6. Назначение и функции ос. Функциональные компоненты ос Linux.

Операционная система — комплекс программ, входящих в состав программного обеспечения компьютера, обеспечивающих управление работой аппаратных средств компьютера, обменом данными между различными аппаратными узлами ПК, а также организующих диалог компьютера с пользователем.

Операционная система управляет вычислительным процессом и информационным обменом между оперативной памятью, внешними устройствами и центральным процессором. При параллельной работе процессора, памяти и внешних устройств операционная система обеспечивает разделение ресурсов, чем предотвращает опасность возникновения конфликтов между компонентами вычислительной системы.

ОС выполняет две основные функции:

1. предоставление пользователю или программисту вместо реальной аппаратуры компьютера расширенную виртуальную машину, с которой удобно работать;

2. повышение эффективности использования компьютера путем рационального управления его ресурсами в соответствии с некоторым критерием.

К числу основных ресурсов, управление которыми осуществляет ОС, относятся аппаратные (процессоры, основная память, таймеры, наборы данных, диски, накопители на магнитных лентах, принтеры, сетевые устройства), программные (процессы, виртуальное адресное пространство, подсистема ввода-вывода). Ресурсы распределяются между процессами. Для решения задач управления ресурсами разные ОС используют различные алгоритмы, особенности которых в конечном счете и определяют облик ОС.

Наиболее важными подсистемами ОС являются подсистемы управления процессами, памятью, файлами и внешними устройствами, а также подсистемы пользовательского интерфейса, защиты данных и администрирования.

Пользователь взаимодействует с ПК через внешний интерфейс, организуемый операционной системой. Он вводит задания и получает результаты их выполнения либо, работая в диалоговом режиме, использует для работы с ПК специальный интерфейс диалога. Существует два типа диалоговых интерфейсов — текстовый, как, например, в операционной системе MS DOS, и графический, характерный для операционных систем семейства Windows. В графических информация и команды представляются в виде пиктограмм (значков), и пользователь выполняет те или иные действия, указывая на эти пиктограммы и манипулируя ими определённым образом.

Функции операционной системы автономного компьютера обычно группируются либо в соответствии с типами локальных ресурсов, которыми управляет ОС, либо в соответствии со специфическими задачами, применимыми ко всем ресурсам. Иногда такие группы функций называют подсистемами. Наиболее важными подсистемами управления ресурсами являются подсистемы управления процессами, памятью, файлами и внешними устройствами, а подсистемами, общими для всех ресурсов, являются подсистемы пользовательского интерфейса, защиты данных и администрирования.

Цель создания операционной системы - получить экономический выигрыш при использовании системы, путем увеличения производительности труда программистов и эффективности работы оборудования.

Архитектура операционной системы GNU/Linux:

Операционная система GNU/Linux, которую чаще называют просто "Linux", на самом деле состоит из двух основных частей: собственно ядра системы - Linux и прикладных программ, обеспечивающих возможность работы с ядром, коды которых опубликованы под свободной лицензией GPL.

Ядро:

Linux - монолитное (большое) ядро, оно включает в себя все необходимые для работы системы драйверы и функционирует логически целостно, однако, так же поддерживает динамическое ("горячее") подключение внешних модулей для поддержки оборудования в виде которых и распространяются, например, закрытые (проприетарные) драйверы для видеокарт NVidia и AMD/ATI.

Файловая система:

При запуске, Linux создает виртуальную файловую систему (адресное пространство) с четким разграничением прав для доступа ко внутренним ресурсам, на чем и основывается безопасность всей системы. Именно эта файловая система и видна впоследствии пользователю как корневая (/).

Для обмена данными между физическими ресурсами компьютера и операционной системой ядро Linux создаёт в этой файловой системе специальные файлы-"порты", по одному для каждого из устройств. Таким образом все устройства в компьютере получают логические адреса, которые начинаются обычно с /dev.

Linux, использует разделы жёсткого диска не в качестве отдельных виртуальных, а так же как и любое другое физический ресурс - в качестве файлов в папке /dev. Специальная система присоединения (монтирования) файловых систем к основной корневой системе позволяет разворачивать их содержимое во внутренних папках, адреса которых обычно начинаются с /media.

Именно описанным выше способом при загрузке системы в её адресный корень сначала монтируется основная файловая система, содержащая также файлы с записями основных системных настроек, а потом и дополнительные - в отдельные папки.

Среда GNU:

Поверх ядра Linux функционирует программная оболочка GNU - многоуровневая система, достижение загрузки каждого из уровней которой характеризуется запуском соответствующего набора системных программ и утилит.

В частности, третий уровень - пользовательская командная строка, консоль для работы с системой. Первый, второй и четвёртый уровни - системные. Пятый - графический, запуск которого инициализирует запуск оконной системы X11. Шестой - уровень выключения и перезагрузки компьютера.

Гибкость такой системы состоит в том, что каждый из её компонентов, приложений запускаемых на разных уровнях загрузки, заменяем и почти всегда имеет альтернативу. Именно таким образом получается возможность работы с разными рабочими столами, мультимедийными системами, системами взаимодействия с физическими ресурсами компьютера: аудио-, видео- и другими устройствами.