2. Операційна система як менеджер ресурсів

Концепція, в якій операційна система, перш за все, розглядається як

зручний інтерфейс користувача, - це погляд зверху вниз. альтернативний

погляд, знизу вгору, дає уявлення про операційну систему як про

механізмі, призначеному для управління всіма частинами комп'ютера. сучасні

комп'ютери складаються з процесорів, пам'яті, таймерів, дисків, миші, мережних

інтерфейсів, принтерів і величезної кількості інших пристроїв.

Згідно з другим підходом призначення операційної системи - забезпечення

організованого і контрольованого розподілу процесорів, пам'яті і

пристроїв введення-виведення між різними програмами, які змагаються за

право їх використовувати. Уявіть, що сталося б, якби три програми, що працюють на одному комп'ютері, одночасно спробували надрукувати свої вихідні дані на

одному і тому ж принтері. Можливо, перші кілька рядків на аркуші з'явилися

б в результаті роботи першої програми, наступні кілька - в результаті роботи другої, потім послідкувало б кілька рядків третьої програми і т. д.

В результаті вийшла б повна плутанина. Операційна система наводить

порядок в подібних ситуаціях, збираючи на диску всі дані, призначені

призначені для друку. В процесі роботи програми операційна система зберігає її

вихідні дані на диску в тимчасовому файлі. Потім, після закінчення роботи цієї

програми, система відправляє дані на принтер, в той час як інша

програма може продовжувати формувати свої вихідні дані, не звертаючи уваги

на те, що вони поки ще фактично не надсилаються на друкувальний пристрій.

Коли з комп'ютером (або мережею) працюють декілька користувачів, складність

управління пам'яттю, пристроями введення-виведення, іншими ресурсами та їх

захисту значно зростає, оскільки користувачі можуть звертатися до них

в абсолютно непередбачуваному порядку. До того ж часто доводиться розподілом

розподіляти між користувачами не тільки обладнання, а й інформацію (файли,

бази даних і т. д.). З цієї точки зору основна задача операційної

системи полягає у відстеженні того, хто і який ресурс використовує, в

обробці запитів на ресурси, в підрахунку ступеня завантаження та вирішенні проблем

конфліктуючих запитів від різних програм і користувачів.

В рамках управління ресурсами розрізняють два варіанти їх мультиплексування

(Спільного використання): часовий і просторовий. При тимчасовому

мультиплексированні програми або користувачі задіють ресурс по

черзі. Прикладом є виконання декількох програм в

однопроцесорному середовищі. Спочатку операційна система надає центральний

процесор одній програмі, потім, після достатнього тимчасового

інтервалу, - інший і так далі, до тих пір поки черга знову не дійде до першої

програми. Визначення алгоритму мультиплексування (порядок і тривалий

тривалість доступу до ресурсу) є завданням операційної системи. Ще один

приклад тимчасового мультиплексування - спільне використання принтера.

При постановці кількох завдань друку в чергу необхідно вирішити, яке

завдання буде виконано наступним.

Другий вид мультиплексування - просторовий. Компоненти, що бажають

використовувати ресурс, не шикуються в чергу, а замість цього кожен з них

отримує частку ресурсу в своє розпорядження. Простір оперативної пам'яті,

як правило, витрачається одночасно кількома програмами. Це

дозволяє їм залишатися резидентними, наприклад, для того, щоб по черзі

отримувати доступ до центрального процесора. При достатньому обсязі оперативної

пам'яті комп'ютера ефективніше тримати в ній відразу кілька програм,

ніж надавати одній програмі всю пам'ять цілком (особливо якщо

програмі потрібно лише невелика її частка). Зрозуміло, такий підхід ставить

питання рівноправності при виділенні ресурсу, захисту і т. д., і дозвіл цих

питань покладається на операційну систему. Ще одним прикладом

ресурсу з просторовим мультиплексуванням є жорсткий диск. У

багатьох комп'ютерах декілька користувачів одночасно зберігають свої файли на

єдиному жорсткому диску. Типова задача управління ресурсами, розв'язувана

операційною системою, - виділення областей на жорсткому диску і спостереження

за тими, хто ними користується.