Операционная система, ОС
-
вычистлительная среда, в которой выполняются прикладные программы,
комплекс системных и управляющих программ, предназначенных для наиболее
эффективного использования всех ресурсов вычислительной системы (ВС)
и удобства работы с ней.
Вычислительная система
-
взаимосвязанная совокупность аппаратных средств вычислительной техники и программного обеспечения, предназначенная для обработки информации.
Назначение ОС - организация вычислительного процесса в вычислительной
системе, рациональное распределение вычислительных ресурсов между отдельными
решаемыми задачами; предоставление пользователям многочисленных сервисных
средств, облегчающих процесс программирования и отладки задач. Операционная
система исполняет роль своеобразного интерфейса между пользователем и ВС, т.е.
ОС предоставляет пользователю виртуальную ВС. Это означает, что ОС в
значительной степени формирует у пользователя
представление о возможностях ВС, удобстве работы с ней, ее пропускной
способности. Различные ОС на одних и тех же технических средствах могут
предоставить пользователю различные возможности для организации вычислительного
процесса или автоматизированной обработки данных.
Интерфейс
-
совокупность аппаратуры и программных средств, необходимых для
обмена информацией между различными компонентами информационной системы,
в частности, для подключения периферийных устройств к ПЭВМ.
В программном обеспечении вычислительной системы операционная система
занимает основное положение, поскольку осуществляет планирование и контроль
всего вычислительного процесса. Любая из компонент программного обеспечения
обязательно работает под управлением ОС.
В соответствии с условиями применения различают три режима ОС:
пакетной обработки,
разделения времени,
реального времени.
В режиме пакетной обработки ОС последовательно выполняет собранные в пакет
задания. В этом режиме пользователь не имеет контакта с ЭВМ, получая лишь
результаты вычислений. В режиме разделения времени ОС одновременно выполняет
несколько задач, допуская обращение каждого пользователя к ЭВМ. В режиме
реального времени ОС обеспечивает управление объектами в соответствии с
принимаемыми входными сигналами. Время отклика ЭВМ с ОС реального времени на
возмущающее воздействие должно быть минимальным.
Архитектуры ядер ОС
Виды архитектур ядер операционных систем:
Монолитное ядро
Представляет богатый набор оборудования. Все компоненты монолитного ядра находятся в одном адресном пространстве. Эта схема ОС, когда все части ее ядра - это составные части одной программы. Монолитное ядро - самый старый способ организации ОС.
Достоинства: высокая скорость работы, простая разработка модулей.
Недостатки: Ошибка работы одного из компонентов ядра нарушает работу всей системы.
Модульное ядро
Это современная модификация монолитных ядер ОС, но в отличие от них модульное ядро не требует полной перекомпиляции ядра при изменения аппаратного обеспечения компьютера. Более того модульные ядра имеют механизм погрузки модулей ядра. Погрузка бывает статической- с перезагрузкой ОС, и динамической - без перезагрузки ОС.
Микроядро
Представляет только основные функции управления процессами и минимальный набор для работы с оборудованием. Классические микроядра дают очень небольшой набор системных вызовов.
Достоинства: устойчивость к сбоям и ошибкам оборудования и компонентов системы, высокая степень ядерной модульности, что упрощает добавление в ядро новых компонентов и процесс отладки ядра. Для отладки такого ядра можно использовать обычные средства. Архитектура микроядра увеличивает надежность системы.
Недостатки: Передача информации требует больших расходов и большого количества времени.
Экзоядро
Такое ядро ОС, которое предоставляет лишь функции взаимодействия процессов, безопасное выделение и распределение ресурсов. Доступ к устройствам на уровне контроллеров позволяет решать задачи, которые не характерны для универсальной ОС.
Наноядро
Такое ядро выполняет только единственную задачу - обработку аппаратных прерываний, образуемых устройствами ПК. После обработки наноядро посылает данные о результатах обработки далее идущему в цепи программному обеспечения при помощи той же системы прерываний.
Гибридное ядро
Модификация микроядер, позволяющая для ускорения работы впускать несущественные части в пространство ядра. На архитектуре гибкого ядра построены последние операционные системы от Windows, в том числе и Windows 7-10.
Литература
Сетевые операционные системы / В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. – СПб.:Питер, 2001. – 544 с.
Операционная система UNIX / А. Робачевский. – CG,.:BHV, 1999. – 451 с.http://www.citforum.ru/operating_systems/
Дейтел Г. Введение операционные системы : В 2-х т. Т.1. - М.: Мир,1987 - 359 с.
Дейтел Г. Введение операционные системы : В 2-х т. Т.2. - М.: Мир,1987 – 398 с.
Девис У. Операционные системы - М. : Мир, 1980 - 436 с
Лорин Г., Дейтел Х. Операционные системы. - М.: Финансы и статистика, 1984.-392 с.
Знаете ли Вы, что защищённый режим компьютера, разработан фирмой DEC и заключается в том, что программист и разрабатываемые им программы используют логическое адресное пространство, размер которого может быть намного больше, чем объем ОЗУ. Логический адрес преобразуется в физический адрес автоматически с помощью схемы управления памятью (MMU). При этом содержимое сегментного регистра не связано напрямую с физическим адресом, а является номером сегмента в соответствующей таблице. Благодаря защищённому режиму, в памяти может храниться только та часть программы, которая необходима в данный момент, а остальная часть может храниться во внешней памяти (например, на жёстком диске). В случае обращения к той части программы, которой нет в памяти в данный момент, операционная система может приостановить программу, загрузить требуемую секцию кода из внешней памяти и возобновить выполнение программы. Следовательно, становятся допустимыми программы, размер которых больше объёма имеющейся памяти, и пользователю кажется, что он работает с большей памятью, чем на самом деле.
