Назначение, функции и структура операционных систем

Под операционной системой будем понимать комплекс управляющих и обрабатывающих программ, который, с одной стороны, выступает как интерфейс между аппаратурой компьютера и пользователем с его задачами, а с другой – предназначен для наиболее эффективного использования ресурсов вычислительной системы и организации надежных вычислений. Любой из компонентов прикладного ПО обязательно работает под управлением ОС. Ни один из компонентов ПО, за исключением самой ОС, не имеет непосредственного доступа к аппаратуре компьютера. Даже пользователи взаимодействуют со своими программами через интерфейс ОС. Любые их команды, прежде чем попасть в прикладную программу, сначала проходят через ОС.

Основными функциями, которые выполняют ОС, являются следующие:

1. Приём от пользователя команд, сформулированных на соответствующем языке и их обработка;

2. Загрузка в оперативную память подлежащих исполнению программ;

3. Инициация программы (передача ей управления);

4. Идентификация всех программ и данных;

5. Обеспечение работы систем управления файлами и/или системы управления базами данных;

6. Распределение памяти;

7. Организация механизмов обмена данными между выполняющимися программами;

8. Защита одной программы от влияния другой;

9. Обеспечение сохранности данных;

Основное назначение ОС–рациональное управление ресурсами вычислительной системы для достижения высокой производительности и предоставления пользовательского интерфейса к этим ресурсам.

Структурная организация ос

Наиболее общими видами структуризации можно считать два. С одной стороны, можно считать, что ОС разделена на подсистемы, соответствующие группам функций. Такое деление достаточно обосновано, программные модули ОС действительно в основном можно отнести к одной из этих подсистем. Другое важное структурное деление связано с понятием ядра системы.

Ядро, как можно понять из названия, это основная часть операционной системы. Имеются разные определения ядра. Согласно одному из них, ядро – это резидентная часть системы, т.е. к ядру относится тот программный код, который постоянно находится в памяти в течение всей работы системы. Остальные модули ОС являются транзитными, т.е. подгружаются в память с диска по мере необходимости на время своей работы.

Все современные процессоры поддерживают, два режима: привилегированный режим (он же режим ядра) и непривилегированный (режим задачи, режим пользователя).

Программы, работающие в режиме ядра, имеют полный, неограниченный доступ ко всем ресурсам компьютера. В режиме задачи возможности программы ограничены, она, в частности, не может выполнить некоторые специальные команды.

Классификация операционных систем

У ОС относительно небольшое количество классификаций: по назначению, по режиму обработки задач, по способу взаимодействия с системой и, наконец, по способам построения.

Прежде всего, различают ОС общего и специального назначения. ОС специального назначения, в свою очередь, подразделяются на следующие: для переносимых микрокомпьютеров и различных встроенных систем, организации и ведения баз данных, решения задач реального времени и т. п.

По режиму обработки задач различают ОС, обеспечивающие однопрограммный и мультипрограммный режимы. При организации работы с вычислительной системой в диалоговом режиме можно говорить об однопользовательских (однотерминальных) и мультитерминальных ОС. В мультитерминальных ОС одновременно могут работать несколько пользователей.

Основной особенностью операционных систем реального времени (ОСРВ) является обеспечение обработки поступающих заданий в течение заданных интервалов времени, которые нельзя превышать.

По основному архитектурному принципу ОС разделяются на микроядерные и монолитные.