170. Требования к ос. Классификация ос.

Требования к ОС

Сегодня к ОС предъявляется множество требований. Главными из них, конечно же, являются выполнение функций эффективного управления ресурсами вычислительной системы и обеспечение удобного интерфейса для пользователя и прикладных программ. Кроме того, можно выделить ряд основных требований, которым должна удовлетворять любая современная ОС.

1) Производительность. ОС должна обладать настолько хорошим быстродействием и временем реакции, насколько это позволяет аппаратная платформа. На производительность ОС оказывает влияние множество факторов, среди которых основными являются архитектура ОС, многообразие реализуемых ею функций, количество ресурсов, потребляемых самой ОС для выполнения поставленных перед ней задач, качество программного кода.

2) Надежность. Это требование ОС определяется архитектурными решениями, положенными в ее основу, а также качеством реализации, обратно пропорциональным количеству ошибок в комплексе программ, составляющих ОС.

3) Защищенность. Система должна быть защищена как от внутренних, так и от внешних ошибок, сбоев и отказов. Ее действия должны быть всегда предсказуемы, а приложения не должны иметь возможности наносить вред. Современная ОС защищает данные и другие ресурсы вычислительной системы от несанкционированного доступа и от попыток непреднамеренного повреждения этих данных.

4) Расширяемость. ОС является расширяемой, если в нее можно вносить дополнения и изменения, не нарушая целостности системы. Расширяемость достигается за счет модульной структуры ОС, при которой программы строятся из отдельных модулей, взаимодействующих только через функциональный интерфейс. Такая архитектура позволяет в случае необходимости добавлять новые или удалять ненужные компоненты. Однако простота, с которой пользователь или системный программист сможет производить такие функциональные изменения, определяется совершенством и продуманностью применяемых при построении системы решений.

5) Переносимость. В идеальном случае ОС должна легко переноситься с одного типа аппаратной платформы на другой. Реально это далеко не всегда быстро и легко выполнимая задача. Как правило, ОС разрабатывается для определенного типа аппаратных платформ и перенос ее на платформу с принципиально иным строением может стать трудной задачей.

6) Совместимость. ОС всегда изменяются со временем, и эти изменения более значимы, чем изменения аппаратных средств. Изменения ОС обычно заключаются в приобретении ими новых свойств, добавлении новых и модификации имеющихся функций. Под требованием совместимости понимается сохранение возможности использования прикладных программ, написанных для “старой” или вообще другой ОС, в новой ОС.

7) Удобство. Средства ОС должны быть простыми и гибкими, а логика ее работы ясна пользователю. Современные ОС ориентированы на обеспечение пользователю максимально возможного удобства при работе с ними. Необходимым условием этого стало наличие у ОС графического пользовательского интерфейса и всевозможных мастеров – программ, автоматизирующих установку, настройку и эксплуатацию системы.

В зависимости от области применения конкретной ОС изменяется и состав предъявляемых к ней требований. Зачастую некоторые из требований могут противоречить друг другу. Например, на осуществление необходимых проверок и управления, связанных с обеспечением защиты, расходуется как процессорное время, так и некоторые другие ресурсы вычислительной системы. Контроль защиты может увеличить время реакции системы и ее производительность. Кроме того, разработчику ОС приходится сталкиваться с рядом дополнительных факторов, сильно ограничивающих его возможности в выборе решений. Так, предельные возможности электронных средств, используемых в данном компьютере, определяют границы его применимости. Экономические соображения при создании системы также оказывают значительное влияние на судьбу ОС. Несмотря на это, любая современная система должна обладать перечисленными выше свойствами.

Классификация ОС

1) По количеству одновременно существующих программных процессов ОС делятся на однопрограммные и мультипрограммные. В мультипрограммных ОС, в отличие от однопрограммных, вычислительный процесс организуется таким образом, что в памяти компьютера находится одновременно несколько программ, попеременно выполняющихся на одном процессоре. Такая организация позволяет значительно повысить эффективность вычислительной системы. Иногда говорят также о мультизадачном режиме, однако, мультизадачный и мультипрограммный режимы отличаются. Мультипрограммный режим обеспечивает параллельное выполнение нескольких приложений и при этом программисты, их создающие, не должны заботиться о механизмах организации их параллельной работы. Эти функции берет на себя сама ОС, именно она распределяет между выполняющимися приложениями ресурсы вычислительной системы, осуществляет необходимую синхронизацию и взаимодействие. Мультизадачный режим, напротив, предполагает, что забота о параллельном выполнении и взаимодействии приложений ложится как раз на прикладных программистов.

2) По числу пользователей, осуществляющих доступ к вычислительной системе, различают однопользовательские и многопользовательские ОС. Многопользовательские системы предоставляют возможность одновременного доступа к вычислительной системе нескольким пользователям. При этом каждый из них работает за собственным терминалом, однако все вычисления производятся на одном компьютере. Это приводит к более эффективному использованию вычислительной техники и уменьшению стоимости обработки данных.

3) По назначению ОС делятся на универсальные и специализированные. Специализированные ОС, как правило, работают с фиксированным набором программ. Применение таких систем обусловлено невозможностью использования универсальной ОС по соображениям эффективности, а также вследствие специфики решаемых задач.

4) По способу загрузки можно выделить загружаемые ОС и системы, постоянно находящиеся в памяти вычислительной системы. Последние, как правило, используются для управления работой специализированных устройств.

5) По особенности области использования ОС подразделяются на системы пакетной обработки, системы разделения времени и системы реального времени. Системы пакетной обработки предназначаются в основном для решения задач вычислительного характера, не требующих быстрого получения результатов. Критерием эффективности таких систем является максимальная пропускная способность, то есть решение максимального числа задач в единицу времени. Взаимодействие пользователя с вычислительной системой сводится к тому, что он приносит задание, отдает его оператору, а через некоторое время, после выполнения пакета заданий, получает результат.

Системы разделения времени организуют вычислительный процесс таким образом, что каждой задаче выделяется квант процессорного времени, вследствие чего ни одна задача не занимает процессор надолго, и это дает возможность пользователю вести диалог со своей программой. Критерием эффективности систем разделения времени является удобство и эффективность работы пользователей.

Системы реального времени применяются для управления различными техническими объектами или технологическими процессами. Критерием эффективности для этих систем является способность ОС выдерживать заранее заданные интервалы времени между запуском программы и получением результата. Это время называется временем реакции, а соответствующее свойство системы – реактивностью.

Приведенная классификация носит достаточно общий характер. Поскольку многие системы могут совмещать в себе свойства систем разных типов, иногда бывает трудно отнести конкретную систему к тому или иному классу.