11. Операционные системы (ос) как средство распределения и управления ресурсами.

Операционная система – это комплекс программ, обеспечивающих

· управление ресурсами, т.е. согласованную работу всех аппаратных средств компьютера;

· управление процессами, т.е. выполнение программ, их взаимодействие с устройствами компьютера, с данными;

· пользовательский интерфейс, т.е. диалог пользователя с компьютером, выполнение определённых простых команд – операций по обработке информации.

Операционные системы обеспечивают интерфейс между пользователем и аппаратной частью компьютера.

По числу одновременно выполняемых задач выделяют ОС:

• однозадачные ОС (MS-DOS, ранние версии PC DOS);

• многозадачные (OS/2, UNIX, Windows).

Однозначные ОС предоставляют пользователю виртуальную машину и включают средства управления файлами, периферийными устройствами и средства общения с пользователем.

 Многозадачные ОС дополнительно управляют разделением между задачами совместно используемых ресурсов.

По числу одновременно работающих пользователей выделяют ОС:

• однопользовательские (MS-DOS, Windows 3.x, ранние версии OS/2);

• многопользовательские (UNIX, Windows NT).

Отличием многопользовых систем является наличие средств защиты информации пользователей от несанкционированного доступа.

Многопроцессорная обработка предполагает поддержку работы нескольких процессоров и присутствует в ОС Solaris 2.x фирмы Sun, OS/2 фирмы IBM, Windows NT фирмы Microsoft, NetWare 4.1 фирмы Novell и др. Отличием сетевой ОС от локальной являются средства передачи данных между компьютерами по линиям связи и реализация протоколов передачи данных, например IP, IPX и др.

По мере роста возможностей, производительности и изменениях в соотношении стоимости устройств компьютера положение стало нетерпимым, что привело к появлению многозадачных операционных систем, остававшихся однопользовательскими.

Такие ОС обеспечивают постановку заданий в первую очередь на выполнение, параллельное выполнение заданий, разделение ресурсов компьютера между выполняющимися заданиями. Так, например, одно задание может выполнять ввод данных, другое – выполняться ЦП, третье – выводить данные, четвёртое – стоять в очереди. Важнейшее техническое решение, обусловившее такие возможности, – появление у внешних устройств собственных процессоров (контроллеров).

При многозадачном режиме:

В оперативной памяти находится несколько заданий пользователей;

Время работы процессора разделяется программами, находящимися в оперативной памяти и готовыми к обслуживанию процессором;

Параллельно с работой процессора происходит обмен информацией с различными внешними устройствами.

Эволюция ОС во многом обусловлена совершенствованием аппаратной базы ЭВМ. Основные линии ОС.

Отличительные особенности Windows:

1) Простота и удобство в использовании. Windows оснащена несколькими функциями поиска неисправностей, включая утилиту системной информации, функцию проверки реестра, функцию проверки конфликтов версий (Version Conflict Manager) и мастер профилактического обслуживания (Maintenance Wizard).

2) Качество. Приложения загружаются быстрее. Windows поддерживает новую файловую систему FAT32, что позволяет существенно увеличить скорость работы с дисковыми накопителями и повысить плотность хранения информации. Windows содержит обновленную и расширенную библиотеку драйверов устройств, что обеспечивает возможность работы с самой различной периферией.

3) Поддержка технологий нового поколения. Windows поддерживает технологии и стандарты нового поколения, включая универсальную шину USB, расширенный стандарт Plug and Play и технические средства контроля энергопотребления. Встроенная поддержка MMX, Accelerated Graphics Port, Microsoft DirectX, поддержка дисков стандарта DVD и других новых технологий обеспечивает Windows великолепную обработку трехмерной графики.

К достоинствам Windows можно отнести:

1. Независимость программ от внешних устройств.

2. Средства для построения пользовательского интерфейса Windows содержат все необходимые функции для построения пользовательского интерфейса программ: окон, меню, запросов и т.д.

3. Доступность всей оперативной памяти. Это облегчает создание на ее базе больших программ.

4. Связь и внедрение объектов — новый способ обмена данными между приложениями, при котором вы имеется возможность комбинировать изображение, звук и текст.

