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

Многопроцессорная обработка. Другим важным свойством операционной системы является отсутствие или наличие в ней средств поддержки многопроцессорной обработки - мультипроцессирование. Мультипроцессирование приводит к усложнению всех алгоритмов управления ресурсами.

В наше время общепринято в операционной системе введение функций поддержки многопроцессорной обработки данных. Такие функции имеются в операционных системах Windows NT фирмы Microsoft и Net Ware 4.1 фирмы Novell Solaris 2.x фирмы Sun, Open Server 3.x компании Santa Crus Operations, OS/2 фирмы IBM,.

Многопроцессорные операционные системы классифицируются по способу организации вычислительного процесса в системах с многопроцессорной

архитектурой: Симметричные и асимметричные операционные системы. Симметричная операционная система использует весь пул процессоров и полностью децентрализованна, разделяя их между системными и прикладными задачами.

Асимметричная операционная система распределяя прикладные задачи по остальным процессорам целиком выполняется только на одном из процессоров системы,. Характеристики операционных систем, связанные с управлением только одним типом ресурсов – процессором были рассмотрены выше. Важное влияние на возможности ее использования в той или иной области, на облик операционной системы в целом оказывают и другие особенности подсистем управления локальными ресурсами – устройствами ввода-вывода, подсистем управления памятью и файлами.

Специфика операционных систем проявляется и в том, каким образом она реализует сетевые функции: передача сообщений по сети, выполнение удаленных запросов распознавание и перенаправление в сеть запросов к удаленным ресурсам. Возникает комплекс задач при реализации сетевых функций, связанных с обработками данных в сети и с распределенным характером хранения : адресация взаимодействующих процессов, ведение справочной информации обо всех доступных в сети ресурсах и серверах, согласование копий, поддержка безопасности данных, обеспечение прозрачности доступа, тиражирование данных.

Часто указываются особенности ее структурной организации и основные концепции при описании операционной системы положенные в ее основу.

К таким базовым концепциям относятся:

Большинство операционных систем использует

— Способы построения ядра системы — микроядерный подход или монолитное ядро, как одна программа которая компонуется, использующая быстрые переходы с одной процедуры на другую, не требующие переключения из привилегированного режима в пользовательский и наоборот и работающая в привилегированном режиме. Альтернативой является построение операционных систем на базе микроядра, выполняющего только минимум функций по управлению аппаратурой, в то время как функции работающего также находятся в привилегированном режиме.

— Возможность использовать все его достоинства даёт подход построения операционных систем на базе объектно-ориентированного механизма хорошо зарекомендовавшего себя на уровне приложений, внутри операционной системы, а именно: хорошую защиту данных за счет их инкапсуляции во внутренние структуры объекта, что делает данные недоступными для несанкционированного использования извне, структурированность системы, состоящей из набора хорошо определенных объектов аккумуляцию удачных решений в форме стандартных объектов, возможность создания новых объектов на базе имеющихся с помощью механизма наследования.

— Распределенная организация операционной системы позволяет упростить работу пользователей и программистов в сетевых средах. В распределенной операционной системе реализованы механизмы, которые дают возможность пользователю представлять и воспринимать сеть в виде традиционного однопроцессорного компьютера.

— Наличие нескольких прикладных сред дает возможность в рамках одной операционной системы одновременно выполнять приложения, разработанные для нескольких операционных систем

1.5 СИСТЕМЫ ПАКЕТНОЙ ОБРАБОТКИ

Системы пакетной обработки предназначались для задач вычислительного характера, которые не требовали быстрого получения результатов. Главная цель и критерий эффективности системы пакетной обработки является максимальная пропускная способность, это решение максимального числа задач в единицу времени. Как раз для этой цели в системах пакетной обработки используется следующая схема функционирования: с началом работы формируется пакет заданий, где каждое задание содержит требование к системным ресурсам; из этого пакета заданий формируется мультипрограммная смесь, то есть множество одновременно выполняемых задач. Для одновременного выполнения выбираются задачи, предъявляющие отличные требования к ресурсам, так чтобы обеспечивалась сбалансированная загрузка всех устройств вычислительной машины; так, например, в мультипрограммной смеси хорошо бы задач с интенсивным вводом-выводом и одновременное присутствие вычислительных задач. А значит, от внутренней ситуации зависит выбор нового задания из пакета заданий, складывающейся в системе, то есть выбирается "удобное(выгодное)" задание. То есть, в таких операционных системах можно легко гарантировать выполнение того или иного задания в течении определенного периода времени. В системы пакетной обработки переключение процессора с выполнения одной задачи на выполнение другой задачи происходит только в случае, когда активная задача как бы сама отказалась от процессора, например, из-за выполнения необходимости операции ввода-вывода. Потому всего лишь одна задача может на долгое время занять процессор, что делает невозможным выполнение интерактивных задач. Итак, взаимодействие пользователя с вычислительной машиной, где установлена системы пакетной обработки, сводится к тому, что пользователь приносит задание, далее отдает его диспетчеру-оператору, а в конечном итоге после выполнения всего пакета заданий - получает результат. Таким образом, такой порядок снижает эффективность работы пользователя.

