Операционные системы входят в состав. Основные функции операционных систем

Системное программное обеспечение предназначено для работы с файлами и программами, которые составляют операционную систему компьютера. Системные файлы включают библиотеки функций, системные службы, драйверы для принтеров, настройки и файлы конфигурации. Программы, которые входят в состав системного включают сборщики, компиляторы, инструменты управления файлами, утилиты и отладчики.

Введение

Системное программное обеспечение Windows устанавливается на компьютере при установке операционной системы. Вы можете обновить программное обеспечение, запустив такие программы, как «Центр обновления Windows» или «Обновление программного обеспечения» для Mac OS X. Однако в отличие от прикладных программ, системный софт не предназначен для конечного пользователя и ориентирован на профессионалов-разработчиков.

Поскольку системное программное обеспечение работает на базовом уровне компьютера, оно называется «низкоуровневым». Данный функционал генерирует пользовательский интерфейс и позволяет операционной системе взаимодействовать с оборудованием. Работает в фоновом режиме.

Понятие системного программного обеспечения

Системное программное обеспечение и прикладные программы являются двумя основными типами взаимодействия машины и человека. В отличие от СПО прикладная программа, часто называемая приложением, выполняет определенную функцию для пользователя. Примеры подобных программных решений:

браузеры;

почтовые клиенты;

текстовые процессоры;

электронные таблицы.

Системное программное обеспечение предназначено для запуска аппаратных и прикладных программ компьютера. Если рассматривать компьютерную систему как многоуровневую модель, СПО является интерфейсом взаимодействия между аппаратными и пользовательскими приложениями.

Что входит в состав системного программного обеспечения?

Согласно некоторым определениям, в состав системного программного обеспечения входят системные утилиты, такие как дефрагментатор диска и восстановление системы, а также средства разработки - компиляторы и отладчики.

управление совместным использованием внутренней памяти между несколькими приложениями;

обработка ввода и вывода на подключенные аппаратные устройства — жесткие диски, принтеры и коммутируемые порты;

отправка сообщений каждому приложению или интерактивному пользователю о состоянии операции и возможных ошибках;

управление пакетными заданиями.

На компьютерах, которые могут обеспечивать параллельную обработку, операционная система может управлять процессами многозадачности.

Все основные компьютерные платформы (аппаратное и программное обеспечение) включают операционную систему, которая разрабатывается с различными функциями для удовлетворения конкретных потребностей современного потребителя.

Виды ОС

Разновидности настольных операционных систем:

Windows - это флагманская операционная система Microsoft, фактический стандарт для домашних и бизнес-компьютеров;

Mac OS - это операционная система для персональных компьютеров и рабочих станций Apple Macintosh;

Linux - это Unix-подобная операционная система, которая была разработана для предоставления пользователям персональных компьютеров бесплатной или очень дешевой альтернативы (Linux имеет репутацию очень эффективной и быстродействующей системы).

Операционные системы Windows традиционно доминируют на рынке. По состоянию на август 2018 года, у системы Windows доля рынка более 85 процентов. Mac OS составляла чуть более 6 процентов, а Linux - более 2 процентов.

Мобильные ОС

Мобильные ОС позволяют смартфонам, планшетным ПК и другим мобильным устройствам запускать приложения и программы. Самые популярные мобильные операционные системы:

• Windows 10 Mobile.

Встроенная операционная система предназначена для использования на компьютерах, встроенных в более крупные системы, такие как автомобили, светофоры, цифровые телевизоры, банкоматы, средства управления самолетами, точки продажи (POS), цифровые камеры, системы GPS-навигации, лифты, цифровые приемники и интеллектуальные счетчики.

Операционная система является базовой и необходимой составляющей программного обеспечения компьютера (Software ) . Операционная система обеспечивает управление всеми аппаратными компонентами компьютера (Hardware ). Другими словами, операционная система обеспечивает функционирование и взаимосвязь всех компонентов компьютера, а также предоставляет пользователю доступ к его аппаратным возможностям.

К системному блоку компьютера подключаются через специальные согласующие платы (контроллеры) периферийные устройства (дисковод, принтер и т.д.). Каждое периферийное устройство обрабатывает информацию по-разному и с различной скоростью, поэтому необходимо программно согласовать их работу с работой процессора. Для этого в составе операционной системы имеются специальные программы – драйверы устройств. Каждому устройству соответствует свой драйвер.

Процесс работы компьютера в определенном смысле сводится к обмену файлами между периферийными устройствами, т.н. необходимо уметь управлять файловой системой. Ядром операционной системы является программа, которая обеспечивает управление файловой системой. Пользователь общается с компьютером через устройства ввода информации (клавиатура, мышь). После ввода команды операционной системы специальная программа, которая называется командный процессор, расшифровывает команды и исполняет их.

