Функции операционных систем по управлению ресурсами компьютера. Управление памятью

Функции операционных систем по управлению ресурсами компьютера.

Управление ресурсами вычислительной системы с целью наиболее эффективного их использования является основным назначением любой операционной системы.

Основные ресурсы современных вычислительных систем: процессоры и основная память. Ресурсы распределяются между процессами. Процесс (задача) –программа в стадии выполнения. Программа – это статический объект, представляющий собой файл с кодами и данными. Процесс – это динамический объект, который возникает в операционной системе после того, как пользователь или сама операционная система решает «запустить программу на выполнение», то есть создать новую единицу вычислительной работы.

Основные критерии эффективности, в соответствии с которым ОС организует управление ресурсами компьютера: пропускная способность вычислительной системы и время реакции.

Управление ресурсами включает решение следующих общих, не зависящих от типа ресурса задач:

1 - планирование ресурса – то есть определение, какому процессу, когда и в каком количестве (если ресурс может выделяться частями) следует выделить данный ресурс;

2 - удовлетворение запросов на ресурсы;

3 - отслеживание состояния и учет использования ресурса – то есть поддержание оперативной информации о том, занят или свободен ресурс и какая доля ресурса уже распределена;

4 - разрешение конфликтов между процессами.

Большинство функций управления ресурсами выполняются операционной системой автоматически и прикладному программисту недоступны.

Управление памятью.

Функциями ОС по управлению памятью являются отслеживание свободной и занятой памяти; выделение памяти процессам и освобождение памяти при завершении процессов; защита памяти; вытеснение процессов из оперативной памяти на диск, когда размеры основной памяти недостаточны для размещения в ней всех процессов, и возвращение их в оперативную память, когда в ней освобождается место, а также настройка адресов программы на конкретную область физической памяти.

Управление памятью включает распределение имеющейся физической памяти между всеми существующими в системе в данный момент процессами, загрузку кодов и данных процессов в отведенные им области памяти, настройку адресно-зависимых частей кодов процесса на физические адреса выделенной области, а также защиту областей памяти

каждого процесса.

Одним из наиболее популярных способов управления памятью в современных операционных системах является использование механизма виртуальной памяти, при котором все данные, используемые программой, хранятся на диске и при необходимости частями (сегментами или страницами) отображаются в физическую память. Это позволяет программисту писать программу так, как будто в его распоряжении имеется однородная оперативная память большого объема, часто существенно превышающего объем имеющейся физической памяти. При перемещении кодов и данных между оперативной памятью и диском подсистема виртуальной памяти выполняет трансляцию виртуальных адресов, полученных в результате компиляции и компоновки программы, в физические адреса ячеек оперативной памяти. Очень важно, что все операции по перемещению кодов и данных между оперативной памятью и дисками, а также трансляция адресов выполняются ОС прозрачно для программиста.

Защита памяти – это избирательная способность предохранять выполняемую задачу от записи или чтения памяти, назначенной другой задаче. Средства защиты памяти, реализованные в операционной системе, должны пресекать несанкционированный доступ процессов к чужим областям памяти.