Классификация операционных систем

Операционная система составляет основу программного обеспечения ПК. Операционная система представляет комплекс системных и служебных программных средств, который обеспечивает взаимодействие пользователя с компьютером и выполнение всех других программ.

С одной стороны, она опирается на базовое программное обеспечение ПК, входящее в его систему BIOS, с другой стороны, она сама является опорой для программного обеспечения более высоких уровней – прикладных и большинства служебных приложений.

Для того чтобы компьютер мог работать, на его жестком диске должна быть установлена (записана) операционная система. При включении компьютера она считывается с дисковой памяти и размещается в ОЗУ. Этот процесс называется загрузкой операционной системы.

Операционные системы различаются особенностями реализации алгоритмов управления ресурсами компьютера, областями использования.

Так, операционные системы делятся:

- По числу одновременно выполняющихся задач: на однозадачные (MS DOS) и многозадачные (OS/2, Unix, Windows, QNX).

В однозадачных системах используются средства управления периферийными устройствами, средства управления файлами, средства общения с пользователями. Многозадачные ОС используют все средства, которые характерны для однозадачных, и, кроме того, управляют разделением совместно используемых ресурсов: процессор, ОЗУ, файлы и внешние устройства.

- по числу одновременно работающих пользователей на ЭВМ: на однопользовательские и многопользовательские.

В многопользовательских ОС каждый пользователь настраивает для себя интерфейс пользователя, т.е. может создать собственные наборы ярлыков, группы программ, задать индивидуальную цветовую схему, переместить в удобное место панель задач и добавить в меню Пуск новые пункты (Windows).

- однопроцессорные и многопроцессорные системы.

В многопользовательских ОС существуют средства защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей. Одним из важных свойств ОС является наличие в ней средств поддержки многопроцессорной обработки данных. Такие средства существуют в OS/2, Net Ware, Widows NT, QNX. По способу организации вычислительного процесса эти ОС могут быть разделены на асимметричные и симметричные

- локальные и сетевые.

Одним из важнейших признаков классификации ЭВМ является разделение их на локальные и сетевые. Локальные ОС применяются на автономных ПК или ПК, которые используются в компьютерных сетях в качестве клиента.
В состав локальных ОС входит клиентская часть ПО для доступа к удаленным ресурсам и услугам. Сетевые ОС предназначены для управления ресурсами ПК, включенных в сеть с целью совместного использования ресурсов. Они представляют мощные средства разграничения доступа к информации, ее целостности и другие возможности использования сетевых ресурсов.

Самым общим методом функционирования ОС является мультипрограммирование. ОС с мультипрограммированием, или мультипрограммная ОС, - это система, которая обеспечивает одновременное нахождение в основной памяти нескольких программ пользователей, разделяя процессорное время, пространство памяти и другие ресурсы между активными пользовательскими заданиями. Это разделение ресурсов распространяется на операционную систему: в крупных ОС программы, составляющие систему, сами подвержены мультипрограммированию.

ОС может обеспечить одновременную обработку нескольких заданий другим способом - посредством свопинга. ОС, использующая свопинг, в любое время обеспечивает одновременное нахождение нескольких заданий во вспомогательной памяти и только одного задания - в основной памяти; система переключается на другое задание посредством перемещения текущего задания из основной памяти во вспомогательную и загрузки выбранного задания из вспомогательной памяти в основную. Если предыдущее задание не выполнено до конца, оно будет позднее возвращено в основную память.

Определение мультиобработки относится к аппаратной части ЭВМ, которая тем не менее накладывает особые условия на ОС. Вычислительная система с мультиобработкой - это комплекс аппаратуры ЭВМ с несколькими независимыми обрабатывающими устройствами. Она включает в себя центральные процессоры, процессоры ввода-вывода, каналы данных и процессоры специального назначения. Наиболее часто этот термин относится к совокупности центральных обрабатывающих устройств.

Термин спулинг (spooling)не имеет общепринятого русского аналога. В соответствии с программистским фольклором, слово это происходит от аббревиатуры Simultaneous Peripherial Operation Off-Line. Эту фразу трудно дословно перевести на русский язык; имеется в виду метод работы с внешними устройствами вывода (реже — ввода) в многозадачной ОС или многомашинной среде, при котором задачам создается иллюзия одновременного доступа к устройству. При этом, однако, задачи не получают к устройству прямого доступа, а работают в режиме offline (без прямого подключения). Выводимые данные накапливаются системой (например, на внешнем запоминающем устройстве), а затем выводятся на устройство так, чтобы вывод различных задач не смешивался.

Рассмотрим типичное устройство, требующее спулинга - строчный принтер. Хотя технически легко позволить каждому пользовательскому процессу открыть специальный файл, связанный с принтером, такой способ опасен из-за того, что пользовательский процесс может монополизировать принтер на произвольное время. Вместо этого создается специальный процесс - монитор, который получает исключительные права на использование этого устройства. Также создается специальный каталог, называемый каталогом спулинга. Для того, чтобы напечатать файл, пользовательский процесс помещает выводимую информацию в этот файл и помещает его в каталог спулинга. Процесс-монитор по очереди распечатывает все файлы, содержащиеся в каталоге спулинга.

Ядро операционной системы (Kernel) - центральная часть ОС, постоянно находящаяся в оперативной памяти и управляющая всей ОС, обеспечивающая приложениям загрузку в память и координированный доступ к ресурсам компьютера, реализующая системные вызовы, содержащая: драйверы устройств, планировщик заданий. Часто ядро предоставляет сервисы файловой системы и сетевых протоколов.

Все операции, связанные с процессами, выполняются под управлением той части операционной системы, которая называется ядром. Ядро представляет собой лишь небольшую часть кода операционной системы в целом, однако оно относится к числу наиболее интенсивно используемых компо нент системы. По этой причине ядро обычно резидентно размеща ется в основной памяти, в то время как другие части операционной системы перемещаются во внешнюю память и обратно по мере необходимости.

Одной из самых важных функций, реализованных в ядре, является обработка прерываний.

Глава 3 (лекция 5)