21. Концепція організації операційних систем

Операционная система представляет собой программный компонент, контроли­рующий выполнение других компонентов — прикладных программ, — и выпол­няющий роль промежуточного звена (интерфейса) между пользователем и созданны­ми им прикладными программами, с одной стороны, и аппаратными средствами компьютера — с другой. Можно полагать, что разработчики операционных систем преследуют две цели: обеспечить удобство пользования системой и эффективность ее работы. Последнее означает, что операционная система обеспечивает максималь­ную реализацию потенциальных возможностей ресурсов системы.

Рассмотрим эти два аспекта операционной системы.

Операционная система как интерфейс между пользователем и компьютером

Аппаратные и программные средства, обеспечивающие решение некоторой прикладной задачи, можно представить как иерархически организованный ком­плекс, имеющий несколько уровней (рис. 7.1). Конечного пользователя интересу­ет только одно — как быстро и с наименьшими затратами получить качествен­ное решение задачи и, чаще всего, его при этом совершенно не интересуют под­робности архитектуры системы, с помощью которой это решение получено. Таким образом, конечный пользователь рассматривает систему в терминах при­ложения. Приложение (прикладная задача) формулируется прикладным про­граммистом на языке программирования. Если при этом используется язык про­граммирования, являющийся почти "зеркальной" копией набора машинных ко­манд, то прикладному программисту придется взять на себя всю ответственность за управление аппаратными средствами компьютера в процессе решения при­кладной задачи. Облегчить его участь может комплекс специализированных

программ, которые принято называть системными. На часть из этих про­грамм — утилит — возлагается выполнение часто встречающихся процедур, помогающих в разработке прикладной программы, реализующих управление файлами и внешними устройствами. Программист пользуется ими, во-первых, в ходе разработки программы, а во-вторых, включает в разрабатываемую про­грамму обращение к утилитам для выполнения рутинных операций, избавляя себя от необходимости повторно "изобретать велосипед". Важнейшей системной программой является операционная система. Она скрывает от прикладного про­граммиста детали функционирования аппаратных средств того вычислительного комплекса, на котором выполняется прикладная программа, и обеспечивает пользователя удобными средствами интерфейса с системой. Таким образом, опе­рационная система играет роль посредника между программистом и прикладной программой, с одной стороны, и вычислительным комплексом — с другой, пре­доставляя как программисту, так и конечному пользователю возможность поль­зоваться заранее подготовленными служебными функциями.

21. Планування завдань

Ключевой проблемой при организации мультипрограммного режима работы вычислительного комплекса является планирование заданий. Фактически мы имеем здесь дело с четырьмя задачами, представленными в табл. 7.4. Прежде чем рассмат­ривать их детально, введем понятие вычислительный процесс. Это понятие впервые использовали в своей работе авторы операционной системы Multics в начале 1960-х годов. Понятие вычислительный процесс в их представлении имело более общий смысл, чем понятие задание (job). С тех пор было множество попыток дать четкое определение этому понятию, но до сих пор оно все же имеет скорее интуитивный, нежели четко регламентированный характер. Смысл его станет более ясным по мере того, как мы будем рассматривать тему планирования.