Файл: Функции операционных систем персональных компьютеров (УСТРОЙСТВО ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА)).pdf

Можно утверждать, что операционная система – это комплекс взаимосвязанных программ, действующих как интерфейс между пользователями и приложениями с одной стороны и аппаратной частью компьютера – с другой (рисунок 11).

Рисунок 11 – Назначение операционной системы

Операционная система также обеспечивает наиболее эффективное использование ресурсов вычислительной системы и организацию надежных вычислений.

Каждая программа пользуется услугами операционной системы, потому она может эффективно функционировать только под управлением операционной системы, которая обеспечивает для нее необходимые условия.

В связи с этим выбор операционной системы является очень ыжным дл каждого пользователя, так как, им определяется состав и режимы работы с программным обеспечением.

Грамотный выбор операционной системы обеспечит максимально высокий уровень производительности работы компьютера, оптимальную степень защиты данных, эффективное взаимодействие с аппаратными средствами. На выбор операционной системы также влияют технические характеристики (конфигурация) компьютера. Чем современнее операционная система, чем больше возможностей она предоставляет, тем больше требований к ресурсам компьютера (оперативная и дисковая память, тактовая частота процессора, наличие и разрядность дополнительных карт и устройств) она предъявляет.

Элементарные операции для работы с устройствами компьютера на аппаратном уровне и управление его ресурсами являются операциями очень низкого уровня. В связи с этим действия по обеспечению штатного режима взаимодействия пользователя и прикладной программы, которые состоят из нескольких сотен или тысяч таких элементарных операций, должны обеспечиваться специальным внешним по отношению к обеим агентом, в роли которого и выступает операционная система.[10]

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

Именно операционная система осуществляет загрузку в оперативную память всех необходимых программ, предоставляет им управление в начале их выполнения, реализует разнообразные акты по запросу выполняемых программ и освобождает занимаемую программами оперативную память при их завершении.

2.2 Состав и функции операционной системы

Достоинством большинства современных операционных систем является  их модульность. Модульность – свойство, которое дает возможность объединить в каждом модуле некоторые логически связанные наборы функций. При возникновении необходимости в расширении или замене такого набора функций, имеется возможность сделать это путем замены или модификации единственного модуля, а не целой системы.

Обобщенная модульная структура операционной системы представлена на рисунке 12.

Рисунок 12 – Состав операционной системы

Основные модули, присутствующие в большинстве операционных систем:

• BIOS – Basic Input Output System (базовая система ввода-вывода);
• загрузчик операционной системы;
• ядро операционной системы;
• драйверы устройств;
• командный процессор;
• внешние команды (файлы).[8]

Базовая система ввода-вывода (BIOS) – это совокупность микропрограмм, которые выполняют базовые низкоуровневые (элементарные) операции ввода-вывода информации. Такие программы находятся в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) компьютера и записываются в постоянную память заводом-изготовителем в процессе изготовления материнской платы. Система BIOS встроена в компьютер на аппаратном уровне, она является пограничным объектом, ее можно отнести как к аппаратуре, так и к программному обеспечению.

Пример реализации BIOS представлен на рисунке 13.

Рисунок 13 – Реализация BIOS

Главной функцией BIOS является автоматическое тестирование базовых компонентов вычислительной машины при включении. В случае обнаружения ошибки на экран выводится сообщение соответствующего содержания и / или параллельно подается звуковой сигнал.

Еще одной основной функцией BIOS является обслуживание прерываний. В случае возникновении установленных событий (таких, как щелчок мыши, нажатие клавиши на клавиатуре, ошибка в программе и др.) вызывается одна из стандартных подпрограмм BIOS по обработке возникшей ситуации.

Загрузчиком операционной системы называется программа, которая размещается в первом секторе любого загрузочного устройства с операционной системой. Функция загрузчика состоит в считывании в память основных дисковых файлов операционной системы и дальнейшей передаче им управления компьютером.

