Вопрос 2.Осн. Комп-ты ос.

Определение операционной системы. Операционная система в наибольшей степени определяет облик всей вычислительной системы в целом. ОС – это совокупность программно-аппаратных средств, обеспечивающих взаимодействие компьютера и пользователя. ОС выполняет две функции: управляет ресурсами и предоставляет пользователю удобного интерфейса для взаимодействия с машиной. ОС как расширенная машина. Использование большинства компьютеров на уровне машинного языка затруднительно, особенно это касается ввода-вывода. Точно также, как ОС ограждает программистов от аппаратуры дискового накопи­теля и предоставляет ему простой файловый интерфейс, операционная система берет на себя все малоприятные дела, связанные с обработкой прерываний, управлением таймерами и оперативной памятью, а также другие низкоуровневые проблемы. С этой точки зрения функцией ОС является предоставление пользователю некоторой расширенной или вирту­альной машины, которую легче программировать и с которой легче работать, чем непосредственно с аппаратурой, со­ставляющей реальную машину. ОС как система управления ресурсами. ОС прежде всего система, обеспечивающая удобный интерфейс пользователям. Другой взгляд дает представление об ОС как о некотором механизме, управ­ляющем всеми частями сложной системы. Современные вычислительные системы состоят из процессоров, памяти, тай­меров, дисков, накопителей на магнитных лентах, сетевых коммуникационной аппаратуры, принтеров и других уст­ройств. ОС должна управлять всеми ресурсами вычислительной машины таким образом, чтобы обеспечить максимальную эффективность ее функционирования. Критерием эффектив­ности может быть пропускная способность или реактивность системы. Управление ресурсами включает ре­шение двух общих, не зависящих от типа ресурса задач: планирование ресурса - то есть определение, кому, когда, а для делимых ресурсов и в каком количестве, необхо­димо выделить данный ресурс; отслеживание состояния ресурса - то есть поддержание оперативной информации о том, занят или не занят ре­сурс, а для делимых ресурсов - какое количество ресурса уже распределено, а какое свободно. Для решения этих общих задач управления ресурсами разные ОС используют различные алгоритмы. Так, алгоритм управления процессором в значительной степени определяет, является ли ОС системой разделения времени, системой пакетной обработки или системой реального времени. Основные функции операционной системы: Обмен данными между компьютером и различными периферийными устройствами (терминалами, принте­рами, гибкими дисками, жесткими дисками и т.д.). Такой обмен данными называется "ввод/вывод данных"; Обеспечение системы организации и хранения файлов; Загрузка программ в память и обеспечение их выполнения. Функции ОС по отслеживанию памяти: отслеживание свободной и занятой памяти; выделение памяти процессам и освобождение по окончанию процесса; вытеснение процессов на диск, когда оперативной памяти недостаточно для всех процессов; возвращение оперативной памяти; настройка адресов программы на конкретные области физической памяти

Вопрос 3. Требования к ОС. Основные требования: расширяемость. Расширяемость может достигаться за счет модульной структуры ОС, за счет использова­ния объектно-ориентированного подхода. Наличие загружаемых драйверов улучшает расширяемость; переносимость (код переносится с одной платформы на другую). Переносимость связана с расширяемостью. Любую систему можно переписать. Боль­шую часть системы пишут на высокоориентированных языках (например, Си). Необхо­димо минимизировать ту часть кода, которая непосредственно отвечает за аппаратные средства. Если код разбросан по всей системе, то переносимость затруднена. Лучше, если он изолирован; надежность и отказоустойчивость. Надежность и отказоустойчивость состоит в защите от внутренних и внешних ошибок, сбоев, отказов. Действия системы должны быть предсказуемы; совместимость (в ОС должны быть средства, приложения, разработанные др.). Совместимость: на уровне исходного текста, на уровне бинарного (двоичного) текста. В первом случае просто компилируем и никаких сложностей. Во втором случае встраиваем в коды драйверы; но команды не будут совпадать. Для того, чтобы произошла совмести­мость, необходимо сделать так, чтобы 1 отвечал за 3. Другой способ – набор прикладных программ. Скорость увеличивается; безопасность. Процесс не должен блокироваться другим процессом; Производительность. В 1983 г. безопасностью начали заниматься американцы – выпущен стандарт «Крите­рий надежности (оценки) безопасности работы ОС». Безопасной считается та система, которая посредством специальных механизмов защиты контролирует доступ к инфор­мации т.о., что только имеющие соответствующие полномочия лица и процессы могут получить доступ на чтение, запись и т.д. Вводилось 4 уровня: D (не удовлетворял требованиям всех других классов); С (системы выполняют наличие подсистемы учета событий, связанные с безо­пасностью, и избирательный контроль доступа). Window NT и UNIX относятся к С2. С – самый распространенный вид; С1 – обеспечивает защиту данных от защиты пользователей, но не от действия злоумышленников; С2 – есть средства секретного ввода, обеспечивающие интерфейс пользователю путем ввода уникального пароля. Избирательный контроль доступа позволяет владельцу ресурса определить, кто имеет доступ к ресурсу и что может с ним делать. Владелец делает это путем предоставления пользователю и группе пользователей. Есть средства учета и наблюдения; защита памяти, которая заклю­чается в том, что память инициализируется перед тем, как по­вторно использоваться. Это «дискреционная политика прав дос­тупа»; В – «Мандатная политика прав доступа». Каждое должностное лицо имеет определенные права. Человек, разрабатывающий секретные документы, не может создавать несекретные документы. Такие системы относятся к группе В; А – требует формального математически обоснованного доказательства сис­темы требования безопасности + все предыдущие требования.

Вопрос 4. Понятие ресурса. Виды ресурсов. Управление ресурсами. Важнейшей функцией операционной системы является организация рационального использования всех аппа­ратных и программных ресурсов системы. К основным ресурсам могут быть отнесены: процессоры, память, внешние устройства, данные и программы. Располагающая одними и теми же ресурсами, но управляемая различными ОС, вы­числительная система может работать с разной степенью эффективности. Поэтому знание внутренних механизмов опе­рационной системы позволяет косвенно судить о ее эксплуатационных возможностях и характеристиках.

Под термином "операционная система" мы будем понимать комплекс программ, функциями которого является контроль за использованием и распределением ресурсов вычислительной системы. В вычислительной системе есть физические ресурсы, то есть те ресурсы, которые связаны с реальным оборудованием (магнитные диски, оперативная память, время работы процессора). В системе для ее успешного функционирования имеются логические (иногда их называют виртуальными) ресурсы, то есть ресурсы, которые в виде реального оборудования не существуют, но реализуются в виде некоторых средств, предоставляемых пользователю. Физические и логические ресурсы мы будем называть просто ресурсами вычислительной системы.