Файл: Функции операционных систем персональных компьютеров.pdf

Архитектурой аппаратного обеспечения называются внутренние компоненты компьютера, а также устройства ввода и вывода. Внутренние компоненты составляет управляющее и вычислительное устройство. Устройства ввода и вывода необходимы для взаимодействия с внешним миром. В большинстве случаев, архитектура аппаратного обеспечения диктует правила, которым должны удовлетворять работающие на них операционные системы.

Под операционной системой понимается комплекс взаимосвязанных программ, управляющий ресурсами вычислительных устройств. С другой стороны, операционная система является некоторой абстракцией, которая скрывает от пользователя работу аппаратного обеспечения. Главной центральной частью операционной системы является ядро. В настоящее время, распространение получили: монолитное и микроядро.

1. Монолитное ядро. Отличительной особенностью данной схемы операционной системы является то, что все части её ядра – это составные компоненты одной программы, работающие в одном адресном пространстве [4]. К основным преимуществам относят высокую скорость работы и простоту разработки модулей. Основным недостатком является то, что при нарушении работы одного из компонентов ядра, перестает работать вся система. При внесении изменений в аппаратное обеспечение, необходимо произвести полную перекомпиляцию всего ядра.
2. Микроядро. Данная архитектура предоставляет минимальный набор для взаимодействия с оборудованием и основные функции для работы с процессами. К достоинствам можно отнести высокую степень модульности и возможность устойчивой работы, при возникновении ошибок или сбоев оборудования. Недостатком является то, что передача информации требует больших расходов ресурсов и времени [2].

Причины, из-за которых микроядро имеет меньшую производительность и более высокую степень надежности.

Принцип работы микроядерной архитектуры состоит в том, что микроядро защищено от остальных частей ОС и приложений (рисунок 4).

Рисунок 4

В состав микроядра входят машинно-зависимые модули и модули, управляющие процессами, прерываниями, виртуальной памятью и т.д. Высокоуровневые функции ядра обычно оформляются в виде отдельных серверов, которые работают в режиме пользователя. Серверы выполняются в отдельных процессах, каждый в своей области памяти. Поэтому при нарушении работы одного сервера, он может быть перезапущен, не нарушив работы других серверов, а так как они все осуществляют работу в режиме пользователя, то повышается надежность работы всей операционной системы. Так же повышение надежности осуществляется благодаря меньшему объему исполняемой программы (меньшему числу машинных команд), так как уменьшается количество совершаемых ошибок. Помимо этого, данному типу архитектуры присуща расширяемость. При появлении необходимости внедрения нового модуля, объем работ существенно снижается. В отличии от монолитного ядра, нам необходимо будет написать модуль и установить связи с остальными компонентами ядра. При этом отсутствует надобность изменять все ядро. Так, например, не прерывая работы, можно загружать и выгружать новые драйвера. Но во всем имеются свои минусы и, к сожалению, такой принцип работы микроядерной архитектуры оказывает существенное влияние на производительность. Если мы работаем с монолитным ядром, выполнение системного вызова сопровождается всего двумя переключениями режимов – с режима пользователя в режим ядра и обратно [1]. Но при работе с микроядром осуществляется 4 переключения (рисунок 5).

Рисунок 5

В связи с существованием множества различных архитектур аппаратного обеспечения и операционных систем, появилась необходимость портирования программ и программного обеспечения с одной архитектуры на другую. Портированием называется процесс адаптации некоторого продукта или его частей, с целью работы в другой среде с максимальным сохранением его свойств. Необходимость портирования чаще всего возникает из-за несоответствия в системе команд процессора. При необходимости переноса операционной системы с одной архитектуры на другую, нужно учитывать различные факторы.

Например, специфические свойства процессора, реализацию платформенно-зависимых частей и т.д. Процесс портирования должен осуществляться по принципу – для каждого из модулей реализуется платформенная независимость - и так модуль за модулем [3]. Описанный выше подход уменьшает количество возникающих ошибок и упрощает процесс тестирования. Микроядерная архитектура обладает высокой степенью переносимости, так как весь машинный код находится в микроядре. В связи с тем, что в данном типе архитектуры используется только элементарные функции управления процессами и минимальный набор инструментов для работы с оборудованием, процесс портирования облегчается в разы.

Выбор операционной системы зависит от архитектуры аппаратного обеспечения, на котором она будет работать и от задач, которые должна выполнять операционная система. Если приоритетом является быстродействие, то разумнее выбирать монолитное ядро, если же основной задачей является надежность — микроядерная архитектура.
 

Вывод по второй главе:

Без операционной системы работать с программами за компьютером было бы бесполезно. Когда компьютеры только появлялись, пользователи использовали командную строку, в которой необходимо выполнить ряд команд для того что бы взаимодействовать с аппаратной частью компьютера.

