной системы включает следующие элементы:

1. Установление факта прерывания (прием сигнала на прерывание) и идентификация прерывания (в операционных системах иногда осуществляется повторно, на шаге 4).

2. Запоминание состояния прерванного процесса. Состояние процесса определяется, прежде всего, значением счетчика команд (адресом следующей команды, который, например, в i80x86 определяется регистрами CS и IP – указателем команды), содержимым регистров процессора и может включать также спецификацию режима (например, режим пользовательский или привилегированный) и другую информацию.

3. Управление аппаратно передается подпрограмме обработки прерывания. В простейшем случае в счетчик команд заносится начальный адрес подпрограммы обработки прерываний, а в соответствующие регистры – информация из слова состояния. В более развитых процессорах, например в том же i80286 и последующих 32-битовых микропроцессорах, начиная с i80386, осуществляется достаточно сложная процедура определения начального адреса соответствующей подпрограммы обработки прерывания и не менее сложная процедура инициализации рабочих регистров процессора.

4. Сохранение информации о прерванной программе, которую не удалось спасти на шаге 2 с помощью действий аппаратуры. В некоторых вычислительных системах предусматривается запоминание довольно большого объема информации о состоянии прерванного процесса.

5. Обработка прерывания. Эта работа может быть выполнена той же подпрограммой, которой было передано управление на шаге 3, но в ОС чаще всего она реализуется путем последующего вызова соответствующей подпрограммы.

6. Восстановление информации, относящейся к прерванному процессу (этап, обратный шагу 4).

7. Возврат в прерванную программу.

Шаги 1-3 реализуются аппаратно, а шаги 4-7 – программно.