1.6 СИСТЕМЫ РАЗДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ

Системы разделения времени созданы для исправления основного недостатка систем пакетной обработки - изоляция пользователя-программиста от процесса выполнения нужных ему задач. Любому пользователю системы разделения времени предоставляется терминал, с которого он ведёт диалог с программой. Так как в системы разделения времени каждой задачи выделяется только квант процессорного времени, ни одна задача не занимает процессор на долгое время, и время ответа оказывается приемлемым. Если выбирать квант небольшим, то у всех пользователей, которые одновременно работают на одной и той же машине, будет складываться впечатление, что каждый из них единолично использует машину. Также присутствует, что системы разделения времени обладает меньшей пропускной способностью, системы пакетной обработки, так как на выполнение принимается каждая запущенная пользователем задача, а не та, которая "удобна" системе, и, по мере этого, имеются накладные расходы вычислительной мощности на более частое переключение процессора с задачи на задачу. Удобство и эффективность работы пользователя – является главным критерием эффективности системы разделения времени, а не максимальная пропускная способность.

1.7 СИСТЕМА РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ

Системы реального времени применяются для управления разными техническими объектами, такими, например, как научная экспериментальная установка, спутник или технологическими процессами, такими как, доменный процесс, гальваническая линия и т.п. Предельно допустимое время существует во всех этих случаях, в течение которого должны быть выполнены те или иные требования программы, управления объектом, в противном случае может случиться авария: спутник уйдёт из зоны видимости, будут потеряны экспериментальные данные, поступившие с датчиков, также не будет соответствовать норме толщина гальванического покрытия. Иначе говоря, для систем реального времени критерием эффективности является их способность выдерживать заранее интервалы времени между получением результата (управляющего воздействия) и пуском программы. Такое время именуется временем реакции системы, а реактивностью называется соответствующее свойство системы. Для этих систем мультипрограммная смесь представляет собой набор фиксированных заранее разработанных программ, из данного состояния объекта происходит выбор программы на соответствие или выполнение с работами идущими по плану.

Свойства разных типов могут совмещать в себе, некоторые операционные системы например, задач может выполняться в режиме пакетной обработки,

а часть - в режиме системы реального времени или в режиме разделения времени. Режимом пакетной обработки, как раз в таких случиях и называется данный фоновый режим.

Некоторые операционные системы могут совмещать в себе свойства разных типов, например, задача может выполняться в режиме разделения времени в режиме пакетной обработки, а часть - в режиме реального времени или наоборот. В таких случаях режим пакетной обработки часто называют фоновым режимом.

2 СВОЙСТВА ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ

2.1 Эффективность

Эффективность - распределение ресурсов вычислительной системы между процессами операционной системы.

Оптимизация - дает возможность лучше понять принципы работы операционной системы и достичь максимального уровня производительности компьютера.

Мониторинг операционной системы - то комплексная система оценки и прогноза изменения состояния операционной системы, наблюдений за состоянием операционной системы под действием антропогенных и пригодных факторов.

Настройка операционной системы - используются различные компоненты панели управления Windows для настройки параметров операционной системы. Для более эффективного использования ресурсов компьютера используются некоторые из этих средств позволяющие настроить систему например, управления профилями пользователей быстродействия системы, параметров загрузки и восстановления системы и т.п. Другие параметры, такие как свойства экрана, многоязыковая поддержка и т.п., помогают настраивать Windows для более удобной работы с компьютером.

2.2 Надежность и устойчивость операционных систем

Операционная система представляет собой совокупность программ, выполняющих две основные функции: повышение эффективности использования компьютера при рациональном управлении его ресурсами и предоставление пользователю удобств виртуальной машины.

Виртуальная машина — это заданная конфигурация с моделируемыми программно-аппаратными средствами реального компьютера, то-есть воображаемый компьютер с функциональным эквивалентом. операционной системы осуществляет обработку прерываний (прекращение вычислительного процесса, вызванное требованиями на обслуживание

других устройств), и скрывает от пользователя управление таймерами и оперативной памятью, а также особенности физического расположения информации на дисках. Пользователю в результате предоставляется машина виртуальная, которая производит реализующую работу на логическом уровне.

К современным операционным системам предъявляются следующие требования:

* переносимость — возможности обеспечения переноса операционной системы с одной аппаратной платформы на другую;

* совместимость — операционной системы должна включать средства для выполнения приложений, подготовленных для других операционных систем;

* безопасность — операционной системы должна содержать средства защиты ресурсов одних пользователей от других;

* надежность и отказоустойчивость — предполагает защиту операционной системы от внутренних и внешних ошибок, сбоев и отказов;

* производительность — система должна обладать достаточным быстродействием.

* расширяемость — операционной системы должна обеспечивать удобство внесения последующих изменений и дополнений;

По числу одновременно выполняемых задач выделяют операционной системы однозадачные и многозадачные.

Однозадачные (MS DOS, ранние версии PC DOS).

Многозадачные (OS/2, UNIX, Windows).

Однозадачные операционной системы предоставляют пользователю виртуальную машину включающую средства управления периферийными устройствами, управления файлами и средства общения с пользователем.

Многозадачные операционной системы дополнительно управляют разделением между задачами совместно используемых ресурсов. Многозадачность бывает невытесняющая (NetWare, Windows3/95/98) и вытесняющая (Windows NT, OS/2, UNIX). В первом случае по окончании сам активный процесс передает управление операционной системы для выбора из очереди другого процесса. Во втором — операционная система сама принимает решение о переключении процессора с одного процесса на другой.

По числу одновременно работающих пользователей операционной системы делятся на: однопользовательские (MS DOS, Windows Зх, ранние версии OS/2) и многопользовательские (UNIX, WINDOWS NT).

В многопользовательских системах есть средства защиты информации пользователей которые предотвращают от несанкционированного доступа.

В сетевой операционной системе присутствуют средства реализация протоколов передачи данных, то-есть передачи данных между компьютерами по линиям связи.

Существуют ещё и мобильные операционной системы, это которые кроме операционной системы, ориентированных на определенный тип аппаратной