Процесс общения пользователя с компьютером должен быть удобным. В состав современных операционных систем (Windows ) обязательно входят модули, создающие графический интерфейс.

Таким образом, в структуру операционной системы входят следующие модули:

• Базовый модуль, управляющий файловой системой;
• Командный процессор, расшифровывающий и выполняющий команды;
• Драйверы периферийных устройств;
• Модули, обеспечивающие графический интерфейс.

Файлы операционной системы находятся на диске (жестком или гибком). Однако программы могут выполняться, только если они находятся в оперативной памяти, поэтому файлы операционной системы необходимо загрузить в оперативную память. Все файлы операционной системы не могут одновременно находиться в оперативной памяти, так как объем современных операционных систем составляет десятки мегабайт. Для функционирования компьютера обязательно должны находиться в оперативной памяти базовый модуль , командный процессор и драйверы подключенных устройств. Модули операционной системы, обеспечивающие графический интерфейс, могут быть загружены по желанию пользователя. В операционной системе Windows 95 выбор варианта загрузки представлен в виде меню.

После включения компьютера производится загрузка операционной системы в оперативную память. В системном блоке компьютера находится ПЗУ (BIOS ), в котором содержатся программы тестирования компьютера и первого этапа загрузки операционной системы. После включения компьютера эти программы начинают выполняться, причем информация о ходе этого процесса высвечивается на экране дисплея.

На этом этапе процессор обращается к диску и ищет на определенном месте (в начале диска) наличие очень небольшой программы-загрузчика BOOT . Программа-загрузчик считывается в память, и ей передается управление. В свою очередь она ищет на диске базовый модуль операционной системы, загружает его в память и передает ему управление.

В состав базового модуля операционной системы входит основной загрузчик, который ищет остальные модули операционной системы и загружает их в оперативную память. После окончания загрузки операционной системы управление передается командному процессору, на экране появляется приглашение системы.

Система готова к работе, т.е. пользователь может начинать вводить команды операционной системы, а командный процессор их расшифровывать и выполнять. В случае использования графического интерфейса выбор действий (команд) производится с помощью мыши. В процессе выполнения команд осуществляется взаимодействие всех модулей операционной системы, причем необходимые в данный момент дополнительные модули могут подгружаться с диска.

Существует несколько наиболее распространенных операционных систем, каждая из которых ориентирована на определенное семейство процессоров и, соответственно, компьютеров.

MS - DOS (Microsoft Disk Operation System - Дисковая операционная система Microsoft ). Операционная система MS -DOS была разработана в начале 80-х годов для работы на компьютерах IBM PC /XT , созданных на базе процессора 8086 фирмы Intel . MS -DOS была наиболее распространенной операционной системой с интерфейсом командной строки, которая устанавливалась на компьютерах, созданных на базе процессоров 80 286, 80 386, 80 486, Pentium . Последней версией была MS -DOS 6.22.

Microsoft Windows (Windows 3.1, Windows 3.11, Windows 95, 2000, NT, XP) . В настоящее время более 90% персональных компьютеров реализованы на платформе Intel & Windows , т.е. в них установлен Intel -совместимый процессор (Pentium ) и инсталлирована операционная система Windows .

К основным достоинствам современных операционных систем (Windows 95 и выше) следует отнести

• технологию «подключи и работай»,
• многозадачность,
• графический интерфейс.

Технология «подключи и работай» ( Plug - and - Play ) позволяет даже начинающему пользователю подключить к компьютеру новое устройство (например, принтер) и продолжить работу. Windows сама установит необходимый драйвер и выделит ресурсы.

Многозадачность предоставляет пользователю возможность загрузить в оперативную память сразу несколько приложений (например, текстовый редактор Word , электронные таблицы Excel , браузер Internet Explorer и др.). Переход от работы в одном приложении в другое происходит очень быстро и просто, посредством перехода от одного открытого «окна»Windows к другому.

Графический интерфейс реализован с использованием технологии Drag -and -Drop . Это позволяет выполнять практически любые операции с помощью мыши.

UNIX . На высокопроизводительных компьютерах, которые иногда называют «рабочие станции», широко распространена операционная система UNIX . Начало разработок этой системы относится к 1969 году, и к настоящему времени уже известно более 20 различных версий. В настоящее время достаточно большое количество серверов в Internet работают под управлением этой системы.

Контрольная

Информатика, кибернетика и программирование

Windows Серверные использующиеся в серверах сетей как центральное звено а также в качестве элементов систем управления; основная черта надежность; представители UNIX Windows NT Специализированные ОС ориентированные на решение узких классов задач с жестким набором требований высокопроизводительные вычисления управление в реальном времени;такие системы неразрывно связаны с аппаратной платформой; представители специализированные версии UNIX системы собственной разработки; Мобильные ОС вариант развития настольных ОС на...

