Операционные системы

При включении компьютера первоначально активизируется базовая система ввода-вывода BIOS, хранимая в постоянной памяти. Программа инициализации BIOS с помощью программы POST проверяет, что устройства компьютера работают корректно и инициализирует их.

В случае успешного прохождения всех тестов BIOS опрашивает устройства, перечисленные в заранее созданном списке, пока не найдёт загрузочное устройство. Если такое устройство не найдено, выводится сообщение об ошибке, а процесс загрузки останавливается. Если BIOS обнаруживает загрузочное устройство, то с определенного кластера на нем считывается и запускается загрузчик операционной системы (ОС), управление процессором передается ему.

Загрузчик ОС считывает, загружает в память и запускает ядро операционной системы, управление передается ядру.

Ядро ОС, в свою очередь, загружает и настраивает для работы драйверы устройств, системные библиотеки и службы, фильтры данных, сервисные программы, инициализирует пользовательский профиль и т.д.

После завершения этих процедур компьютер готов к работе.

Приведенная последовательность соответствует архитектуре IBM Personal Computer, для других компьютерных архитектур она может несколько отличаться.

Операционная система – комплекс системных программ, обеспечивающих управление аппаратными и программными ресурсами компьютера, загрузку и выполнение прикладных программ, взаимодействие с пользователем. В большинстве вычислительных систем ОС являются основной, а иногда и единственной частью системного ПО.

В зависимости от признака ОС подразделяют на следующие.

1. По поддержке многозадачности различают однозадачные и многозадачные ОС. В однозадачных системах используются средства управления периферийными устройствами, средства управления файлами, средства общения с пользователями. Многозадачные ОС тоже используют все перечисленное и, кроме того, управляют разделением доступа к совместно используемым ресурсам: процессору, ОЗУ, файлам и внешним устройствам.

Многозадачные ОС, в свою очередь, делят на три типа:

– системы пакетной обработки. Они предназначены для решения задач, не требующих быстрого получения результатов. Главной целью такой ОС является решение максимального числа задач за единицу времени. Они обеспечивают высокую производительность при обработке больших объемов информации, но при работе непосредственно с пользователем их эффективность многократно снижается;

– системы с разделением времени (Unix, Linux, Windows);

– системы реального времени (QNX, RT11).

2. По поддержке многопользовательского режима. Различают однопользовательские и многопользовательские. В частности, многопользовательские системы позволяют реализовать настройку системного окружения индивидуально для каждого пользователя компьютера. Но главным отличием многопользовательских систем от однопользовательских является наличие средств защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей.

3. Поддержка многоядерных компьютеров. Важным свойством ОС является отсутствие или наличие в ней средств поддержки многопроцессорной обработки. С одной стороны, это приводит к усложнению всех алгоритмов управления ресурсами, с другой – сейчас поддержка этой функции является обязательной.

4. По поддержке распараллеливания программ. Многонитевая ОС умеет разделять процессорное время не только между задачами, но и между отдельными нитями одной и той же задачи. Однонитевые, соответственно, такого не умеют. Это может быть полезно, например, при реализации взаимодействия с пользователем: ресурсоемкая часть выполняется в одной нити задачи, интерфейсная – в другой нити. Или, другой пример, загрузка в браузер страницы с несколькими изображениями – каждое изображение обрабатывается в отдельной нити. При этом нити могут выполняться на разных ядрах.

5. По реализации сетевых возможностей. В современных ОС сетевые функции, как правило, присутствуют. Однако здесь специфика проявляется в том, каким образом ОС реализует сетевые функции. При этом возникает комплекс задач, связанных с распределенным характером хранения и обработки данных в сети: ведение справочной информации о доступных ресурсах и серверах, адресация взаимодействующих процессов, обеспечение прозрачности доступа, тиражирование данных, согласование копий, поддержка безопасности данных и т.д. Если эти функции на уровне интерфейса пользователя или программиста идентичны тем, которые используются для доступа к локальным ресурсам, то такую ОС можно назвать сетевой. Иначе – это локальная ОС.