ВУЗ: Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Категория: Учебное пособие
Дисциплина: Информатика
Добавлен: 25.10.2018
Просмотров: 10320
Скачиваний: 105
36
позволяют производить простейшие расчеты (например, расчеты
прочности деталей) и выбор готовых конструктивных элементов
из обширных баз данных;
специальные пакеты (математические, статистические и
др.). Обеспечивают решение задач в определенной предметной об-
ласти, например в математике, статистике, банковском деле и т.д.;
экспертные системы. Предназначены для анализа дан-
ных, содержащихся в базах знаний, и выдачи рекомендаций по
запросу пользователя. Такие системы применяют в тех случаях,
когда исходные данные хорошо формализуются, но для приня-
тия решений требуются обширные специальные знания (юрис-
пруденция, медицина, химия);
web-редакторы. Предназначены для создания и редакти-
рования web-документов (web-страниц Интернета). Объединяют
в себе свойства текстовых и графических редакторов;
браузеры (обозреватели, средства просмотра web).
Программные средства, предназначенные для просмотра элек-
тронных документов, выполненных в формате HTML (напри-
мер, Mozilla Firefox);
интегрированные системы делопроизводства. Пред-
ставляют собой программные средства автоматизации рабочего
места руководителя;
геоинформационные системы (ГИС). Предназначены для
автоматизации картографических и геодезических работ на ос-
нове информации, полученной топографическими или аэрокос-
мическими методами.
3.2. Классификация операционных систем
Операционная система (ОС) представляет собой комплекс
системных и служебных программных средств, предназначен-
ных для управления ресурсами вычислительного устройства
и организации взаимодействия с пользователем. Приложениями
операционной системы называют программы, предназначенные
для работы под управлением данной системы.
37
Существует множество параметров, по которым можно
классифицировать операционные системы. К ним могут отно-
ситься особенности алгоритмов управления ресурсами компью-
тера, особенности архитектуры операционной системы, типы
поддерживаемых аппаратных платформ, области применения
и многое другое.
Ниже приведена классификация операционных систем по
некоторым из этих признаков.
С точки зрения особенностей алгоритмов управления ре-
сурсами можно выделить следующие классификации.
По числу одновременно выполняющихся процессов (задач):
o однозадачные (MS-DOS);
o многозадачные (Windows, UNIX):
невытесняющая многозадачность;
вытесняющая многозадачность.
По количеству одновременно работающих пользователей:
o однопользовательские (MS-DOS, Windows до NT);
o многопользовательские (Windows NT, UNIX).
Однозадачные ОС включают средства управления перифе-
рийными устройствами, средства управления файлами, средства
общения с пользователем.
Многозадачные ОС, кроме вышеперечисленных функций,
управляют разделением совместно используемых ресурсов, таких
как процессор, оперативная память, файлы и внешние устройства.
Многозадачные системы могут быть двух видов. В системах
с невытесняющей многозадачностью переключение между про-
цессами происходит по решению процесса, который выполняется
в текущий момент времени. В системах с вытесняющей многоза-
дачностью переключение между задачами происходит по коман-
дам операционной системы, чаще всего в результате срабатыва-
ния аппаратного прерывания от системного таймера.
Главным отличием многопользовательских систем от одно-
пользовательских является наличие средств защиты информации
каждого пользователя от несанкционированного доступа других
38
пользователей. Следует заметить, что не всякая многозадачная
система является многопользовательской, и не всякая однополь-
зовательская ОС является однозадачной.
С точки зрения особенностей аппаратных платформ разли-
чают операционные системы персональных компьютеров, мини-
компьютеров, мейнфреймов, кластеров и сетей ЭВМ. Среди пе-
речисленных типов компьютеров могут встречаться как одно-
процессорные варианты, так и многопроцессорные. В любом
случае специфика аппаратных средств, как правило, отражается
на специфике операционных систем.
Сетевая ОС имеет в своем составе средства передачи сооб-
щений между компьютерами по линиям связи, которые совер-
шенно не нужны в автономной ОС. На основе этих сообщений
сетевая ОС поддерживает разделение ресурсов компьютера ме-
жду удаленными пользователями, подключенными к сети.