Операционные системы. Их назначение и функции.

Операционные системы являются основой программного обеспечения вычислительных машин.

Операционная система выполняет роль связующего звена между аппаратурой компьютера, с одной стороны, и выполняемыми программами, а также пользователем, с другой стороны.

Операционная система обычно хранится во внешней памяти компьютера — на диске . При включении компьютера она считывается с дисковой памяти и размещается в ОЗУ .

Этот процесс называется загрузкой операционной системы.

Операционная система представляет собой комплекс системных и служебных программных средств. С одной стороны, она опирается на базовое программное обеспечение компьютера, входящее в его систему BIOS (базовая система ввода-вывода); с другой стороны, она сама является опорой для программного обеспечения более высоких уровней — прикладных и большинства служебных приложений. Приложениями операционной системы принято называть программы, предназначенные для работы под управлением данной системы.

Основная функция всех операционных систем — посредническая. Она заключается в обеспечении нескольких видов интерфейса:

Интерфейса между пользователем и программно-аппаратными средствами компьютера (интерфейс пользователя);

интерфейса между программным и аппаратным обеспечением (аппаратно- программный интерфейс);

Интерфейса между разными видами программного обеспечения (программный интерфейс).

Даже для одной аппаратной платформы, например такой, как IBM PC, существует несколько операционных систем. Различия между ними рассматривают в двух категориях: внутренние и внешние. Внутренние различия характеризуются методами реализации основных функций. Внешние различия определяются наличием и доступностью приложений данной системы, необходимых для удовлетворения технических требований, предъявляемых к конкретному рабочему месту.

В функции операционной системы входит:

• осуществление диалога с пользователем;
• ввод-вывод и управление данными;
• планирование и организация процесса обработки программ;
• распределение ресурсов (оперативной памяти и кэша, процессора, внешних устройств);
• запуск программ на выполнение;
• всевозможные вспомогательные операции обслуживания;
• передача информации между различными внутренними устройствами;
• программная поддержка работы периферийных устройств (дисплея, клавиатуры, дисковых накопителей, принтера и др.).

В зависимости от количества одновременно обрабатываемых задач и числа пользователей, которых могут обслуживать ОС, различают четыре основных класса операционных систем:

1. , которые поддерживают одну клавиатуру и могут работать только с одной (в данный момент) задачей;
2. однопользовательские однозадачные с фоновой печатью, которые позволяют помимо основной задачи запускать одну дополнительную задачу, ориентированную, как правило, на вывод информации на печать. Это ускоряет работу при выдаче больших объёмов информации на печать;
3. однопользовательские многозадачные , которые обеспечивают одному пользователю параллельную обработку нескольких задач. Например, к одному компьютеру можно подключить несколько принтеров, каждый из которых будет работать на "свою" задачу;
4. многопользовательские многозадачные , позволяющие на одном компьютере запускать несколько задач нескольким пользователям. Эти ОС очень сложны и требуют значительных машинных ресурсов.

В различных моделях компьютеров используют операционные системы с разной архитектурой и возможностями. Для их работы требуются разные ресурсы. Они предоставляют разную степень сервиса для программирования и работы с готовыми программами.

Операционная система для персонального компьютера, ориентированного на профессиональное применение, должна содержать следующие основные компоненты :

• программы управления вводом/выводом;
• программы, управляющие файловой системой и планирующие задания для компьютера;
• процессор командного языка, который принимает, анализирует и выполняет команды, адресованные операционной системе.

Каждая операционная система имеет свой командный язык, который позволяет пользователю выполнять те или иные действия:

• обращаться к каталогу ;
• выполнять разметку внешних носителей;
• запускать программы;
• ... другие действия.

Анализ и исполнение команд пользователя, включая загрузку готовых программ из файлов в оперативную память и их запуск, осуществляет командный процессор операционной системы.

Для управления внешними устройствами компьютера используются специальные системные программы — драйверы. Драйверы стандартных устройств образуют в совокупности базовую систему ввода-вывода ( BIOS ), которая обычно заносится в ПЗУ компьютера.

Классификация ОС

Для построения классификации ОС рассмотрим основные направления:

• Область использования ОС;
• Типы аппаратной платформы;
• Методы проектирования;
• Реализация внутренних алгоритмов управления ресурсами.

