Операционная система - это программа, которая запускается сразу. Среди всех системных программ, с которыми приходится иметь дело пользователям компьютеров, особое место занимают операционные системы.

Операционная система (ОС) управляет компьютером, запускает программы, обеспечивает защиту данных, выполняет различные сервисные функции по запросам пользователя и программ. Каждая программа пользуется услугами ОС, а потому может работать только под управлением той ОС, которая обеспечивает для нее услуги. Таким образом, выбор ОС очень важен, так как он определяет, с какими программами Вы сможете работать на своем компьютере. От выбора ОС зависит также производительность Вашей работы, степень защиты данных, необходимые аппаратные средства и т.д. Однако, выбор операционной системы также зависит от технических характеристик (конфигурации) компьютера. Чем более современнее операционная система, тем она не только предоставляет больше возможностей и более наглядна, но также тем больше она предъявляет требований к компьютеру (тактовая частота процессора, оперативная и дисковая память, наличие и разрядность дополнительных карт и устройств).

Основная причина необходимости ОС состоит в том, что элементарные операции для работы с устройствами компьютера и управление его ресурсами - то операции очень низкого уровня, поэтому действия, которые необходимы пользователю и прикладным программам, состоят из нескольких сотен или тысяч таких элементарных операций.

Операционная система скрывает от пользователя эти сложные и ненужные подробности и предоставляет ему удобный интерфейс для работы. Она выполняет различные вспомогательные действия, например, копирование и печать файлов.

ОС осуществляет загрузку в оперативную память всех программ, передает им управление в начале их работы, выполняет различные действия по запросу выполняемых программ и освобождает занимаемую программами оперативную память при их завершении.

Базовая система ввода-вывода (BIOS, Basic Input/Output System), находящаяся в постоянной памяти компьютера. Эта часть ОС является "встроенной" в ПК.

Ее назначение состоит в выполнении наиболее простых и универсальных услуг ОС, связанных с осуществлением ввода-вывода. Базовая система ввода-вывода содержит также тест функционирования компьютера, проверяющий работу памяти и устройств компьютера при включении его электропитания. Кроме того, базовая система ввода-вывода содержит программу вызова загрузки операционной системы.

Загрузчик ОС - это очень короткая программа, находящаяся в первом секторе каждой дискеты с ОС. Функция этой программы заключается в считывании в память еще двух модулей ОС, которые и завершают процесс загрузки.

Загрузчик ОС на жестком диске состоит из двух частей. Первая часть загрузчика находится в первом секторе жесткого диска, она выбирает, из какого из разделов жесткого диска следует продолжать загрузку. Вторая часть загрузчика находится в первом секторе этого же раздела, она считывает в память модули ОС и передает им управление.

Дисковые файлы IO.SYS и MSDOS.SYS(они могут называться по-другому, например, IBMBIO.COM и IBMDOS.COM для PC DOS, DRBIOS.SYS и DRDOS.SYS для DR DOS - названия меняются в зависимости от версии ОС).

Они загружаются в память загрузчиком ОС и остаются в памяти компьютера постоянною Файл IO.SYS представляет собой дополнение к базовой системе ввода-вывода в ПЗУ. Файл MSDOS.SYS реализует основные высокоуровневые услуги ОС.

Основные задачи ОС следующие:

• 1. увеличение пропускной способности ЭВМ (за счет организации непрерывной обработки потока задач с автоматическим переходом от одной задачи к другой и эффективного распределения ресурсов ЭВМ по неск 5ольким задачам);
• 2. уменьшение времени реакции системы на запросы пользователей пользователями ответов от ЭВМ 4
• 3. упрощенные работы разработчиков программных средств и сотрудников обслуживающего персонала ЭВМ (за счет предоставления им значительного количества языков программирования и разнообразных сервисных программ).

Операционные системы могут классифицироваться по следующим показателям:

• 1. количество пользователей: однопользовательские ОС (Ms-DOS, Windows) и многопользовательские ОС (VM, UNIX);
• 2. доступ: пакетные (OS 360), интерактивные (Windows, UNIX), систе 6мы реального времени (QNX, Neutrino, RSX);
• 3. количество решаемых задач: однозадачные (MS-DOS) и многозадачные ОС (Windows, UNIX).

Операционная система предназначена для выполнения следующих основных (тесно взаимосвязанных) функций:

• 1. управление данными;
• 2. управление задачами (заданиями, процессами);
• 3. связь с человеком-оператором.

В различных ОС эти функции реализуются в различных масштабах и с помощью разных технических, программных, информационных методов и средств.

Структурно ОС представляет собой совокупность программ, управляющих ходом работы вычислительной машины, идентифицирующих прикладные программы и данные и осуществляющих связь между машиной и оператором. ОС повышает производительность вычислительного комплекса за счет гибкой организации прохождения потока задач через машину, равномерной загрузки оборудования, оптимального использования всех ресурсов ЭВМ, стандартной организации хранения в машине больших массивов данных при наличии разнообразных способов доступа к ним.

В состав системного программного обеспечения входят также сервисные программы, которые предназначены для проверки исправности блоков ЭВМ, обнаружения и локализации отказов устройств и устранения их влияния на работу в целом.

Системное программное обеспечение ЭВМ предназначено для осуществления адаптируемости программ пользователей к изменениям состава ресурсов ЭВМ. Высокая производительность вычислительной системы обеспечивается ОС благодаря применению режимов пакетной обработки и мультипрограммного и наличию специальных программных средств для выполнения трудоемких операций ввода-вывода информации.

К числу наиболее известных первых управляющих программ относятся комплексы SAGE, SABRE, MERCURE, реализованы на ЭВМ второго поколения. Для ЭВМ IBM/360 были разработаны ОС, обеспечивающие пакетную технологию обработки данных и работу в реальном масштабе времени, а также реализацию многомашинных и мультипроцессорных комплексов.

Первая функционально полная ОС - OS/360. Разработка и внедрение ОС позволили разграничить функции операторов, администраторов, программистов, пользователей, а также существенно (в десятки и сотни раз) повысить производительность ЭВМ и степень загрузки технических средств. Версии OS/360/370/375 - MFT (мультипрограммирование с фиксированным количеством задач), MVT (с переменным количеством задач),SVS (система с виртуальной памятью), SVM (система виртуальных машин) - последовательно сменяли друг друга и во многом определили современные представления о роли ОС в общей иерархии систем управления данными и задачами при обработке данных на ЭВМ.

Ранние версии OS/360 были ориентированы на пакетную обработку информации - входной поток заданий (МЛ, МД или перфокартах) подготавливался заранее и поступал на обработку в непрерывном режиме. В дальнейшем возникли расширения OS/360/375, допускающие диалоговую обработку данных с терминалов пользователя, последняя из версий (OS SVM) фактически предоставляла в распоряжении пользователя "виртуальную персональную ЭВМ" с полной мощностью вычислительной установки IBM/360/375. ОС других семейств.

Программы ОС постоянно занимают в оперативной памяти объем, установленный при конфигурации системы. Остальные части ОС по мере необходимости вызываются из внешней памяти на МД.

ОС обеспечивает осуществление в вычислительной системе следующих процессов:

• 1. обработка задач;
• 2. работы системы в режиме диалога и квантования времени;
• 3. работы в системе в реальном масштабе времени в составе многопроцессорных и многомашинных комплексов;
• 4. связи оператора с системой;
• 5. протоколирование хода выполнения вычислительных работ;
• 6. обработки данных, поступающих по каналам связи;
• 7. функционирование устройств ввода-вывода;
• 8. использование широкого набора средств отладки и тестирование программ;
• 9. планирование прохождения задач в соответствии с их приоритетами;
• 10. ведение учета и контроля за использованием данных, программ и ресурсов ЭВМ.

