Cunoaște Intuit, curs, arhitectura, scopul și funcțiile sistemelor de operare

1.4. Numirea componența și funcțiile sistemului de operare

În prezent, există mai multe tipuri diferite de sisteme de operare, diferite domenii de aplicare, platforme hardware, precum și alte modalități de implementare. Sisteme de operare scop pot fi împărțite în patru componente majore [5. 10. 13.].

1. Organizarea (software) interfata user-friendly între aplicații și utilizatori, pe de o parte, și hardware-ul computerului - pe de altă parte. În loc de calculator sistem de operare hardware-ul real este utilizatorul o mașină virtuală îmbunătățită cu care sunt mult mai confortabil și mai ușor de programul. Aici este o listă de servicii de bază. furnizate de sistemele de operare tipice.

Ca urmare, aparatul real, care poate efectua doar un mic set de acțiuni elementare (instrucțiuni de mașini), prin intermediul sistemului de operare este convertit într-o mașină virtuală care efectuează o gamă largă de caracteristici mult mai puternice. Mașina virtuală este, de asemenea, controlată de comenzi, dar comenzi un nivel mai ridicat, de exemplu: pentru a șterge fișierul cu un anumit nume, execută programul de aplicație, pentru a ridica prioritatea sarcinilor pentru a aduce imprimarea fișier text, etc. Astfel, scopul OS este de a oferi utilizatorului (programator) într-o anumită mașină virtuală extinsă, care este mai ușor de programat și care este mai ușor de a lucra cu decât direct cu componenta hardware a unui computer adevărat. sistem sau de rețea.

2. Utilizarea eficientă a resurselor informatice. OS nu este doar convenabil pentru utilizatori și programatori să interfață pentru hardware-ul computerului, dar, de asemenea, este un fel de manager de resurse informatice. Resursele majore ale sistemelor informatice moderne includ procesoare, memorie principală. cronometre, seturi de date, discuri, unități de bandă magnetică (ML), unități de stocare externe (/ DVD / Blu-Ray CD / USB), imprimante, dispozitive de rețea, și așa mai departe. Aceste resurse sunt alocate sistemului de operare între programe. Spre deosebire de program, care este un obiect static. executabil de program - un obiect dinamic. El a numit procesul și este conceptul de bază al sistemelor de operare moderne.

managementul sistemelor informatice pentru utilizarea mai eficientă a acestora este a doua desemnare a sistemului de operare. Criterii de eficiență. potrivit căreia sistemul de operare al calculatorului este organizarea resurselor, pot fi diferite. De exemplu, în unele sisteme, cum ar criteriu important, ca sisteme de calcul de lățime de bandă, în altele - timpul reacției sale. De multe ori, sistemul de operare trebuie să îndeplinească mai multe criterii contradictorii care le oferă dezvoltatorilor o dificultate serioasă.

soluție de management include un număr de general, nu depind de sarcinile de tip resursă:

1. Planificarea resurselor - determinarea procesului, atunci când și în ce calitate (în cazul în care resursa poate fi eliberată parțial) ar trebui să aloce resursa;
2. satisfacerea cererilor de resurse - procesele de alocare a resurselor;
3. monitorizarea stării și evidența utilizării resurselor - pentru a menține informații actuale privind resursele de muncă și distribuirea cotei sale;
4. soluționarea conflictelor dintre procese. care concurează pentru aceeași resursă.

Pentru a aborda aceste sarcini comune de gestionare diferite sisteme de operare utilizează algoritmi diferite, caracteristicile pe care, în cele din urmă, determină forma sistemului de operare, în general, inclusiv caracteristicile de performanță, domeniul de aplicare și chiar și interfața cu utilizatorul. Astfel, managementul constituie importante OS scop. Spre deosebire de funcțiile extinse ale mașinii virtuale cele mai multe funcții de conducere sunt efectuate automat de către sistemul de operare și de programator aplicații disponibile.

În plus, sistemele de operare moderne au un set destul de mare de instrumente și metode de diagnostic și de recuperare a sistemului. Printre acestea se numără:

• programe de diagnosticare pentru a detecta erori în configurația sistemului de operare;
• înseamnă a restabili ultima configurație bună cunoscută;
• înseamnă a restaura fișiere deteriorate sau lipsă și alt sistem.

Trebuie remarcat un alt sistem de operare scop.