Классификация по области использования:

• Настольные ОС – ОС, ориентированные на работу отдельного пользователя в различных предметных областях. ( Windows )
• Серверные, использующиеся в серверах сетей как центральное звено, а также в качестве элементов систем управления; основная черта – надежность; представители UNIX , Windows NT $
• Специализированные ОС, ориентированные на решение узких классов задач с жестким набором требований (высокопроизводительные вычисления, управление в реальном времени);такие системы неразрывно связаны с аппаратной платформой; представители – специализированные версии UNIX , системы собственной разработки;
• Мобильные ОС – вариант развития настольных ОС на аппаратной платформе КПК; основные черты – удобство использования и компактность; представители – PalmOS, Windows CE .

Данная классификация не является абсолютно жесткой, т.е. одна и та же система может исполнять различные функции. Однако каждая ОС «сильна» только в своем классе.

Функциональные компоненты ОС

Под ресурсом понимается любой объект, который может быть использован вычислительным процессом.

Основные ресурсы:

• Аппаратные – процессор, память, внешние устройства;
• Информационные – данные и программы.

Программы ОС группируются согласно выполняемым функциям и называются подсистемами ОС. Все подсистемы подразделяются на два больших класса по следующим признакам:

1. По типам локальных ресурсов, которыми управляет ОС. Подсистемы управления ресурсами.
2. По специфическим задачам, применимым ко всем ресурсам. Подсистемы, общие для всех ресурсов.

Таким образом, ОС выполняет функции управления вычислительными процессами в ЭВМ, распределяет ресурсы между различными вычислительными процессами и образует программную среду, в которой выполняются прикладные программы пользователей. Такая среда называется операционной средой.

Операционные среды.

Под операционной средой понимается комплекс средств, обеспечивающих разработку и выполнение прикладных программ и представляющих собой набор функций и сервисов ОС и правил обращения к ним. В общем случае операционная среда включает операционную систему, программное обеспечение, интерфейсы прикладных программ, сетевые службы, базы данных, языки программирования и другие средства выполнения работы на компьютере – в зависимости от решаемых задач.

Примеры операционных сред:

1. Операционная среда разработчика прикладных приложений ( OS Windows + Delphi + вспомогательные средства);
   1. Операционная среда WEB – разработчика (OS Windows + Adobe Photoshop + Adobe Illustrator + Internet Explorer + вспомагательные средства).

Семейство ОС Windows

Общая характеристика

ОС Windows является высокопроизводительной, универсальной, надежной, многозадачной и многопотоковой интегрированной 32-разрядной операционной системой нового поколения с расширенными сетевыми возможностями, работающей в защищенном режиме ( integrated 32- bit protected - mode operating system ) и обеспечивающей графический интерфейс с пользователем. ОС Windows представляет собой интегрированную среду, обеспечивающую эффективный обмен информацией между отдельными программами и предоставляющую пользователю широкие возможности по обработке текстовой, графической, звуковой и видеоинформации.

Понятие интегрированное подразумевает также совместное использование ресурсов компьютера всеми программами.

Windows обеспечивает работу пользователя в сети, с электронной почтой, с факсом и со средствами мультимедиа, поддерживает большинство приложений DOS и предыдущих версий Windows.

Способ взаимодействия пользователя с компьютером называется интерфейсом. . Windows 9 x /2 k использует графический интерфейс. Основу его составляют окна (windows - окна, англ.).

MicrosoftWindows – это высокопроизводительная, многозадачная и многопотоковая 32-разрядная операционная система с графическим интерфейсом и расширенными сетевыми возможностями. Термин “32-разрядная” обозначает, что операционная система работает с информацией длиной 32 бита. За счет увеличения разрядности повышается скорость выполнения программ на ПК, увеличивается надежность работы компьютера, возрастают функциональные возможности самого компьютера. Термин “многозадачная” означает, что на компьютере одновременно может работать несколько программ. Простота в работе достигается использованием нового пользовательского интерфейса. Технология “ Plug and Play ” (включи и работай) облегчает установку новых компьютерных устройств – достаточно вставить устройство в гнездо компьютера, и далее операционная система сама найдет и установит соответствующий драйвер. Обмен информацией и взаимосвязь между различными программами обеспечивает технология OLE – “ Object Linking and Embedding ”, что означает “связывание и встраивание объектов”.

После загрузки Windows на экране появляется изображение, напоминающее рабочий стол (desktop). Так же, как на рабочем столе, на его модели (на экране) размещены значки папок с документами и значки быстрого доступа.

Значительное внимание уделено документо-ориентированной работе с тем, чтобы пользователь в первую очередь уделял внимание документам, а не прикладным программам (документом называется любой файл, обрабатываемый с помощью прикладной программы).

