Конспект лекций
Самара 2008
Основные понятия
ОС - это ПО, выполняющее две функции:
- Обеспечение пользователю/программисту удобства посредством представленных ему расширений системы.
- Повышение эффективности использования компьютера путем рационального управления его ресурсами.
Пример: как осуществить ввод/вывод данных с floppy – диска? Существует 16 команд. Каждая требует 13 параметров (№ блока на диске/№ сектора на дорожке). Когда операция завершается, контроллер возвращает 23 возможных значения, которые требуется анализировать.
Расширенная машина при операции вода/вывода: в расширенной машине при работе с диском программисту достаточно представить его в виде набора файлов, каждый из которых имеет вид. Работа с файлами заключается в открытии/выполнении/чтении/записи/закрытии, т.е. введенная орбитрация скрывает сложности аппаратуры и предоставляет возможность удобной работы с физическими устройствами.
Другие примеры: обработка прерываний, управление памятью, управление процессами, управление вводом/выводом.
|
|
Рассмотренная машина, предоставленная ОС, удобнее в использование, чем реальная аппаратура, лежащая в ее основе.
В соответствии с этим подходом ОС – это механизм, управляющий всеми частями системы: процессором, памятью, таймерами, дисками.
Управление ресурсами включает в себя две задачи:
- Планирование ресурсов – определение кому, когда, в каком количестве нужно выделить данный ресурс.
- Мониторинг (отслеживание состояния ресурса) – поддержание оперативной информации о том, занят ли или свободен ресурс, а для делимых – какое количество ресурса распределено, а какое свободно.
Классификация ОС
В зависимости от используемого алгоритма ОС можно разделить по следующим классификационным признакам:
- Многозадачность:
- однозначные (MS DOS);
- многозадачные (OCEC) (OS/2, UNIX, Windows 95);
Однозадачные ОС выполняют функцию предоставления центральной машины.
- По числу пользователей
- однопользовательские (MS DOS);
- многопользовательские (UNIX, WinNT);
Главное отличие многопользовательских систем – защита информации от других пользователей.
- По типу многозадачности:
- не вытесняющая многозадачность (Windows 3,х);
- вытесняющая многозадачность (Windows 95, WinNT);
- многонитиевая обработка (Windows 95);
Нити – единицы исполнения, которые могут взаимодействовать через общую разделяющую память.
- Особенности управления памятью, файлами, устройствами ввода/вывода;
- Методы реализации сетевых функций (каким образом реализуется справочная информации о сетевых ресурсах, каким образом реализуется адресация, как обеспечивается прозрачность доступа);
- По аппаратным средствам:
- микрокомпьютеры;
|
|
- миникомпьютеры;
- мэйнфреймы;
- кластерные системы;
- Мобильные OC – UNIX;
- Для многозадачных ОС:
– системы пакетной обработки (OCEC);
Главный критерий эффективности систем полетной обработки является обеспечение максимальной пропускной способности системы, т.е. максимально полная загрузка вычисления аппарата. В начале работы системы формируется пакет заданий, а каждое задание содержит требования к системе ресурсов (вычисление и ввод/вывод). Из этого пакета формируется мультипрограммная смесь (множество одновременных выполняемых задач). Выгода в том, что если в мультипрограммной смеси одновременно присутствуют задача с индексным вводом/выводом и вычисляющая задача, то достигается наиболее полная загрузка системы. Выбор нового задания для выполнения, от текущей внутренней ситуации, складывается в системе, т. о. невозможно гарантировать выполнение некоторого задания в течение определенного интервала времени. Переключение на другую задачу происходит только в случае, если задача сама отказывается от процессора и выполнения ввода/вывода.
– системы разделения времени:
Устраняет описанный недостаток пакетных систем. Каждому пользователю системы разделения времени предоставляет терминал, с которым он может вести диалог. Системы разделения времени обладают меньшей пропускной способностью, т.к. выполняется каждая запущенная задача, а не та, которая выдана системе.
– системы реального времени;
Применяется для управления техническими объектами. В них существует предельно допустимое время, в течение которого должна быть выполнена программа управления объектом. Время называется временим реакции, а свойство – реактивностью. QNX – вариант UNIX, который предельно реагирует.
ОС могут совмещать в себе свойства систем различного типа.
Существуют следующие особенности структуры организации ОС:
– способы построения ядра;
– использование ООП;
– наличие нескольких прикладных сред;
– распределенных характер;