Основные компоненты ОС - управляющие и обрабатывающие программы. Управляющие программы управляют работой вычислительной системы, обеспечивая в свою очередь автоматическую смену заданий для поддержания непрерывного режимы работы ЭВМ при переходе от одной программы к другой без вмешательства оператора.

Управляющая программа определяет порядок выполнения обрабатывающих программ и обеспечивает необходимым набором услуг для их выполнения. Основные функции: последовательное или приоритетное выполнение каждой работы (управление задачами); хранение, поиск и обслуживание данных независимо от их организации и способа хранения (управление данными). компьютерный оперативный вычислительный

Программы управления задачами считывают входные потоки задач, обрабатывают их в зависимости от приоритета, инициируют одновременное выполнение нескольких заданий; вызывают процедуры; ведут системный журнал.

Программы управления данными обеспечивают способы организации, идентификации, хранения, каталогизации и выборки обрабатываемых данных. Эти программы управляют вводом-выводом данных с различной организацией, объединением записей в блоки и разделением блоков на записи, обработки меток томов и наборов данных.

Программы управления восстановления после сбоя обрабатывают прерывания от системы контроля, регистрируют сбои в процессоре и внешних устройствах, формируют записи о сбое в журнале, анализируют возможность завершение сбоем задачи и переводят систему в состояние ожидания, если завершение задачи невозможно.

Конфигурация системы. Прикладная программа в ОС может получить от ОС в процессе своей работы характеристик конкретной реализации системы, в среде которой она функционирует: имя, версию и редакцию ОС, тип и технические характеристики комп-а. В ОС обычно имеются средства локализации, позволяющие настроить систему на конкретное национальное (местное) представление данных: представление десятичных дробей, денежных величин, даты и времени.

В зависимости от реализованных архитектурных решений характеристиками операционных систем являются:

· Переносимость- понимается способность работать на CISC И RISC – процессорах.

· Многозадачность – использование одного процессора для работы множества приложений.

· Многопроцессорная обработка – предполагает наличие нескольких процессоров, которые могут одновременно выполнять множество нитей, по одной на каждый имеющийся в компьютере процессор.

· Масштабируемость – возможность автоматического использования преимуществ добавленных процессоров. Так для ускорения работы приложения операционная система может автоматически подключать дополнительные одинаковые процессоры.

· Архитектура клиент-сервер – предполагает присоединение однопользовательской рабочей станции общего назначения(клиента) к многопользовательскому серверу общего назначения для распределения между ними нагрузки по обработке данных. Объект, посылающий сообщение, - клиент, а объект, принимающий сообщение и отвечающий на него, сервер.

· Расширяемость – обеспечивается открытой модульной архитектурой, позволяющей добавлять новые модули на все уровни операционной системы.

· Надежность и отказоустойчивость - характеризуют способность защиты операционной системы и приложений от разрушения.

· Совместимость означает продолжение поддержки приложений, разработанных для операционных систем MSDOS, типа Windows, OS/2.

· Многоуровневая система безопасности для защиты информации, приложений от разрушения, несанкционированного доступа, неквалифицированных действий пользователя.

Классификация операционных систем

Операционные системы можно классифицировать по различным признакам:

· По числу параллельно решаемых на компьютере задач ОС разделяют:

• однозадачные (например, MS DOS);
• многозадачные(OS/2, UNIX, Windows, Linux).

Многозадачные ОС обеспечивают одновременное решение нескольких задач и управляют распределением совместно используемых ими ресурсов (процессор, оперативная память, файлы и внешние устройства).

· По числу одновременно работающих пользователей:

• однопользовательские (например, MS DOS, Windows 3.х);
• многопользовательские (сетевые Unix, Linux, Windows 2000).

Главным отличием многопользовательских систем от однопользовательских является возможность работы в компьютерной сети.

· По интерфейсам пользователей:

• командного интерфейса (например, MS DOS);
• графического интерфейса (например,Windows).

· По числу разрядов адресной шины компьютеров, на которые ориентирована ОС,

• на 16-ти разрядные (MS DOS);
• 32-х разрядные (Windows 2000) и
• 64-разрядные (Windows 2003).

В секторе программного обеспечения и операционных систем ведущее положение занимают фирмы IBM, Microsoft, UNISYS, Novell.

Операционная система MS DOS (фирма Microsoft) появилась в 1981 г. Сегодня эта операционная система установлена на подавляющем большинстве персональных компьютеров. Начиная с 1996 г. MS DOS распространяется в виде Windows 95 - 32-разрядной многозадачной и многопоточной операционной системы с графическим интерфейсом и расширенными сетевыми возможностями.

Наиболее традиционное сравнение ОС осуществляется по следующим характеристикам процесса обработки информации:

· управление памятью (максимальный объем адресуемого пространства, типы памяти технические показатели использования памяти);

· функциональные возможности вспомогательных программ (утилит) в составе операционной системы;

· наличие компрессии диска;

· возможность архивирования файлов;

· поддержка многозадачного режима работы;

· поддержка сетевого программного обеспечения;

· наличие качественной документации;

· условия и сложность процесса инсталляции.

Сетевые операционные системы - комплекс программ, обеспечивающий обработку, передачу и хранение данных в сети. Сетевая ОС предоставляет пользователям различные виды сетевых служб (управление файлами, электронная почта, процесса управления сетью и др.), поддерживает работу в абонентских системах. Сетевые операционные системы используют архитектуру клиент-сервер или одноранговую архитектуру. Вначале сетевые операционные системы поддерживали лишь локальные вычислительные сети (ЛВС), сейчас эти операционные системы распространяются на ассоциации локальных сетей.

Год за годом происходит эволюция структуры и возможностей операционных систем. В последнее время в состав новых операционных систем и новых версий уже существующих операционных систем вошли некоторые структурные элементы, которые внесли большие изменения в природу этих систем. Современные операционные системы отвечают требованиям постоянно развивающегося аппаратного и программного обеспечения. Они способны управлять работой многопроцессорных систем, работающих быстрее обычных машин, высокоскоростных сетевых приспособлений и разнообразных запоминающих устройств, число которых постоянно увеличивается. Из приложений, оказавших влияние на устройство операционных систем, следует отметить мультимедийные приложения, средства доступа к Internet, а также модель клиент/сервер.

Неуклонный рост требований к операционным системам приводит не только к улучшению их архитектуры, но и к возникновению новых способов их организации. В экспериментальных и коммерческих операционных системах были опробованы самые разнообразные подходы и структурные элементы, большинство из которых можно объединить в следующие категории.

• - Архитектура микроядра.
• - Многопоточность.
• - Симметричная многопроцессорность.
• - Распределенные операционные системы.
• - Объектно-ориентированный дизайн.

Отличительной особенностью большинства операционных систем на сегодняшний день является большое монолитное ядро. Ядро операционной системы обеспечивает большинство ее возможностей, включая планирование, работу с файловой системой, сетевые функции, работу драйверов различных устройств, управление памятью и многие другие. Обычно монолитное ядро реализуется как единый процесс, все элементы которого используют одно и то же адресное пространство. В архитектуре микроядра ядру отводится лишь несколько самых важных функций, в число которых входят работа с адресными пространствами, обеспечение взаимодействия между процессами (interprocesscommunication -- IPC) и основное планирование. Работу других сервисов операционной системы обеспечивают процессы, которые иногда называют серверами. Эти процессы запускаются в пользовательском режиме и микроядро работает с ними так же, как и с другими приложениями.