4. Posibilitatea de dezvoltare. Sistemele de operare moderne sunt organizate în așa fel încât să permită dezvoltarea eficientă, testarea și introducerea de noi funcții de sistem, fără a întrerupe procesul de funcționare normală a unui sistem informatic. Cele mai multe sisteme de operare evoluează în mod constant (de exemplu, lucida Windows). Acest lucru se întâmplă din următoarele motive.

1. Update și apariția unor noi tipuri de hardware. De exemplu, primele versiuni ale UNIX și OS / 2 nu a utilizat mecanismele de paginare de organizare (ceea ce este, vom discuta mai târziu), deoarece acestea au fost de lucru pe mașinile care nu sunt prevăzute cu hardware-ul adecvat.
2. Noi servicii. Pentru a satisface nevoile utilizatorilor sau administratorii de sistem de operare de sistem trebuie să ofere în permanență noi oportunități. De exemplu, poate fi necesar să adăugați noi instrumente pentru a monitoriza și evalua performanța noilor date de intrare și de ieșire (mijloace de intrare de vorbire). Un alt exemplu - pentru a sprijini noi aplicații folosind fereastra de afișare.
3. Corecții. Fiecare sistem de operare are bug-uri. Din când în când acestea sunt detectate și corectate. Prin urmare, apariția constantă de noi versiuni și ediții OS. Necesitatea unor modificări regulate impune anumite cerințe privind organizarea sistemelor de operare. Este evident că aceste sisteme (cum, de altfel, și alte sisteme software complexe) ar trebui să aibă o structură modulară, cu conexiuni clar definite inter-module (interfețe). Un rol important este jucat de o documentare bună și completă a sistemului.

Cele mai importante subsisteme ale managementului este subsistemului proces de management, memorie, fișiere și dispozitive externe, și subsisteme care sunt comune pentru toate resursele, sunt subsisteme ale interfeței cu utilizatorul, protecția și administrarea datelor.

Process Management. Subsistemul de management de proces afectează direct funcționarea sistemului informatic. Pentru fiecare program de sistem de operare executat organizează una sau mai multe procese. Fiecare proces este reprezentat la structura sistemului de operare de informații (descriptor de masă context procesor) care cuprinde un proces are nevoie de resurse de date, precum și resursele alocate efectiv (zona de memorie, timp de procesor, fișiere, dispozitive de intrare-ieșire și altele. ). Mai mult, în această structură de informații stocate datele care descriu istoricul procesului gazdă în sistem: starea curentă (active sau blocate), cu prioritate, registrele de stare, contorul programului, și altele.

În sistemul de operare moderne multiprogramming pot exista mai multe procese generate de inițiativa utilizatorilor și aplicațiile acestora, precum și procesele (sistem) inițiate de sistemul de operare pentru a-și îndeplini funcțiile. Deoarece procesele pot beneficia simultan pentru aceleași resurse, punerea în aplicare a subsistemului de management al proceselor intenționează să acorde prioritate proceselor care să le ofere resursele necesare, asigură procese de interoperabilitate și de sincronizare.

Important Funcția de gestionare a memoriei - de protecție a memoriei. încălcări de protecție a memoriei asociate cu accese în zonele de memorie alocate pentru alte aplicații de procese sau programele sistemului de operare. memorie de protecție ar trebui să împiedice o astfel de încercare de acces printr-o terminare anormală a programului ofensatoare.

componente externe. o funcție de control al dispozitivului extern atribuit subsistemul control al dispozitivelor externe, de asemenea, menționată ca subsistem de intrare-ieșire. Este interfața dintre miezul computerului și toate dispozitivele atașate. Spectrul acestor dispozitive este foarte extinsă (imprimante, scanere, monitoare, modemuri, controlere, adaptoare de rețea, ADC de diferite tipuri, etc ..), Sute de modele ale acestor dispozitive diferă în setul și secvența de comenzi utilizate pentru a comunica cu procesorul și alte componente.

Programul. gestionarea model specific al dispozitivului extern și ținând seama de toate caracteristicile sale, este numit conducătorul auto. Numărul mare de drivere potrivite determină în mare măsură succesul sistemului de operare de pe piață. Crearea de conducători auto care dezvoltatorii OS și companiile care produc dispozitive externe. Sistem de operare are nevoie pentru a sprijini o interfață bine definită între driverele și restul sistemului de operare. Apoi, dispozitive producătorii dezvoltatori IO pot livra, împreună cu șoferul său dispozitiv pentru sistemul de operare.

