16. Системное программное обеспечение. Функции операционной системы

Системное программное обеспечение.

Системное программное обеспечение включает ОС, языки программирования и различные утилиты (utilities) – программы для обслуживания компьютера и периферийных устройств.

Операционная система выполняет три основные функции:

распределяет и назначает использование ресурсов компьютера,

планирует использование ресурсов компьютера и время исполнения задач,

осуществляет текущий контроль работы компьютера.

1. Распределение и назначение

Операционная система распределяет ресурсы компьютера между приложениями, находящимися в очереди на исполнение. Например, в число задач операционной системы входит выделение отдельной области памяти каждому запущенному приложению, а также управление устройствами ввода-вывода (клавиатурой, принтером, монитором и т.п.). 

2. Планирование

Компьютер, как правило, выполняет несколько задач одновременно. Каждая задача разбивается на множество "порций", которые компьютер обрабатывает, переключаясь между задачами. Задача ОС – скоординировать работу всех компонентов компьютера так, чтобы все приложения выполнялись как можно быстрее и эффективнее. Для этого операционной системе необходимо осуществлять планирование использования различных ресурсов компьютера (прежде всего, ЦП, ОЗУ и жесткого диска). Как правило, каждой задаче присваивается приоритет выполнения, в соответствии с которым и осуществляется планирование.

3. Контроль

ОС контролирует работу компьютера. Она отслеживает стадии выполнения каждой задачи, а также может вести журнал учета – кто использует компьютер, какие программы были запущены, наблюдались ли случаи несанкционированного использования программ или данных.

Выполнение функций компьютер реализует через следующие механизмы ОС.

1. Многозадачность — механизм, позволяющий выполнять на компьютере несколько задач. Система без поддержки многозадачности может выполнять только одно приложение в данный момент времени (в ОС DOS). Такой режим работы компьютера зачастую не позволяет полностью задействовать все его ресурсы – процессор недогружен, оперативная память свободна. В случае же применения механизма многозадачности, можно запустить несколько приложений. Для этого оперативная память применяет разделение своего адресного пространства на отдельные области для каждого запущенного приложения, а процессор выделяет для него определенный интервал времени работы. Процессор настолько быстро обрабатывает все программы по очереди, что создается впечатление одновременной работы нескольких приложений. Кроме того, каждой программе назначается приоритет.

2. Многопоточность. Чтобы еще более эффективно использовать ресурсы компьютера, некоторые задачи делятся на отдельные потоки, каждому из которых также назначается приоритет и выделяется интервал процессорного времени. Благодаря многопоточности можно в одном приложении обрабатывать один объект, производить расчет траектории движения другого объекта и распечатывать третий.

3. Виртуальная память

Адресное пространство – это размер памяти компьютера, которую система может использовать. При 64 Мб ОЗУ компьютер может адресовать 64 Мб памяти. Механизм виртуальной памяти позволяет выделить часть вторичной памяти (на жестком диске) как продолжение первичной. В результате компьютер может адресовать больше памяти и повысить эффективность работы.

4. Симметричная многопроцессорная обработка — это способность операционной системы работать с компьютером, в котором установлены два и более процессора. Операционная система в данном случае должна обеспечивать балансировку нагрузки, чтобы дать работу каждому из процессоров.

Полноценная ОС должна как минимум содержать следующие основные компоненты:

Файловую систему

Драйверы внешних устройств

Процессор командного языка