Операционная система персонального компьютера

Операционная система− это комплекс программ, который загружается при включении ПК и осуществляет управление компьютером, его ресурсами, скрывает от пользователя сложные операции очень низкого уровня и предоставляет ему удобный интерфейс, осуществляет загрузку в оперативную память всех программ, передает им управление в начале работы и освобождает оперативную память в конце их работы.

Программы, из которых состоит ОС, делятся на следующие три категории.

1. Ядро ОС, выполняющее основные функции ОС (в основном загрузку ее компонентов и поддержку выполнения компьютерных программ, в том числе и этих компонентов).

2. Программу управления файлами и директориями, служащую для классификации и просмотра информации, с которой имеет дело пользователь на компьютере.

3. Драйверы, которые позволяют ОС работать с аппаратурой: периферийными устройствами (монитор, клавиатура, мышь, принтеры и т. д.) и устройствами, входящими в состав системного блока (видеокарта, жесткий диск и т. д.). Без драйверов невозможно функционирование никаких компьютерных устройств.

Современные ОС можно условно разделить на группы по нескольким признакам (рисунок 4.1).

1. Поддержка мультипроцессорной обработки (масштабируемость):

- однопроцессорные;

- мультипроцессорные, поддерживающие выполнение заданий или их компонентов на нескольких МП. Так, UNIX - до 128, a MS Windows NT - до 4 МП. Среди них выделяют ОС с симметричной (SMP) и асимметричной (ASMP) мультипроцессорной обработкой.

2. В зависимости от предоставления приложениям процессорного времени различают ОС:

- реального времени (ОСРВ), обрабатывающие внешние события (например, запросы от устройств технологического оборудования), происходящие в заранее не запланированные моменты времени. Такие ОС обеспечивают гарантированное время реакции на запросы. АМХ, OS 9000, QNX - для копирования и некоммерческого использования и Windows NT Embedded - примеры ОС, управляющих приложениями реального времени (чаще промышленными контроллерами). Ныне многие ОСРВ работают в среде Windows NT;

- с разделением времени работы приложений с МП. Примерами таких ОС служат MS Windows NT, MS Windows XP, OS/2 и UNIX.

Рисунок 4.1 - Разновидности операционных систем

3. Поддержка вычислений. По этому классификационному признаку ОС можно подразделить:

- на локальные. Вычисления проводятся на автономном компьютере пользователя. К таким ОС относятся, например, MS DOS и MS Windows 95/98;

- на сетевые. Такие ОС частично скрывают от пользователя распределенность сетевой аппаратуры. При их использовании решение задач пользователя переносится на компьютер с увеличенными ресурсами. К ним относятся серверные ОС: файл-серверные ОС (например, Novell Netware) и клиент-серверные ОС с двухзвенной, трехзвенной и многозвенной архитектурами доступа к ресурсам (например, Windows NT Server и MS Windows Server 2003);

- на распределенные. Они ориентированы на поддержку ведения распределенных вычислений. В частности, к ним можно отнести ОС, которые поддерживают работу вычислительных систем с кластерной архитектурой.

4. Организация. По своей организации ОС могут быть:

- объектно-ориентированные ОС. Каждая такая система обычно содержит микроядро, вокруг которого формируются модули (например, менеджер памяти, менеджер задач) с различными интерфейсами для приложений. Системы Cairo, Taligent, WorkPlase и Windows - примеры таких ОС. В некоторых объектно-ориентированных ОСРВ доступ к аппаратным средствам обеспечивается напрямую (например, менеджер программ, менеджер задач через драйвер ввода-вывода). В связи с этим такие ОС не имеют в своей архитектуре микроядра;

- операционные платформы. Операционная платформа представляет собой комплекс программных средств, обеспечивающий выполнение прикладных программ в среде различных ОС. Ее интерфейсной программой предоставляется сервис прикладных программам на общем прикладном интерфейсе, который не зависит от ОС платформы; осуществляются восприятие сервиса любой ОС платформы и нужные при этом преобразования. Эти функции характерны для операционной платформы WorkPlase фирмы IBM;

- системы формирования общей универсальной прикладной среды. Прикладная среда - окружение одной либо нескольких ОС, предоставляющее интерфейсы прикладным программам и МП разных производителей (например, микропроцессоров Pentium и Alpha). К числу таких систем можно отнести сетевую среду NAS (Networks Application Systems), разработанную когда-то фирмой DEC, которая стандартизует диалоговое взаимодействие программных приложений.

5. В зависимости от числа обслуживаемых пользователей и решаемых задач выделяют:

- однопользовательские и однопрограммные ОС, работающие на автономных компьютерах. Они имеют, как правило, более богатые средства доступа к техническим компонентам компьютера, удобный пользовательский интерфейс. Примеры таких ОС - 16-разрядные PC DOS и MS DOS;

- однопользовательские мультизадачные системы для автономных компьютеров (16 и 32-разрядные версии MS Windows);

- многопользовательские и мультизадачные (сетевые, распределённые) системы связанных компьютеров (32-разрядные MS Windows NT/2000, OS/2, UNIX и 64-разрядная UNIX-подобная система IRIX компьютеров фирмы Silicon Graphics).