Раздел I. Теоретические сведения

Современные вычислительные системы состоят из процессоров, памяти, таймеров, дисков, принтеров и других периферийных (внешних) устройств (устройств ввода/вывода). Операционная система обеспечивает удобный интерфейс пользователям, управляет всеми частями сложной системы. Важнейшей функцией операционной системы является организация рационального использования всех аппаратных и программных ресурсов системы: распределение процессоров, памяти, периферийных устройств и данных между процессами, конкурирующими за эти ресурсы. ОС предоставляет пользователю некоторую расширенную или виртуальную машину, с которой легче работать, чем непосредственно с реальной машиной.

ОС должна управлять всеми ресурсами вычислительной машины или системы таким образом, чтобы обеспечить максимальную эффективность их функционирования. Критерием эффективности может быть, например, пропускная способность.

Управление ресурсами включает в себя решение двух общих, не зависящих от типа ресурса задач:

• планирование ресурса – то есть определение, кому, когда, а для делимых (разделяемых) ресурсов и в каком количестве, необходимо выделить данный ресурс;

• отслеживание состояния ресурса – то есть поддержание оперативной информации о том, занят или не занят ресурс, а для делимых ресурсов – какое количество ресурса уже распределено, а какое свободно.

Для решения этих общих задач управления ресурсами разные ОС используют различные алгоритмы, что и определяет их облик в целом, включая характеристики производительности, область применения и пользовательский интерфейс. Знание внутренних механизмов операционной системы позволяет судить о ее эксплуатационных возможностях и характеристиках.

1. Определение, функции и состав операционных систем

Операционная система – это набор программ, контролирующий работу прикладных программ и системных приложений и исполняющий роль интерфейса между приложениями и аппаратным обеспечением компьютера.

Другими словами, ОС – это посредник между приложениями, утилитами и пользователями с одной стороны и аппаратным обеспечением с другой стороны.

Основные функции ОС:

1. обеспечивать загрузку пользовательских программ в оперативную память и их исполнение;

2. обеспечивать управление ресурсами;

3. предоставлять стандартизированный доступ к различным периферийным устройствам;

4. предоставлять некоторый пользовательский интерфейс.

Иногда ОС ограничиваются просто командной строкой, например, MS DOS.

Более развитые ОС предоставляют ещё и следующие возможности:

1. параллельное исполнение нескольких задач (нескольких процессов);

2. организацию межмашинного взаимодействия и разделения ресурсов;

3. защиту системных ресурсов, данных и программ, а также самой себя от ошибочных действий пользователей и их программ;

4. аутентификацию (это проверка того, что пользователь является тем, за кого себя выдаёт);

5. авторизацию (проверка того, что тот, за кого себя выдаёт пользователь, имеет право выполнять ту или иную операцию).

Основные задачи ОС следующие:

• увеличение пропускной способности ПК (за счет организации непрерывной обработки потока задач с автоматическим переходом от одной задачи к другой и эффективного распределения ресурсов);

• уменьшение времени реакции системы на запросы пользователей;

• упрощение работы разработчиков программных средств (за счет предоставления им значительного количества языков программирования и разнообразных сервисных программ).

Структурно операционная система представляет собой совокупность программ, управляющих ходом работы вычислительной машины, идентифицирующих прикладные программы и данные и осуществляющих связь между машиной и пользователем. Операционная система повышает производительность вычислительного комплекса за счет гибкой организации прохождения потока задач через машину, равномерной загрузки оборудования, оптимального использования всех ресурсов ПК, стандартной организации хранения в машине больших массивов данных при наличии разнообразных способов доступа к ним.