Файл: Функции операционных систем персональных компьютеров(ФУНКЦИИ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ).pdf

Введение

особое место среди всех системных программ, с которыми приходится иметь дело пользователям компьютеров, занимают операционные системы.

Операционная система – это программа, которая запускается сразу. 

Операционная система управляет компьютером, запускает программы, обеспечивает защиту данных, выполняет различные сервисные функции по запросам пользователя и программ. Все программы пользуются услугами операционных систем, а потому могут работать только под управлением той операционной системы, которая обеспечивает для них услуги. Выбор операционной системы очень важен, так как он определяет, с какими программами вы сможете работать на своем компьютере. От выбора операционной системы зависит также производительность работы, степень защиты данных, необходимые аппаратные средства и т.д. Однако, выбор операционной системы также зависит от технических характеристик (конфигурации) компьютера. Чем более современнее операционная система, тем она не только предоставляет больше возможностей и более наглядна, но также тем больше она предъявляет требований к компьютеру (, оперативная и дисковая память, тактовая частота процессора, наличие и разрядность дополнительных карт и устройств).

1

Необходимость операционных систем состоит в том, что элементарные операции для работы с устройствами компьютера и управление его ресурсами – операции очень низкого уровня, поэтому действия, которые необходимы пользователю и прикладным программам, состоят из нескольких сотен или тысяч таких элементарных операций.

Операционная система скрывает от пользователя эти сложные и ненужные подробности и предоставляет ему удобный интерфейс для работы. Она выполняет различные вспомогательные действия, например, копирование и печать файлов.

Операционные системы осуществляет загрузку в оперативную память всех программ, передает им управление в начале их работы, выполняет различные действия по запросу выполняемых программ и освобождает занимаемую программами оперативную память при их завершении.

Актуальность исследования 

Актуальность исследования обусловлена потребностью улучшения операционных систем для повышения качества работы пользователя с ЭВМ, делая её, более простой, и освобождая его от обязанностей распределять ресурсы и управлять ими.

Объект исследования - операционные системы.

Предмет исследования – эффективные технологии, научные труды, применяемые пользователем в работе над операционной системой.

Цель исследования - заключается в представлении функций операционных систем для общения пользователя с ПК.

Задачи исследования :

Изучить характеристику операционных систем.

Проанализировать операционные системы и выявить их недостатки и достоинства.

Гипотеза исследования - постоянно повышается удобство интерактивной работы с компьютером путём включения в операционных системах развитых графических интерфейсов, использующих наряду с графикой звук и видеоизображение. Пользовательский интерфейс операционных систем становится всё более интеллектуальным, направляя действия человека в типовых ситуациях и принимая за него рутинные решения.

1. ФУНКЦИИ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ

1.1 Особенности алгоритмов управления ресурсами

Различия и особенности операционных систем внутренних алгоритмов управления основанны ресурсами компьютера (процессорами, памятью, устройствами), использованны методы проектирования, типы аппаратных

2

платформ, также операционной системе присущи многие области использования и другие свойства.

Операционные системы можно рассматривать по нескольким основным признакам.

В зависимости от особенностей используемого алгоритма управления процессором операционные системы делят на:

* многозадачные и однозадачные;

* многопользовательские и однопользовательские;

* системы, поддерживающие многонитьевую обработку и не поддерживающие ее;

* многопроцессорные и однопроцессорные.

Поддержка многозадачности. Числом одновременных выполняемых задач операционные системы разделяются на два класса:

* однозадачные (типа , MS-DOS) и

* многозадачные (например , операционная система EC, OS/2, UNIX, Windows 98).

Однозадачные операционные системы как-бы выполняют функцию предоставления пользователю машины виртуальности, что в свою очередь делает простым и удобным процесс взаимодействия компьютера с пользователем. Однозадачные операционные системы обладают средствами управления периферийными устройствами, средствами управления файлами, средствами общения с пользователем.

Многозадачные операционные системы, умеют всё тоже самое что и однозадачные, но и ещё управляют разделением совместно используемых ресурсов, таких как процессор, оперативная память, файлы и внешние устройства.

Поддержка многопользовательского режима. По числу одновременно работающих пользователей операционные системы делятся на:

* однопользовательские (MS-DOS, Windows 3.x, ранние версии OS/2);

* многопользовательские (UNIX, Windows NT).

Главным отличием многопользовательских систем от однопользовательских являются средства защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей. Требуется также знать, что не всякая многозадачная система обязательно должна быть многопользовательской, и не всякая однопользовательская операционная система должна быть однозадачной.

1.2 Особенности аппаратных платформ

Операционная система ориентирована на аппаратные средства, которые оказывают на неё непосредственное влияние. операционные системы персональных компьютеров различают по типу аппаратуры, мини-компьютеров, мейнфреймов, кластеров и сетей ЭВМ. Среди перечисленных

3

типов аппаратуры компьютеров могут встречаться как однопроцессорные варианты, так и многопроцессорные. Любая специфика всех этих аппаратных средств, как правило, отражается на специфике операционных систем.

Операционные системы Windows Seven и Linux Ubuntu 10.04 LTS более ориентированы на персональные компьютеры.