Такой подход позволяет разделить задачу разработки операционной системы на разработку ядра и разработку сервера. Серверы можно настраивать для требований конкретных приложений или среды.

Выделение в структуре системы микроядра упрощает реализацию системы, обеспечивает ее гибкость, а также хорошо вписывается в распределенную среду.

Многопоточность (multithreading) -- это технология, при которой процесс, выполняющий приложение, разделяется на несколько одновременно выполняемых потоков. Ниже приведены основные различия между потоком и процессом.

Поток: Диспетчеризуемая единица работы, включающая контекст процессора (куда входит содержимое программного счетчика и указателя вершины стека), а также свою собственную область стека (для организации вызова подпрограмм и хранения локальных данных). Команды потока выполняются последовательно; поток может быть прерван при переключении процессора на обработку другого потока.

Процесс: Набор из одного или нескольких потоков, а также связанных с этими потоками системных ресурсов (таких, как область памяти, в которую входят код и данные, открытые файлы, различные устройства). Эта концепция очень близка концепции выполняющейся программы. Разбивая приложение на несколько потоков, программист получает все преимущества модульности приложения и возможность управления связанными с приложением временными событиями.

Многопоточность оказывается весьма полезной для приложений, выполняющих несколько независимых заданий, которые не требуют последовательного исполнения. В качестве примера такого приложения можно привести сервер базы данных, который одновременно принимает и обрабатывает несколько запросов клиентов. Если в пределах одного и того же процесса обрабатываются несколько потоков, то при переключении между различными потоками непроизводительный расход ресурсов процессора меньше, чем при переключении между разными процессами. Кроме того, потоки полезны при описанном в последующих главах структурировании процессов, которые являются частью ядра операционной системы.

До недавнего времени все персональные компьютеры, рассчитанные на одного пользователя, и рабочие станции содержали один виртуальный микропроцессор общего назначения. В результате постоянного повышения требований к производительности и понижения стоимости микропроцессоров производители перешли к выпуску компьютеров с несколькими процессорами.

Для повышения эффективности и надежности используется технология симметричной многопроцессорности (symmetricmultiprocessing -- SMP).

Этот термин относится к архитектуре аппаратного обеспечения компьютера, а также к образу действий операционной системы, соответствующему этой архитектурной особенности. Симметричную многопроцессорность можно определить как автономную компьютерную систему со следующими характеристиками.

• - В системе имеется несколько процессоров.
• - Эти процессоры, соединенные между собой коммуникационной шиной или какой-нибудь другой схемой, совместно используют одну и ту же основную память и одни и те же устройства ввода-вывода.
• - Все процессоры могут выполнять одни и те же функции (отсюда название симметричная обработка).

Операционная система, работающая в системе с симметричной многопроцессорностью, распределяет процессы или потоки между всеми процессорами. У многопроцессорных систем есть несколько потенциальных преимуществ по сравнению с однопроцессорными, в число которых входят следующие.

Производительность. Если задание, которое должен выполнить компьютер, можно организовать так, что какие-то части этого задания будут выполняться параллельно, это приведет к повышению производительности по сравнению с однопроцессорной системой с процессором того же типа. Сформулированное выше положение проиллюстрировано на рис. 2.12. В многозадачном режиме в один и тот же момент времени может выполняться только один процесс, тогда как остальные процессы вынуждены ожидать своей очереди. В многопроцессорной системе могут выполняться одновременно несколько процессов, причем каждый из них будет работать на отдельном процессоре.

Надежность. При симметричной мультипроцессорной обработке отказ одного из процессоров не приведет к остановке машины, потому что все процессоры могут выполнять одни и те же функции. После такого сбоя система продолжит свою работу, хотя производительность ее несколько снизится.

Наращивание. Добавляя в систему дополнительные процессоры, пользователь может повысить ее производительность.

Масштабируемость. Производители могут предлагать свои продукты в различных, различающихся ценой и производительностью, конфигурациях, предназначенных для работы с разным количеством процессоров.

Важно отметить, что перечисленные выше преимущества являются скорее потенциальными, чем гарантированными. Чтобы надлежащим образом реализовать потенциал, заключенный в многопроцессорных вычислительных системах, операционная система должна предоставлять адекватный набор инструментов и возможностей.

Рисунок 4 Многозадачность и многопроцессорность

Часто можно встретить совместное обсуждение многопоточности и многопроцессорности, однако эти два понятия являются независимыми. Многопоточность -- полезная концепция для структурирования процессов приложений и ядра даже на машине с одним процессором. С другой стороны, многопроцессорная система может обладать преимуществами по сравнению с однопроцессорной, даже если процессы не разделены на несколько потоков, потому что в такой системе можно запустить несколько процессов одновременно. Однако обе эти возможности хорошо согласуются между собой, а их совместное использование может дать заметный эффект.

Заманчивой особенностью многопроцессорных систем является то, что наличие нескольких процессоров прозрачно для пользователя -- за распределение потоков между процессорами и за синхронизацию разных процессов отвечает операционная система. В этой книге рассматриваются механизмы планирования и синхронизации, которые используются, чтобы все процессы и процессоры были видны пользователю в виде единой системы. Другая задача более высокого уровня -- представление в виде единой системы кластера из нескольких отдельных компьютеров. В этом случае мы имеем дело с набором компьютеров, каждый из которых обладает своей собственной основной и вторичной памятью и своими модулями ввода-вывода. Распределенная операционная система создает видимость единого пространства основной и вторичной памяти, а также единой файловой системы. Хотя популярность кластеров неуклонно возрастает и на рынке появляется все больше кластерных продуктов, современные распределенные операционные системы все еще отстают в развитии отодно- и многопроцессорных систем. С подобными системами вы познакомитесь в шестой части книги.

Одним из последних новшеств в устройстве операционных систем стало использование объектно-ориентированных технологий. Объектно-ориентированный дизайн помогает навести порядок в процессе добавления к основному небольшому ядру дополнительных модулей. На уровне операционной системы объектно-ориентированная структура позволяет программистам настраивать операционную систему, не нарушая ее целостности. Кроме того, этот подход облегчает разработку распределенных инструментов и полноценных распределенных операционных систем.

На рынке программного обеспечения широко представлены продукты, предназначенные для автоматизированного анализа финансово-хозяйственной деятельности. Финансовое состояние предприятия описывается с помощью показателей и коэффициентов, а также в виде графиков и диаграмм. Автоматизированные системы представляет информацию о структуре баланса, величинах показателей ликвидности, финансовой устойчивости, прибыльности, оборачиваемости, рентабельности, движении денежных средств.

Операционная система DOS состоит из следующих частей:

1. Базовая система ввода-вывода (BIOS), находящаяся в постоянной памяти (постоянном запоминающем устройстве, ПЗУ) компьютера. Эта часть операционной системы является «встроенной» в компьютер. Ее назначение состоит в выполнении наиболее простых и универсальных услуг операционной системы, связанных с осуществлением ввода-вывода. Базовая система ввода-вывода содержит также тест функционирования компьютера, проверяющий работу памяти и устройств компьютера при включении его электропитания.

Операционная система -- это программа, которая загружается при включении компьютера. Она производит диалог с пользователем, осуществляет управление компьютером, его ресурсами (оперативной памятью, местом на дисках и т.д.), запускает другие (прикладные) программы на выполнение. Операционная система обеспечивает пользователю и прикладным программам удобный способ общения (интерфейс) с устройствами компьютера.

