Файл: Функции операционных систем пресональных компьютеров.pdf

Введение

Актуальность темы исследования данного курсового проекта подтверждается тем что неотъемлемой частью деятельсноти любого персонального компьютера является операционная система. Большинство пользователей персональных компьютеров начинают знакомство с данной предметной областью со взаимодействия непосредственно с какой-либо операционной системой.

После нажатия кнопки запуска выполняется загрузка оперативную память компьтера операционной системы, именно она в дальнейшем позволяет работать прикладным программам и является платформой для их выполнения. Понимание механизмов функционирования операционных систем и обладание навыками их использования является важными требованиями для людей чья профессиональная деятельность тем или иным образом связана с ПК.

Мы все живем в период развития человечества называемый информационной эрой. На сегодняшний день скорость развития информационных технологий можно охарактеризовать частым появлением новых концептуальных идей технологического прогресса, способов и сфер применения различных инноваций. Никого уже невозможно удивить тем, что все сферы деятельности человека стали компьютеризированы, от чего регулярное взаимодействие человека и компьютера пораждает зарождение новой культуры.

В качестве объекта исследования в курсовом проекте выступают операционные системы. Предметом исследовния являются функции операционных систем.

Целью данной курсовой работы является исследование функций операционных систем персональных компьютеров.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

- рассмотреть понятие и основные разновидности операционных систем;

- изучить устройство операционных систем;

- исследовать функции операционных систем.

Структурно работа состоит из введения, трех глав основной части, заключения и списка использованной литературы

1. Понятие и разновидности операционных систем

1.1 Понятие операционных систем

Операционная система (ОС) – это набор различных специальных программ, реализующих общее управление функционированием вычислительной машины, подключамыми к ней периферийной аппаратурой и выполнением прикладных программ, а также обеспечивающих взаимосвязь с пользователем.

---

Назначение операционной системы показано графически на рисунке 1.

Рисунок 1 - Назначение операционной системы

Как показано на рисунке 1, операционная система обеспечивает:

- выполнение взаимосвязи между програмными и апппаратными компонентами системы, то есть распределение ресурсов системы для стабильного функционирования прикладных программ;

- выполнение взаимодействия пользователя и программной системы, путем организация интерфейса, то есть механизма получения, фиксации, выполнения и отклика на совершаемые пользователем манипуляции.

Лубая запущенная пользователем программа имеет определенные требования к установленной на персональном компьютере операционной системе. Данные требования возникают по при того, что каждая програма выполняется во взаимодействиис работой операционной системы. Соответственно утановленная на компьютере операционная система определеяет набор программ которые возможно применять на нем. Помимо вероятных используемых программ, операционная система предопределеяет уровень защиты данных, производительность системы и т.д. Возможность использования той или иной операционной системы находится в прямой зависимости от характеристик компьютера, таких как: объем оперативной памяти, производительность процессора и т.д.

С развитием технологий, появляются новое программное обеспечение, решающее принципиально другие задачи, от этого увеличиваются требования к используемым операционным системам, а те в свою очередь повышают требования к техническим возможностям аппаратной части компьтеров.

На начальных этапах развития вычислительная техника работала посредством считывания команд передаваемыхустройствам с перфокарт, ни о какой пользовательской среде и речи не было. Позже с развитием электроники и полупроводниковых микросхем, управление вычислительными машинами сводилось к программированию на языках машинного уровня. Понятно, что при таком уровне взаимодействия невозможно сделать компьютер товаром массового спроса. Перед программистами встала задача разработки операционных систем, для того чтобы упростить взаимодействие пользователя и вычислительной машины.

По сути операционная система интерпритирует действия пользователя и прикладных программ во множество необходимых для аппаратной части команд на том же программном языке машинного уровня. Производит загрузку в оперативную память всех необходимых программ для возможности их выполнения, после передает им управление, производит исполнение различных запросов программ при их работе, выполняет освобождение оперативной памяти по завершению работы программ.

---

1.2 Классификация операционных систем

Разновидности операционных систем возможно классифицировать по различным признакам.

Начнем, пожалуй, с самого простого критерия, такого как число единовременно исполняемых процессов. По данному критерию операционные системы подразделяются на многозадачные (OS/2, UNIX, Windows) и однозадачные (MS-DOS, MSX).

Однозадачные операционные системы являются примерами первичных форм реализации. Соответственно их основной целью было организовать работу пользователя и компьютера посредством виртуальной среды взаимодействия. Это достигается путем организации управления операционной системой периферийными устройствами, файлами, организацией интерфейса. Ни каких требований к организации работы нескольких вычислительных процессов не предъявлялось.

Многозадачные операционные системы являются следующим этапом эволюции, ОС подразумевающих поддержку выполнения многих процессов одновременно. Это организовано путем создания средств управления разделением ресурсов вычислительной системы (пространство оперативной памяти, время оработки процессором, работа с файловой системой и т.д.).

