- •Министерство образования и науки российской федерации федеральное агентство по образованию
- •Часть 1. Введение в операционные системы
- •Таганрог
- •Оглавление
- •Часть 1. Введение в операционные системы 10
- •Введение Предмет, цель и задачи дисциплины
- •Структура дисциплины
- •Особенности дисциплины
- •Важнейшие моменты эволюции ос
- •Часть 1. Введение в операционные системы
- •1. Основные сведения об операционных системах
- •1.1. Основные элементы аппаратуры компьютера
- •1.2. Определения ос
- •( ( ( (Аппаратура) 1 ) 2 ) 3 ) 4 ) 5
- •1.3. Единицы работы и критерии эффективности вс, подчеркивающие роль ос
- •1.4. Режимы работы компьютеров, обеспечиваемые ос
- •1.5. Функции ос
- •1.6. Классификация ос
- •1.7. Основные принципы построения ос
- •1.8. Требования, предъявляемые к современным ос
- •1.9. Тенденции развития ос на современном этапе
- •1.10. Контрольные вопросы и задания
- •2. Концептуальные основы ос
- •2.1. Ресурс
- •2.1.1. Понятие и определения ресурса
- •2.1.2. Классификация и свойства ресурсов
- •2.2. Процесс
- •2.2.1. Понятие и определения процесса
- •2.2.2. Состояния процесса
- •2.2.3. Виды, классификация и свойства процессов
- •2.2.4. Отношения между взаимосвязанными процессами
- •2.2.5. Поток
- •2.3. Функциональные компоненты ос
- •2.3.1. Подсистема управления процессами
- •2.3.2. Подсистема управления памятью
- •2.3.3. Подсистемы управления файлами и увв
- •2.3.4. Средства защиты данных и администрирования
- •2.3.5. Интерфейс прикладного программирования
- •2.4. Концепция прерывания
- •2.4.1. Назначение и типы прерываний
- •2.4.2. Механизм прерываний
- •2.4.3. Программные прерывания
- •2.5. Концепция виртуализации
- •2.6. Дисциплины распределения ресурсов, используемые в ос
- •2.6.1. Понятия запроса, очереди, дисциплины распределения ресурса
- •2.6.2. Классические дрр
- •2.7. Средства взаимодействия пользователя с компьютером в среде ос
- •2.8. Контрольные вопросы и задания
- •Список сокращений к части 1
- •Глоссарий к части 1
- •Литература к части 1
- •Приложения Приложение 1. Описание дисциплины «Операционные системы»
- •Приложение 2. Взаимосвязь и особенности популярных ос
- •Приложение 3. Тестовые задания по дисциплине «Операционные системы». Часть 1. Введение в операционные системы
- •Основы операционных систем Учебное пособие
- •Часть 1. Введение в операционные системы
1.2. Определения ос
В состав ПО каждого компьютера входит ОС – важнейшая программная система (ПС), с которой обязан уметь работать любой пользователь. Существует много различных определений ОС [1-6, 8-11, 21-22], рассмотрим некоторые из них.
Определение 1. ОС – это программа, контролирующая работу системных и прикладных программ и исполняющая роль интерфейса между программным и аппаратным обеспечением компьютера [5].
Определение 2. ОС – это часть ПО, осуществляющая планирование и организацию процесса обработки данных, ввод-вывод, управление данными, распределение ресурсов, подготовку и отладку программ и другие вспомогательные операции [10].
Определение 3. ОС – это система программ, предназначенная для обеспечения определенного уровня эффективности ВС за счет автоматизированного управления ее работой и предоставляемого пользователю определенного набора услуг. ОС включает набор средств проектирования, отладки и выполнения программ, а также управления работой всей ВС [10].
Определение 4 (в контексте систем автоматизированного проектирования (САПР)). ОС – это комплекс программ и данных, организующих решение задач и взаимодействие пользователя с техническими средствами САПР.
Следующее определение ОС связано с представлением модели ВС, показывающей место ОС среди других компонент ПО. Одна из современных моделей ВС – кольцевая, в соответствии с которой выделяют следующие кольца вокруг аппаратуры компьютера:
( ( ( (Аппаратура) 1 ) 2 ) 3 ) 4 ) 5
ядро ОС (программы управления процессами, распределения ресурсов, обработчики прерываний);
драйверы (программы управления УВВ);
программы управления файлами;
обрабатывающие программы (компиляторы, компоновщики, загрузчики, отладчики, профайлеры);
прикладное и интерфейсное ПО для связи с ВС.
Уже из анализа рассмотренной модели ВС просматриваются 2 архитектурных компонента ОС: управляющий (слои 1, 2, 3) и обрабатывающий (слой 4). Отсюда и строится следующее определение.
Определение 5. ОС – это комплекс системных управляющих и обрабатывающих программ, которые выступают как интерфейс между аппаратурой компьютера и пользователем с его задачами, а также предназначены для наиболее эффективного расходования ресурсов ВС, организации надежных вычислений и удобной работы с ней [1].
1.3. Единицы работы и критерии эффективности вс, подчеркивающие роль ос
Задачи, решаемые ВС, в среде ОС должны быть оформлены в определенные внутренние единицы вычислительной работы. Обычно они представляют многоуровневую иерархию понятий (сверху вниз):
сеанс (логический терминал, screen group) – ограниченная входом и выходом работа пользователя в среде отдельной ОС при наличии множественной программной среды. Например, сеанс DOS в Windows 98 или сеанс OS/2 в Windows NT;
задание (работа, job) – последовательный запуск и выполнение нескольких программ, объединенных в пакет (batch). Часть задания – задача (шаг, step);
процесс (process в UNIX, Windows, NetWare; задача, task в OS/2) – выполнение на компьютере программы решения некоторой задачи;
поток (облегченный процесс, мини-задача, нить, тред, thread) – асинхронное и независимое (параллельное) выполнение части программы. Не существует в системе самостоятельно, порождается и развивается только в рамках процесса.
В ОС Windows NT4.0 появился еще и облегченный вариант потока – файбер (волокно, fiber), который отличается тем, что выполняется в контексте создавшего его потока и управлять им должно само приложение.
В наибольшей степени подчеркивают роль ОС следующие критерии эффективности ВС [2]:
пропускная способность – число задач, выполняемых ВС в единицу времени;
удобство работы пользователей, связанное, в частности, с возможностью интерактивной работы одновременно с несколькими приложениями на одном компьютере;
реактивность – способность ВС выдерживать заранее заданные, зачастую очень короткие интервалы времени между запуском программы и получением результата.
Выбранный разработчиками критерий эффективности или их сочетание определяет лицо конкретной ОС, ее архитектуру, организацию, внутренние механизмы, режимы работы и особенности функционирования.