Ядро операционной системы служит для  реализации базовых высокоуровневых услуг. При включении компьютера оно загружается в оперативное запоминающее устройство и остается в ней постоянно в течение всего сеанса работы. В ядре операционной системы выделяют несколько подсистем, каждая из которых несет ответственность за реализацию определенных задач:

• система управления памятью (функция - размещение программы в памяти);
• файловая система (функция - размещение информации на запоминающих устройствах);
• система управления программами (запуск и исполнение программ);
• система связи с драйверами устройств (функция - осуществление взаимодействия с внешними устройствами);
• система обработки ошибок;
• служба времени (функция - администрирование информации о системном времени).[2]

Упрощенно многослойная структура ядра операционной системы представлена на рисунке 14.

Рисунок 14 - Многослойная структура ядра операционной системы

Драйверами называют программы, реализующие управляющие функции по отношению к работе работой внешних (периферийных) устройств на физическом уровне.

Драйверы дополняют функции системы ввода-вывода операционной системы и обеспечивают обслуживание новых устройств ввода-вывода, добавляемых в систему или нестандартное использование уже имеющихся.

Командный процессор реализует прием и синтаксический разбор команд, полученных из командного файла или с клавиатуры, а также исполнение внутренних команд операционной системы.

Таким образом, подводя итоги, можно выделить следующие основные функции операционной системы:

• загрузка программ в ОЗУ и их реализация;
• реагирование на запросы программ (запуск и остановка других программ, ввод и вывод данных, выделение и освобождение дополнительной памяти);
• осуществление доступа к периферийным устройствам;
• организация виртуальной памяти, распределение между процессами, (управление оперативной памятью).
• обеспечение пользовательского интерфейса;
• ведение реестра системных ошибок.

2.3 Современные операционные системы для ПК

Операционные системы по количеству одновременно выполняемых задач делятся на два класса:

однозадачные операционные системы (к примеру, MS-DOS);

многозадачные операционные системы ( к примеру, Windows, Linux).

Функцией однозадачной операционной системы является в первую очередь предоставление пользователю виртуальной машины для обеспечения удобного и простого взаимодействия с компьютером.

В состав однозадачных операционных систем входят:

средства управления файлами;

средства управления внешними устройствами;

средства взаимодействия с пользователем.

Многозадачные операционные системы реализуют все функции однозадачных и дополнительно управляют разделением совместно используемых ресурсов (оперативная память, процессор, файлы и внешние устройства).

Типы многозадачных операционных систем представлены на рисунке 13.

Рисунок 15 - Типы многозадачных операционных систем

Сегодня наиболее популярными операционными системами для персональных компьютеров являются операционные системы Windows и Linux.

Статистика выбора операционных систем в Российской Федерации по состоянию на май 2018 года представлена на рисунке 16.

Рисунок 16 – Предпочитаемые операционные системы

Самыми популярными операционными системами для российских пользователей являются операционные системы семейства Windows благодаря простоте использования и удобству интерфейса, большому количеству сервисных программ, поддержке русского языка, высокой интегрированность с прикладными программами (в частности – пакет офисных программ MS Office). Персональный компьютер с установленной ОС Windows представлен на рисунке 17.

Рисунок 17 – Операционная система Windows

Многие пользователи выбирают Linux, исходя из собственных предпочтений и вкусов. Эта операционная система также имеет своих приверженцев. Персональный компьютер с установленной ОС Linux представлен на рисунке 18.

Рисунок 18 - Операционная система Linux

Современные ОС эффективно выполняют все основные функции и несложны в использовании, поэтому пользователь может выбрать любую.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе выполнения курсовой работы по теме «Функции операционных систем персональных компьютеров» было изучено функциональное, логическое и аппаратное устройство современных персональных компьютеров, исследована связь между аппаратурой и программным обеспечением.

В первой главе курсовой работы представлен краткий исторический обзор появления первого компьютера, представлены принципы фон Неймана, сформулированные на основе анализа его эксплуатации, представлена архитектура фон Неймана, актуальная и в наши дни.

В работе представлена структурная схема персонального компьютера, сформулированы и проиллюстрированы магистрально-модульный принцип и принцип открытой архитектуры. Все это имеет непосредственное отношение к операционным системам современных компьютером и их функциям.