Характеристика операційних систем (ос)

ПЛАН

1. Поняття про інформаційну та операційну системи

2. Основні складові операційної системи

3. Ресурси ОС

4. Утиліти

5. Характеристики ОС

6. Найпоширеніші ОС

Інформаційна система — сукупність організаційних і технічних засобів для збереження та опрацювання інформації з метою забезпечення інформаційних потреб користувачів.

Складові інформаційних систем: апаратне забезпечення (комплекс технічних засобів, який включає пристрої опрацювання і зберігання даних, пристрої введення і виведення, засоби комунікацій) та програмне забезпечення (комплекс програм, які забезпечують реалізацію інформаційних процесів пристроями інформаційної системи).

Операційна система (ОС) представляє собою комплекс системних і службових програмних засобів, який забезпечує взаємодію користувача з комп’ютером і виконання всіх інших програм.

Основними складовими операційної системи є:

• базова система введення/виведення — BIOS (набір базових команд, які використовуються для забезпечення обміну даними між пристроями);

• ядро операційної системи (набір програм, які організовують виконання команд, розподіляють ресурси між пристроями і програмами);

• файлова система (структура збереження даних на зовнішніх носіях і сукупність програм, які забезпечують роботу з цією структурою);

• драйвери пристроїв (спеціалізовані програмні модулі, які керують роботою зовнішніх пристроїв);

• системні бібліотеки (окремі файли, що надають іншій програмі набір використовуваних функцій для завантажування при зверненні до ОС із заявкою на виконання функції з бібліотеки);

• інтерфейс користувача (сукупність засобів, які забезпечують взаємодію користувача з програмами та пристроями).

Операційна система забезпечує управління всіма апаратними компонентами комп’ютера, запускає програми, забезпечує захист даних, виконує різноманітні сервісні функції по запитах користувача та програм. Будь-яка програма користується послугами операційної системи, а тому може працювати тільки під керуванням тієї операційної системи, яка забезпечує для неї ці функції.

Простіше пояснити: не "навіщо потрібна операційна система", а "що було б, якби її не існувало". Якби не було ОС, то з комп'ютером було б дуже складно спілкуватися. Скажімо, програміст мав би створювати програму не на якійсь зручній мові програмування, а на мові машинних кодів. Відсутність ОС загнала б у глухий кут і будь-якого користувача. В його розпорядженні не виявилося б сучасних засобів керування апаратурою (дисками, мишею, принтером) і звичних програмних додатків (ігор, антивірусів, графічних редакторів тощо).

Засоби для підтримки діалогу між користувачем і ОС називають інтерфейсом ОС. Діалог відбувається за допомогою команд, які дає користувач. Якщо команди треба вводити з клавіатури у командний рядок, то такий інтерфейс називають командним (наприклад, ОС MS-DOS, Unix), а якщо за допомогою мишки та графічних зображень команд на екрані, то інтерфейс називають графічним (ОС Windows).

Ресурси - це логічні й фізичні компоненти комп'ютера: оперативна пам'ять, місце на диску, периферійні пристрої, процесорний час тощо.

Керування ресурсами полягає, наприклад, у тому, що ОС: розпізнає й обробляє команди, які надходять з клавіатури; керує роботою дисків; готує інформацію для виведення на екран монітора або на принтер тощо. При цьому ОС намагається оптимальним способом розподіляти ресурси між різними завданнями, що виконуються.

Інформаційні ресурси — документи й масиви документів в інформаційних системах (бібліотеках, архівах, фондах, банках даних, депозитаріях, музейних сховищах тощо). Види інформаційних ресурсів: стрічки новин (онлайн-новини); передплати на електронні копії періодичних видань; доступ до електронних архівів і баз даних, що містять інформацію із найрізноманітніших питань; аналітичні звіти і дослідження тощо.

Інша функція ОС - керування обчислювальними процесами. Обчислювальні процесом (або завданням) називається послідовність дій, яка задається програмою. Переважна більшість сучасних програм сконструйовані так, що вони можуть виконуватися тільки за наявності операційної системи. У принципі функції керування процесами можна було б передати кожній прикладній програмі, але тоді програми були б набагато більшими та складнішими. Тому зручніше мати на комп'ютері одну керуючу програму - операційну систему, послугами якої користуватимуться всі інші програми.

Для виконання третьої функції ОС - забезпечення взаємодії користувача з апаратурою - служить інтерфейс користувача ОС. До складу інтерфейсу користувача входить також набір сервісних програм - утиліт.

Утиліта - це невелика програма, що виконує конкретну сервісну функцію. Утиліти звільняють користувача від виконання рутинних часом досить складних операцій.

Сучасні ОС надають користувачеві широкий спектр сервісних послуг. Чим досконалішою є ОС, тим зручніше у ній працювати користувачу.

Для ІВМ-сумісних ПК створено багато ОС, серед яких найпопулярнішими є DOS, Windows, UNIX, LINUX та інші. Для роботи на ПК найчастіше використовуються системи класу Windows (95, 98, ME, NT, 2000, XP, 7).

Операційні системи поділяють на:

- однозадачні;

- багатозадачні.

