Навігація
Головна
 
Головна arrow Інформатика arrow Інформатика для економістів

Операційні системи

Розглянемо докладніше функції і типи сучасних операційних систем.

Основними функціями сучасних ОС є:

  • • завантаження програм в оперативну пам'ять і їх виконання;
  • • стандартизований доступ до периферійних пристроїв (пристроїв введення-виведення);
  • • управління оперативною пам'яттю (розподіл часу між процесами, створення віртуальної пам'яті);
  • • управління доступом до даних на енергонезалежних носіях (таких як жорсткий диск, компакт-диск і т.д.);
  • • користувальницький інтерфейс;
  • • мережеві операції, підтримка мережевих протоколів.

Додатковими функціями ОС є:

  • • паралельне виконання завдань (багатозадачність);
  • • взаємодія між процесами: обмін даними, взаємна синхронізація;
  • • захист самої системи, а також для користувача даних і програм від дій користувачів або додатків;
  • • розмежування вдачу доступу і багатокористувацький режим роботи (авторизація).

Попередниками ОС були службові програми (завантажувачі), а також бібліотеки часто використовуваних програм. Їх почали розробляти у зв'язку з появою універсальних комп'ютерів 1-го покоління (кінець 1940-х рр.). Службові програми повинні були полегшити взаємодію оператора з технічними засобами, а використання бібліотек службових підпрограм позбавило б від багаторазового програмування одних і тих же процесів (операцій введення-виведення, обчислення математичних функцій і т.п.).

Сучасна ОС будь-якого комп'ютера (мейнфрейма або ПК) - дуже велика програма. Тому в оперативній пам'яті завжди зберігається лише частина ОС, звана ядром (kernel). Більша ж частина ОС зберігається на жорсткому диску. Коли будь-яка частина операційної системи необхідна для виконання цього додатка, ця частина завантажується з жорсткого диска в ОЗУ. Диск, на якому зберігається операційна система, називається системним (system disk).

Одночасно з цим існують засоби обчислювальної техніки, для яких ОС зайві. Наприклад, вбудовані мікрокомп'ютери містяться сьогодні в багатьох побутових приладах, автомобілях, стільникових телефонах і т.п. Такий мікрокомп'ютер постійно виконує лише одну програму, що запускається при включенні. Прості ігрові приставки, також представляють собою спеціалізовані мікрокомп'ютери, можуть обходитися без ОС, запускаючи при включенні програму, записану на вставленому в пристрій "картриджі" або компакт-диску. Деякі мікрокомп'ютери і ігрові приставки працюють йод управлінням власних ОС.

Одна з основних обов'язків операційної системи - забезпечувати і підтримувати діалог користувача з комп'ютером, що досягається за допомогою користувальницького інтерфейсу. Інтерфейс користувача - це кошти взаємодії комп'ютера з користувачем.

У минулих операційних систем, таких як DOS, інтерфейс був реалізований на базі командного рядка. Для виконання будь-якої операції користувачеві потрібно було набирати в командному рядку відповідні команди. Оскільки користувачеві необхідно виконувати різні дії з програмами та документами, турбувалися пам'ятати безліч різних команд.

Сучасні операційні системи мають графічним інтерфейсом (Graphical User Interface, GUI). Кожен об'єкт системи, будь то документ або програма, відображається графічним символом, званим піктограмою або значком (icon). Складний набір команд може бути виконаний декількома клацаннями миші по піктограмах. Графічний користувальницький інтерфейс допомагає користувачеві працювати в багатозадачному режимі, так як кожна запущена програма відображається на екрані в окремій області - вікні (window). Щоб перейти з одного запущеного додатку в інше, досить просто клацнути мишею по будь-якій частині вікна потрібної програми. Багато графічні інтерфейси, щоб полегшити користувачеві введення команд і даних, використовують систему спливаючих екранних меню (pull-down menu) і додаткові діалогові вікна. Графічний користувальницький інтерфейс дозволяє виконувати основні операції, такі як отримання допомоги, збереження або друк документів, одним і тим же способом в будь-якому додатку. Навіть робота з мережами може повністю вестися через графічний користувальницький інтерфейс.

Уже в 1950-1960-х рр. були сформовані і реалізовані основні ідеї, що визначають функціональність ОС: пакетний режим, поділ часу і багатозадачність, поділ повноважень, реальний масштаб часу, файлові структури і файлові системи.

Розглянемо основні функціональні властивості сучасних ОС, такі як багатозадачність, багатопоточність, віртуальна пам'ять і симетрична багатопроцесорна обробка.

Багатозадачність - це механізм, що дозволяє виконувати на комп'ютері кілька завдань. У системах з підтримкою багатозадачності комп'ютер використовується більш ефективно завдяки можливості одночасного завантаження в пам'ять не однієї, а кількох програм. В залежності

Система без підтримки багатозадачності

Мал. 5.3. Система без підтримки багатозадачності

від типу комп'ютера застосовується кілька піді в реалізації цього механізму.