Особенности методов построения

- Способы построения ядра системы

- Существует два метода подхода: монолитное ядро или микроядерное ядро. Монолитное ядро компонуется как одна программа, эта программа работая в привилегированном режиме и используя быстрые переходы с одной процедуры на другую, не требует переключения из привилегированного режима в пользовательский и наоборот. Такое построение операционной системы на базе микроядра, даёт каждому приложению пользовательского режима работать в собственном адресном пространстве и быть тем самым защищено от какого-либо вмешательства других приложений. Код ядра, выполняемый в привилегированном режиме, в областях памяти имеет доступ ко всем приложениям, но сам полностью от них защищен. Приложения обращаются к ядру с запросами на выполнение функций системы.

Монолитное ядро используется в Linux Ubuntu 10.04 LTS, а Windows Seven реализован на базе микроядерного подхода.

- Построение метода операционной системы на базе объектно-ориентированного подхода даёт нам возможность пользоваться всеми его достоинствами, хорошо зарекомендовавшими себя на уровне приложений, внутри операционной системы, например: аккумуляцию удачных решений в форме стандартных объектов, возможность создания новых объектов на базе имеющихся с помощью механизма наследования, хорошую защиту данных за счет их инкапсуляции во внутренние структуры объекта, что в свою очередь делает данные недоступными для несанкционированного использования извне, структурированность системы, состоящей из набора хорошо определенных объектов.

В операционных системах Windows Seven и Linux Ubuntu 10.04 LTS как раз такой подход использовался.

- Чтобы в рамках одной операционной системы одновременно выполнялись приложения, разработанные для нескольких операционных систем даёт возможность наличия нескольких прикладных сред. Такие как, MS-DOS, OS/2 , POSIX и Win32.

Такая возможность заложена в Операционные системы Windows Seven и Linux Ubuntu 10.04 LTS .

1.3 Особенности областей использования

Многозадачные операционные системы подразделяются на три типа в соответствии с использованными при их разработке критериями

4

эффективности:

-система пакетной обработки например, (операционная система ЕС);

-системы разделения времени  (UNIX, VMS);

- системы реального времени (ONX, RT/11).

1.4 Особенности методов построения

Принципы построения операционных систем

Введем в рассмотрение ряд понятий. Вычислительный процесс представляет собой программу или задачу в стадии выполнения. Вычислительным ресурсом называется любой объект вычислительной системы, необходимый для выполнения процесса. Вычислительные ресурсы по способу возможного использования подразделяются на:

* монопольные, которые могут использоваться только одной программой (печать, МЛ);

* разделяемые, которые допускают их совместное использование одновременно несколькими процессами (НМД, ОП).

В мультипрограммных и мультипроцессорных системах требуется разделение всех ресурсов, что и породило их виртуализацию.

Особенности алгоритмов управления ресурсами. От эффективности алгоритмов управления локальными ресурсами компьютера во многом зависит эффективность всей в целом. Поэтому, характеризуя ОС, часто приводят важнейшие особенности реализации функций ОС по управлению процессорами, внешними устройствами автономного компьютера или там к примеру памятью. Так, например, в зависимости от особенностей использованного алгоритма управления процессором, операционные системы делят на многозадачные и однозадачные, многопользовательские и однопользовательские, на системы, поддерживающие многонитевую обработку и не поддерживающие ее, на многопроцессорные и однопроцессорные системы.

Поддержка многозадачности. По числу одновременно выполняемых задач операционные системы могут быть разделены на два класса:

однозадачные (это, MS-DOS, MSX) и

многозадачные (это, операционная система EC, OS/2, UNIX, Windows 95).

Однозадачные операционные системы в основном выполняют функцию предоставления пользователю виртуальной машины, делая более простым и удобным процесс взаимодействия пользователя с компьютером. Однозадачные операционные системы включают средства управления периферийными устройствами, средства управления файлами, средства общения с пользователем.

Многозадачные операционные системы, кроме вышеперечисленных функций, управляют разделением совместно используемых ресурсов, таких как процессор, оперативная память, файлы и внешние устройства.

5

Поддержка многопользовательского режима. По числу одновременно работающих пользователей операционные системы делятся на:

однопользовательские (MS-DOS, Windows 3.x, ранние версии OS/2);

многопользовательские (UNIX, Windows NT).

Главным отличием многопользовательских систем от однопользовательских является наличие средств защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей. Следует заметить, что не всякая многозадачная система является многопользовательской, и не всякая однопользовательская операционная система является однозадачной.

Вытесняющая и невытесняющая многозадачность. Важнейшим разделяемым ресурсом является процессорное время. Способ распределения процессорного времени между несколькими одновременно существующими в системе процессами (или нитями) во многом определяет специфику операционных систем. Среди множества существующих вариантов реализации многозадачности можно выделить две группы алгоритмов:

вытесняющая многозадачность (Windows NT, OS/2, UNIX).

не вытесняющая многозадачность (NetWare, Windows 3.x);

Основным различием между вытесняющим и не вытесняющим вариантами многозадачности является степень централизации механизма планирования процессов. В первом случае механизм планирования процессов целиком сосредоточен в операционной системе, а во втором - распределен между системой и прикладными программами. При не вытесняющей многозадачности активный процесс выполняется до тех пор, пока он сам, по собственной инициативе, не отдаст управление операционной системе для того, чтобы та выбрала из очереди другой готовый к выполнению процесс. При вытесняющей многозадачности решение о переключении процессора с одного процесса на другой принимается операционной системой, а не самим активным процессом.

Поддержка многонитьевости. Важным свойством операционных систем является возможность распараллеливания вычислений в рамках одной задачи. Многонитьевая операционная система разделяет процессорное время не между задачами, а между их отдельными ветвями (нитями).