104. Операционная система – понятие, назначение, функции. Классификация ос.

Операционная система, ОС (англ. operating system) — базовый комплекс компьютерных программ, обеспечивающий управление аппаратными средствами компьютера, работу с файлами, ввод и вывод данных, а также выполнение прикладных программ и утилит.

Понятие операционной системы

Существуют две группы определений ОС: «совокупность программ, управляющих оборудованием» и «совокупность программ, управляющих другими программами».

Есть приложения вычислительной техники, для которых ОС излишни.

Операционные системы, в свою очередь, нужны, если:

вычислительная система используется для различных задач, причём программы, исполняющие эти задачи, нуждаются в сохранении данных и обмене ими. Из этого следует необходимость универсального механизма сохранения данных; в подавляющем большинстве случаев ОС отвечает на неё реализацией файловой системы. Современные ОС, кроме того, предоставляют возможность непосредственно «связать» вывод одной программы с вводом другой, минуя относительно медленные дисковые операции;

различные программы нуждаются в выполнении одних и тех же рутинных действий.

Основные функции (простейшие ОС):

• Загрузка приложений в оперативную память и их выполнение;

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

• Управление оперативной памятью (распределение между процессами, виртуальная память);

• Управление энергонезависимой памятью (Жёсткий диск, Компакт-диск и т. д.), как правило с помощью файловой системы;

• Пользовательский интерфейс;

Дополнительные функции (развитые современные ОС):

• Параллельное или псевдопараллельное выполнение задач (многозадачность);

• Взаимодействие между процессами;

• Межмашинное взаимодействие (компьютерная сеть);

• Защита самой системы, а также пользовательских данных и программ от злонамеренных действий пользователей или приложений;

• Разграничение прав доступа и многопользовательский режим работы (аутентификация, авторизация).

Классификация ОС

Операционные системы могут различаться особенностями реализации внутренних алгоритмов управления основными ресурсами компьютера (процессорами, памятью, устройствами), особенностями использованных методов проектирования, типами аппаратных платформ, областями использования и многими другими свойствами.

Особенности алгоритмов управления ресурсами

В зависимости от особенностей использованного алгоритма управления процессором:

• многозадачные и однозадачные ОС,

• многопользовательские и однопользовательские,

• системы, поддерживающие многонитевую обработку (распараллеливание вычислений в рамках одной задачи) и не поддерживающие ее,

• на многопроцессорные (мультипроцессирование приводит к усложнению всех алгоритмов управления ресурсами) и однопроцессорные системы.

Поддержка многозадачности. По числу одновременно выполняемых задач:

• однозадачные (например, MS-DOS, MSX) и

• многозадачные (OC EC, OS/2, UNIX, Windows 95).

Поддержка многопользовательского режима. По числу одновременно работающих пользователей ОС делятся на:

• однопользовательские (MS-DOS, Windows 3.x, ранние версии OS/2);

• многопользовательские (UNIX, Windows NT).

Многопроцессорные ОС по способу организации вычислительного процесса:

• асимметричные ОС (выполняется только на одном из процессоров системы, распределяя прикладные задачи по остальным процессорам)

• симметричные ОС (полностью децентрализована и использует весь пул процессоров, разделяя их между системными и прикладными задачами).

Особенности аппаратных платформ

По типу аппаратуры различают операционные системы персональных компьютеров, мини-компьютеров, мейнфреймов, кластеров и сетей ЭВМ. Среди перечисленных типов компьютеров могут встречаться как однопроцессорные варианты, так и многопроцессорные.

Особенности областей использования

Многозадачные ОС подразделяются на три типа в соответствии с использованными при их разработке критериями эффективности:

• системы пакетной обработки (например, OC EC),

• системы разделения времени (UNIX, VMS),

• системы реального времени (QNX, RT/11).

Операционные системы могут быть классифицированы по базовой технологии (Юникс-подобные или подобные Windows), типу лицензии (проприетарная или открытая), развивается ли в настоящее время (устаревшие DOS или NextStep или современные GNU/Linux и Windows), для рабочих станций (DOS, Apple), или для серверов (AIX), ОС реального времени и встроенные ОС (VxWorks,QNX), PDA, или специализированные (управление производством, обучение, и т. п.).