Основная причина необходимости операционной системы состоит в том, что элементарные операции для работы с устройствами компьютера и управления ресурсами компьютера -- это операции очень низкого уровня, поэтому действия, которые необходимы пользователю и прикладным программам, состоят из нескольких сотен или тысяч таких элементарных операций.

Кроме того, базовая система ввода-вывода содержит программу вызова загрузчика операционной системы.

Загрузчик операционной системы -- это очень короткая программа, находящаяся в первом секторе каждой дискеты с операционной системой DOS. Функция этой программы заключается в считывании в память еще двух модулей операционной системы, которые и завершают процесс загрузки DOS.

На жестком диске (винчестере) загрузчик операционной системы состоит из двух частей. Это связано с тем, что жесткий диск может быть разбит на несколько разделов (логических дисков). Первая часть загрузчика находится в первом секторе жесткого диска, она выбирает, с какого из разделов жесткого диска следует продолжить загрузку. Вторая часть загрузчика находится в первом секторе этого раздела, она считывает в память модули DOS и передает им управление.

Дисковые файлы 10.SYS и MSDOS.SYS (они могут называться по-другому, например IВМВ. СОМ и IBMDOS.COM для PC DO; URBIOS.SYS и DRDOS.SYS для DR DOS, -- названия меняются в зависимости от версии операционной системы). Они загружаются в память загрузчиком операционной системы и остаются в памяти компьютера постоянно. Файл I0.SYS представляет собой дополнение к базовой системе ввода-вывода в ПЗУ. Файл MSDOS.SYS реализует основные высокоуровневые услуги DOS.

Командный процессор DOS обрабатывает команды, вводимые пользователем. Командный процессор находится в дисковом файле. COMMAND.СОМ на диске, с которого загружается операционная система. Некоторые команды пользователя, (например Type, Dir или Сор) командный процессор выполняет сам. Такие команды называются внутренними. Для выполнения остальных (внешних) команд пользователя командный процессор ищет на дисках программу с соответствующим именем и если находит ее, то загружает в память и передает ей управление. По окончании работы программы командный процессор удаляет программу из памяти и выводит сообщение о готовности к выполнению команд (приглашение DOS).

Внешние команды DOS -- это программы, поставляемые вместе с операционной системой в виде отдельных файлов. Эти программы выполняют действия обслуживающего характера, например форматирование дискет, проверку дисков и т.д.

Драйверы устройств -- это специальные программы, которые дополняют систему ввода-вывода DOS и обеспечивают обслуживание новых или нестандартное использование имеющихся устройств. Например, с помощью драйверов возможна работа с «электронным диском» т.е. частью памяти компьютера, с которой можно работать так же, как с диском. Драйверы загружаются в память компьютера при загрузке операционной системы, их имена указываются в специальном файл CONFIG.SYS. Такая схема облегчает добавление новых устройств позволяет делать это, не затрагивая системные файлы DOS.

Операционная оболочка Windows -- это разработанная фирмой Microsoft надстройка над операционной системой DOS, обеспечивающая большое количество возможностей и удобств для пользователей и программистов. Широчайшее распространение Windows сделало 661 фактическим стандартом для IBM PC-совместимых компьютеров: подавляющее большинство пользователей таких компьютеров работают в ""Windows, поэтому в последнее время практически все новые программы разрабатываются именно для их эксплуатации в среде Windows. "В отличие от оболочек типа Norton Commander, Windows не только обеспечивает удобный и наглядный интерфейс для операции с файлами, дисками и т.д., но и предоставляет новые возможности для запускаемых в среде Windows программ. Разумеется, для использования этих возможностей программы должны быть спроектированы по требованиям Windows. Такие программы не могут выполняться вне среды Windows, поэтому мы будем называть их Windows-программами или WincSows-приложенпями. Впрочем, Windows может выполнять и обычные программы, разработанные для DOS. но при этом такие программы не используют никаких преимуществ Windows и работают медленнее, чем при непосредственном вызове из DOS.

Windows -- интегрированная программа. Под управлением оболочки Windows могут работать не только специальные программы, разработанные для эксплуатации в среде Windows (Windows-приложения), но и "обычные" программы, работающие в среде DOS, т.к. DOS-приложения (DOS-прикладные программы). Оболочка Windows обеспечивает эффективный и комфортабельный обмен информацией между отдельными программами, выполняемыми под ее управлением. Здесь речь в первую очередь идет о Windows-приложениях. С понятием интегрированности связывают обычно также возможность совместного использования ресурсов компьютера различными программами. Так, к примеру, принтер, подключенный к компьютеру, может с одинаковым успехом использоваться всеми программами на конкурентной основе. Причем все операции, связанные с необходимостью перекодировок, смен драйверов (например, при переходе от печати текстов к выводу иллюстраций) берет на себя оболочка.

Большинство пользователей привлекает в среде Windows не только и не столько комфортабельность самой оболочки, сколько специфика реализованных в этой среде приложений. Особенности реализации в среде Windows даже знакомых пользователям по работе в DOS прикладных программ (приложений) практически позволяют рассматривать Windows-версии этих программ как совершенно новые продукты.

Работа в оболочке Windows и в Windows-приложениях предполагает своеобразную перестройку "образа жизни". "Жизнь" пользователя в среде "Windows сопряжена с "мышиным" управлением, обменами данными между отдельными программами и параллельным выполнением. Стандартизация интерфейсов отдельных Windows-приложений позволяет легко переходить от одного приложения к другому, не начиная каждый раз с нуля (хотя бы в плане способов и средств управления).

В фирменной поставке пакета Windows находится несколько приложений. Все они объединены в группу Accessories (аксессуары, инструменты). Это небольшие по размеру и возможностям прикладные программы, составляющие "джентльменский набор" пользователя. Им далеко до профессиональных специализированных пакетов. Но они прекрасно иллюстрируют возможности оболочки и обеспечивают некоторый минимальный сервис. Более того, весьма полезно начинать знакомство с серьезными пакетами именно с соответствующих средств этой группы. Так, например, поработав некоторое время с текстовым редактором Write, в дальнейшем можно легко перейти к использованию таких профессиональных пакетов обработки текстов, как Word для Windows, Lotus Ami Professional, WordPerfect для Windows" т.п.

В начале 90-х гг. процедурный подход все еще преобладал, однако намечаются и некоторые признаки объектно-ориентированного. Тогда же появился метод объектного связывания и встраивания (OLE), позволяющий щелчком на изображении объекта неявно запустить приложение, которое его обрабатывает, а после окончания обработки вернуться в предыдущее приложение.

С OLE тесно связан так называемый метод редактирования документов «на месте» (in-place). Если в документ встроен объект, который должен обрабатываться конкретным приложением, то при щелчке на этом объекте нужное приложение неявным образом запускается, причем в рабочем поле не изменяется ничего, кроме панелей инструментов. Например, если в тексте, который обрабатывается в редакторе Microsoft Word, есть таблица, созданная в редакторе Microsoft Excel, то при щелчке на ней произойдет замена панелей инструментов Excel. Пользователь может обрабатывать документ совсем другим приложением, даже не подозревая об этом,

Еще один механизм, который упростил работу и приблизил эру объектно-ориентированного подхода, называется «Drag & Drop», что в буквальном переводе означает «перетащить-и-оставить». Работая этим методом, вы щелкаете кнопкой мыши (как правило, левой) на изображении объекта, перемещаете его по экрану при нажатой кнопке и отпускаете кнопку, когда указатель окажется в нужном месте экрана. Таким образом, процедуры копирования, перемещения и удаления стали объектно-ориентированными.