Однозадачні системи (вони, як правило, для одного користувача) допускають тільки послідовне виконання завдань: у кожний момент часу виконується тільки одне завдання. Зрозуміло, що ефективність використання ресурсів комп'ютера при цьому є невисокою. Однозадачний режим був характерний для перших ЕОМ. При роботі в цьому режимі центральний процесор змушений був простоювати, очікуючи, наприклад, закінчення виведення на зовнішній друкувальний пристрій або введення додаткових даних. Практично всі сучасні ОС підтримують багатозадачний режим, при якому можливе паралельне виконання завдань, розподіл ресурсів комп'ютера між завданнями. Багатозадачність означає, що користувач може запускати декілька програм одночасно, а ОС так повинна завантажити процесор роботою, щоб у користувача склалося враження, що процесор виконує одночасно всі його задачі, хоча реально один процесор у окремий момент часу може виконувати роботу лише з одною програмою. Ця багатозадачність здійснюється методом квантування, коли процесор обслуговує одну програму протягом одного кванту часу, іншу протягом другого і так по колу.

Однозадачною ОС є розглянута тут система МS-DOS. До сучасних багатозадачних систем належать усі ОС класу Windows. Типовим прикладом ОС багатьох користувачів є система UNIX, що встановлюється на комп'ютерах у великих офісах, банках, страхових компаніях тощо.

Найпоширеніші операційні системи, якими ми користуємося в повсякденній роботі: Dos, Windows NT, Windows 98, Windows XP, Windows 2000, Windows 7, LINUX.

Отже, операційна система — це програма, яка завантажується при включенні комп'ютера. Вона проводить діалог з користувачем, здійснює управління комп'ютером, його ресурсами (оперативною пам'яттю, місцем на дисках і т.д.), запускає інші (прикладні) програми на виконання. Операційна система забезпечує користувачу і прикладним програмам зручний спосіб спілкування (інтерфейс) з пристроями комп'ютера.

Операційна система як віртуальна машина

Архітектура більшості комп'ютерів на рівні машинних команд дуже незручна для використання прикладними програмами. Наприклад, робота з диском припускає знання внутрішнього пристрою його електронного компонента – контролера для уведення команд обертання диска, пошуку й форматування доріжок, читання й записи секторів і т.д. Ясно, що середній програміст не в змозі враховувати всі особливості роботи устаткування (у сучасній термінології – займатися розробкою драйверів пристроїв), а повинен мати просту високорівневу абстракцію, скажемо представляючи інформаційний простір диска як набір файлів. Файл можна відкривати для читання або запису, використати для одержання або запису інформації, а потім закривати. Це простіше, ніж піклуватися про деталі переміщення головок дисків або організації роботи мотора. Аналогічним чином, за допомогою простих та ясних абстракцій, ховаються від програміста всі непотрібні подробиці організації переривань, роботи таймера, керування пам'яттю й т.д. Більше того, на сучасних обчислювальних комплексах можна створити ілюзію необмеженого розміру оперативної пам'яті та числа процесорів. Всім цим займається операційна система. Таким чином, операційна система представляється користувачеві віртуальну машину, з якою простіше мати справу, чим безпосередньо з устаткуванням комп'ютера.

Операційна система як менеджер ресурсів

Операційна система призначена для керування всіма частинами досить складної архітектури комп'ютера. Представимо, наприклад, що відбудеться, якщо кілька програм, що працюють на одному комп'ютері, будуть намагатися одночасно здійснювати вивід на принтер. Ми одержали б мішанину рядків і сторінок, виведених різними програмами. Операційна система запобігає такого роду хаосу за рахунок буферизації інформації, призначеної для друку на диску й організації черги на друк. Для багатокористувацьких комп'ютерів необхідність керування ресурсами і їхнього захисту ще більш очевидна. Отже, операційна система, як менеджер ресурсів, здійснює впорядкований і контрольований розподіл процесів, пам'яті й інших ресурсів між різними програмами.

Операційна система як захисник користувачів і програм

Якщо обчислювальна система допускає спільну роботу декількох користувачів, то виникає проблема організації їхньої безпечної діяльності. Необхідно забезпечити схоронність інформації на диску, щоб ніхто не міг видалити або пошкодити чужі файли. Не можна дозволити програмам одних користувачів довільно втручатися в роботу програм інших користувачів. Всю цю діяльність здійснює операційна система як організатор безпечної роботи користувачів та їхніх програм.

Операційна система як постійно функціонуюче ядро

Нарешті, можна дати й таке визначення: операційна система - це програма, що постійно працює на комп'ютері й взаємодіюча з усіма прикладними програмами. Здавалося б, це абсолютно правильне визначення, але, як ми побачимо далі, у багатьох сучасних операційних системах постійно працює на комп'ютері лише частина операційної системи, що прийнято називати її ядром.

Як ми бачимо, існує багато точок зору на те, що таке операційна система. Неможливо дати їй адекватне строге визначення. Нам простіше сказати не що таке операційна система, а для чого вона потрібна й що вона робить.

Контрольні запитання

1. Що таке інформаційна система?

2. Що входить до складу інформаційної системи?

3. Що таке операційна система?

4. Які основні складові операційної системи?

5. Що таке ресурси?

6. Що таке інформаційні ресурси?

7. Що таке утиліта?

8. Які операційні системи вам відомі?

Лекції 8-9