Як показано на рис. 5.3, система без підтримки багатозадачності може виконувати тільки один додаток в певний момент часу. Такий режим роботи комп'ютера не дозволяє повністю використовувати всі його ресурси - процесор недовантажений, велика частина оперативної пам'яті залишається вільною, периферійні пристрої перебувають в очікуванні команд введення чи виведення інформації. У разі ж реалізації механізму багатозадачності (рис. 5.4) можна запустити деякий безліч додатків. Найважливіше при реалізації цього механізму - не допустити додаткам одночасно претендувати на одні й ті ж ресурси комп'ютера, наприклад на центральний процесор, оперативну пам'ять або периферійні пристрої. У разі багатозадачності для оперативної пам'яті застосовується поділ її адресного простору на окремі непересічні області і виділення таких областей кожному запущеному додатком. Таким чином, виходить, що кожна окрема програма працює у відведеному їй місці пам'яті і не конфліктує з іншими програмами. З раз-

Система з підтримкою багатозадачності

Мал. 5.4. Система з підтримкою багатозадачності

поділом ресурсів процесора справа йде інакше, оскільки процесор може виконувати тільки одну операцію за цикл. Щоб програми, що знаходяться в ОЗУ, могли виконуватися практично одночасно, процесор перемикається з однієї програми на іншу. При цьому на виконання кожної з них виділяється певний квант часу роботи процесора (біля двох мілісекунд). Інтервал часу мізерно малий, так як процесор працює на рівні наносекунд і за два мілісекунди встигає призвести безліч операцій. Для користувача непомітно, що комп'ютер обробляє всі програми по черзі. У результаті створюється видимість, що всі запущені програми виконуються одночасно. Крім цього, кожній програмі (додатком) призначається пріоритет. Команди додатків з більш високим пріоритетом обробляються в першу чергу. У разі рівного пріоритету додатки виконуються в порядку черговості. Завдяки багатозадачності можна, наприклад, запустити веб-браузер, а поки модем виконує операцію з'єднання з провайдером послуг Інтернету, відредагувати або роздрукувати звіт, виданий сервером баз даних. Зазвичай програмою, обробній висновок даних на друк, присвоюється нижчий пріоритет, ніж редактору електронної пошти. Таким чином, операційна система вирішує, які ресурси комп'ютера будуть використані, які програми будуть запущені і в якому порядку будуть слідувати ці та інші операції.

Нить - механізм, за основними принципам схожий з багатозадачністю. З метою більш ефективного використання ресурсів комп'ютера деякі завдання діляться на окремі потоки, кожному з яких також призначається пріоритет і виділяється інтервал процесорного часу. У деяких операційних системах такі процеси отримали назву ниток. Завдяки багатопоточності можна в одному додатку, наприклад в мультимедійному графічному редакторі, одночасно обробляти один об'єкт, проводити розрахунок траєкторії руху іншого об'єкта і роздруковувати третій. Нить широко використовується для друку. Щоб не чекати, поки додаток обробить завдання на друк, цей процес виконується в так званому фоновому режимі

Віртуальна пам'ять дозволяє виділити частину додаткової пам'яті на жорсткому диску, щоб надалі система розглядала цю частину як продовження оперативної пам'яті. У результаті комп'ютер може адресувати більше пам'яті. Застосування цього механізму, так само як і механізму багатозадачності і багатопоточності, дозволяє домогтися істотного підвищення ефективності роботи комп'ютера. Через те що розмір оперативної пам'яті обмежений, частина програмного коду кожної з програм записується на жорсткий диск, звільняючи таким чином оперативну пам'ять для інших програм. Однак слід пам'ятати, що жорсткі диски набагато повільніше ОЗУ, тому для ефективної роботи комп'ютера розмір оперативної пам'яті повинен бути достатньо великим.

Симетрична багатопроцесорна обробка (Symmetric Multi Processing, SMP) - це здатність операційної системи працювати з комп'ютером, в якому встановлені два і більше процесора. Операційна система в даному випадку повинна контролювати балансування навантаження, щоб забезпечити роботу кожному з процесорів. Механізм SMP може використовуватися при виконанні як однієї програми, так і декількох додатків - у кожному разі навантаження розподіляється рівномірно.

Завдяки реалізації вищеописаних ідей вирішуються такі основні завдання ОС.

Розподіл (allocates) і призначення (assigns) ресурсів комп'ютера. Операційна система розподіляє ресурси комп'ютера між додатками, що знаходяться в черзі на виконання. Наприклад, до числа завдань операційної системи входить виділення окремої області пам'яті кожному запущеному додатку та необхідним йому даними, а також управління пристроями вводу-виводу (клавіатурою, принтером, монітором, мережевою картою і т.п.).

Планування (schedules) і використання ресурсів комп'ютера під час виконання завдань. Завдання ОС - скоординувати роботу всіх компонентів комп'ютера так, щоб всі програми виконувалися якомога швидше і ефективніше. Для цього операційній системі необхідно здійснювати планування використання різних ресурсів комп'ютера (насамперед, ЦП, ОЗУ і жорсткого диска). Як правило, кожній задачі присвоюється пріоритет виконання, відповідно до якого і здійснюється планування.

Здійснення поточного контролю (monitoring) роботи комп'ютера. ОС контролює роботу комп'ютера, відстежує стадії виконання кожного завдання, може вести журнал обліку використання комп'ютера. Наприклад, ОС відстежує, які програми були запущені, спостерігалися випадки несанкціонованого використання програм або даних та ін.

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
 
Дисципліни
Агропромисловість
Аудит та Бухоблік
Банківська справа
БЖД
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Нерухомість
Менеджмент
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Природознавство
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
Соціологія
Статистика
Техніка
Страхова справа
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси
Пошук