В комплекс программ Microsoft Office входят такие как: Access, Binder, Excel, Word, Power Point, Outlook, Photo Editor. Это стандартный пакет программ, позволяющий, даже начинающему пользователю работать с компьютером, включая как и локальную сеть, так и широкомасштабное использование Интернет-ресурсов. Сейчас это - самый распространённый комплекс программ в России. Существуют многие другие, но, как правило, при покупке компьютера обычно на нём присутствует именно этот комплекс программ. Они полностью русифицированы и адаптированы под российского пользователя.

Распространение компьютерных технологий в России идёт большими темпами, начиная с 1996г, но при таком распространении и усложнении программное обеспечение и компьютерные сети имеют целый ряд недостатков. Первейшим из этих недостатков является то, что, как правило, в России используются компьютеры иностранного производства или сборки. К этому недостатку можно отнести и нехватку специалистов.

Как средство поддержки разработки прикладных программ MultiEdit обеспечивает возможность настройки на тип конкретного языка программирования. Он может быть использован в качестве среды программирования для тех компиляторов, в которых он отсутствует. При настройке на язык программирования можно задать ключи командной строки.

При настройке на конкретный язык программирования наиболее полезными, существенно облегчающими разработку программ, являются следующие 4 механизма: цветовое выделение синтаксических конструкций, автоматическое форматирование программ, построение типовых синтаксических конструкций по шаблонам, поиск парных операторных скобок.

Если рассматривать MultiEdit с позиций подготовки документов, то он обеспечивает форматирование текстов, генерацию индексов и оглавлений. В нем имеются средства проверки орфографии и сортировки и ряд других возможностей. К ограничениям редактора можно отнести отсутствие: понятия шрифта, возможности выбора гарнитуры, вставки изображений, поддержки режима WYSWYG.

Редактор научных документов Chiwriter представляет собой достаточно простую и удобную в применении программную систему. Он имеет удобный пользовательский интерфейс. Позволяет удобно подготавливать документы со сложными многоэтажными формулами. Он обеспечивает автоматическую разбивку на страницы, допускает нижние и верхние колонтитулы.

В редакторе Chiwriter имеется достаточно большой набор шрифтов различной гарнитуры. Кроме того, пользователь имеет возможность самостоятельно изменять внешний вид символов имеющихся шрифтов или формировать новые шрифты. Однако шрифты редактора являются растровыми и, как следствие, не масштабируемыми. При печати не удается получить высокое качество выходного документа при использовании струйных и лазерных принтеров. Еще одним из основных недостатков является несоответствие его стандарту PostScript, что существенно ограничивает возможности его использования для подготовки научных работ к печати.

Использование таблицы подстановки, которые могут содержать одну или две переменные с произвольным количеством их значений. Эти значения переменных используются при вычислении результатов по одной и той же формуле. Результаты затем отображаются в виде массива данных.

Табличный процессор Exel поддерживает также общие функциональные возможности текстовых процессоров, такие как использование макросов, построение диаграмм, автозамена и проверка орфографии, использование стилей, шаблонов, автоформатирование данных, обмен данными с другими приложениями, наличие развитой справочной системы, печать с настройкой параметров и другие сервисные возможности.

Табличный процессор Exel целесообразно использовать для создания таблиц в случаях, когда предполагаются сложные расчеты, сортировка, фильтрация, статистический анализ массивов, построение на их основе диаграмм.

Опишем основные ключевые понятия, используемые при работе с табличным процессором Exel.

Рабочая книга является основным документом Exel. Она хранится в файле с произвольным именем и расширением xls. При создании или открытии рабочей книги ее содержимое представлено в отдельном окне. Каждая книга по умолчанию содержит 16 рабочих листов.

Листы предназначены для создания и хранения таблиц, диаграмм и макросов. Лист состоит из 256 столбцов и 16384 строк.

Ячейка является структурной наименьшей единицей для размещения данных внутри рабочего листа. Каждая ячейка может содержать данные в виде текста, числовых значений, формул или параметров форматирования. При вводе данных Exel автоматически распознает тип данных и определяет перечень операций, которые могут с ними производиться. По своему содержимому ячейки делятся на исходные (влияющие) и зависимые. В последних записаны формулы, которые имеют ссылки на другие ячейки таблицы.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

РОСЖЕЛДОР

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Ростовский государственный университет путей сообщения

(ФГБОУ ВПО РГУПС)

Лискинский техникум железнодорожного транспорта имени И.В. Ковалева

(ЛТЖТ - филиал РГУПС)

реферат

по дисциплине

ИНФОРМАТИКА

Операционные системы

Выполнил: студент(ка) группыДК-22

вариант 18 Олейникова Виктория

2014

операционный система оперативный программа

Введение

1.3 Обзор файловых систем

Заключение

Введение

Среди всех системных программ, с которыми приходится иметь дело пользователям компьютеров, особое место занимают операционные системы.

Операционная система - это программа, которая запускается сразу. Среди всех системных программ, с которыми приходится иметь дело пользователям компьютеров, особое место занимают операционные системы.

Операционная система (ОС) управляет компьютером, запускает программы, обеспечивает защиту данных, выполняет различные сервисные функции по запросам пользователя и программ. Каждая программа пользуется услугами ОС, а потому может работать только под управлением той ОС, которая обеспечивает для нее услуги. Таким образом, выбор ОС очень важен, так как он определяет, с какими программами Вы сможете работать на своем компьютере. От выбора ОС зависит также производительность Вашей работы, степень защиты данных, необходимые аппаратные средства и т.д. Однако, выбор операционной системы также зависит от технических характеристик (конфигурации) компьютера. Чем более современнее операционная система, тем она не только предоставляет больше возможностей и более наглядна, но также тем больше она предъявляет требований к компьютеру (тактовая частота процессора, оперативная и дисковая память, наличие и разрядность дополнительных карт и устройств).

Основная причина необходимости ОС состоит в том, что элементарные операции для работы с устройствами компьютера и управление его ресурсами - то операции очень низкого уровня, поэтому действия, которые необходимы пользователю и прикладным программам, состоят из нескольких сотен или тысяч таких элементарных операций.

Операционная система скрывает от пользователя эти сложные и ненужные подробности и предоставляет ему удобный интерфейс для работы. Она выполняет различные вспомогательные действия, например, копирование и печать файлов.

ОС осуществляет загрузку в оперативную память всех программ, передает им управление в начале их работы, выполняет различные действия по запросу выполняемых программ и освобождает занимаемую программами оперативную память при их завершении.

1. Понятие операционной системы

Операционная система представляет комплекс системных и служебных программных средств. С одной стороны, она опирается на базовое программное обеспечение компьютера, входящее в его систему BIOS (базовая система ввода-вывода), с другой стороны, она сама является опорой для программного обеспечения более высоких уровней - прикладных и большинства служебных приложений. Приложениями операционной системы принято называть программы, предназначенные для работы под управлением данной системы.

Операционная система -- это программа, которая загружается при включении компьютера. Она производит диалог с пользователем, осуществляет управление компьютером, его ресурсами (оперативной памятью, местом на дисках и т.д.), запускает другие (прикладные) программы на выполнение. Операционная система обеспечивает пользователю и прикладным программам удобный способ общения (интерфейс) с устройствами компьютера.

Операционная система имеет несколько основных функций:

1. Графический интерфейс - это удобная оболочка, с которой работает пользователь.

2. Многозадачность - включает в себя возможность одновременной или поочередной работы сразу с несколькими приложениями, обмена данными между приложениями, а также возможность совместного использования программных, аппаратных, сетевых и прочих ресурсов вычислительной системы несколькими приложениями.

3. Ядро (командный интерпретатор) - это «переводчик» с программного языка на язык машинных кодов.

