14. Особлтвості методів побудови операційних систем.

Основываясь на анализе ОС, можно сделать вывод, что к основным принципам построения современных ОС можно отнести:

- частотный принцип реализации системных программ основан на выделении в алгоритмах и в обрабатываемых файлах (массивах) ОС действий и данных по частоте их использования. Следствием применения частотного принципа в современных ОС - наличие многоуровневого планирования при организации работы ОС;

- принцип модульности отражает технологические и эксплуатационные свойства системы, предусматривая оформление функционально законченных компонентов ОС в виде отдельных модулей;

- принцип функциональной избирательности предусматривает выделение некоторого множества важных модулей, которые должны быть постоянно в “горячем” режиме для обеспечения эффективного управления вычислительным процессом. Этот выделенный набор модулей называют ядром ОС. При формировании состава ядра ОС ищут компромисс между двумя разноречивыми требованиями: в состав ядра должны войти наиболее часто используемые модули; объем памяти, занимаемый ядром ОС, должен быть как можно меньше. Программы ядра ОС постоянно находятся в оперативной памяти ЭВМ и называются резидентными. Программы ОС, подгружаемые в ОЗУ по мере необходимости из внешней памяти, называются транзитными;

- принцип генерируемости определяет такой способ исходного представления системной программы ОС, который позволяет настраивать эту системную программу исходя из конкретной конфигурации аппаратных средств и круга решаемых проблем;

- принцип функциональной избыточности предусматривает обеспечение возможности выполнения одной и той же работы различными средствами;

- принцип перемещаемости предусматривает такое построение модулей ОС, при котором результаты работы не зависят от места их расположения;

- принцип защиты информации определяет необходимость разработки мер, ограждающих программы и данные пользователя от искажений или нежелательных влияний друг от друга, а также пользователей на ОС и обратно;

- принцип независимости программ от внешних устройств заключается в том, что связь программ с конкретными внешними устройствами осуществляется не на уровне подготовки программных устройств (трансляции или компиляции исходного кода, генерации выполняемого модуля), а в период планирования операционной системой ее выполнения;

- принцип открытости и наращиваемости ОС предусматривает возможность доступа к ней для анализа пользователями, специалистами, обслуживающим персоналом, а также изменения конфигурации ОС и ее мощности без осуществления процессов генерации.

15. Характеристика режимів роботи операційних ситем.

По роду взаимодействия между пользователем и ВС различают следующие режимы:

пакетная обработка,

диалоговый режим,

управление процессами (режим реального времени).

Часто эти режимы в какой-либо ВС присутствуют наряду друг с другом при мультипрограммной работе машины.

(a) Пакетный режим В пакетном режиме обрабатываются потоки пакетов (наборов) запросов. Пользователь предварительно декларирует все части своего пакета запросов - до того, как он будет введён в систему. После этого заданный пакет запросов обрабатывается ВС - без того, чтобы пользователь мог как-либо влиять на этот процесс. Пакет запросов распадается на отдельные подразделы. Под термином "раздел" будем понимать программную единицу, выраженную на языке программирования, которая содержит формулировки (отдельные) запросов и поддерживающие их данные (управляющие указания) для ОС. Последовательность разделов будем называть потоком разделов.

(b) Диалоговый режим В этом режиме пользователь передаёт ОС один запрос после другого в диалоге с системой. При обработке запросов пользователя, как правило, возникает дальнейший диалог с форме задания данных и вывода результатов. Таким образом, имеет место взаимодействие между пользователем (и вообще окружением системы) и ОС, а также пользовательской программой в запросе пользователя. составные части запроса могут формулироваться примерно в той же форме, что и на языке программирования, т.е. путём ввода последовательности знаков, или же путём выбора из меню (например, с помощью пиктограмм). Технически ввод может производиться с помощью клавиатуры или следующих усторйств:

светового пера,

мыши,

контактного экрана,

речевого ввода (ограниченно).

