Операционные системы. Основные понятия

1. Подходы к определению понятия «операционная система»

Операционная система в наибольшей степени определяет облик всей вычислительной системы в целом. Несмотря на это, пользователи, активно использующие компьютерную технику, зачастую испытывают затруднения при попытке дать определение операционной системе. Частично это связано с тем, что ОС выполняет две по существу мало связанные функции: обеспечение пользователю-программисту удобств посредством предоставления для него расширенной машины и повышение эффективности использования компьютера путем рационального управления его ресурсами.

На сегодня существует ряд определений понятия ОС:

  • Так как операционная система (ОС) предназначена для управления ресурсами ЭВМ (ОП, процессор, система ввода/вывода, программы, пользователь и т.д.). Такое определение предполагает в качестве ресурса любую составляющую вычислительного процесса, включая самого пользователя, а вычислительный процесс представляется в виде модели, конкурирующей в борьбе за вычислительные ресурсы.
  • При функциональном подходе ОС определяется множеством основных функций, ею поддерживаемых: распределение ресурсов, поддержка мультипрограммных и диалоговых режимов, управление процессами, данными и т.д.
  • В качестве третьего подхода, упоминавшегося ранее, можно отметить определение ОС как программного расширения аппаратной среды ЭВМ, обеспечивающего (в том числе) интерфейс более высокого уровня с пользователем. В этой роли ОС вместо физического (аппаратного) обеспечивает логический (программный) интерфейс пользователя с ВС.

В общем случае для ПК можно дать такое определение ОС:

Операционная система— это комплекс взаимосвязанных системных программ, назначение которого — организовать взаимодействие пользователя с компьютером и выполнение всех других программ.Операционная система выполняет роль связующего звена между аппаратурой компьютера, с одной стороны, и выполняемыми программами, а также пользователем, с другой стороны.

Операционная система обычно хранится во внешней памяти компьютера — на диске. При включении компьютера она считывается с дисковой памяти и размещается в ОЗУ. Этот процесс называется загрузкой операционной системы.

В функции операционной системы входит:

  • осуществление диалога с пользователем;
  • ввод-вывод и управление данными;
  • планирование и организация процесса обработки программ;
  • распределение ресурсов (оперативной памяти и кэша, процессора, внешних устройств);
  • запуск программ на выполнение;
  • всевозможные вспомогательные операции обслуживания;
  • передача информации между различными внутренними устройствами;
  • программная поддержка работы периферийных устройств (дисплея, клавиатуры, дисковых накопителей, принтера и др.).

2. Классификация операционных систем

Операционные системы могут различаться особенностями реализации внутренних алгоритмов управления основными ресурсами компьютера (процессорами, памятью, устройствами), особенностями использованных методов проектирования, типами аппаратных платформ, областями использования и многими другими свойствами. Ниже приведена классификация ОС по нескольким наиболее основным признакам.

  • Особенности алгоритмов управления ресурсами.
    Характеризуя ОС, часто приводят важнейшие особенности реализации функций ОС по управлению процессорами, памятью, внешними устройствами автономного компьютера. Так, например, в зависимости от особенностей использованного алгоритма управления процессором, операционные системы делят на многозадачные и однозадачные, многопользовательские и однопользовательские, на системы, поддерживающие многонитевую обработку и не поддерживающие многонитевую обработку, на многопроцессорные и однопроцессорныесистемы.

    • Поддержка многозадачности. По числу одновременно выполняемых задач операционные системы могут быть разделены на два класса:
      однозадачные (например, MS-DOS, MSX) и многозадачные (OC EC, OS/2, UNIX, Windows).
      Однозадачные ОС в основном выполняют функцию предоставления пользователю виртуальной машины, делая более простым и удобным процесс взаимодействия пользователя с компьютером. Однозадачные ОС включают средства управления периферийными устройствами, средства управления файлами, средства общения с пользователем.
      Многозадачные ОС, кроме вышеперечисленных функций, управляют разделением совместно используемых ресурсов, таких как процессор, оперативная память, файлы и внешние устройства.
    • Поддержка многопользовательского режима. По числу одновременно работающих пользователей ОС делятся на:
      однопользовательские (MS-DOS, Windows 3.x, ранние версии OS/2); многопользовательские (UNIX, Windows).
      Главным отличием многопользовательских систем от однопользовательских является наличие средств защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей. Следует заметить, что не всякая многозадачная система является многопользовательской, и не всякая однопользовательская ОС является однозадачной.
    • Поддержка многонитевости. Важным свойством операционных систем является возможность распараллеливания вычислений в рамках одной задачи. Многонитевая ОС разделяет процессорное время не между задачами, а между их отдельными ветвями (нитями).
    • Многопроцессорная обработка. Другим важным свойством ОС является отсутствие или наличие в ней средств поддержки многопроцессорной обработки — мультипроцессирование. Мультипроцессирование приводит к усложнению всех алгоритмов управления ресурсами. Сейчас поддержка этой функции является обязательной.
  • Реализация сетевых возможностей. Специфика ОС проявляется и в том, каким образом она реализует сетевые функции: распознавание и перенаправление в сеть запросов к удаленным ресурсам, передача сообщений по сети, выполнение удаленных запросов. При реализации сетевых функций возникает комплекс задач, связанных с распределенным характером хранения и обработки данных в сети: ведение справочной информации о всех доступных в сети ресурсах и серверах, адресация взаимодействующих процессов, обеспечение прозрачности доступа, тиражирование данных, согласование копий, поддержка безопасности данных.
  • Особенности аппаратных платформ. На свойства операционной системы непосредственное влияние оказывают аппаратные средства, на которые она ориентирована. По типу аппаратуры различают операционные системы персональных компьютеров, мини-компьютеров, мейнфреймов, кластеров и сетей ЭВМ. Среди перечисленных типов компьютеров могут встречаться как однопроцессорные варианты, так и многопроцессорные.
  • Особенности областей использования Многозадачные ОС подразделяются на три типа в соответствии с использованными при их разработке критериями эффективности: системы пакетной обработки (например, OC EC), системы разделения времени (UNIX, VMS), системы реального времени (QNX, RT/11).
Рубрика Программное обеспечение. Добавьте постоянную ссылку на эту страницу в закладки.