4. Драйверы - это специализированные программы для управления различными устройствами, входящие в состав компьютера.

5. Файловая система - предназначена для хранения данных на дисках и обеспечения доступа к ним. Данные о том, в каком месте диска записан тот или иной файл, хранятся в системной области диска в специальных таблицах размещения файлов (FAT-таблицах).

6. Разрядность - на данный момент существуют: 16-разрядные операционные системы (Dos, Windows 3.1, Windows 3.11), 32-разрядные операционные системы (Windows98, Windows 2000, WindowsMe), 64-разрядные операционные системы(Windows XP, WindowsVista).

Кроме основных (базовых) функций операционные системы могут представлять различные дополнительные функции. Конкретный выбор операционной системы определяется совокупностью предоставляемых функций конкретными требованиями к рабочему месту. Прочие функции операционных систем могут включать следующие:

· Возможность поддерживать функционирование локальной компьютерной сети без специального программного обеспечения;

· Обеспечение доступа к основным службам Интернета средствами, интегрированными в состав операционной системы;

· Возможность создания системными средствами сервера Интернет, его обслуживание и управление, в том числе дистанционное посредством удаленного соединения;

· Наличие средств защиты данных от несанкционированного доступа, просмотра и внесения изменений;

· Возможность оформления рабочей среды операционной системы, в том числе и средствами, относящимися к мультимедиа;

· Возможность обеспечения комфортной поочередной работы различных пользователей на одном персональном компьютере с сохранением персональных настроек рабочей среды каждого из них;

· Возможность автоматического исполнения операций обслуживания компьютера и операционной системы по заданному расписанию или под управлением удаленного сервера;

· Возможность работы с компьютером для лиц имеющих физические недостатки, связанные с органами зрения, слуха и другими.

Рисунок 1 Интегрированное средство в операционных системах Windows, для доступа в интернет

1.1 Назначение и классификация операционных систем

Назначение OC:

Организация вычислительного процесса в вычислительной системе;

Рациональное распределение вычислительных ресурсов между отдельными решаемыми задачами;

Предоставление пользователям многочисленных сервисных средств, облегчающих процесс программирования и отладки задач.

Операционная система исполняет роль своеобразного интерфейса (Интерфейс- совокупность аппаратуры и программных средств, необходимых для подключения периферийных устройств к персональной электронной вычислительной машине (ПЭВМ)) между пользователем и ВС, т.е. ОС предоставляет пользователю виртуальную ВС. Это означает, что ОС в значительной степени формирует у пользователя представление о возможностях ВС, удобстве работы с ней, ее пропускной способности. Различные ОС на одних и тех же технических средствах могут предоставить пользователю различные возможности для организации вычислительного процесса или автоматизированной обработки данных. В программном обеспечении ВС операционная система занимает основное положение, поскольку осуществляет планирование и контроль всего вычислительного процесса. Любая из компонент программного обеспечения обязательно работает под управлением ОС.

Настоящая операционная система должна:

Быть общепризнанной и использоваться как стандартная система на многих компьютерах;

Работать со всеми устройствами компьютера, в том числе и выпущенными давно;

Обеспечивать запуск самых разных программ, написанных разными людьми и в разное время;

Предоставлять средства для проверки, настройки, обслуживания компьютерной системы.

Современные операционные системы являются многозадачными, то есть пользователь может запускать одновременно несколько приложений, наблюдая результат выполнения каждой из них. Это возможно благодаря конструкции ОС и функциональности современных процессоров - не зря операционные системы пишутся для процессора, а не наоборот. Современный процессор представляет собой не одноядерное, а двухъядерное и даже четырехъядерное решение, что увеличивает его производительность во много раз. Этим пользуется операционная система, оптимально распределяя ресурсы процессора между всеми запущенными процессами.

Главными характеристиками операционной системы являются стабильность ее работы и устойчивость к различным угрозам - внешним (вирусам) и внутренним (аппаратным сбоям и конфликтам).

Классификация ОС:

В зависимости от алгоритма управления процессором, операционные системы делятся на:

Однозадачные и многозадачные

Однопользовательские и многопользовательские

Однопроцессорные и многопроцессорные системы

Локальные и сетевые.

По числу одновременно выполняемых задач операционные системы делятся на два класса:

Однозадачные (MS DOS)

Многозадачные (OS/2, Unix, Windows)

В однозадачных системах используются средства управления периферийными устройствами, средства управления файлами, средства общения с пользователями. Многозадачные ОС используют все средства, которые характерны для однозадачных, и, кроме того, управляют разделением совместно используемых ресурсов: процессор, ОЗУ, файлы и внешние устройства.

В зависимости от областей использования многозадачные ОС подразделяются на три типа:

Системы пакетной обработки (ОС ЕС)

Системы с разделением времени (Unix, Linux, Windows)

Системы реального времени (RT11)

Рисунок 2 Скриншот рабочего стола Unix

1.2 Состав операционной системы и назначение компонент

Важнейшим достоинством большинства ОС является модульность. Это свойство позволяет объединить в каждом модуле определенные логически связанные группы функций. Если возникает необходимость в замене или расширении такой группы функций, это можно сделать путем замены или модификации лишь одного модуля, а не всей системы. Большинство ОС состоит из следующих основных модулей: базовая система ввода-вывода (BIOS - BasicInputOutputSystem); загрузчик операционной системы (BootRecord); ядро ОС; драйверы устройств; командный процессор; внешние команды (файлы). Базовая система ввода-вывода (BIOS) - это набор микропрограмм, реализующих основные низкоуровневые (элементарные) операции ввода-вывода. Они хранятся в ПЗУ компьютера и записываются туда при изготовлении материнской платы.

Данная система, по сути, «встроена» в компьютер и является одновременно его аппаратной частью и частью операционной системы. Первая функция BIOS - автоматическое тестирование основных компонентов компьютера при его включении. При обнаружении ошибки на экран выводится соответствующее сообщение и / или выдается звуковой сигнал. Далее BIOS осуществляет вызов блока начальной загрузки операционной системы, находящейся на диске (эта операция выполняется сразу по окончании тестирования). Загрузив в ОЗУ этот блок, BIOS передает ему управление, а он в свою очередь загружает другие модули ОС. Еще одна важная функция BIOS - обслуживание прерываний. При возникновении определенных событий (нажатие клавиши на клавиатуре, щелчок мыши, ошибка в программе и т.д.) вызывается одна из стандартных подпрограмм BIOS по обработке возникшей ситуации. Загрузчик операционной системы - это короткая программа, находящаяся в первом секторе любого загрузочного диска (дискеты или диска с операционной системой). Функция этой программы заключается в считывании в память основных дисковых файлов ОС и передаче им дальнейшего управления ЭВМ. Ядро ОС реализует основные услуги, загружается в ОЗУ и остается в ней постоянно.

1.3 Обзор файловых систем

Файловая система FAT

FAT является наиболее простой из поддерживаемых Windows NT файловых систем. Основой файловой системы FAT является таблица размещения файлов, которая помещена в самом начале тома. На случай повреждения на диске хранятся две копии этой таблицы. Кроме того, таблица размещения файлов и корневой каталог должны храниться в определенном месте на диске (для правильного определения места расположения файлов загрузки).

Диск, отформатированный в файловой системе FAT, делится на кластеры, размер которых зависит от размера тома. Одновременно с созданием файла в каталоге создается запись и устанавливается номер первого кластера, содержащего данные. Такая запись в таблице размещения файлов сигнализирует о том, что это последний кластер файла, или указывает на следующий кластер.