Windows позволяет давать файлам имена, содержащие до 255 символов и включать пробелы, знак плюс, знак равенства, квадратные скобки, точку с запятой и другие знаки препинания. Пробелы, находящиеся в начале и в конце имени, не учитываются. Имя файла можно писать на русском языке. Любые символы, стоящие после последней точки, рассматриваются как расширение. Расширение имени зависит от приложения, в котором создавался файл. Имя для папки задается так же, как для файла. Однако для папки не задается расширение.

Информация о длинных именах файлов в новой операционной системе хранится в виртуальной таблице размещения файлов (Virtual File Allocation Table — VFAT).

Перед тем как выключать питание компьютера, необходимо закрыть все открытые документы и приложения. Выключение питания без закрытия документа может привести к потере данных, повреждению открытых файлов и к трудностям с их открытием при последующих сеансах работы.

После выключения компьютера без правильного выхода из системы возможны нарушения в логической структуре диска. Их исправить можно с помощью программы ScanDisk, расположенной в группе Служебные программы (Accessories).

Для корректного выхода из Windows надо щелкнуть кнопку Пуск и команду Завершить работу (Shut Down) в появившемся меню. Появится диалоговое окно Завершение работы (Shut Down Windows).

Окно содержит четыре кнопки-переключателя: Выключить компьютер, Перезагрузить компьютер, Перезагрузить компьютер в режиме эмуляции MS DOS, Войти в систему под другим именем. Все кнопки закрывают все программы. В нижней части окна Shut Down Windows расположены три кнопки Да, Нет, Справка. Через небольшой промежуток времени после щелчка мышью кнопки Да компьютер будет подготовлен к выключению: будут очищены внутренние буферы и кэши дисков, обеспечено сохранение данных. Не следует выключать электропитание до тех пор, пока не появится сообщение: «Теперь питание компьютера можно выключить

Основные объекты и приемы управления Windows

Windows ХР является графической операционной системой для компьютеров платформы IBM PC. Ее основные средства управления — графический манипулятор (мышь или иной аналогичный) и клавиатура. Система предназначена для управления автономным компьютером, но также содержит все необходимое для создания небольшой локальной компьютерной сети (одноранговой сети) и имеет средства для интеграции компьютера во всемирную сеть (Интернет).

Доброго времени суток уважаемый пользователь. На этой страничке мы поговорим на такие темы, как: Назначение и основные функции операционных систем. Состав операционной системы.

Операционная система (ОС) – это комплекс взаимосвязанных системных программ для организации взаимодействия пользователя с компьютером и выполнения всех других программ. ОС относятся к составу системного программного обеспечения и являются основной его частью. Операционные системы: MS DOS 7.0, Windows Vista Business, Windows 2008 Server, OS/2, UNIX, Linux.

Основные функции ОС:

• управление устройствами компьютера (ресурсами), т.е. согласованная работа всех аппаратных средств ПК: стандартизованный доступ к периферийным устройствам, управление оперативной памятью и др.
• управление процессами, т.е. выполнение программ и их взаимодействие с устройствами компьютера.
• управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как жесткий диск, компакт-диск и т.д.), как правило, с помощью файловой системы.
• ведение файловой структуры.
• пользовательский интерфейс, т.е. диалог с пользователем.

Дополнительные функции:

• параллельное или псевдопараллельное выполнение задач (многозадачность).
• взаимодействие между процессами: обмен данными, взаимная синхронизация.
• защита самой системы, а также пользовательских данных и программ от злонамеренных действий пользователей или приложений.
• разграничение прав доступа и многопользовательский режим работы (аутентификация, авторизация).

Состав операционной системы

В общем случае в состав ОС входят следующие модули:

• Программный модуль, управляющий файловой системой.
• Командный процессор, выполняющий команды пользователя.
• Драйверы устройств.
• Программные модули, обеспечивающие графический пользовательский интерфейс.
• Сервисные программы.
• Справочная система.

Драйвер устройства (device driver) – специальная программа, обеспечивающая управление работой устройств и согласование информационного обмена с другими устройствами.

Командный процессор (command processor) – специальная программа, которая запрашивает у пользователя команды и выполняет их (интерпретатор программ).

Интерпретатор команд отвечает за загрузку приложений и управление информационным потоком между приложениями.

Для упрощения работы пользователя в состав современных ОС входят программные модули, обеспечивающие графический пользовательский интерфейс.
Процесс работы компьютера в определенном смысле сводится к обмену файлами между устройствами. В ОС имеется программный модуль, управляющий файловой системой.

Сервисные программы позволяют обслуживать диски (проверять, сжимать, дефрагментировать и др.), выполнять операции с файлами (копирование, переименование и др.), работать в компьютерных сетях.

Для удобства пользователя в состав ОС входит справочная система , позволяющая оперативно получить необходимую информацию о функционировании как ОС в целом, так и о работе ее отдельных модулей.

