2) Классификация ос

Для построения классификации ОС прежде всего необходимо выбрать основа-

ние классификации. Таких оснований множество, но наиболее существенными мож-

но считать следующие:

· область использования ОС;

· типы аппаратной платформы;

· методы проектирования;

· реализация внутренних алгоритмов управления ресурсами.

Классификация по области использования:

- настольные ОС (Desktop Operating System) – ОС, ориентированные на

работу отдельного пользователя в различных предметных областях (разработка

программ, работа с документами и т.п.); основными чертами настольных ОС яв-

ляются универсальность и ориентированность на пользователя; представите-

ли – MacOS, Windows;

- серверные ОС, использующиеся в серверах сетей как центральное звено, а так-

же в качестве элементов систем управления; основной чертой серверных ОС явля-

ется надежность; представители – семейство UNIX, Windows NT;

- специализированные ОС, ориентированные на решение узких классов задач с

жестким набором требований (высокопроизводительные вычисления, управление в

реальном времени); системы такого рода практически неразрывно связаны с аппарат-

ной платформой; представители – QNX, редуцированные и специализированные версии

UNIX, системы собственной разработки;

- мобильные ОС – вариант развития настольных ОС на аппаратной платформе

КПК; основные черты – удобство использования и компактность; представители –

PalmOS, Windows CE.

Безусловно, данная классификация не является абсолютно жесткой, т.е. одна и та

же система может исполнять различные функции. Примером тому служит использо-

вание Linux с графической оболочкой в качестве настольной ОС или Windows NT в

качестве серверной. Однако каждая ОС «сильна» только в своем классе.

Несложно заметить, что каждый класс ОС из приведенной классификации ра-

ботает на своей аппаратной платформе, так что эта классификация в той или

иной мере является и классификацией по типу этой платформы. Можно, однако,

попытаться провести более строгую классификацию такого рода, выделив, в ча-

стности, в отдельные классы:

- ОС для платформы х86, однопроцессорные варианты;

- ОС для платформы х86, многопроцессорные варианты;

- ОС для RISC платформ;

- ОС для мобильных устройств;

- встраиваемые ОС (ОС таких устройств, как принтеры, ЦФК и т.п.).

По внутренним алгоритмам управления ресурсами можно создать несколько би-

нарных классификаций:

- многозадачные /однозадачные ОС

- многопользовательские /однопользовательские ОС и т.п.

Последняя классификация будет уточняться по мере рассмотрения механизмов

управления ресурсами.

Функциональные компоненты ОС

Рассмотрим понятие ресурса. Под ресурсом понимается любой объект, кото-

рый может быть использован вычислительным процессом (распределен в процессе

вычислений).

Основные ресурсы:

- аппаратные – процессоры, память, внешние устройства;

- информационные – данные и программы.

Программы ОС группируются согласно выполняемым функциям и называются под-

системами ОС. Все подсистемы разделяются на два больших класса по следующим

признакам:

- по типам локальных ресурсов, которыми управляет ОС; соответствующие под-

системы – подсистемы управления ресурсами;

- по специфические задачи, применимым ко всем ресурсам; соответствующие под-

системы – подсистемы, общие для всех ресурсов.

Основные подсистемы управления ресурсами – это подсистемы:

· управления процессами;

· управления памятью;

· управления файлами и внешними устройствами.

Общие для всех ресурсов – это подсистемы:

· прикладного программного и пользовательского интерфейсов;

· защиты данных и администрирования.

Охарактеризуем их и далее перейдем к их рассмотрению в рамках отдельных тем.

Управление процессами.

Эта подсистема – важнейшая часть ОС. Процесс кратко можно определить как «про-

грамму в стадии выполнения». Реально это некоторый исполняемый код, содержащий

обращения к функциям операционной системы и через их посредство получающий дос-

туп к ресурсам. Таким образом, процесс можно также определить как некоторую заявку

на потребление системных ресурсов.

Подсистема управления процессами планирует выполнение процессов и выполня-

ет следующие функции:

- распределяет процессорное время между несколькими одновременно существу-

ющими в системе процессами;

- занимается созданием, переключением состояния и уничтожением процессов;

- обеспечивает процессы необходимыми системными ресурсами;

- поддерживает синхронизацию процессов;

- обеспечивает взаимодействие процессов.

Управление памятью.

Функциями подсистемы управления памятью являются:

- отслеживание свободной и занятой памяти;

- выделение памяти процессам и ее освобождение при завершении процесса;

- защита памяти процесса;

- вытеснение процессов из оперативной памяти на диск при ее нехватке и возвра-

щение в оперативную память при освобождении места в ней (механизм виртуаль-

ной памяти);

- настройка адресов программы на конкретную область физической памяти.

Управление файлами и внешними устройствами.

Управление файлами и внешними устройствами осуществляется совместной ра-

ботой двух подсистем – файловой системы и подсистемы ввода-вывода.

Файловая система (ФС), экранирует сложности взаимодействия с реальной аппара-

турой при работе с данными. ФС виртуализирует для пользователя набор данных на

внешнем накопителе в виде файла – последовательности байтов, имеющей символь-

ное имя. Файлы группируются в каталоги.