Файл: Функции операционных систем персональных компьютеров.pdf

Введение

Операционная система — это программа, которая загружается при включении компьютера. Это комплекс взаимосвязанных программ, предназначенных для управления ресурсами компьютера и организации взаимодействия с пользователем.^[1] Таким образом, операционная система – это набор программ, контролирующих работу прикладных программ и системных приложений и исполняющих роль интерфейса между пользователями, программистами, прикладными программами, системными приложениями и аппаратным обеспечением компьютера.

Операционные системы персональных компьютеров поддерживают многозадачный режим. При этом довольно часто уже в процессе загрузки на одновременное выполнение запускаются десятки программ. Задачей операционных систем персональных компьютеров является качественная поддержка работы отдельного пользователя. Они широко используются для обработки текстов, создания электронных таблиц и доступа к Интернету.^[2]

В программном обеспечении персонального компьютера операционная система занимает основное положение, поскольку осуществляет планирование и контроль всего вычислительного процесса. Любая из компонент программного обеспечения обязательно работает под управлением операционной системы. В этом и заключается актуальность курсовой работы.

Цель курсовой работы состоит в изучении теоретических аспектов операционных систем и их функций, а также в определении основных направлений работы операционных систем.

В соответствии с данной целью в исследовании были поставлены следующие задачи:

1. Понять, что такое операционные системы, для чего они нужны и какие выполняют задачи.
2. Определить и изучить функции операционных систем.
3. Рассмотреть виды операционных систем.

1. Сущность и задачи операционных систем

1.1 Понятие операционных систем

Как известно, компьютер в современном виде появился далеко не сразу. Первые компьютеры были очень громоздкими и дорогостоящими. Управлять ими могли исключительно профессионалы, четко понимающие все тонкости их устройства и работы.

---

С тех пор многое изменилось. Эволюцию прошли как сами компьютеры (аппаратная их часть), так и программы для них. Сегодня ребенок младшего школьного возраста способен за несколько минут научиться решать на компьютере задачи, которые раньше отняли бы кучу времени даже у профессионалов. Взаимодействие человека и компьютера стало настолько простым, что работать с ним могут все. Используя манипулятор мышь (или проще говоря, мышку), мы можем буквально пальцем указывать компьютеру, что и куда нужно скопировать, переместить, вырезать, заменить, переименовать, открыть, закрыть и т.д. Компьютер понимает все наши жесты, переводя их на понятный для себя язык, самостоятельно выполняя расчеты, сохраняя результаты на жестком диске, правильно используя при этом ресурсы процессора, оперативной памяти и других устройств, входящих в состав системы, и не задает никаких лишних вопросов.

Никто из нас уже даже и не задумывается над тем, что еще совсем недавно для того, чтобы заставить компьютер выполнить даже элементарную задачу, нужно было составлять специальные алгоритмы действий. Это в свою очередь требовало особых знаний, дополнительных затрат времени и не доставляло никакого удовольствия.

Сегодня же человек взаимодействует с компьютерным железом не непосредственно, а через специальную программную прослойку, берущую на себя автоматическое решение всех задач по обеспечению слаженной работы устройств компьютера (процессора, оперативной памяти, запоминающего устройства и др.), а также позволяющую человеку управлять ими удобным для себя способом.

Этой программной прослойкой и является операционная система. 

Наличие у компьютера операционной системы позволяет пользователю комфортно общаться с компьютером. Ему (пользователю) не приходится иметь дело непосредственно с процессором, оперативной памятью или другим частям организма и упрашивать эти железки что-то сделать. Человек обращается к разуму компьютера, к его операционной системе, которая понимает собеседника "с полуслова" и с легкость заставляет подчиненную ей аппаратную часть компьютера выполнять все просьбы пользователя.^[3]

Операционная система является комплексом программ, который загружается при включении персонального компьютера и осуществляет управление компьютером, его ресурсами, скрывает от пользователя сложные операции очень низкого уровня и предоставляет ему удобный интерфейс, осуществляет загрузку в оперативную память всех программ, передает им управление в начале работы и освобождает оперативную память в конце их работы. Другими словами, она представляет собой комплекс системных управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между аппаратурой компьютера и пользователем с его задачами, а с другой стороны, предназначены для наиболее эффективного расходования ресурсов вычислительной системы и организации надежных вычислений.^[4]

---

Программы, из которых состоит операционная система, делятся на следующие три категории.

1. Ядро операционной системы, выполняющее основные функции операционной системы (в основном загрузку ее компонентов и поддержку выполнения компьютерных программ, в том числе и этих компонентов).

2. Программу управления файлами и директориями, служащую для классификации и просмотра информации, с которой имеет дело пользователь на компьютере.

3. Драйверы, которые позволяют операционной системе работать с аппаратурой: периферийными устройствами (монитор, клавиатура, мышь, принтеры и т. д.) и устройствами, входящими в состав системного блока (видеокарта, жесткий диск и т. д.). Без драйверов невозможно функционирование никаких компьютерных устройств.

Ядро — центральная часть операционной системы, управляющая выполнением процессов, ресурсами вычислительной системы и предоставляющая процессам координированный доступ к этим ресурсам. Основными ресурсами являются процессорное время, память и устройства ввода-вывода. Доступ к файловой системе и сетевое взаимодействие также могут быть реализованы на уровне ядра.

Как основополагающий элемент операционной системы, ядро представляет собой наиболее низкий уровень абстракции для доступа приложений к ресурсам вычислительной системы, необходимым для их работы. Как правило, ядро предоставляет такой доступ исполняемым процессам соответствующих приложений за счёт использования механизмов межпроцессного взаимодействия и обращения приложений к системным вызовам ОС.

