37. Операционные системы, среды и оболочки. Назначение, функции и режимы работы операционных систем. Архитектура операционных систем. Логическая и физическая организация файловой системы.

Операционные системы, среды и оболочки. Назначение, функции и режимы работы операционных систем.

Операционная система выполняет функции управления вычислениями в компьютере, распределяет ресурсы вычислительной системы между различными процессами, и образует ту программную среду, в которой выполняются прикладные программы пользователей. Такая среда называется операционной.

• Набор функций и сервисов операционной системы, а также правила обращения к ним как раз и образуют то базовое понятие, которое мы называем операционной средой. Таким образом, термин «операционная среда» означает, прежде всего, соответствующие интерфейсы, необходимые программам и пользователям для обращения к управляющей (супервизорной) части операционной системы с целью получить определенные сервисы.

• Программную (системную) среду следует понимать как некоторое системное окружение, позволяющее выполнить все системные запросы от прикладной программы.

• Помимо основной операционной среды в операционной системе организованы (путем эмуляции иной операционной среды) дополнительные программные среды. • Параллельное существование терминов «операционная система» и «операционная среда» вызвано тем, что операционная система (в общем случае) может поддерживать несколько операционных сред. • Операционная среда может включать несколько интерфейсов (оболочек): пользовательские и программные. • Программы-оболочки относятся к классу системных программ. Они обеспечивают более удобный и наглядный способ общения с компьютером, чем штатные средства ОС. • Некоторые программы не заменяют «штатную оболочку», а дополняют ее или добавляют в нее новые функции.

Архитектура операционных систем

Разливают всего три базовых типа архитектуры операционных систем: • монолитная архитектура; • многоуровневая архитектура; • архитектура типа клиент-сервер на основе микроядра. Рассмотрим каждый из этих типов архитектуры более подробно. Монолитная архитектура операционной системы При монолитной архитектуре операционная система не имеет какой-либо явно выраженной внутренней структуры. Это просто набор процедур, использующих общие глобальные данные, и вызываемые друг другом или пользователем. Заметим, что монолитную архитектуру имели самые первые поколения операционных систем.

Многоуровневая архитектура Многоуровневая архитектура появилась как ответ на ограничения монолитной архитектуры в плане расширяемости, переносимости и совместимости. Основная идея многоуровневой архитектуры состоит в следующем: 1. Полная функциональность операционной системы разделяется на уровни, например уровень управления аппаратурой, уровень управления памятью, уровень файловой системы, уровень управления процессами и т.п. 2. Для каждого уровня определяются интерфейс взаимодействия, т.е. некоторый набор правил, согласно которым следует обращаться за услугами данного уровня. 3. Взаимодействие уровней строится таким образом, что каждый уровень может обращаться за услугами только к соседнему нижележащему уровню через его интерфейс. 4. Внутренние структуры данных каждого уровня не доступны другим уровням, а реализации процедур уровня скрыты и не зависят от реализаций процедур внутри других уровней.

Архитектура типа клиент-сервер на основе микроядра Архитектура типа клиент-сервер в настоящее время является наиболее совершенной с точки зрения расширяемости и переносимости операционных систем. Идея архитектуры клиент-сервер состоит в следующем: все компоненты операционной системы разделяются на программы – поставщики услуг (программы серверы, выполняющие определенные действия по запросам других программ), и программы – потребители услуг (программы клиенты, обращающиеся к серверам для выполнения определенных действий). Одна и та же программа может быть одновременно сервером по отношению к одному виду услуг и клиентом по отношению к другому виду услуг.

Логическая и физическая организация файловой системы