Лекция № 1

Введение

Операционной системой (ОС) называется комплекс программ, обеспечивающих управление ресурсами вычислительной системы и процессами, использующие эти ресурсы при вычислении. Под ресурсами понимают любой физический или логический компонент компьютера (это процессор, память, информация, жёсткий диск). Информация – файлы, библиотеки.

Функции ОС:

1) Управление процессором (чередование выполнения программ)

2) Управление памятью (выделение программам памяти)

3) Управление устройствами (инициализация запросов на ввод-вывод), управление очередями, фиксация завершения обмена.

4) Управление программами (инициализация программ и осуществление межпрограммных связей)

5) Управление данными (файловые манипуляции)

Применение ОС позволяет спрятать аппаратные особенности тачки, то есть с помощью ОС в распоряжение программиста, пользователя поступает виртуальная машина с существенно облегчёнными функциями. ОС поддерживает два интерфейса, уровень обоих существенно выше аппаратного.

Операционная система

ЭВМ

Пользовательский

и

Пользователь

нтерфейс

П

Системное и прикладное программное обеспечение

рограммный

и нтерфейс

Пользовательский интерфейс – командный язык для управления функционированием тачки.

Программный интерфейс – набор услуг, освобождающий программиста от кодирования рутинных операций (API - Application Program Interface). Мы будем использовать WIN32API (в kernel32.dll). Он применяется в таких языках как Visual C++, Delphi, C, Visual Basic.

Эволюция ос.

I. 1945-1955 г.г. В восемнадцатом веке английский математик Чарльз Бэббидж изобрёл компьютер (теоретически). ОС он не имел. С середины 40-х годов были изобретены первые ламповые вычислительные устройства. Занимался разработкой, программированием и использованием один коллектив. ОС не было. Были библиотеки служебных и математических программ.

II. 1955-1965 г.г. Появление полупроводниковых элементов. Выполнение практических задач. Разделение персонала на программистов, операторов и т.д. Появились алгоритмические языки, а следовательно и компиляторы. Появились системы пакетной обработки, из-за высокой стоимости процессорного времени. Формируется группа задач, а затем они выполняются на тачке. Пакет заданий тогда был на перфокартах.

III. 1965-1980 г.г. Переход от полупроводников к ИС. Появление семейства программно совместимых машин. Семейство IBM 360, ЕС ЭВМ. Возникла необходимость создания ОС. OS/360. Важнейшее достижение: мультипрограммирование, то есть попеременно выполняются несколько программ. Данная система использовала обработку как пакетную, так и с разделением времени.

IV. 1980-2002 г.г. Появление СБИС. Удешевление тачек. Особенность: доступ к тачке получили ламеры. ОС стали иметь дружественный интерфейс. Идёт бурное развитие сетей.

Классификация ос.

1. Особенности алгоритмов управления ресурсами

1.1 Поддержка многозадачности.

Однозадачные: MS-DOS, MSX.

Многозадачные: OS/2, UNIX, Windows, OS ЕС

1.2 Поддержка многопользовательского режима. Основное отличие многопользовательских состоит в наличии средств защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей.

Однопользовательские: MS-DOS

Многопользовательские: Windows NT, UNIX

1.3 Вытесняющая и невытесняющая многозадачность. Отличие состоит в степени централизации механизма планирования процессов. В случае вытесняющей многозадачности механизм планирования процессов сосредоточен в ОС, то есть ОС каждой выполняющейся задаче выделяет квант времени, приблизительно 20 мс. По истечении времени ОС переключается на выполнение другого процесса. В случае невытесняющей многозадачности каждый активный процесс выполняется до тех пор, пока сам не передаст управление ОС, а ОС затем сама определяет, какой процесс выполнять дальше.

Вытесняющая многозадачность: Windows NT, OS/2

Невытесняющая многозадачность: NetWare, Windows 3.x

1.4 Поддержка многопоточности (thread - поток). Распараллеливание вычислений в рамках одной задачи.

Представители: OS/2, Windows, UNIX

1.5 Многопроцессорная обработка. Существует асимметричная и симметричная. В случае асимметричной системы ОС целиком выполняется только на одном из процессоров системы, распределяя прикладные задачи между другими процессорами. В случае симметричной (SMP) система полностью децентрализована.

2. Особенности аппаратных платформ. Существуют ОС для: ПК, мини-ЭВМ, мейнфреймов, кластеров и сетей ЭВМ.

3. Особенности областей использования.

3.1 Системы пакетной обработки. Носят вычислительный характер, не требуют быстрого полу-чения результата.

Представители: OS EC

3.2 Системы разделения времени. Для работы юзеров, программистов. У каждого юзера создаётся иллюзия использования отдельной тачки.

Представители: VMS, UNIX, Windows

3.3 Системы реального времени. Предназначены для управления различными техническими объектами. Существует предельно допустимое время, в течение которого должна быть выполнена та или иная программа.

Представители: QNX, RT/11

4. Особенности метода построения. Существует особенность построения ядра: монолитный или микро-ядерный подход. Обычно ОС должны работать в нулевом кольце. Это монолитный подход. В случае

микроядра в кольце 0 выполняется минимум функций, которые управляют

аппаратным обеспечением. В случае Windows в кольце 0 - виртуальные

драйверы, в кольце 3 - kernel32.dll. При микроядерном подходе ОС рабо-

тает медленнее, так как есть переходы между кольцами, но система яв-

ляется более гибкой, так как её можно модифицировать, сужать, добав-

лять, удалять.

5. Построение ОС на базе объектно ориентированного подхода. Наличие нескольких прикладных сред, то есть это возможность в рамках одной ОС использовать приложение для других ОС. Например, в Windows NT можно использовать приложения для UNIX, OS/2.

6. Распределённая организация ОС. Реализованы механизмы воспринимать сеть, в виде традиционного компьютера с одним процессором.

Лекция № 2