Назначение операционной системы

Операционная система– это комплекс взаимосвязанных программ, который действует как интерфейс между приложениями и пользователями с одной стороны, и аппаратурой компьютера с другой стороны. В соответствии с этим определением, операционная система выполняет две основные функции:

• предоставление пользователю или программисту вместо реальной аппаратуры расширенной виртуальной машины(которую иногда называютоперационная среда), с которой удобно работать и которую легче программировать;

• повышение эффективности использования компьютера путём рационального управления его ресурсами в соответствии с некоторыми критериями.

Операционная система как виртуальная машина

Для того чтобы успешно решать свои задачи, в настоящее время пользователь или программист может обойтись без досконального знания аппаратного устройства компьютера и может даже не знать системы команд процессора (для программистов существует множество библиотек и высокоуровневых функций).

Программное и аппаратное обеспечение можно выстроить в виде иерархии, каждый уровень которой представляет собой виртуальную машинусо своим интерфейсом (например, Рисунок 1.4, «Уровни вычислительной системы»), за которым скрываются детали нижележащего уровня.

Операционная система избавляет программистов от необходимости напрямую работать с аппаратурой, предоставляя им простой интерфейс (файловый, сетевой и т.п.), а также берет на себя все рутинные операции по управлению аппаратными устройствами компьютера: физической памятью, таймерами, устройствами ввода и т.п.

В результате реальная машина, способная выполнять элементарные действия, определенные её набором команд, превращается в виртуальную машину, выполняющую набор более мощных функций. Виртуальная машина также управляется командами, но более высокого уровня: создание и удаление файлов, установка сетевых соединений и т.п.. В свою очередь, эти команды также могут быть объединены в виртуальную машину с более высоким уровнем абстракции, например графический пользовательский интерфейс, который оперирует объектами.

Рисунок 1.4. Уровни вычислительной системы

Операционная система как менеджер ресурсов

Операционная система не только предоставляет пользователям и программистам удобный интерфейс к аппаратным средствам компьютера, но и является механизмом, распределяющим ресурсы компьютера.

В разделе «Обзор компьютерных систем» уже рассматривались основные ресурсыкомпьютера: процессорное время, основная память, всевозможные внешние устройства; также к ресурсам можно отнести таймеры и некоторые процедуры операционной системы. Ресурсы эти распределяются между процессами.Процесспредставляет собой базовое понятие большинства операционных систем, и чаще всего определяется как программа в стадии своего выполнения.

Управление ресурсами вычислительной системы с целью наиболее эффективного их использования – назначение операционной системы. Многозадачная операционная система занимается переключением процессора с одного процесса на другой, оптимизируя его загрузку, а также отслеживает конфликты при обращении к общим ресурсам.

Критерий эффективности, в соответствии с которым операционная система организует управление ресурсами компьютера, может быть различным и зависит от назначения информационно-вычислительной системы, частью которой она является. Например, в одних системах важен такой критерий, как пропускная способность– число задач, выполненных за единицу времени, а в других –время реакции(время, прошедшее с момента ввода команды до получения отклика системы).