97

1 Понятие операционной Системы. Иерархическая структура. Привилегированный режим.

Понятие операционной Системы: Причиной появления операционных систем была необходимость создания удобных в использовании компьютерных систем.

Компьютерная система - это совокупность аппаратного и программного обеспечения компьютера.

Компьютерные системы от самого начала разрабатывались для решения практических задач пользователей. Поскольку делать это с помощью лишь аппаратного обеспечения оказалось сложно, были созданы прикладные программы. Для таких программ понадобились общие операции управления аппаратным обеспечением, распределения аппаратных ресурсов и т.п.. Эти операции сгруппировали в рамках отдельного уровня программного обеспечения, который и стали называть операционной системой.

Дальше возможности операционных систем вышли далеко за границы базового набора операций, необходимых прикладным программам, но промежуточное положение таких систем между прикладными программами и аппаратным обеспечением осталось неизменным.

Можно дать такое определение операционной системы.

Операционная система (ОС) - комплекс программ, которые обеспечивают управление аппаратурой ЭВМ, планирование эффективного использования её ресурсов и решение задач по заданиям пользователей.

Иерархическая структура: Пользователи обращаются к файлам по символьным именам. Однако способ­ности человеческой памяти ограничивают количество имен объектов, к кото­рым пользователь может обращаться по имени. Иерархическая организация про­странства имен позволяет значительно расширить эти границы. Именно поэтому большинство файловых систем имеет иерархическую структуру, в которой уров­ни создаются за счет того, что каталог более низкого уровня может входить в ка­талог более высокого уровня.

Граф, описывающий иерархию каталогов, может быть деревом или сетью. Ката­логи образуют дерево, если файлу разрешено входить только в один каталог, и сеть – если файл может входить сразу в несколько каталогов. Например, в MS-DOS и Windows каталоги образуют древовидную структуру, а в UNIX – сетевую. В древовидной структуре каждый файл являет­ся листом. Каталог самого верхнего уровня называется корневым каталогом, или корнем (root).

При такой организации пользователь освобожден от запоминания имен всех фай­лов, ему достаточно примерно представлять, к какой группе может быть отнесен тот или иной файл, чтобы путем последовательного просмотра каталогов найти его. Иерархическая структура удобна для многопользовательской работы: каж­дый пользователь со своими файлами локализуется в своем каталоге или подде­реве каталогов, и вместе с тем все файлы в системе логически связаны.

Частным случаем иерархической структуры является одноуровневая организа­ция, когда все файлы входят в один каталог.

Привилегированный режим: Ни одно приложение , при своём функционировании, не должно иметь возможности без ведома ОС получать ресурсы вычислительной системы. Поэтому, ОС должна иметь полномочия (привилегии) по распределению ресурсов. Обеспечение таких привилегий для ОС осуществляется за счёт средств аппаратной поддержки, которые поддерживают два режима работы вычислительной системы – пользовательский и привилегированный (режим ядра). Так как ядро ОС выполняет основные её функции, именно оно должно работать в привилегированном режиме. В пользовательском режиме работают пользовательские программы и некоторые дискрезидентные утилиты из состава ОС. В пользовательском режиме запрещается выполнение некоторых инструкций (команд), связанных с распределением ресурсов вычислительной системы (переключение процессора, управление вводом/выводом, механизмы распределения и защиты памяти и т. д.). Переход из пользовательского режима в привилегированный инициируется соответствующим системным вызовом из состава API, а осуществляется аппаратными средствами. Наличие привилегированного режима функционирования вычислительной системы повышает её устойчивость и надёжность, так как распределение ресурсов происходит под жёстким контролем ОС. С другой стороны, наличие привилегированного режима несколько снижает производительность системы.

Потеря производительности связана с тем, что на переход из пользовательского режима в привилегированный и обратно тратится определённое время. Чем больше в пользовательской программе системных вызовов, тем больше таких переходов.