17. Структура и основные компоненты операционной системы. Командный процессор. Драйверы внешних устройств. Файловая система

ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА – программа, управляющая аппаратными и программными средствами компьютера, которые предназначены для выполнения задач пользователя.

Основные функции:

• Выполнение по запросу программ (ввод и вывод данных, запуск и остановка других программ, выделение и освобождение дополнительной памяти и др.).

• Загрузка программ в оперативную память и их выполнение.

• Стандартизованный доступ к периферийным устройствам (устройства ввода-вывода).

• Управление оперативной памятью (распределение между процессами, организация виртуальной памяти).

• Управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как жёсткий диск, оптические диски и др.), организованным в той или иной файловой системе.

• Обеспечение пользовательского интерфейса.

• Сохранение информации об ошибках системы

Структура:

Компоненты операционной системы

• Загрузчик

• Ядро

• Командный процессор (интерпретатор)^[1]

• Драйверы устройств

• Интерфейс

КОМАНДНЫЙ ПРОЦЕССОР- третий модуль DOS, располагающийся на системном диске. Файл с командным процессором может занимать на системном диске любое место и трактуется как обычная программа.  Основные функции командного процессора заключаются в следующем:  1. Приём и разбор команд, полученных с клавиатуры или из командного файла.  2. Исполнение встроенных команд DOS, находящихся внутри файла COMMAND.СОМ.  3. Загрузка и исполнение внешних программ DOS и прикладных программ (находящихся в файлах типа СОМ и ЕХЕ). Запуск прикладной программы осуществляется так же, как и обращение к внешней команде DOS (утилите), поскольку те и другие реализованы одинаково; командный процессор, в сущности, не отличает их друг от друга.  В функции командного процессора входит также исполнение файла автозапуска (AUTOEXEC.BAT).  ДРАЙВЕРА ВНЕШНИХ УСТРОЙСТВ

Драйвер (driver) представляет собой специализированный программный модуль, управляющий внешним устройством. Драйверы обеспечиваю тединый интерфейс к различным устройствам.

Помимо того, важная функция драйвера - это разделение доступа к устройству в средах с вытесняющей многозадачностью. Допускать одновременный неконтролируемый доступ к устройству для нескольких параллельно исполняющихся процессов просто нельзя, потому что для большинства внешних устройств даже простейшие операции ввода/вывода не являются атомарными.

В большинстве ОС драйверы являются для прикладных программ единственным способом доступа к внешнему миру.

Подавляющее большинство современных ОС предоставляет драйверам практически неконтролируемый доступ к данным пользовательских задачи ядра.

Файловая система

ФАЙЛОВАЯ СИСТЕМА - это часть операционной системы, назначение которой состоит в том, чтобы обеспечить пользователю удобный интерфейс при работе с данными, хранящимися на диске, и обеспечить совместное использование файлов несколькими пользователями и процессами.

В широком смысле понятие "файловая система" включает:

• совокупность всех файлов на диске,

• наборы структур данных, используемых для управления файлами, такие, например, как каталоги файлов, дескрипторы файлов, таблицы распределения свободного и занятого пространства на диске,

• комплекс системных программных средств, реализующих управление файлами, в частности: создание, уничтожение, чтение, запись, именование, поиск и другие операции над файлами.

С точки зрения операционной системы (ОС), весь диск представляет собой набор кластеров (как правило, размером 512 байт и больше)^[1]. Драйверы файловой системы организуют кластеры в файлы и каталоги (реально являющиеся файлами, содержащими список файлов в этом каталоге). Эти же драйверы отслеживают, какие из кластеров в настоящее время используются, какие свободны, какие помечены как неисправные.

Однако файловая система не обязательно напрямую связана с физическим носителем информации. Существуют виртуальные файловые системы, а также сетевые файловые системы, которые являются лишь способом доступа к файлам, находящимся на удалённом компьютере.

Основные функции любой файловой системы нацелены на решение следующих задач:

• именование файлов;

• программный интерфейс работы с файлами для приложений;

• отображения логической модели файловой системы на физическую организацию хранилища данных;

• организация устойчивости файловой системы к сбоям питания, ошибкам аппаратных и программных средств;

• содержание параметров файла, необходимых для правильного его взаимодействия с другими объектами системы (ядро, приложения и пр.).

В многопользовательских системах появляется ещё одна задача: защита файлов одного пользователя от несанкционированного доступа другого пользователя, а также обеспечение совместной работы с файлами, к примеру, при открытии файла одним из пользователей, для других этот же файл временно будет доступен в режиме «только чтение».