2. Апаратно-програмна реалізація обчислювальної системи. Призначення й основні функції операційної системи, однопрограмний і багатопрограмний режими роботи системи.

Аппаратно-программная реализация

Аппаратно-программная реализация подразумевает, что часть функций системы ЦОС выполняется аппаратно, а другая часть функций выполняется программно.

Аппаратно-программная реализация сочетает в себе все достоинства, как аппаратной, так и программной реализаций. Сочетание аппаратных и программных средств позволяет снизить требования к вычислительным возможностям и упростить реализацию систем ЦОС в целом, для отладки которой требуется специальные средства отладки.

Операционная система (ОС) – это комплекс взаимосвязанных системных программ для организации взаимодействия пользователя с компьютером и выполнения всех других программ. ОС относятся к составу системного программного обеспечения и являются основной его частью. Операционные системы: MS DOS 7.0, Windows Vista Business, Windows 2008 Server, OS/2, UNIX, Linux.

Основные функции ОС:

• управление устройствами компьютера (ресурсами), т.е. согласованная работа всех аппаратных средств ПК: стандартизованный доступ к периферийным устройствам, управление оперативной памятью и др.

• управление процессами, т.е. выполнение программ и их взаимодействие с устройствами компьютера.

• управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как жесткий диск, компакт-диск и т.д.), как правило, с помощью файловой системы.

• ведение файловой структуры.

• пользовательский интерфейс, т.е. диалог с пользователем.

Дополнительные функции:

• параллельное или псевдопараллельное выполнение задач (многозадачность).

• взаимодействие между процессами: обмен данными, взаимная синхронизация.

• защита самой системы, а также пользовательских данных и программ от злонамеренных действий пользователей или приложений.

• разграничение прав доступа и многопользовательский режим работы (аутентификация, авторизация).

Режимы работы ПК. В общем случае режимы использования ЭВМ подразделяются на однопрограммные и многопрограммные.

Однопрограммный режим имеет модификации: однопрограммный режим непосредственного доступа и однопрограммный режим косвенного доступа. В режиме непосредственного доступа пользователь получает ЭВМ в полное распоряжение, по окончании работ одного пользователя все ресурсы ЭВМ передаются в распоряжение другого. Этот тип режима характеризуется низкой производительностью ЭВМ, но в ПЭВМ этот режим работы основной.

В режиме косвенного доступа пользователь не имеет прямого контакта с ЭВМ, в настоящее время этот режим не используется, но принципы построения этого режима лежат в основе многопрограммной обработки: из подготовленных заданий пользователей составляется пакет заданий. Процессор обслуживает программы пользователей строго в порядке их следования в пакете. Процесс выполнения очередной программы не прерывается до полного ее завершения. Этот режим называют последовательной пакетной обработкой, при нем обеспечивается параллельная работа устройств ввода-вывода и процессора. Это позволяет повысить производительность ЭВМ за счет сокращения простоев процессора. Но существенный недостаток данного режима — это большие простои процессора в случаях, когда очередная программа, вызванная в процессор, не обеспечена данными, и процессор вынужден простаивать. Кроме того, ЭВМ неэффективно работает и тогда, когда обрабатываемые программы захватывают процессор на длительное время. В этих случаях остальные программы пакета остаются без обслуживания.

Многопрограммный (многопользовательский) режим работы ЭВМ позволяет одновременно обслуживать несколько программ пользователей. Реализация режима возможна при следующих условиях:

независимость подготовки заданий пользователями;

разделение ресурсов ЭВМ в пространстве и во времени;

автоматическое управление вычислениями.

Независимость подготовки заданий пользователями обеспечивается развитыми средствами САП.

Разделение ресурсов ЭВМ между программами пользователей обеспечивается аппаратно-программными средствами системы. Например, в однопроцессорной ЭВМ время работы единственного процессора является неразделяемым ресурсом. Его применение предполагает упорядочение потока заявок и поочередное его использование программами.