Politica de confidențialitate și de administrare. calculator de securitate a datelor de sistem este asigurată prin intermediul elasticității sistemului de operare pentru a proteja împotriva defectelor și eșecuri ale erorilor de hardware și software, precum și protejate împotriva accesului neautorizat. Pentru fiecare utilizator, sistemul necesar procedura de conectare, în care sistemul de operare se asigură că utilizatorul se autentifică. a permis serviciul administrativ. Administratorul sistemului informatic definește și limitează capacitatea utilizatorilor în punerea în aplicare a anumitor acțiuni, de exemplu, determină drepturile lor cu privire la tratamentul și utilizarea resurselor de sistem.

Un mijloc important de protecție sunt caracteristicile auditului sistemului de operare, este de a rezolva toate evenimentele pe care securitatea sistemului depinde. sistem de calcul Suport reziliență implementat pe baza redundanță (matrice RAID-disk, imprimante redundante și alte dispozitive, uneori procesoare redundante în sistemul de operare mai devreme. - sisteme duale si duplex, cu corpul majoritar și altele). În general, software-ul sistemului de toleranță la erori - una dintre cele mai importante responsabilități ale unui administrator de sistem, care-l folosește pentru un număr de instrumente și instrumente [7 speciale. 10. 13].

interfață de programare a aplicațiilor. programatorii de aplicații utilizați în aplicațiile lor, consultați sistemul de operare atunci când pentru a efectua anumite acțiuni care au nevoie statut special, care are singurul sistem de operare. a sistemului de operare disponibil pentru programator ca un set de funcții, interfață de programare numita aplicație (Application Programming Interface. API). Cererile de acces la funcțiile API prin apeluri de sistem. Modul în care aplicația primește un serviciu de sistem de operare, foarte similar cu apelul subrutinei.

Metodă de implementare a unui apel de sistem depinde de organizarea structurală a sistemului de operare, caracteristicile platformei hardware și limbajul de programare.

În apelul sistem UNIX procedurile de bibliotecă sunt aproape identice. Situația este diferită în Windows (pentru mai multe informații uita-te la acest lucru mai târziu).

Interfața cu utilizatorul. OS oferă o interfață ușor de utilizat, nu numai pentru aplicații, ci și pentru utilizator (programator, administrator). În interfața sistemului de operare timpurie a fost limitată la limba de control de locuri de muncă și nu are nevoie de un terminal. comenzi de limba de control de locuri de muncă blocate pe cartele perforate și rezultatele de locuri de muncă sunt afișate pe aparatul de imprimare.

Sistemele de operare moderne sprijină funcțiile avansate ale interfeței cu utilizatorul pentru terminale interactive pentru cele două tipuri de alfanumerice și grafice. Când lucrezi pentru un utilizator terminal de alfanumeric se află în posesia sistemului de comandă, a cărui dezvoltare reflectă funcționalitatea sistemului de operare. De obicei, limbajul de comandă de operare sistem vă permite să porniți și să opriți aplicația, efectuați diverse operații pe fișiere, să obțină informații despre starea sistemului de operare, administra sistemul. Comenzile pot fi administrate nu numai într-un mod interactiv cu terminalul, dar, de asemenea, așa-numitele citit din fișierul de comandă care conține o secvență de comenzi.

OS modul software responsabil pentru citirea comenzilor individuale sau secvențe de comenzi dintr-un fișier batch, numit uneori shell (în MS-DOS - shell).

Sisteme informatice controlate din linia de comandă, cum ar fi UNIX sistem, au carcasa. numita coajă (Shell). Ea, de fapt, nu face parte din sistemul de operare, dar profitul multor funcții ale sistemului de operare. Atunci când un utilizator se conectează, shell-ul începe. Terminalul standard pentru ei este un monitor cu tastatură. Shell-ul începe să tipărească invitații (prompte) - Semnul pentru dolar (sau alt semn), vorbind cu utilizatorul că shell este de așteptare pentru comenzi de intrare (controlat în mod similar cu MS-DOS). Acum, în cazul în care utilizatorul să tastați orice comandă, shell-ul creează un apel de sistem, iar sistemul de operare va executa comanda. După terminarea shell imprimă un prompt din nou și încearcă să citească următoarea linie de intrare.

Comenzile Introducerea poate fi simplificată în cazul în care sistemul de operare oferă o interfață grafică de utilizator. În acest caz, utilizatorul selectează meniul dorit pe ecran sau un simbol grafic (așa cum se întâmplă, de exemplu, în sistemul de operare Windows).