Введение
Учебно-методические разработки для самостоятельной работы студентов содержат теоретические сведения, касающиеся построения операционных систем, а также практические сведения по использованию системных вызовов в ОС UNIX.
Учебный материал структурирован посредством выделения разделов и тем, предназначенных для самостоятельного изучения. Студенты могут самостоятельно проконтролировать степень усвоения изученного материала с помощью вопросов, помещенных в конце отдельной темы или группы тем.
Раздел 1. Основные сведения об операционных системах Тема 1. Функции и классификация операционных систем
1.1. Функции ос
Операционная система (ОС) – это программа, управляющая работой других программ, как прикладных, так и системных, и являющаяся интерфейсом между программами и аппаратным обеспечением компьютера.
Можно выделить две основные функции ОС:
интерфейс между пользователем и компьютером;
менеджер ресурсов.
Интерфейс между пользователем и компьютером. На рис. 1.1 представлена иерархическая структура программного обеспечения.
Конечный пользователь обычно не интересуется деталями устройства аппаратного обеспечения электронно-вычислительной машины (ЭВМ). ЭВМ видится ему как набор приложений. Приложения пишутся программистами на каком-либо из языков программирования. Если использовать машинный язык и программировать все функции управления компьютером, то написание программы превратится в очень сложную задачу. Чтобы ее упростить, имеется набор системных программ (часть из них называется утилитами), которые реализуют часто используемые функции (например, работу с файлами, управление устройствами ввода-вывода). Программист использует эти средства при разработке собственных программ.
Наиболее важной частью системных программ является ОС, которая непосредственно взаимодействует с аппаратурой. ОС скрывает от программиста детали аппаратного обеспечения и предоставляет ему удобный интерфейс для использования системы. ОС выступает в роли посредника, облегчая программисту и приложениям доступ к различным службам, скрывает детали аппаратного обеспечения от пользователя. Абстракции, предлагаемые ОС, намного проще и удобнее в обращении, чем-то, что может предложить пользователю непосредственно оборудование. Т.е. с точки зрения пользователя ОС выполняет функцию виртуальной машины, в которой проще программировать и легче работать, чем с "голым" железом.
Менеджер ресурсов. ОС обеспечивает распределение ресурсов между программами, состязающимися за право их использовать. Управление ресурсами включает в себя их распределение во времени (например, процессор, принтер) и в пространстве (например, оперативная память, дисковое пространство).
Сервисы, предоставляемые типичными операционными системами:
Разработка программ. ОС предоставляет программисту инструменты разработки приложений: компиляторы, компоновщики, отладчики.
Исполнение программ. ОС выполняет работу по загрузке в ОП команд и данных, инициализации устройств ввода-вывода и файлов, подготовке других ресурсов.
Доступ к УВВ. Для управления работой каждого устройства нужен свой особый набор команд и управляющих сигналов. ОС предоставляет пользователю унифицированный интерфейс, который скрывает все детали и обеспечивает программисту доступ к устройствам ввода-вывода с помощью простых команд чтения/записи.
Доступ к файлам. Управление со стороны ОС предполагает знание специфики устройств ввода-вывода, структур данных, записанных в файл. ОС также обеспечивает защиту файлов.
Распределение ресурсов. ОС обеспечивает доступ к ВС в целом, к ее ресурсам, защиту от несанкционированного использования, разрешение конфликтных ситуаций.
Обнаружение и обработка ошибок. ОС минимизирует влияние ошибок (ошибок в аппаратном обеспечении, программных ошибок) на работу приложения. При возникновении ошибка реакция ОС может быть различной – от выдачи сообщения до снятия приложения.
Учет использования ресурсов. Важно для настройки ВС с целью увеличения ее производительности.
Средства коммуникации.
Защита программ и данных.