Программы управления файлами – это небольшие программы, выполняющие отдельные функции и позволяющие расширять возможности операционной системы. В их число входят различные программы для создания, копирования, перемещения и выполнения прочих действий с файлами, выполнения действий по оптимизации реестра операционной системы и прочие вспомогательные задачи.^[5]

Драйвер – это программа, которая играет роль связующего звена, между подключенным к компьютеру устройством и операционной системой. Для того чтобы компьютер мог корректно работать с новыми устройствами необходимо устанавливать драйверы.^[6]

1.2 Основные задачи операционных систем

Следует выделить пять важнейших задач операционной системы:

---

1. Обеспечивает аппаратно-программное «сцепление»;
2. Заставляет одно и то же приложение работать на разном компьютере;
3. Поиск необходимого приложению файла;
4. Эффективное распределение доступной оперативной памяти;
5. Акцентирует внимание процессора на той или иной задаче.

Остановимся на каждой из них поподробнее.

Обеспечивает аппаратно-программное «сцепление».

Операционная система служит своего рода «переводчиком» между аппаратной частью компьютера и его программным обеспечением. Если открыть корпус компьютера, то можно увидеть различные платы, чипы, кабели и другие компоненты. Это та физическая база, которая делает возможным выполнение программы. Но программа не может просто взять и использовать аппаратные ресурсы компьютера. Она делает это посредством операционной системы.

В последнее время операционные системы стали все чаще называть «платформами». И это название очень точно отражает суть. ОС является той платформой, на которой располагаются программы. Или, как сейчас, принято говорить, приложения к операционной системе. Именно операционная система позволяет программному обеспечению «общаться» с аппаратным. Это касается также устройств ввода и вывода. Самым простым примером устройства ввода является клавиатура, а вывода — монитор.

Это очень важная работа. Теоретически, к одному компьютеру могут быть подключены сотни различных устройств ввода и вывода. Возьмем обычную мышь. Но «мышь» понятие общее. Существуют десятки различных моделей этого манипулятора. Было бы непосильной задачей обеспечить отдельную программную поддержку каждого типа мыши так, чтобы она напрямую «общалась» с ресурсами компьютера. Но выходом является содержащаяся в операционной системе база драйверов. Для пользователя это выглядит так, как будто бы он просто подключил любую мышь к своему компьютеру и она сразу взяла и заработала.

Заставляет одно и то же приложение работать на разном «железе».

Именно операционная система позволяет программному обеспечению работать на различных компьютерах, а не только на одной определенной конфигурации. Когда-то программы писали для конкретной модели компьютера. Язык программирования фактически и выступал в роли операционной системы предшественников современных ПК, микрокомпьютеров конца семидесятых годов века минувшего.

Но в наши дни ОС взяла на себя роль своего рода «переходника» между программами и компьютерным «железом». Если взять любые две модели компьютеров, то наборы компонентов, из которых они собраны, будут различаться. Это касается даже известных своим подобием друг другу «Макинтошей», не говоря уже о всем том огромном многообразии, которое можно найти на современном рынке ПК.

---

Операционная среда создает для программы так называемое абстрактное окружение. Это можно представить в виде диалога между ОС и программой. В ходе этой непонятной человеку «беседы» программа «рассказывает» платформе о своих нуждах, а уже операционной системе предстоит «подумать» над тем, как их рационально удовлетворить. Дело в том, что думать надо очень быстро. Современный геймер не готов подождать часок-другой, пока загрузится его любимая игра.

Итак, программа «сообщает» операционной системе, что именно ей необходимо для того, чтобы работать корректно. Ведь с ресурсами компьютера приложение напрямую незнакомо. А ОС, в свою очередь, распределяет возложенные на нее программой задачи между ресурсами цифрового устройства. И тип аппаратного обеспечения не имеет для программы значения. Обо всем позаботится платформа! Операционная система умеет «говорить» если не со всеми, то с очень многими устройствами и аппаратными модулями.

Если бы не это ценное умение операционной системы, программистам пришлось бы переписывать свои программы для каждой конкретной конфигурации компьютера, для каждого набора компонентов. И, если бы не операционная система, программа могла бы и вовсе не работать на компьютере, характеристики которого отличаются от предусмотренных программистом при создании программы.

Сегодня разработчики создают свои приложения для платформ, а не для некоей известной заранее аппаратной конфигурации. Проще говоря, не для конкретного компьютера, а для определенной операционной системы. Так, разумеется, намного проще. Под управлением одной и той же ОС могут работать миллионы устройств. Поэтому стали возможны десятки и даже сотни тысяч приложений, доступных современному пользователю каждой из популярных платформ.

Поиск необходимого приложению файла.

Одних только физических ресурсов компьютера программам было бы недостаточно для того, чтобы корректно справляться со своими задачами. Вся информация хранится в файлах и этим файлам следует подчиняться определенным правилам. Эти правила касаются того, как именовать и хранить файлы. Мы называем этот общий набор правил «системой управления файлами» или просто «файловым менеджером».

В разных операционных системах реализованы различные подходы к управлению файлами. Кроме того, пользователь может установить дополнительное программное обеспечение, позволяющее ему более эффективно управлять файлами. Именно операционная система «помнит» файлы, которые хранятся на компьютере. Когда приложение захочет обратиться к тому или иному файлу, ОС покажет к нему дорогу программе.

---