3) Требования к современным ос

Суть требований к функциональности ОС состоит в управлении ресурсами и обес-

печении интерфейса пользователя и прикладных программ.

Помимо этого, к операционным системам предъявляется целый ряд важных эксп-

луатационных требований.

· Расширяемость – возможность внесения изменений без нарушения целостности

системы. Расширяемость достигается за счет модульной структуры ОС: программы

строятся из набора отдельных модулей, взаимодействующих только через функцио-

нальный интерфейс.

· Переносимость. В идеале код ОС должен легко переноситься с процессора одного

типа на процессор другого типа и с аппаратной платформы одного типа на аппаратную

платформу другого типа. Поскольку переносимые ОС имеют несколько вариантов реали-

зации для разных платформ, это свойство называют также многоплатформенностью.

· Совместимость. Если ОС имеет средства для выполнения прикладных программ,

написанных для других операционных систем, то она обладает совместимостью с эти-

ми ОС. Различают: совместимость на уровне двоичных кодов (исполняемых программ);

на уровне исходных текстов; поддержку пользовательских интерфейсов других ОС.

· Надежность и отказоустойчивость. Система должна быть защищена от внут-

ренних и внешних ошибок, сбоев и отказов. Ее действия должны быть предсказуемы,

а приложения не должны иметь возможности наносить вред ОС.

Эти свойства обеспечиваются архитектурными решениями, положенными в осно-

ву ОС, качеством их реализации (отлаженностью кода) и программной поддержкой

аппаратных средств обеспечения отказоустойчивости (например, источников беспе-

ребойного питания).

· Безопасность. Заключается в защите данных и других ресурсов от несанк-

ционированного доступа. Обеспечивается средствами аутентификации (опреде-

ления легальности пользователя), авторизации (предоставления дифференци-

рованных прав доступа к ресурсам), аудита (фиксации «подозрительных» с точ-

ки зрения безопасности событий).

· Производительность – настолько хорошее быстродействие и время реакции, на-

сколько это позволяет аппаратная платформа. Определяется архитектурой ОС, много-

образием функций, качеством кода, возможностью использования высокопроизводитель-

ной аппаратной платформы.

4) Мультипрограммирование и распределение ресурсов

Главные сложности при решении задач управления ресурсами возникают в муль-

типрограммных ОС, где за ресурсы конкурирует сразу несколько приложений.

Мультипрограммирование (многозадачность, multitasking) – способ организации

вычислительного процесса, при котором на одном процессоре попеременно выполня-

ется сразу несколько программ. Эти программы одновременно используют и другие

ресурсы компьютера. Мультипрограммирование призвано повысить эффективность

использования вычислительной системы согласно выбранным критериям. Однако тре-

бования к современным вычислительным системам столь многозначны, что любая

совокупность критериев изменяется (размывается, переосмысливается либо вообще

уходит в историю), следуя за изменениями в сфере информационных технологий.

Поэтому приведем сложившийся набор критериев с последующим их анализом пере-

ходом к реально наличествующей ситуации.

В зависимости от реализуемого критерия ОС подразделяются на типы, каждый из

которых имеет свою специфику реализации и область применения.

Ниже приведены наиболее характерные критерии эффективности вычислитель-

ных систем и соответствующие типы ОС. Некоторые ОС могут поддерживать одновременно несколько режимов: часть задач может выполняться в режиме пакетной обработки, часть – в режиме реального

времени или в режиме разделения времени. Пакетные ОС.

Цель: повышение пропускной способности вычислительной системы

Концепция мультипрограммирования: минимизация простоев процессора за счет

его переключения на выполнение другой задачи.

Тип решаемых задач: в основном вычислительного характера, не требующие бы-

строго получения результатов. Схема функционирования

Формируется пакет заданий, каждое из которых содержит требования к систем-

ным ресурсам. Из пакета формируется мультипрограммная смесь, т.е. множество

задач для одновременного выполнения. Для этого выбираются задачи, предъявляю-

щие разные требования к ресурсам, так, чтобы обеспечивалась сбалансированная

нагрузка всех устройств вычислительной машины (например, в смеси должны при-

сутствовать задачи вычислительного характера задачи с интенсивным вводом-вы-

водом). Выбор очередного задания для выполнения зависит от складывающейся в

системе ситуации – это должно быть «выгодное» с точки зрения загрузки задание.

Следствие: невозможно гарантировать выполнение конкретного задания в тече-

ние заданного периода времени.

Рассмотрим схему работы мультипрограммной пакетной ОС на примере совмеще-

ния во времени операций ввода-вывода и вычислений. Системы разделения времени.

Цель: предоставление пользователю (пользователям) возможности интерактив-

ной работы одновременно с несколькими приложениями.

Концепция мультипрограммирования: разделение времени, или циклическое пооче-

редное выделение кванта процессорного времени каждому приложению.

Тип решаемых задач: задачи, ориентированные на решение в интерактивном ре-

жиме (периодически требующие участия пользователя). Переключение процессора на выполнение очередной задачи осуществляется при-

нудительно операционной системой, но к выполнению принимается каждая запущен-

ная пользователем задача в порядке запуска.

В случае нескольких пользователей каждому из них предоставляется свой тер-

минал. Так как ни одна задача не занимает процессор надолго, время ожидания

ответа системы в интерактивном режиме оказывается приемлемым, а если кван-

ты времени малы, то у всех пользователей складывается впечатление монополь-

ной работы на машине.