Файл: Функции операционных систем персональных компьютеров.pdf

Прикладной программист не должен беспокоиться о написании специального программного кода для записи данных на все множество дисков, которое может быть на ПК. Программист просто просит операционную систему записать данные на диск, а ОС занимается зависящей от аппаратуры информацией. Операционная система получает предоставляемые прикладными программами данные и записывает их на физический диск.

Использование операционной системы делает программное обеспечение более общим: программы могут работать на любом компьютере, на котором можно запустить эту операционную систему, поскольку взаимодействуют с операционной системой, а не с аппаратурой.

Наиболее часто используемые операционные системы, такие как DOS, Windows, UNIX, также предоставляют пользовательский интерфейс: пользователь может набирать команды в системном приглашении. ОС интерпретирует эти инструкции с помощью программы, логично называемой командным интерпретатором, или процессором.

В функции операционной системы входит:

• осуществление диалога с пользователем;
• ввод–вывод и управление данными;
• планирование и организация процесса обработки программ;
• распределение ресурсов (оперативной памяти и кэша, процессора, внешних устройств);
• запуск программ на выполнение;
• всевозможные вспомогательные операции обслуживания;
• передача информации между различными внутренними устройствами;
• программная поддержка работы периферийных устройств (дисплея, клавиатуры, дисковых накопителей, принтера и др.).
• организация среды взаимодействия и обмена информацией между работающими программами.

Далее более подробно рассмотрим названные функции.

Осуществление диалога с пользователем.

Компьютер сам по себе без разработанных человеком для него программ не может выполнить какой–либо работы. Компьютерной программой называют упорядоченную последовательность команд (инструкций) компьютеру для решения задач. Программное обеспечение (ПО) является логическим продолжением технических средств компьютера, создающим возможности применения компьютера в информационной деятельности человека.

Как любое техническое устройство, компьютер обменивается информацией с человеком посредством набора определенных правил, обязательных как для машины, так и для человека. Эти правила в компьютерной литературе называются интерфейсом. От интерфейса зависит технология общения человека с компьютером. Можно выделить следующие виды интерфейса: командный интерфейс, графический WIMP–интерфейс, SILK–интерфейс.

---

1. Кo­мa­ндный интe­рфe­йc­. Этo­т интерфейс называется так потому, что в этом видe­ интe­рфe­йc­a­ чe­лo­вe­к подает команды компьютеру, а компьютер их выполняет и выдa­e­т рe­зультa­т человеку. Командный интерфейс реализован в виде пакетной тe­хнo­лo­гии и тe­хнo­лo­гии командной строки.
2. Графический WIMP–интерфейс. Характерной особенностью этого вида интe­рфe­йc­a­ являe­тc­я тo­, что диалог с пользователем ведется не с пo­мo­щью кo­мa­нд, a­ с помощью графических образов – меню, окон, других элe­мe­нтo­в.
3. SILK–интe­рфe­йc­. Этo­т вид интерфейса наиболее приближен к обычной, человеческой фo­рмe­ o­бщe­ния. B­ рамках этого интерфейса идет речевое общение человека и кo­мпьютe­рa­. При этом компьютер находит для себя команды, анализируя чe­лo­вe­чe­c­кую рe­чь и находя в ней ключевые фразы. Результат выполнения кo­мa­нд o­н тa­кжe­ преобразует в понятную человеку форму.

Ввод–вывод и управление данными. Программная поддержка работы периферийных устройств.

В составе любой ОС существует специальная подсистема, управляющая аппаратурой ввода–вывода. Основные задачи, решаемые с помощью этой подсистемы, состоят в следующем:

• подсистема должна обеспечить пользователей удобным и понятным интерфейсом для обращения к периферийным устройствам (ПУ) как в однопользовательском, так и в многопользовательском режимах работы ЭВМ; при этом часто выдвигается требование на достижение унифицированного интерфейса для доступа к различным по своим физическим характеристикам ПУ, для чего реализуется принцип независимости от устройств;
• в мультипрограммном режиме работы систем разделения времени подсистема должна обеспечить такое планирование процесса ввода–вывода данных, чтобы достичь максимального перекрытия во времени работы центрального процессора (ЦП) и аппаратуры ввода–вывода.
• состав подсистемы ОС для устройств ввода–вывода и аппаратура ввода–вывода существенно отличаются для различных ЭВМ, но можно выделить и единое концептуальное начало, свойственное всем подсистемам. Аппаратуру ввода–вывода можно рассматривать как совокупность аппаратурных процессоров, которые способны работать параллельно друг относительно друга, а также относительно ЦП. На таких процессорах выполняются так называемые внешние процессы. Например, для печатающего устройства процесс может состоять из совокупности действий, обеспечивающих перевод каретки, продвижение бумаги на одну строку, печать любого заданного числа символов на строке.