5. Использование масштабируемых шрифтов True Type. В Windows действует принцип WYSIWYG (What you see is what you get), который означает, что та информация, которую вы видите на экране, соответствует тому, что выдается принтером при распечатке.

6. Единый пользовательский интерфейс. Действия с программами в среде Windows стандартизированы.

9. Многозадачность.

10. Совместимость с DOS-приложениями.

11. Удобство поддержки устройств и мультимедиа. Windows упрощает работу с внешними устройствами.

Режимы работы ОС.

Суть режима разделения времени: каждой программе, находящейся в оперативной памяти и готовой к исполнению, выделяется для исполнения фиксированный, задаваемый в соответствии с приоритетом пользователя интервал времени (интервал мультиплексирования). Если программа не выполнена до конца за этот интервал, её исполнение принудительно прерывается, и программа переводится в конец очереди. Из начала очереди извлекается следующая программа, которая исполняется в течение соответствующего интервала мультиплексирования, затем поступает в конец очереди и т.д. в соответствии с циклическим алгоритмом. Если интервал мультиплексирования достаточно мал (~ 200 мс), а средняя длина очереди готовых к исполнению программ невелика (~ 10 мс), то очередной квант времени выделяется программе каждые 2 с. В этих условиях ни один из пользователей практически не ощущает задержек, т.к. они сравнимы со временем реакции человека.

Одной из разновидностей режима разделения времени является фоновый режим, когда программа с более низким приоритетом работает на фоне программы с более высоким приоритетом. Режим реального времени — схема, при которой ЭВМ управляет некоторым внешним процессом, обрабатывая данные и информацию, непосредственно поступающую от объекта управления.

Основные подсистемы ОС:

командный процессор-программа, отвечающая за интерпретацию и исполнение простейших команд, подаваемых пользователем, и его взаимодействие с ядром ОС; драйверы — специализированные программки для управления различными устройствами, входящими в состав компьютера; интерфейс-диалог пользователя с компьютером, выполнение операций по обработке информации; файловая система — предназначенная для организации работы с хранящимися на диске данными и обеспечения стоимостного использования файлов несколькими пользователями и процессами. Файловая система ОС определяет структуру хранения файлов и каталогов на диске, правила задания имен файлов, допустимые атрибуты, права доступа и др; система прерываний- позволяет микропроцессору выполнять основную работу, не отвлекаясь на проверку состояния сложных систем, или прервать выполняемую работу и переключиться на анализ возникшей ситуации сразу после ее появления; утилиты — небольшие программы, обслуживающие различные устройства компьютера(например, утилита форматирования магнитных дисков);система загрузки –при запуске ОС проверяет наличие на диске ядра ОС, состоящего из файлов, загружает их в ОЗУ, запускает на исполнение системные файлы, дополнительно тестирует оборудование, подключает драйверы и тд; система ввода-вывода.

Команды ОС: 1)внутренние (командного процессора), 2)внешние (утилиты).

Рассмотрим на примере ОС MS DOS. Внутренние делятся на группы: команды для работы с дисками; с файлами (COPY –копирует файлы, может использоваться для слияния файлов, RENAME -переименование); с каталогами (DIR-выводит на экран список директориев и файлов, находящихся внутри текущего директория, MKDIR –создание нового директория,CHDIR –переход в другой директорий); команды управления системой. Внешние: FORMAT –форматирует диск, DISKCOPY –копирует содержимое флоппи-диска в одном дисководе на диск в другом, DISKCOMP –сравнение содержимого двух дискет, CHKDSK- проверка целостности файловой структуры, RECOVER- восстановление информации на дефектном диске.

Примеры: DIR*.txt -просмотр списка всех файлов с расширением txt; DISKCOPY A: B: -скопировать дискету в дисководе А на дискету в дисководе В.

Командный файл (КФ) — специальный текстовый файл, содержащий строки команд, выполняемых за один раз (пакет команд). Строками КФ могут быть команды ОС, вызовы исполняемых файлов (.COM, .EXE, .BAT), метки и специальные команды пакетной обработки. КФ могут создаваться с помощью любого текстового редактора либо командой: COPY CON <имя>.BAT

Командный файл состоит из команд операционной системы, имён файлов запуска (например, файлов с расширением .exe) и сервисных программных средств.