Примечание

Состав модулей ОС, а также их количество зависит от семейства и вида ОС. Так, например, в ОС MS DOS отсутствует модуль, обеспечивающий графический пользовательский интерфейс.

Наиболее общим подходом к структуризации операционной системы является разделение всех ее модулей на две группы:

1. Ядро – это модули, выполняющие основные функции ОС.
2. Вспомогательные модули , выполняющие вспомогательные функции ОС. Одним из определяющих свойств ядра является работа в привилегированном режиме .

Модули ядра выполняют следующие базовые функции ОС: Управление процессами, Управление системой прерываний, Управление памятью, управление устройствами ввода-вывода, Функции, решающие внутрисистемные задачи организации вычислительного процесса: переключение контекстов, загрузка/вы­грузка страниц, обработка прерываний. Эти функции недоступны для приложе­ний. Функции, служащие для поддержки приложений, создавая для них так называемую прикладную программную среду.

Приложения могут обращаться к ядру с запросами – системными вызовами – для выполнения тех или иных действий: для открытия и чтения файла, вывода графической информации на дисплей, получения системного времени и т.д. Функции ядра, которые могут вызываться приложениями, образуют интерфейс прикладного программирования – API (Application programming interface) .

Пример.
Базовый код API Win32 содержится в трех библиотеках динамической загрузки (Dynamic Link Library, DLL): USER32, GDI32 и KERNEL32.

Kernel — модуль Windows, который поддерживает низкоуровневые функции по работе с файлами и управлению памятью и процессами. Этот модуль обеспечивает сервис для 16- и 32-разрядных приложений.
GDI (Graphics Device Interface) — модуль Windows, обеспечивающий реализацию графических функций по работе с цветом, шрифтами и графическими примитивами для дисплея и принтеров.
User — модуль Windows, который является диспетчером окон и занимается созданием и управлением отображаемыми на экране окнами, диалоговыми окнами, кнопками и другими элементами пользовательского интерфейса.
Ядро является движущей силой всех вычислительных процессов в компьютерной системе, и крах ядра равносилен краху всей системы, без него ОС является полностью неработоспособной и не сможет выполнить ни одну из своих функций. Поэтому разработчики операционной системы уделяют особое внимание надежности кодов ядра, в результате процесс их отладки может растягиваться на многие месяцы.

Обычно ядро оформляется в виде программного модуля некоторого специального формата, отличающегося от формата пользовательских приложений.
Вспомогательные модули ОС выполняют вспомогательные функции ОС (полезные, но менее обязательные чем функции ядра).

Примеры вспомогательных модулей:

• Программа архивирования данных.
• Программа дефрагментации диска.
• Текстовый редактор.

Вспомогательные модули ОС оформляются либо в виде приложений, либо в виде библиотек процедур. Вспомогательные модули ОС подразделяются на следующие группы:

утилиты – программы, решающие задачи управления и сопровождения компьютерной системы: обслуживание дисков и файлов.

системные обрабатывающие программы – текстовые или графические редакторы, компиляторы, компоновщики, отладчики.

программы предоставления пользователю дополнительных услуг пользовательского интерфейса (калькулятор, игры).

библиотеки процедур различного назначения, упрощающие разработку при­ложений (библиотека математических функций, функций ввода-вывода).

Как и обычные приложения, для выполнения своих задач утилиты, обрабатывающие программы и библиотеки ОС, обращаются к функциям ядра посредством системных вызовов.
Функции, выполняемые модулями ядра, являются наиболее часто используемыми функциями операционной системы, поэтому скорость их выполнения определяет производительность всей системы в целом. Для обеспечения высокой скорости работы ОС все модули ядра или большая их часть постоянно находятся в оперативной памяти, то есть являются резидентными.

Вспомогательные модули обычно загружаются в оперативную память только на время выполнения своих функций, то есть являются транзитными. Такая организация ОС экономит оперативную память компьютера.

Примечание

Разделение операционной системы на ядро и вспомогательные модули обеспечивает легкую расширяемость ОС. Чтобы добавить новую высокоуровневую функцию, достаточно разработать новое приложение, и при этом не требуется модифицировать основные функции, образующие ядро системы.

Объектами ядра ОС являются:

• Процессы (рассмотрено в теме 2.3).
• Файлы.
• События.
• Потоки (рассмотрено в теме 2.3).
• Семафоры – объекты, позволяющие войти в заданный участок кода не более чем n потокам.
• Мьютексы – одноместные семафоры, служащие в программировании для синхронизации одновременно выполняющихся потоков.
• Файлы, проецируемые в память.

Операционная система и их виды. Общая характеристика и приемы работы в среде ОС

Операционная система (ОС) - это неотъемлемая часть ПО, управляющая техническими средствами компьютера (hardware). ОС - это программа, координирующая действия вычислительной машины; под ее управлением осуществляется выполнение программ.

