Тема: Концептуальные основы операционных систем ас.
Вопрос №1 Операционная система. Структура,
выполняемые функции.
Операционная система (ОС) в наибольшей степени определяет облик всей вычислительной системы в целом.
Операционная система – это комплекс программ, обеспечивающий управление ресурсами ЭВМ и процессами, которые используют эти ресурсы при вычислениях.
Операционные системы характеризуются признаками:
количество пользователей, одновременно обслуживаемых системой (однопользовательские и многопользовательские);
число одновременно выполняемых процессов (однозадачные и многозадачные);
тип используемой вычислительной системы (однопроцессорные, многопроцессорные, сетевые, распределённые).
Пример
Операционная система WindowsXP является многозадачной, ОС Linux – многопользовательской, MS-DOS однозадачной и, следовательно, однопользовательской. Операционные системы Windows NT и Linux могут поддерживать многопроцессорные ЭВМ с 16 процессорами. Операционная система Novell NetWare является сетевой, однако, встроенные сетевые средства имеют также Windows NT и Linux.
Структура ОС
Современные операционные системы, как правило, имеют многоуровневое строение.
С
труктура
ОС Windows
(см. рис.1). Непосредственно с аппаратурой
работает ядро операционной системы.
Ядро
[kernel]
– это программа или небольшой набор
программ, с помощью которых осуществляется
более эффективное управление ЭВМ
конкретного типа (семейство ЭВМ, тип
процессора, конкретные аппаратные
компоненты ЭВМ и внешние устройства).
Архитектура операционных систем Windows XP и Windows Server 2003 является модульной. Структурно ее можно разделить на две части.
Первая часть работает в режиме ядра (kernel mode) и называется исполнительной системой Windows (Windows executive). Компоненты режима ядра обладают следующими функциональными возможностями:
имеют доступ к оборудованию;
имеют прямой доступ ко всем видам памяти компьютера;
не выгружаются на жесткий диск в файл подкачки;
имеют более высокий приоритет, нежели процессы режима пользователя.
Вторая часть работает в так называемом режиме пользователя (user mode) Эту часть составляют защищенные подсистемы ОС. Особенности процессов пользовательского режима:
не имеют прямого доступа к оборудованию, все запросы на использование аппаратных ресурсов должны быть разрешены компонентом режима ядра;
ограничены размерами выделенного адресного пространства, это ограничение устанавливается выделением процессу фиксированных адресов;
могут быть выгружены из физической памяти в виртуальную на жестком диске;приоритет процессов данного типа ниже приоритета процессов режима ядра, это предохраняет ОС от снижения производительности или задержек, происходящих по вине приложений.
Структура ОС класса Linux (см. рис.2).
Р
ис.
2 Уровни операционной системы Linux.
Ядро определяет программный интерфейс. На втором уровне находятся стандартные программы операционной системы и оболочка, которые работают с ядром и предоставляют пользовательский интерфейс. Программы второго уровня стараются делать машинно-независимыми. В идеале замена ядра равнозначна замене версии операционной системы.