Обновление таблицы размещения файлов имеет большое значение и требует много времени. Если таблица размещения файлов не обновляется регулярно, это может привести к потере данных. Длительность операции объясняется необходимостью перемещения читающих головок к логической нулевой дорожке диска при каждом обновлении таблицы FAT.

Каталог FAT не имеет определенной структуры, и файлы записываются в первом обнаруженном свободном месте на диске. Кроме того, файловая система FAT поддерживает только четыре файловых атрибута: «Системный», «Скрытый», «Только чтение» и «Архивный».

Файловая система HPFS

Файловая система HPFS впервые была использована для операционной системы OS/2 1.2, чтобы обеспечить доступ к появлявшимся в то время на рынке дискам большого размера. Кроме того, назрела необходимость расширения существующей системы имен, улучшения организации и безопасности для удовлетворения растущих потребностей рынка сетевых серверов. В файловой системе HPFS поддерживается структура каталогов FAT и добавлена сортировка файлов по именам. Имя файла может содержать до 254 двухбайтовых символов. Файл состоит из «данных» и специальных атрибутов, что создает дополнительные возможности для поддержки других типов имен файлов и повышению уровня безопасности. Кроме того, наименьший блок для хранения данных теперь равен размеру физического сектора (512 байт), что позволяет снизить потери дискового пространства.

Записи в каталоге файловой системы HPFS содержат больше сведений, чем в FAT. Наряду с атрибутами файла здесь хранятся сведения о создании и внесении изменений, а также дата и время доступа. Записи в каталоге файловой системы HPFS указывают не на первый кластер файла, а на FNODE. FNODE может содержать данные файла, указатели на данные файла или другие структуры, указывающие на данные файла.

HPFS старается по возможности располагать данные файла в смежных секторах. Это приводит к повышению скорости последовательной обработки файла.

HPFS делит диск на блоки по 8 МБ каждый и всегда пытается записать файл в пределах одного блока. Для каждого блока 2 КБ зарезервировано под таблицу распределения, в которой содержится информация о записанных и свободных секторах в пределах блока. Разбиение на блоки приводит к повышению производительности, так как головка диска для определения места для сохранения файла должна возвращаться не к логическому началу диска (как правило, это нулевой цилиндр), а к таблице распределения ближайшего блока.

Файловая система NTFS

С точки зрения пользователя файловая система NTFS организует файлы по каталогам и сортирует их так же, как и HPFS. Однако в отличие от FAT и HPFS на диске нет специальных объектов и отсутствует зависимость от особенностей установленного оборудования (например, сектор размером 512 байт). Кроме того, на диске отсутствуют специальные хранилища данных (таблицы FAT и суперблоки HPFS).

Целью файловой системы NTFS является следующее.

Обеспечение надежности, имеющей большое значение для высокопроизводительных систем и файловых серверов.

Предоставление платформы дополнительной функциональности.

Поддержка требований POSIX.

Устранение ограничений, характерных для файловых систем FAT и HPFS.

Рисунок 3 Структура файловой системы FAT

2. Характеристика современных операционных систем

Год за годом происходит эволюция структуры и возможностей операционных систем. В последнее время в состав новых операционных систем и новых версий уже существующих операционных систем вошли некоторые структурные элементы, которые внесли большие изменения в природу этих систем. Современные операционные системы отвечают требованиям постоянно развивающегося аппаратного и программного обеспечения. Они способны управлять работой многопроцессорных систем, работающих быстрее обычных машин, высокоскоростных сетевых приспособлений и разнообразных запоминающих устройств, число которых постоянно увеличивается. Из приложений, оказавших влияние на устройство операционных систем, следует отметить мультимедийные приложения, средства доступа к Internet, а также модель клиент/сервер.

Неуклонный рост требований к операционным системам приводит не только к улучшению их архитектуры, но и к возникновению новых способов их организации. В экспериментальных и коммерческих операционных системах были опробованы самые разнообразные подходы и структурные элементы, большинство из которых можно объединить в следующие категории.

Архитектура микроядра.

Многопоточность.

Симметричная многопроцессорность.

Распределенные операционные системы.

Объектно-ориентированный дизайн.

Отличительной особенностью большинства операционных систем на сегодняшний день является большое монолитное ядро. Ядро операционной системы обеспечивает большинство ее возможностей, включая планирование, работу с файловой системой, сетевые функции, работу драйверов различных устройств, управление памятью и многие другие. Обычно монолитное ядро реализуется как единый процесс, все элементы которого используют одно и то же адресное пространство. В архитектуре микроядра ядру отводится лишь несколько самых важных функций, в число которых входят работа с адресными пространствами, обеспечение взаимодействия между процессами (interprocesscommunication -- IPC) и основное планирование. Работу других сервисов операционной системы обеспечивают процессы, которые иногда называют серверами. Эти процессы запускаются в пользовательском режиме и микроядро работает с ними так же, как и с другими приложениями.

Такой подход позволяет разделить задачу разработки операционной системы на разработку ядра и разработку сервера. Серверы можно настраивать для требований конкретных приложений или среды.

Выделение в структуре системы микроядра упрощает реализацию системы, обеспечивает ее гибкость, а также хорошо вписывается в распределенную среду.

Многопоточность (multithreading) -- это технология, при которой процесс, выполняющий приложение, разделяется на несколько одновременно выполняемых потоков. Ниже приведены основные различия между потоком и процессом.

Поток: Диспетчеризуемая единица работы, включающая контекст процессора (куда входит содержимое программного счетчика и указателя вершины стека), а также свою собственную область стека (для организации вызова подпрограмм и хранения локальных данных). Команды потока выполняются последовательно; поток может быть прерван при переключении процессора на обработку другого потока.

Процесс: Набор из одного или нескольких потоков, а также связанных с этими потоками системных ресурсов (таких, как область памяти, в которую входят код и данные, открытые файлы, различные устройства). Эта концепция очень близка концепции выполняющейся программы. Разбивая приложение на несколько потоков, программист получает все преимущества модульности приложения и возможность управления связанными с приложением временными событиями.

Многопоточность оказывается весьма полезной для приложений, выполняющих несколько независимых заданий, которые не требуют последовательного исполнения. В качестве примера такого приложения можно привести сервер базы данных, который одновременно принимает и обрабатывает несколько запросов клиентов. Если в пределах одного и того же процесса обрабатываются несколько потоков, то при переключении между различными потоками непроизводительный расход ресурсов процессора меньше, чем при переключении между разными процессами. Кроме того, потоки полезны при описанном в последующих главах структурировании процессов, которые являются частью ядра операционной системы.

До недавнего времени все персональные компьютеры, рассчитанные на одного пользователя, и рабочие станции содержали один виртуальный микропроцессор общего назначения. В результате постоянного повышения требований к производительности и понижения стоимости микропроцессоров производители перешли к выпуску компьютеров с несколькими процессорами.

Для повышения эффективности и надежности используется технология симметричной многопроцессорности (symmetricmultiprocessing -- SMP).

Этот термин относится к архитектуре аппаратного обеспечения компьютера, а также к образу действий операционной системы, соответствующему этой архитектурной особенности. Симметричную многопроцессорность можно определить как автономную компьютерную систему со следующими характеристиками.

В системе имеется несколько процессоров.

Эти процессоры, соединенные между собой коммуникационной шиной или какой-нибудь другой схемой, совместно используют одну и ту же основную память и одни и те же устройства ввода-вывода.

Все процессоры могут выполнять одни и те же функции (отсюда название симметричная обработка).

Операционная система, работающая в системе с симметричной многопроцессорностью, распределяет процессы или потоки между всеми процессорами. У многопроцессорных систем есть несколько потенциальных преимуществ по сравнению с однопроцессорными, в число которых входят следующие.

