8. Многообразие операционных систем

компьютерная система состоит из большого количества устройств, а также компьютерных программ и данных, которые хранятся во внешней памяти в виде файлов. Все компоненты системы должны правильно взаимодействовать друг с другом и с пользователем. Взаимодействие между компонентами компьютерной системы называют интерфейсом. Различают аппаратный интерфейс (взаимодействие между устройствами), который обеспечивается производителями аппаратных средств, аппаратно-программный интерфейс (взаимодействие между устройствами и программами), программный  интерфейс (взаимодействие между различными программами) и интерфейс пользователя (взаимодействие компьютера с пользователем). Аппаратно-программный,программный интерфейс и интерфейс пользователя обеспечивается компьютерной программой – операционной системой (ОС).Без ОС работа персонального компьютера невозможна. ОС хранится на одном из разделов жесткого диска компьютера (его называют системным). Сразу после включения компьютера производится загрузка ОС в оперативную память. По окончанию загрузки компьютер готов к диалогу с пользователем.

Современные ОС поддерживают диалог с человеком посредством графического интерфейса пользователя. Совсем недавно широко использовались операционные системы без такого интерфейса (MS-DOS, TR-DOS, RT11 и др.). Для работы с ними приходилось вводить команды вручную или использовать дополнительные программы–оболочки операционных систем. В современных ОС часто присутствуют файловые менеджеры (Windows Commander, Far и др.), которые по своему внешнему виду и интерфейсу пользователя повторяют программу-оболочку неграфической ОС. Сейчас в России и в мире  наибольшее распространение получили ОС семейства Microsoft Windows. ОС этого семейства отличаются удобным графическим интерфейсом и большим количеством разнообразных приложений. В то же время, эти ОС имеют невысокую надёжность работы: склонны к "зависанию", периодическому возникновению ошибок, для них же написано большинство вирусов.  (Последние разработки Microsoft - ОС Windows XP, и  Windows Vista несколько надёжнее предыдущих версий). Кроме ОС семейства Microsoft Windows в настоящее время используются ОС Linux (особенно часто - для обеспечения устойчивой работы серверов компьютерных сетей) и другие.

9. _{Роль и функции операционной системы}

1) планир-е заданий и исп-е процессора. Разработка программ.  2) обеспечение прог ср-вами коммуникации и синхронизации. Исполнение программ.  3) управление памятью. Доступ к устр-м ввода вывода. 4) управление ФС. Контролируемый доступ к файлам.  5) Системный доступ. 6) обеспечение безопасности. Обнаружение ошибок и их обработка.  7) Учет использования ресурсов.

Предоставление пользователю вместо реальной аппаратуры расширенную виртуальную машину, с αой проще работать.

Контроль и управление ресурсами компьютера

10. _{Цели работы ОС}

Основные цели работы операционной системы следующие.

1. Обеспечение удобства, эффективности, надежности, безопасности выполнения пользовательских программ. Для пользователя самое главное – чтобы его программа работала, вела себя предсказуемо, выдавала необходимые ему правильные результаты, не давала сбоев, не подвергалась внешним атакам. Вычислительную среду для такого выполнения программ и обеспечивает операционная система.

2. Обеспечение удобства, эффективности, надежности, безопасности использования компьютера. Операционная система обеспечивает максимальную полезность и эффективность использования компьютера и его ресурсов, обрабатывает прерывания, защищает компьютер от сбоев, отказов и хакерских атак. Эта деятельность ОС может быть не столь заметной для пользователя, но она осуществляется постоянно.

3. Обеспечение удобства, эффективности, надежности, безопасности использования сетевых, дисковых и других внешних устройств, подключенных к компьютеру. Особая функция операционной системы, без которой невозможно использовать компьютер, - это работа с внешними устройствами. Например, ОС обрабатывает любое обращение к жесткому диску, обеспечивая работу соответствующего драйвера (низкоуровневой программы для обмена информацией с диском) и контроллера (специализированного процессора, выполняющего команды ввода-вывода с диском). Любая "флэшка", вставленная в USB-слот компьютера, распознается операционной системой, получает свое логическое имя (в системе Windows – в виде буквы, например, G) и становится частью файловой системы компьютера на все время, пока она не будет извлечена (демонтирована).

