2. Операционная система: назначение, основные принципы организации

Операционная система-набор программ, которые обес­печивают возможность использования аппаратуры компьютера. Задача ОС заключается в том, чтобы сделать аппаратуру доступ­ной и удобной для пользователя.

Основные функции ОС:

- определение интерфейса пользователя;

- обеспечение разделения аппаратных ресурсов между поль­зователями;

- предоставление возможности работы с общими данными;

- планирование доступа пользователей к общим ресурсам;

- обеспечение эффективного выполнения операций ввода/ вывода;

- осуществление восстановления информации и вычислитель­ного процесса в случае ошибок.

В распоряжение ОС предоставляются как пассивные, так и актив­ные ресурсы.

Пассивные ресурсы являются управляемыми, а активные—управ­ляющими. К пассивным ресурсам относятся: процессоры, память, уст­ройства ввода/вывода, данные. В число активных ресурсов входят: операторы ЭВМ, программисты (прикладные, системные), административный персонал, программы пользователя.

Однозадачные ОС выполняют функцию предостав­ления пользователю виртуальной машины, делая более простым и удобным процесс взаимодействия пользователя с компьютером. Включают в себя средства управления перифе­рийными устройствами и файлами, а также средства общения с пользователем.

Многозадачные ОС управ­ляют разделением совместно используемых ресурсов, таких как процессорное время, оперативная память, файлы и внешние уст­ройства.

По числу одно­временно работающих пользователей ОС делят на два вида: однопользовательские и многопользовательские.

Главным отличием многопользовательских систем от однополь­зовательских является наличие средств защиты информации каж­дого пользователя от несанкционированного доступа др. пользователей. Наличие многопроцессорной обработки. Другим важным свойс­твом ОС является отсутствие или наличие в ней средств поддержки многопроцессорной обработки — мультипроцессирование. Мульти­процессирование приводит к усложнению всех алгоритмов управ­ления ресурсами.

Функции поддержки многопроцессорной обработки данных имеются в таких ОС, как: OS/2 фирмы IBM, Windows NT фирмы «Microsoft», NetWare фирмы «Novell» и некоторых других.

Многопроцессорные ОС, как в свою очередь можно классифицировать по способу организации вычислительного процесса в системе с много­процессорной архитектурой: асимметричные ОС, симметричные ОС.

Асимметричная ОС целиком выполняется только на одном из процессоров системы, распределяя прикладные задачи по осталь­ным процессорам. Симметричная ОС полностью децентрализована и использует весь пул процессоров, разделяя их между сис­темными и прикладными задачами.

3. Файловая структура операционной системы - это способ размещения файлов на дисках.

Виды файловых структур:

- Линейная - элемент данных определяется порядковым номером элемента в списке. Пример: список учащихся в журнале.

- Табличная – элемент структуры определяется пересечением строки и столбца таблицы. Пример: оценка учащихся в журнале.

Иерархическая структура - элементы  определяются путем поиска, который ведется от вершины структуры к элементу Пример: учащийся класс, школа, поселок.

Для хранение файлов в большинстве ОС, в том числе и в WINDOWS, принята иерархическая ФС. В её основе лежит Диск: гибкий, жесткий, лазерный. На диске создают Папки (каталоги). Самая верхняя папка называется корневой. У каждой папки есть Имя. Имя корневой папки совпадает с именем диска. В папках содержаться Файлы.

Файловая система — это часть ОС, обеспечивающая пользователю удобный интер­фейс при работе с данными, хранящимися на диске, и совмест­ное использование файлов несколькими пользователями и про­цессами.

В широком смысле под файловой системой понимают:

1. совокупность всех файлов на диске;

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

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

Файлы идентифицируются именами. Пользователи дают фай­лам символьные имена, при этом учитываются ограничения ОС как на используемые символы, так и на длину имени. До недав­него времени эти границы были весьма узкими. В системе WINDOWS имя файла вместе с расширением может содержать 255 символов, а полное имя файла - 260.

Файлы бывают разных типов: обычные, специальные, ката­логи.

Обычные файлы подразделяются на текстовые и двоичные. Текстовые файлы состоят из строк символов. Это могут быть документы, исходные тек­сты программ и т.п. Текстовые файлы можно прочитать на экране и распечатать на принтере. Двоичные файлы часто имеют сложную внутреннюю структуру, напри­мер объектный код программы или архивный файл. Все ОС должны уметь распознавать хотя бы один тип файлов — их собственные исполняемые файлы.

Специальные файлы-это файлы, ассоциированные с устройствами ввода/вывода, которые позволяют пользователю выполнять операции ввода/вывода, используя обычные команды записи в файл или чтения из файла. Эти команды обрабатываются вначале про­граммами файловой системы, а затем на некотором этапе выполне­ния запроса преобразуются ОС в команды управления соответству­ющим устройством.

Каталог — это, с одной стороны, группа файлов, объединен­ных пользователем исходя из некоторых соображений (например, файлы, содержащие программы игр, или файлы, составляющие один программный пакет), а с другой стороны, это файл, содер­жащий системную информацию о группе файлов, его составля­ющих. В каталоге содержится список файлов, входящих в него, и устанавливается соответствие между файлами и их характерис­тиками (атрибутами).

В разных файловых системах могут использоваться в качестве атрибутов разные характеристики, например: информация о раз­решенном доступе, пароль для доступа к файлу, владелец файла, создатель файла, признак «только для чтения», признак «скрытый файл», признак «системный файл», признак «архивный файл», при­знак «двоичный/символьный», признак «временный» (удалить после завершения процесса), признак блокировки, длина записи, указатель на ключевое поле в записи, длина ключа, времена созда­ния, последнего доступа и последнего изменения, текущий размер файла, максимальный размер файла.