В свою очередь многозадачные операционные системы в зависимости от предьявляемых критериев организации многозадачности подразделяются на следующие разновидности:

- системы разделения времени (UNIX, VMS);

- истемы пакетной обработки (например, OC EC);

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

При реализации работы опреационной системы с разделением времени выполняется деление процесса обработки программ на интервалы. Каждой из выполняемых и готовых к выполнению программ выделяется заданный интервал времени, так нацываемый интервал мультиплексирования. И соответственно каждая из программ выполняется в течении данного интервала, в случае, когда программа не осталась незавершенной, она принудительно приостанавливается и встает в конец очереди на выполнение. Таким цикличным образом организуется многозадачность одновременного выполнения программ. Так как данные интервалы очень малы то пользователь не ощущает задержки в работе той или иной программы. При этом ведущим показателем эффективности работы операционной системы с разделением времени является удобство и результативность работы пользователя.

Организация систем пакетной обработки программных процессов строится на подребности быстрого получения резальтатов, поэтому главым критерием становится достижение наибольшей пропускной способности системы, то есть максимальный показатель количества выполняемых задач в эдиницу времени. Пакетная обработка реализутся следующим образом: перед началом обработки система формирует пакет необходимых решаемых задач, для каждой из задач, входящих в пакет обработки, выделяется необходимое количество ресурсов вычислительной системы, при этом приоритетность задач формируется так чтобы обеспечить равномерную и сбалансированную, но приэтом полную загрузку системы. Это и позволяет добиваться максимальной эффективности работы системы в единицу времени.

---

Ведущим показателем эффективности работы опреационных систем реального времени является способность производить управлющее воздействие (результат работы программ) в переделах заранее определенного необходимого периода времени. Даннное требование появилось по причине того, что подобные операционные системы применяются для организации процессов управления различными технологическими процессами, ограниченными во времени (управление высокоточными станками, управление работой спутников на орбите, управление высокотехнологичными экспериментальными установками и т.д.), после истечени которого система может стать неуправляемой (уход спутника из управляемой зоны, аварийная ситуация на технологическом производственном потоке, потеря необходимых экспериментальных условий и данных и т.д.).

Данный показатель работы системы также определяется как время реакции системы или реактивность системы.

Как правило, подобные операционные системы представляют собой фиксированное число заранее подготовленных программ, и в зависимости от задач и состояния объекта управления осуществляется выполнение той или иной программы.

В ходе дальнейшего развития многозадачных операционных систем произошел процесс совмещения свойст различных типов систем. Появились операционные системы, поддерживающие обработку данных в различных режимах.

В зависимости от количества одновременно обслуживаемых пользователей, операционные системы подразделяются на:

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

- многопользовательские операционные системы (UNIX, Windows).

Основным отличительным качетвом операционных систем, работающих в многопользовательском режиме, является то, что в них реализована система разделения прав доступа пользователя, то есть система разделяет пользователей по нескольким критериям, в зависимости от которых тот или иной пользователь наделяется полномочиями к получению и изменению каких-либо данных. Как правило выделяется основной пользователь системы, наделяющийся правами администратора (возможность полного управления системой) и в дальнейшем он выполняет настройку возможностей доступа к системе остальных пользователей.

При этом необходимо понимать, что понятия многозадачность и многопользовательность различны. Не всякая многозадачная операционная система поддерживает многопользовательность, но и не каждая однопользовательская операционная система однозадачна.

---

2. Состав операционной системы и назначение компонентов

Одной из основных особенностей и принципов построения многих операционных систем это их реализаци по принципу модульности. Данный принцип подразумевает модульное объединение схожих и связанных функций операционной системы. Благодарая чему, при возникновении потребности в модификации работы какой-либо функции или группы функции, возможно вносить изменения отдельном модуле системы, не затрагивая ее в целом.

В качестве основных модулей для большинства операционных систем перечислим следующие:

- базовая система ввода-вывода (BIOS);

- загрузчик операционной системы;

- ядро ОС;

- драйверы устройств;

- командный процессор;

- внешние команды (файлы).

Схематично они представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Основные модули операционной системы

Базовая система ввода-вывода (BIOS) является элементом машинозависмой части операционных систем. Она представляется собой программыный набор, выполняющий базовые элементарные процедуры обеспечения работоспособности вычислительной системы. BIOS записывается в постоянное запоминающе устройство материнской платы еще на этапе ее производства.

Давайте рассмотрим функции, выполняемые базовой системой ввода-вывода более подробно:

- основной функцией BIOS является запуск процедуры тестирования работоспособности основных аппаратных узлов персонального копьютера. Процедура выполняется по заданному алгоритму и в случае обнаружения неисправности выводит код ошибки либо на монитор, либо звуковым сообщением. Код ошибки указывает конкретный элемент системы в котором обнаружена неисправность.

- После успешного выполнения процедуры тестирования системы, BIOS запускает блок загрузки операционной системы после чего передает ему управление систомой;

- В процесе работы операционной системы компьютера BIOS выполняет важную функцию обслужиания системных прерываний. Под этим понимается запуск стандартных заданных подрограмм BIOS для обработки различных системных ситуаций в лучае их возникновения, к подобным стандартным ситуациям относятся: нажатие клавиатуры, появление ошибки в работе программ и т.д.

Загрузчик операционной системы представляется собой специализированную программу располагамую в первом секторе каждого загрузочного диска. Как уже упоминалось выше, он вызывается посредством BIOS, после чего выполняет загрузку операционной системы в оперативную память (запуск ОС) и передает ей функции управления.

---