---

Внешние процессы взаимодействуют с программными процессами, выполняемыми ЦП и оперативной памятью. Существенно, что скорость выполнения программного процесса может на несколько порядков превосходить скорость внешнего процесса.

Подсистема ОС для управления вводом–выводом с точки зрения программных процессов является интерфейсом с ПУ. Различают три типа действий с ПУ:

• операции чтения–записи данных;
• операции управления ПУ;
• операции по проверке состояния ПУ.

Планирование и организация процесса обработки программ. Организация среды взаимодействия и обмена информацией между работающими программами.

При решении вычислительной задачи ЭВМ использует свои ресурсы в объеме и последовательности, определяемых алгоритмом решения. К ресурсам ЭВМ относятся объем оперативной и внешней памяти, время работы процессора, время обращения к внешним устройствам (внешняя память, устройства отображения). Естественно, что эти ресурсы ограничены. Поэтому и требуется найти наилучшую последовательность решения поступивших на обработку вычислительных задач. Процесс определения последовательности решения задач во времени называется планированием. При планировании необходимо знать, какие ресурсы и в каком количестве требует каждая из поступивших задач. Анализ потребности задачи в ресурсах производится на основе ее программы решения. Программа состоит, как правило, из ограниченного набора процедур (по крайней мере к этому стремятся) с известными для данной ВС затратами ресурсов. После анализа поступивших программ решения задач становится ясно, какая задача каких ресурсов требует и в каком объеме. Критерии, используемые при планировании, зависят от степени определенности алгоритмов решаемых задач.

Распределение ресурсов. Запуск программ на выполнение.

Управление ресурсами вычислительной системы с целью наиболее эффективного их использования является назначением операционной системы. Например, мультипрограммная операционная система организует одновременное выполнение сразу нескольких процессов на одном компьютере, поочерёдно переключая процессор с одного процесса на другой, исключая простои процессора, вызываемые обращениями процессов к вводу–выводу ОС также отслеживает и разрешает конфликты, возникающие при обращении нескольких процессов к одному и тому же устройству ввода–вывода или к одним и тем же данным.

Критерий эффективности, в соответствии с которым ОС организует управление ресурсами компьютера, может быть различным. Например, в одних системах важен такой критерий, как пропускная способность вычислительной системы, в других – время её реакции. Соответственно выбранному критерию эффективности операционные системы по–разному организуют вычислительный процесс.

---

Управление ресурсами включает решение следующих общих, не зависящих от ресурса задач:

• планирование ресурса, то есть определение, какому процессу, когда и в каком количестве (если ресурс может выделяться частями) следует выделить ресурс;
• удовлетворение запросов на ресурсы;
• отслеживание состояния и учёт использования ресурса, то есть поддержание оперативной информации о том, занят или свободен ресурс и какая доля ресурса уже распределена;
• разрешение конфликтов между процессами.

Задача организации эффективного совместного использования ресурсов несколькими процессами является весьма сложной, и слож­ность эта порождается в основном случайным характером возникновения запросов на потребление ресурсов. В мультипрограммной системе образуются очереди заявок от одновременно выполняемых программ к разделяемым ресурсам компьютера: процессору, страницам памяти, к принтерам, к дискам. Операционная система организует обслуживание этих очередей по разным алгоритмам: в порядке поступления, на основе приоритетов, кругового обслуживания и т. д.

Исходя из приведенных данных становится очевидно, насколько важные функции выполняют операционные системы персональных компьютеров. Они позволяют пользователю практически ни о чем не беспокоиться, в то время как сами осуществляют такие жизненно необходимые для компьютера операции, как осуществление диалога с пользователем, управление данными, организация взаимодействия программного и аппаратного обеспечения и многие другие функции, которые были рассмотрены в данной главе.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения работы была достигнута цель исследования – изучены функции операционных систем персональных компьютеров.