Основные функции операционной системы:

1. Обмен данными между компьютером и различными периферийными устройствами (терминалами, принтерами, гибкими дисками, жесткими дисками и т.д.). Такой обмен данными называется «ввод/вывод данных».

2. Обеспечение системы организации и хранения файлов.

4. Организация диалога с пользователем.

ОС – это комплекс взаимосвязанных системных программ, назначение которого – организовать взаимодействие пользователя с компьютером и выполнение всех других программ.

Состав операционной системы.

Структуру ОС составляют следующие модули:

Базовый модуль (ядро ОС)- управляет работой программы и файловой системой, обеспечивает доступ к ней и обмен файлами между периферийными устройствами;

Командный процессор - расшифровывает и исполняет команды пользователя, поступающие прежде всего через клавиатуру;

Драйверы периферийных устройств - программно обеспечивают согласованность работы этих устройств с процессором (каждое периферийное устройство обрабатывает информацию по-разному и в различном темпе);

Дополнительные сервисные программы (утилиты) - делают удобным и многосторонним процесс общения пользователя с компьютером.

Первый этап загрузки ОС. В системном блоке компьютера находится постоянное запоминающее устройство (ПЗУ, постоянная память, ROM-Read Only Memory - память с доступом только для чтения), в котором содержатся программы тестирования блоков компьютера и первого этапа загрузки ОС. Они начинают выполняться с первым импульсом тока при включении компьютера. На этом этапе процессор обращаются к диску и проверяет наличие на определенном месте (в начале диска) очень небольшой программы - загрузчика. Если эта программа обнаружена, то она считывается в ОЗУ и ей передается управление.

Второй этап загрузки ОС. Программа - загрузчик, в свою очередь, ищет на диске базовый модуль ОС, переписывает его память и передает ему управление.

Третий этап загрузки ОС. В состав базового модуля входит основной загрузчик, который ищет остальные модули ОС и считывает их в ОЗУ. После окончания загрузки ОС управление передается командному процессору и на экране появляется приглашение системы к вводу команды пользователя.

Заметим, что в оперативной памяти во время работы компьютера обязательно должны находиться базовый модуль ОС и командный процессор. Следовательно, нет необходимости загружать в оперативную память все файлы ОС одновременно. Драйверы устройств и утилиты могут подгружаться в ОЗУ по мере необходимости, что позволяет уменьшать обязательный объем оперативной памяти, отводимый под системное программное обеспечение.

Первая задача ОС – организация связи, общения пользователя с компьютером в целом и его отдельными устройствами. Такое общение осуществляется с помощью команд, которые в том или ином виде человек сообщает операционной системе. В ранних вариантах операционных систем такие команды просто вводились с клавиатуры в специальную строку. В последующем были созданы программы – оболочки ОС, которые позволяют общаться не только с ОС не только текстовым языком команд, а с помощью меню (в том числе пиктографического) или манипуляций с графическими объектами.

Вторая задача ОС – организация взаимодействия всех блоков компьютера в процессе выполнения программы, которую назначил пользователь для решения задачи. В частности, ОС организует и следит за размещением в оперативной памяти и на диске нужных для работы программы данных, обеспечивает своевременное подключение устройств компьютера по требованию программы и т.п.

Третья задача ОС – обеспечение так называемых системных работ, которые бывает необходимо выполнить для пользователя. Сюда относится проверка, “лечение” и форматирование диска, удаление и восстановление файлов, организация файловой системы и т.п. Обычно такие работы осуществляются с помощью специальных программ, входящих в ОС и называемых утилитами.

Операционная система выполняет роль связующего звена между аппаратурой компьютера, с одной стороны, и выполняемыми программами, а также пользователем, с другой стороны.

ОС обычно хранится во внешней памяти компьютера – на диске. При включении компьютера она считывается с дисковой памяти и размещается в ОЗУ.

Этот процесс называют загрузкой ОС.

В функции ОС входит:

Осуществление диалога с пользователем;

Ввод-вывод и управление данными;

Планирование и организация процесса обработки программ;

Распределение ресурсов (оперативной памяти, процессора, внешних устройств);

Запуск программ на выполнение;

Всевозможные вспомогательные операции обслуживания;

Передача информации между различными внутренними устройствами;

Программная поддержка работы периферийных устройств (дисплея, клавиатуры, принтера и др.).

ОС можно назвать программным продолжением устройства управления компьютера.