Многопроцессорные системы требуют от операционной сис-
темы особой организации, с помощью которой сама операцион-
ная система, а также поддерживаемые ею приложения могли бы
выполняться параллельно отдельными процессорами системы.
Параллельная работа отдельных частей ОС создает дополнитель-
ные проблемы для разработчиков ОС, так как в этом случае го-
раздо сложнее обеспечить согласованный доступ отдельных про-
цессов к общим системным таблицам, исключить эффект гонок
и прочие нежелательные последствия асинхронного выполнения
работ.
С точки зрения особенностей областей использования мно-
гозадачные операционные системы разделяют на три типа в за-
висимости от критерия эффективности, которому должен удов-
летворять механизм работы многозадачности:
системы пакетной обработки;
системы разделения времени (UNIX, VMS);
системы реального времени (QNX, RT/11).
Системы пакетной обработки рассчитаны на ситуацию, когда
не требуется быстрого получения результатов, а главной целью
является пропускная способность – т.е. количество решенных за-
39
дач в единицу времени. Для достижения этих целей каждая задача
в операционной системе содержит метаинформацию о том, какие
ресурсы и в каком количестве ей необходимы. На основе этой ме-
таинформации операционная система планирует очередность за-
пуска задач таким образом, чтобы обеспечить максимальную
пропускную способность системы и эффективно загрузить все
компоненты компьютера, минимизировав их простои.
Основной идеей систем разделения времени является пре-
доставление пользователям системы возможности запускать свои
задачи в любое время и интерактивно с ними взаимодействовать.
В системах разделения времени каждой задаче выделяется только
квант процессорного времени, ни одна задача не занимает про-
цессор надолго, и время ответа оказывается приемлемым. Если
квант выбран достаточно небольшим, то у всех пользователей,
одновременно работающих на одной и той же машине, складыва-
ется впечатление, что каждый из них единолично использует ма-
шину. Критерием эффективности систем разделения времени яв-
ляется не максимальная пропускная способность, а удобство
и эффективность работы пользователя.
Системы реального времени применяются для управления
различными техническими объектами, например станками,
спутниками, научным оборудованием, технологическими про-
цессами и т.п. Во всех этих случаях существует предельно до-
пустимое время, за которое программа должна дать свой ответ
на изменение входных данных. В случае если нарушение этого
условия приведет к аварии, то систему называют системой жест-
кого реального времени, если к ухудшению качества работы – то
системой мягкого реального времени, а если требуется, чтобы
этот критерий выполнялся в среднем с заданной вероятностью,
то системой квазиреального времени. Таким образом, критерием
эффективности для систем реального времени является их спо-
собность выдерживать заранее заданные интервалы времени
между запуском программы и получением результата (управ-
ляющего воздействия).
40
Некоторые операционные системы могут совмещать в себе
свойства систем разных типов. Например, часть задач может
выполняться в режиме пакетной обработки, а часть – в режиме
реального времени или в режиме разделения времени. В таких
случаях режим пакетной обработки часто называют фоновым
режимом.
По особенностям архитектуры операционной системы они
делятся на монолитные и микроядерные.
В операционных системах, построенных по монолитной ар-
хитектуре, ядро является одним исполняемым модулем, в кото-
рый включены все необходимые компоненты, исполняющиеся
в едином адресном пространстве. Достоинством этого решения
является производительность, недостатком – низкая устойчи-
вость к ошибкам, так как ошибка в одном компоненте может
привести к повреждению памяти и нарушению работы других
компонентов.
Напротив, в микроядерной архитектуре ядро состоит из на-
бора взаимодействующих процессов, каждый из которых отве-
чает за свою задачу. Например, один процесс может заниматься
работой с видеокартой, в то время как другой управляет диско-
вым вводом/выводом. Данный тип архитектуры повышает на-
дежность системы, так как в случае сбоя одного из процессов
чаще всего он может быть перезапущен без серьезных последст-
вий для работающей операционной системы. Недостатком явля-
ется сложность разработки такого типа операционных систем
и более низкая производительность по сравнению с монолитной
архитектурой.
3.3. Функции операционных систем
персональных компьютеров
Основная функция операционных систем – посредническая [1].
Она заключается в обеспечении нескольких видов интерфейса:
интерфейса между пользователем и программно-аппарат-
ными средствами компьютера (интерфейс пользователя);