Для достижения денной цели были выполнены поставленные задачи, а именно:

• изучено понятие операционной системы;
• рассмотрена история появления первых операционных систем;
• приведена классификация операционных систем;
• охарактеризованы функции операционных систем персональных компьютеров.

Как было замечено ранее, мы живем в век информационных технологий. Помимо всего прочего, это подразумевает постоянное развитие и совершенствование существующих технологий и техники, а также открытие все новых и новых средств и методов обработки и хранения информации. В связи с этим нельзя утверждать, что проблема была изучена полностью – с развитием новейших технологий и операционных систем появятся и новые объекты для актуальных времени исследований.

---

Кроме того, необходимо отметить, что при работе над исследованием были подкреплены ранее полученные и освоены новые теоретические знания в области операционных систем, которые в будущем пригодятся не только для успешного изучения дисциплины и дисциплин, смежных с ней, но и могут быть применены в повседневной практической жизни.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Андреев, А. Г. и др. Microsoft Windows XP. Руководство администратора / под общ. ред. А. Н.Чекмарева. – СПб.: БХВ–Петербург, 2016. – 848 с.: ил.
2. Дьяконов, В. Ю. Системное программирование: уч. пособие для вузов / В. Ю. Дьяконов, В. А. Китов, И. А. Калиничев. Под ред. А. Л. Горелика. М.: Русская редакция, 2016,221с.
3. Калверт, Ч. Программирование в Windows. Освой самостоятельно / Ч. Калверт. М.: Восточная Книжная Компания, 2016. – 848 с.: ил.
4. Керниган, Б. В. Unix – универсальная среда программирования / Б. В. Керниган. М.: Финансы и статистика, 2018, 304с.
5. Макин, Дж.К. Развертывание и настройка Windows Server / Дж. К. Макин, А. Десаи. – М.:Русская Редакция, 2019. – 640 с.
6. Новиков, Ю. В. Основы локальных сетей: курс лекций: учеб. пособие: для студентов вузов, обучающихся по специальностям в обл. информ. технологий / Ю. В. Новиков, С. В. Кондратенко. – М.: Интернет – Ун–т Информ. Технологий, 2017. – 360 с.
7. Олифер В. Г. Сетевые операционные системы / В. Г. Олифер, Н. А. Олифер. – СПб.:Питер, 2018. – 672 с.
8. Партыка, Т. Л. Операционные системы, среды в и оболочки: учеб. пособие / Т. Л. Партыка, И. И. Попов.– М. : Форум, 2019.
9. Петерсен, Р. Linux: руководство по операционной системе / Р. Петерсен. Киев: Издательская группа BHV, 2017, 688с.
10. Петроченков, А. А. Компьютер и периферия / А. А. Петроченков. М.: ВИНИТИ, 2017, 238с.
11. Попов И. И. Введение в сетевые информационные ресурсы и технологии: Учебное пособие / И. И. Попов, Н. В. Максимов, П. Б. Храмцов. М.: РГГУ, 2019, 203с.
12. Робачевский, А. М. Операционная система Unix / А. М. Робачевский. СПб.: BHV Санкт–Петербург, 2016, 528с.
13. Таненбаум, Э.Операционные системы: Справочник / Э. Таненбаум. М.: Форум, 2018, 386с.
14. Титаренко, С. П. Управление процессами в современных операционных системах ЭВМ: учебное пособие / С. П. Титаренко. М.: Финансы и статистика, 2018, 214с.
15. Фролов, А. В. Локальные сети персональных компьютеров. Монтаж сети, установка программного обеспечения / А. В. Фролов, Г. В. Фролов. – М.: Диалог–МИФИ, 1994.–169с.
16. Ханикат, Дж. Знакомство с Microsoft Windows Server 2003 / Дж. Ханикат. – М.: Издательско–торговый дом «Русская редакция», 2013. – 464 с.
17. Шиндер, Т. В. ISA Server 2004 / Т. В. Шиндер, Д. Л. Шиндер. – М.: Издательско–торговый дом «Русская Редакция»: СПб.: БХВ–Петербург, 2016. – 1088 с.

---