4. Подчеркнем особую важность среди функций современных ОС обеспечения безопасности, надежности и защиты данных. Следует учитывать, что компьютер и операционная система работают в сетевом окружении, в котором постоянно возможны и фактически происходят атаки хакеров и их программ, ставящие своей целью нарушение работы компьютера, "взлом" конфиденциальных данных пользователя, хранящихся на нем, похищение логинов, паролей, использование компьютера как "робота" для рассылки реклам или вирусов и др. В связи с этим в 2002 г. фирма Microsoft объявила инициативу по надежным и безопасным вычислениям (trustworthy computing initiative), целью которой является повышение надежности и безопасности всего программного обеспечения, прежде всего – операционных систем. В данном курсе мы будем подробно останавливаться на том, какие действия по обеспечению надежности, безопасности и защите данных предпринимают современные ОС.

11. _{Определение ОС. Классификация ОС}

Операционная система — это программное обеспечение, управляющее выполнением программ и исполняющее роль интерфейса между приложениями   и   аппаратным   обеспечением   компьютера.   

Наиболее общим подходом к структурированию ОС является разбиение на две группы: Ядро – модули, выполняющие основные функции ОС Модули вспомогательных функций Модули ядра выполняют базовые задачи ОС, реализуют внутрисистемные задачи организации вычислительного процесса. Эти функции недоступны для приложений. Вспомогательные модули оформляются в виде приложения программы реализующие отдельные задачи по управлению компьютером обрабатывающие программы (Paint, WordPad).Программы предоставляющие пользователю услуги Все эти приложения являются транзитными – загружаются в ОП только на время выполнения своей функции. 1) Первые операционные системы были монолитными, те есть неструктурированными. Они работали без разделения на привилегированный и непривилегированный код и допускали произвольные вызовы процедур, операции чтения и записи. Операционные системы, построенные по такому принципу также называют макроядерными. Такая стр-ра у большинства Unix-подобных ос. Обычно монолитное ядро реализуется как единый процесс, все элементы которого используют одно и то же адресное пространство. 2)многослойная(многоуровневая) разраб Дейкстра в 68 г Пользовательский Ур Уровень управленя ВВ Уровень драйверов Уровень упр памятью Планир-е задач и процессов Аппаратный уровень HARDWare 3)Виртуальные машины

польз	польз	польз
msDOS	Windows	Unix
Вирт hard	Вирт hard	Вирт hard
Операционная система
hardware

4) микроядерная архитектура + огромный плюс-высокая степень модульности, что позволяет легко добавлять и модифицировать модули ос +повышае6тся надёжность функц-я ос за счёт модульности +драйвера нах-ся не в ядре Микроядро обеспеч взаимодействие между программами, планирует исп-е процессора, занимается первичной обработкой прерываний, также обраб-ся операции ввода-вывода и осущ-ся  базовое упр-е памятью в ядре. 5)гибридные Исп-е преимуществ разл архитектур. WindowsNT имеет микроядерную арх-ру с Эл-ми монолитного ядра. Ядро linux- монолитная с Эл-ми микроядра.

 

12. _{Требования к современным операционным системам}

Очевидно, что главным требованием, предъявляемым к ОС, является способность выполнения основных функций: - эффективного управления ресурсами.  - обеспечения удобного интерфейса для пользователя и прикладных программ. Современная ОС, как правило, должна реализовывать - мультипрограммную обработку,  - виртуальную память,  - свопинг,  - поддерживать многооконный интерфейс, а также придерживаться принципов построения ОС. Принципы построения:  1. Модульность.  2. Особый режим работы.  3. Виртуализация.  4. Независимость от внешних устройств.  5. Мобильность.  6. Совместимость.  7. Генерируемость.  8. Открытость (расширяемость).  9. Безопасность.  10. Надежность и отказоустойчивость.

11. Производительность.

13. _{Классификации компьютерных систем}

По режиму обработки задачи: -однопрограммные(MSDOS, MSX) -Мультипрограммные(UNIX, OS/2, Windows 95) Мультипрограммная ОС-сама распараллеливает задачи. Мультизадачная ос-распараллеливанием занимается программист. Исп-ся механизм вытесняющих приоритетов для создания иллюзии вып-я нескольких прог 1временно. По способу взаимодействия систем: -ОС с пакетной обработкой (ОС ЕС) - диалоговые системы:  -однопользовательские (однотерминальные) ОС (MS-DOS, Windows до NT) -мультитерминальные ОС (Linux) (UNIX, Windows NT). По спос построения: -Микроядерные                                -многоуровневая -Макроядерные(монолитные)        -объектно-ориентированная  -распределённая                               -С множественными прикладными средами По назначению   -Общего назначения ;  -Специального назначения:

 - ОС для КПК, - ОС для встроенных систем, - ОС для организации и ведения баз данных - ОС для решения задач реального времени