Вывод в далоге осуществляется с помощью печатающих устройств, экрана или других оптических и акустческих сигналов, включая (синтезированную) речь. В диалоге могут использоваться различные уровни работы с ОС, такие, как уровень коменд, которые могут быть напрвлены прямо ОС, или уровень специальных применений, например систем обработки текстов, редакторов или проблемноориентрованных диалоговых программ. С помощью специальных команд можно переходить от одного уровня к другому.      Диалоговый режим требует особых свойств интерфейса между пользователем и системой. В идеальном случае пользователь должен иметь возможность легко вести диалог, лучше всего без использования дополнительных письменных инструкций. Это требует предоставления ему дополнительной информации (объяснение системных функций и состояния системы в данный момент), а также помощи при выдаче сообщений об ошибках (диагностика ошибок и пути их устранения). Особое значение имеет простота и наглядность представления требуемой информации о текущем состоянии системы. Далее, все системные функции должны возможно больше соответствовать ожиданиям и интуиции пользователя (англ. principle of least surprise). Это приводит в область эргономики программного оборудования, которая имеет своей целью по возможности простое и понятное оформление пользовательского интерфейса.      Ограниченность площади экрана дисплея требует особой техники работы с ним, такой, как разделение его на окна (англ.  windows). При этом можно определить новые вырезки, перекрыть старые окна, снова их восстановить или погасить.

(c) Управление процессами (режим реального времени - PPB)  Если с помощью ЭВМ осуществляется управление каким-либо процессом или наблюдение за ним (управление дорожным движением или наблюдение за ним, управление роботом и т.д.), то это предъявляет особые требования к ОС. В управлении процессами или наблюдением за ними особое значение приобретает время реакции системы. Чтобы обеспечить работу в реальном времени, соответствующие программы и, соответственно, языки программирования должны содержать зависящие от времени конструкты. При управлении процессами ввода данных наряду с обычными средствами ввода используются сенсоры (акустические, оптические, осязательные и т.д.) с аналого-цифровыми преобразователями. Вывод наряду с обычными средствами производится с помощью управляющих устройств.     Не все ВСприспособлены для одновременного обслуживания многих пользователей в режиме диалога. Если в каждый момент времени может обслуживать только одного пользователя, то говорят о ВС с одним рабочим местом или персональном компьютере (англ. PC - personal computer), а также о рабочей станции (англ. workstation). При этом в простейшем случае в процессе выполнения находиться единственная программа (однопрограммный режим).     Особое положение среди ОС, ориентированных на ведение диалога, занимают транзакционные системы (системы запросов и ответов), обеспечивающие работу сети удалённых устройств, которые оперируют с общими банками данных (например, бухгалтерская система банков, система резервирования авиабилетов и т.д.). При таких ОС часто функционирует только одна (сложная) пользовательская программа, в которую часто интегрированы функции ОС. Число имеющихся в распоряжении команд здесь ограничено.      В диалоговом режиме ОС может реагировать на ошибочные исходные данные и на ошибочные ситуации в пользовательской программе и выдавать пользователю соответствующие сообщения об ошибках. Пользователь тогда может принимать решение относительно своих дальнейших действий и давать системе соответствующие указания. В пакетном режиме такой возможности не существует – здесь вся обработка ошибок должна производиться самой системой, без участия пользователя. При этом здесь очень важны выдачи, которые позволяли бы пользователю по окончании выполнения программы провести обстоятельный анализ ошибок. Особенно опасны ошибки в пользовательских программах, предназначенных для управления процессами. При применении таких программ может возникнуть риск для жизни людей (наблюдение и управление самолётами, военные системы раннего предупреждения, системы наблюдения за важными функциями организма человека в больницах и т.д.) – таких случаях ошибки в программах могут привлечь за собой катастрофические последствия. Поэтому в такого рода применениях при разработке программ требуется особая осторожность и внимание.     В целом справедливо, что ошибки в ОС особенно неприятны и доргостоящи. Они могут вообще привести ВС в неработоспособное состояние, парализовать работу вычислительного предприятия, привести к потере или порче запомненной информации. Надёжность ОС (а также компиляторов и интерпретаторов для применяемых языков программирования) является предпосылкой для надёжности всей ВС, на которой выполняются программы пользователей. Все усилия при разработке пользовательских программ могут быть напрасными, если ненадёжно системное окружение.