В зависимости от количества одновременно обрабатываемых задач и числа пользователей, которых могут обслуживать ОС, различают четыре основных класса операционных систем:

1.однопользовательские однозадачные, которые поддерживают одну клавиатуру и могут работать только с одной (в данный момент) задачей;

2.однопользовательские однозадачные с фоновой печатью, которые позволяют помимо основной задачи запускать одну дополнительную задачу, ориентированную, как правило, на вывод информации на печать.

3.однопользовательские многозадачные, которые обеспечивают одному пользователю параллельную обработку нескольких задач.

4.многопользовательские многозадачные, позволяющие на одном компьютере запускать несколько задач нескольким пользователям.

ОС для персонального компьютера, ориентированного на профессиональное применение, должна содержать следующие основные компоненты:

Программы управления вводом/выводом;

Программы, управляющие файловой системой и планирующие задания для компьютера;

Процессор командного языка, который принимает, анализирует и выполняет команды, адресованные ОС.

В каждой ОС имеется свой командный язык, который позволяет пользователю выполнять те или иные действия:

Обращаться к каталогу;

Выполнять разметку внешних носителей;

Запускать программы;

И другие действия.

Анализ и исполнение команд пользователя, включая загрузку готовых программ из файлов в оперативную память и их запуск, осуществляет командный процессор ОС.

Важным классом системных программ являются драйверы устройств.

Для управления внешними устройствами компьютера используются специальные системные программы – драйверы. Драйверы стандартных устройств образуют в совокупности базовую систему ввод-вывод (BIOS), которая обычно заносится в постоянное ЗУ компьютера.

Нередко к системным программам относят антивирусные средства, программы архивирования файлов и т.п.

Второй класс программ – это прикладные программы. Здесь нет единой точки зрения, какие именно программы относятся к этому классу. Обычно прикладной называют любую программу, позволяющую пользователю без программирования решать определенный класс задач.

Операционная система блестяще справляется со своими обязанностями. На практике одно из основных преимуществ использования ОС заключается в простоте ее понимания, несмотря на функциональную сложность.

В настоящий момент около 90% компьютеров используют ОС Windows. Более широкий класс ОС ориентирован для использования на серверах. К этому классу ОС относятся семейство UNIX, разработки фирмы Microsoft (MS DOS и Windows), сетевые продукты Novell и корпорации IBM.

UNIX - многопользовательская, многозадачная ОС, включает достаточно мощные средства защиты программ и файлов различных пользователей. ОС UNIX являетсямашинонезависимой, что обеспечивает высокую мобильность ОС и легкую переносимость прикладных программ на компьютеры различной архитектуры. Важной особенностью ОС семейства UNIX являются ее модульность и обширный набор сервисных программ, которые позволяют создать благоприятную операционную обстановку для пользователей-программистов (т. е. система особенно эффективна для специалистов – прикладных программистов).

Независимо от версии общими для UNIX чертами являются многопользовательский режим со средствами защиты данных от несанкционированного доступа; реализация многозадачной обработки в режиме разделения времени; переносимость системы путем написания основной части на языке Си.

Недостаток UNIX – большая ресурсоемкость, и для небольших однопользовательских систем на базе персональных компьютеров она чаще всего является избыточной.

В целом ОС семейства UNIX ориентированы, прежде всего, на большие локальные (корпоративные) и глобальные сети, объединяющие работу тысяч пользователей. Большое распространение UNIX и ее версия LINUX получили в сети Интернет, где важнейшее значение имеет машинонезависимость ОС.

ОС MS DOS широко использовалась для персональных компьютеров, построенных на базе процессоров Intel 8088-80486.

В настоящее время MS DOS для управления персональными компьютерами практически не применяется. Однако ее не следует считать полностью исчерпавшей свои возможности и потерявшей актуальность. Низкие требования к аппаратным ресурсам оставляют DOS перспективной для практического использования. Так, в 1997 г. компания СаШега начала работы по адаптации DR DOS (аналог MS DOS) к рынку встроенных ОС мелких высокоточных устройств, присоединяемых к Интернету и интранет-сетям. К этим устройствам относятся кассовые аппараты, факсы, персональные цифровые ассистенты, электронные записные книжки и др.

Операционная система OS/2 (Operating system/2) является однопользовательской многозадачной ОС, односторонне (MS DOS → OS/2) программно совместимой с MS DOS и предназначенной для работы с МП 80386 и выше (ПК IBM PC и PS/2). OS/2 может одновременно выполнять до 16 программ (каждая из них в своем сегменте памяти), но среди них только одну, подготовленную для MS DOS.

Важными особенностями OS/2 является наличие многооконного интерфейса пользователя; программных интерфейсов для работы с системой баз данных; эффективных программных интерфейсов для работы в локальных вычислительных сетях. К недостаткам OS/2 относится в первую очередь сравнительно небольшой объем программных приложений, наработанных к настоящему времени.