Производительность. Если задание, которое должен выполнить компьютер, можно организовать так, что какие-то части этого задания будут выполняться параллельно, это приведет к повышению производительности по сравнению с однопроцессорной системой с процессором того же типа. Сформулированное выше положение проиллюстрировано на рис. 2.12. В многозадачном режиме в один и тот же момент времени может выполняться только один процесс, тогда как остальные процессы вынуждены ожидать своей очереди. В многопроцессорной системе могут выполняться одновременно несколько процессов, причем каждый из них будет работать на отдельном процессоре.

Надежность. При симметричной мультипроцессорной обработке отказ одного из процессоров не приведет к остановке машины, потому что все процессоры могут выполнять одни и те же функции. После такого сбоя система продолжит свою работу, хотя производительность ее несколько снизится.

Наращивание. Добавляя в систему дополнительные процессоры, пользователь может повысить ее производительность.

Масштабируемость. Производители могут предлагать свои продукты в различных, различающихся ценой и производительностью, конфигурациях, предназначенных для работы с разным количеством процессоров.

Важно отметить, что перечисленные выше преимущества являются скорее потенциальными, чем гарантированными. Чтобы надлежащим образом реализовать потенциал, заключенный в многопроцессорных вычислительных системах, операционная система должна предоставлять адекватный набор инструментов и возможностей.

Рисунок 4 Многозадачность и многопроцессорность

Часто можно встретить совместное обсуждение многопоточности и многопроцессорности, однако эти два понятия являются независимыми. Многопоточность -- полезная концепция для структурирования процессов приложений и ядра даже на машине с одним процессором. С другой стороны, многопроцессорная система может обладать преимуществами по сравнению с однопроцессорной, даже если процессы не разделены на несколько потоков, потому что в такой системе можно запустить несколько процессов одновременно. Однако обе эти возможности хорошо согласуются между собой, а их совместное использование может дать заметный эффект.

Заманчивой особенностью многопроцессорных систем является то, что наличие нескольких процессоров прозрачно для пользователя -- за распределение потоков между процессорами и за синхронизацию разных процессов отвечает операционная система. В этой книге рассматриваются механизмы планирования и синхронизации, которые используются, чтобы все процессы и процессоры были видны пользователю в виде единой системы. Другая задача более высокого уровня -- представление в виде единой системы кластера из нескольких отдельных компьютеров. В этом случае мы имеем дело с набором компьютеров, каждый из которых обладает своей собственной основной и вторичной памятью и своими модулями ввода-вывода. Распределенная операционная система создает видимость единого пространства основной и вторичной памяти, а также единой файловой системы. Хотя популярность кластеров неуклонно возрастает и на рынке появляется все больше кластерных продуктов, современные распределенные операционные системы все еще отстают в развитии отодно- и многопроцессорных систем. С подобными системами вы познакомитесь в шестой части книги.

Одним из последних новшеств в устройстве операционных систем стало использование объектно-ориентированных технологий. Объектно-ориентированный дизайн помогает навести порядок в процессе добавления к основному небольшому ядру дополнительных модулей. На уровне операционной системы объектно-ориентированная структура позволяет программистам настраивать операционную систему, не нарушая ее целостности. Кроме того, этот подход облегчает разработку распределенных инструментов и полноценных распределенных операционных систем.

Заключение

Windows наиболее распространенная операционная система, и для большинства пользователей она наиболее подходящая ввиду своей простоты, неплохого интерфейса, приемлемой производительности и огромного количества прикладных программ для нее.

Я имела возможность работать с операционными системами Microsoft от Windows 2000, до версии Windows 8, по-моемумнению наиболее удачной является ОС Windows 7, которая обладает более совершенной защитой, чем Windowsxp, более продуманный интерфейс и много разных других мелочей, делают эту ОС более привлекательной. Конечно же возникает вопрос, а как же Windows 8, да это более новая ОС, но её интерфейс больше приспособлен для мобильных устройств с сенсорным экраном, именно по этому она пока, что не так популярна, но как я наслышана, Microsofвыпустили обновление для Windows 8, Windows 8.1, в которойрешили немного вернуться к привычному пользователям рабочему столу.

Список использованных источников

1. Лекциопедия-библиотека лекционного материала. [Электронный ресурс] Режим доступа: http://lektsiopedia.org.

2. OS Journal [Электронный]. Режим доступа: http://www.ossite.ru/.

3. OSys.ru - operatingsystems[Электронный ресурс]. Режим доступа: http://osys.ru/.

4. Информатика. [Электронный ресурс] :учебник Л.З. Шауцуковой. Режим доступа:http://book.kbsu.ru/.

5. Михеева Е.В. Титова О.И. Информатика: Учебник для студентов учреждений сред. Проф. образования. М.: Академия,2010.

6. Информатика и информационно-коммуникационные технологии в школе [Электронный ресурс]: учеб.пособие/ сост. Попова О.В. Режим доступа: http://www.klyaksa.net/htm/kopilka/uchp/p6.htm.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Назначение и основные функции операционных систем. Загрузка в оперативную память подлежащих исполнению программ. Обслуживание всех операций ввода-вывода. Эволюция, классификация операционных систем. Формирование ведомости зарплаты, сортировка по отделам.

курсовая работа , добавлен 17.03.2009


Назначение, классификация, состав и назначение компонентов операционных систем. Разработка сложных информационных систем, комплексов программ и отдельных приложений. Характеристика операционных систем Windows, Linux, Android, Solaris, Symbian OS и Mac OS.

курсовая работа , добавлен 19.11.2014


Изучение особенностей операционной системы, набора программ, контролирующих работу прикладных программ и системных приложений. Описания архитектуры и программного обеспечения современных операционных систем. Достоинства языка программирования Ассемблер.

презентация , добавлен 22.04.2014


Понятие операционной системы. История ее создания и развития. Разновидности современных операционных систем. Основные функции ОС общего и специального назначения. Вычислительные и операционные системы, их функции. Генерация операционной системы.

курсовая работа , добавлен 18.06.2009


Операционная система MS-DOS: история и характеристика. Обзор стандартных программ операционной системы Windows. Способы запуска программ. Служебные приложения Windows и их назначение: диспетчер задач, проверка, очистка, дефрагментация и архивация диска.

реферат , добавлен 06.01.2015


Понятие операционной системы как базового комплекса компьютерных программ, обеспечивающего управление аппаратными средствами компьютера, работу с файлами, ввод и вывод данных, выполнение утилит. История развития операционных систем семейства Windows.

курсовая работа , добавлен 10.01.2012


Понятие оболочки операционной системы, их разновидности, назначение и отличия друг от друга. Особенности использования операционных оболочек на персональном компьютере, делающие наглядным и простым выполнение базовых операций над файлами, каталогами.

курсовая работа , добавлен 29.03.2014


Особенности современного этапа развития операционных систем. Назначение операционных систем, их основные типы. Операционные системы мини-компьютеров. Принцип работы матричного принтера, проектирование и воспроизведение произвольных символов для них.

курсовая работа , добавлен 23.06.2011


Эволюция и классификация ОС. Сетевые операционные системы. Управление памятью. Современные концепции и технологии проектирования операционных систем. Семейство операционных систем UNIX. Сетевые продукты фирмы Novell. Сетевые ОС компании Microsoft.

творческая работа , добавлен 07.11.2007


Linux – одна из наиболее популярных распространяемых бесплатно операционных систем. Работа с базовым ограниченным набором программ по умолчанию. Характеристика основных программ, которые расширяют возможности операционной системы Linux для пользователя.