46. Управление установкой, исполнением и удалением приложений. Понятие многозадачности. Вопросы надежности.

Понятие многозадачности. 

Работа с приложениями составляет наиболее важную часть работы операционной системы. Это очевидно, если вспомнить, что основная функция операционной сис­темы состоит в обеспечении интерфейса приложений с аппаратными и программ­ными средствами вычислительной системы, а также с пользователем. С точки зре­ния управления исполнением приложений различают однозадачные и многозадачные операционные системы.

Однозадачные операционные системы (например, MS-DOS) передают все ресурсы вычислительной системы одному исполняемому приложению и не допускают ни параллельного выполнения другого приложения (полная многозадачность), ни его приостановки и запуска другого приложения (вытесняющая многозадачность). В то же время, параллельно с однозадачными операционными системами возможна работа специальных программ, называемых резидентными. Такие программы не опираются на операционную систему, а непосредственно работают с процессором, используя его систему прерываний.

Большинство современных графических операционных систем — многозадачные. Они управляют распределением ресурсов вычислительной системы между зада­чами и обеспечивают:

•   возможность одновременной или поочередной работы нескольких приложений;

•   возможность обмена данными между приложениями;

•   возможность совместного использования программных, аппаратных, сетевых и прочих ресурсов вычислительной системы несколькими приложениями. 

Вопросы надежности 

От того, как операционная система управляет работой приложений, во многом зави­сит надежность всей вычислительной системы. Операционная система должна предоставлять возможность прерывания работы приложений по желанию пользо­вателя и снятия сбойной задачи без ущерба для работы других приложений. При этом требование надежности операционной системы может входить в противоре­чие с требованием ее универсальности. У операционных систем семейства Windows последних поколений долгое время наблюдались две линии развития. В линию универсальных операционных систем входили Windows 95, Windows 98 и Windows Me. Эти системы могут испытывать общесистемные сбои из-за работы с приложениями, недостаточно четко соблюдаю­щими спецификацию операционной системы. Операционные системы Windows NT и Windows 2000 обладают повышенной устойчивостью и не выходят из строя при сбое приложений. Однако они менее универсальны, и, соответственно, парк доступ­ных приложений для них ограничен.

Попытка объединить достоинства обеих линий сделана в операционной системе Windows XP. Эта система сегодня активно распространяется по массовым много­целевым вычислительным системам, но постепенно проникает и на специализи­рованные рабочие места, где требуется повышенная надежность при ограничении круга используемых программ.

47 Обеспечение взаимодействия с аппаратным обеспечением. Принцип динамического распределения ресурсов ОС. Средства аппаратного обеспечения вычислительной техники отличаются гигант­ским многообразием. Существуют сотни различных моделей видеоадаптеров, зву­ковых карт, мониторов, принтеров, сканеров и прочего оборудования. Ни один разработчик программного обеспечения не в состоянии предусмотреть все вари­анты взаимодействия своей программы, например, с печатающим устройством.

Гибкость аппаратных и программных конфигураций вычислительных систем под­держивается за счет того, что каждый разработчик оборудования прикладывает к нему специальные программные средства управления — драйверы. Драйверы имеют точки входа для взаимодействия с прикладными программами, а диспетчеризация обращений прикладных программ к драйверам устройств — это одна из функций операционной системы. Строго говоря, выпуская устройство, например модем, его разработчик прикладывает к нему несколько драйверов, предназначенных для основных операционных систем, как-то: MS-DOS, Windows XP, Linux и т. п.

В операционных системах MS-DOS драйверы устройств загружаются как резидент­ные программы, напрямую работающие с процессором и другими устройствами материнской платы. Здесь участие операционной системы сводится лишь к тому, чтобы предоставить пользователю возможность загрузки драйвера — далее он сам перехватывает прерывания, используемые для обращения к устройству, и управ­ляет его взаимодействием с вызывающей программой. Загрузка драйверов уст­ройств может быть ручной или автоматической. При ручной загрузке после перво­начальной загрузки компьютера пользователь сам выдает команды на загрузку драйверов. В автоматическом режиме команды на загрузку и настройку драйверов включаются в состав файлов, автоматически читаемых при загрузке компьютера. В MS-DOS такие файлы называются файлами конфигурации; их всего два — это файлы autoexec.bat и config.sys. В них прежде всего включают команды загрузки драйвера мыши, дисковода CD-ROM, звуковой карты, расширенной памяти (опе­ративная память, лежащая за пределами 1 Мбайт, рассматривается в MS-DOS как дополнительное устройство и требует специального драйвера), а также прочих уст­ройств.

В операционных системах семейства Windows операционная система берет на себя все функции по установке драйверов устройств и передаче им управления от прило­жений. Во многих случаях операционная система даже не нуждается в драйверах, полученных от разработчика устройства, а использует драйверы из собственной базы данных.

Наиболее современные операционные системы позволяют управлять не только установкой и регистрацией программных драйверов устройств, но и процессом аппаратно-логического подключения. Каждое подключенное устройство может исполь­зовать до трех аппаратных ресурсов устройств материнской платы: адресов внеш­них портов процессора, прерываний процессора и каналов прямого доступа к памяти.

При некоторых способах подключения устройства к материнской плате (например, через шину РСГ) есть техническая возможность организовать между ним и материнской платой обратную связь. Это позволяет операционной системе анализировать требо­вания устройств о выделении им ресурсов и гибко реагировать на них, исключая захват одних и тех же ресурсов разными устройствами. Такой принцип динамиче­ского распределения ресурсов операционной системой получил название plug-and-play, а устройства, удовлетворяющие этому принципу, называются самоустанав­ливающимися.

Устройства, подключаемые по устаревшим шинам, не являются самоустанавливающимися. В этом случае операционная система не может выделять им ресурсы динамически, но, тем не менее, при распределении ресурсов для самоустанавлива­ющихся устройств она учитывает ресурсы, захваченные ими.