Сегодня все компьютеры используют графический интерфейс пользователя (GUI). Благодаря GUI любой человек может управлять ПК без специального обучения. GUI — сокращенно графический интерфейс пользователя.

Операционная система содержит графику, иконки и обычно навигация происходит с помощью компьютерной мыши. См. GUI для полного определения.

Заключение

Для современных операционных систем характерна сложная структура, все элементы выполняют определенные функции по управлению компьютером:

• Управление файловой системой.
• Командный процессор.
• Графический интерфейс.
• Сервисные программы.
• Справочная система.

Операционные системы предназначены для управления ресурсами (устройствами) компьютера и вычислительными процессами.

Список литературы

1. Shelley Gaskin, Robert L. Ferrett GO! with Microsoft Windows 7 Comprehensive; Prentice Hall - Москва, 2016. - 720 c.
2. Операционные системы; Либроком - Москва, 2017. - 352 c.
3. Основы работы в операционной системе Windows. Практикум пользователя персонального компьютера; Феникс - Москва, 2007. - 176 c.
4. Практикум по операционным системам; Либроком - Москва, 2010. - 328 c.
5. Алаева Компьютерные Сети; Schiffer Publishing - Москва, 2010. - 134 c.
6. Баула В. Г., Томилин А. Н., Волканов Д. Ю. Архитектура ЭВМ и операционные среды; Академия - Москва, 2011. - 336 c.
7. Ботт Эд , Зихерт Карл , Стинсон Крейг Windows Vista. Inside Out (+ CD-ROM); ЭКОМ Паблишерз - Москва, 2015. - 225 c.
8. Воробьев Л. В., Давыдов А. В., Щербина Л. П. Системы и сети передачи информации; Академия - Москва, 2009. - 336 c.
9. Галатенко В. А. Программирование в стандарте POSIX. Курс лекций; Интернет-университет информационных технологий - Москва, 2004. - 560 c.
10. Ганеев Р. М. Проектирование интерфейса пользователя средствами Win32 API; Горячая Линия - Телеком - , 2007. - 360 c.
11. Дейтел Х. М., Дейтел П. Дж., Чофнес Д. Р. Операционные системы. Часть 2. Распределенные системы, сети, безопасность; Бином-Пресс - Москва, 2011. - 704 c.
12. Дейтел Х. М., Дейтел П. Дж., Чофнес Д. Р. Операционные системы. Часть1. Основы и принципы; Бином-Пресс - Москва, 2011. - 448 c.
13. Делев Владимир Алексеевич Информатика. Ч.1. Основы Персонального Компьютера. Операционные Системы; ConJelCo- Москва, 2007. - 100 c.
14. Демьянович Ю. К., Лебединский Д. М. Операционная система UNIX (LINUX) и распараллеливание; Издательство Санкт-Петербургского университета - Москва, 2005. - 112 c.
15. Иртегов Д. В. Введение в операционные системы; БХВ-Петербург - Москва, 2012. - 874 c.
16. Карпов В. Е., Коньков К. А. Основы операционных систем. Курс лекций. Учебное пособие; Интернет-университет информационных технологий - Москва, 2005. - 632 c.
17. Клейменов С.А., Мельников В.П., Петраков А.М. Администрирование в инофрмационных системах; Студия АРДИС, ТРК ВС РФ "Звезда" - Москва, 2008. - 272 c.
18. Коньков К. А. Устройство и функционирование ОС Windows. Практикум к курсу "Операционные системы"; Бином. Лаборатория знаний - Москва, 2008. - 208 c.
19. Курячий Г. В. Операционная система UNIX. Курс лекций. Учебное пособие; Интернет-университет информационных технологий - Москва, 2011. - 288 c.
20. Магда Ю. С. UNIX для студента; БХВ-Петербург - Москва, 2007. - 480 c.
21. Мартемьянов Ю. Ф., Яковлев А. В., Яковлев А. В. Операционные системы. Концепции построения и обеспечения безопасности; Горячая Линия - Телеком - , 2011. - 338 c.
22. Мертенс Петер Интегрированная обработка информации. Операционные системы в промышленности; Финансы и статистика - , 2007. - 424 c.
23. Назаров С. В., Гудыно Л. П., Кириченко А. А. Операционные системы. Практикум для бакалавров; КноРус - Москва, 2012. - 376 c.
24. Партыка Т. Л., Попов И. И. Операционные системы, среды и оболочки; Форум - Москва, 2010. - 544 c.
25. Персианов Вячеслав Венедиктович Компьютерные Обучающие Системы:Разработка И Применение; АСТ, Сова, Астрель-СПб, Харвест - Москва, 2012. - 732 c.
26. Свиридова М. Ю. Операционная система Windows XP; Академия - Москва, 2006. - 192 c.
27. Свиридова М. Ю. Операционная система Windows ХР; Академия - Москва, 2016. - 192 c.