2. Назначение и основные функции операционных систем.
В настоящее время существует большое количество различных типов опера-
ционных систем, отличающихся областями применения, аппаратными плат-
формами, способами реализации и др. Назначение операционных систем
можно разделить на четыре основные составляющие [5, 10, 13.].
1. Организация (обеспечение) удобного интерфейса между приложениями и
пользователями, с одной стороны, и аппаратурой компьютера – с другой.
Вместо реальной аппаратуры компьютера ОС представляет пользователю
расширенную виртуальную машину, с которой удобнее работать и которую
легче программировать. Вот список основных сервисов, предоставляемых
типичными операционными системами.
Разработка программ: ОС представляет программисту разнообразные
инструменты разработки приложений: редакторы, отладчики и т.п. Ему
не обязательно знать, как функционируют различные электронные и
электромеханические узлы и устройства компьютера. Часто пользова-
тель не знает даже системы команд процессора, поскольку он может
обойтись мощными высокоуровневыми функциями, которые представ-
ляет ОС.
Исполнение программ. Для запуска программы нужно выполнить ряд
действий: загрузить в основную память программу и данные, инициа-
лизировать устройства ввода-вывода и файлы, подготовить другие ре-
сурсы. ОС выполняет всю эту рутинную работу вместо пользователя.
Доступ к устройствам ввода-вывода. Для управления каждым устрой-
ством используется свой набор команд. ОС предоставляет пользовате-
лю единообразный интерфейс, который скрывает все эти детали и
обеспечивает программисту доступ к устройствам ввода-вывода с
помощью простых команд чтения и записи. Если бы программист ра-
ботал непосредственно с аппаратурой компьютера, то для организации,
например, чтения блока данных с диска ему пришлось бы использовать
более десятка команд с указанием множества параметров. После за-
вершения обмена программист должен был бы предусмотреть еще бо-
лее сложный анализ результата выполненной операции.
Контролируемый доступ к файлам. При работе с файлами управление
со стороны ОС предполагает не только глубокий учет природы устрой-
ства ввода-вывода, но и знание структур данных, записанных в файлах.
Многопользовательские ОС, кроме того, обеспечивают механизм за-
щиты при обращении к файлам.
Системный доступ. ОС управляет доступом к совместно используемой
или общедоступной вычислительной системе в целом, а также к от-
дельным системным ресурсам. Она обеспечивает защиту ресурсов и
данных от несанкционированного использования и разрешает кон-
фликтные ситуации.
Обнаружение ошибок и их обработка. При работе компьютерной сис-
темы могут происходить разнообразные сбои за счет внутренних и
внешних ошибок в аппаратном обеспечении, различного рода про-
граммных ошибок (переполнение, попытка обращения к ячейке памя-
ти, доступ к которой запрещен и др.). В каждом случае ОС выполняет
действия, минимизирующие влияние ошибки на работу приложения
(от простого сообщения об ошибке до аварийной остановки програм-
мы).
Учет использования ресурсов. Хорошая ОС имеет средства учета ис-
пользования различных ресурсов и отображения параметров произво-
дительности вычислительной системы. Эта информация важна для на-
стройки (оптимизации) вычислительной системы с целью повышения
ее производительности.
В результате реальная машина, способная выполнить только небольшой на-
бор элементарных действий (машинных команд), с помощью операционной
системы превращается в виртуальную машину, выполняющую широкий на-
бор гораздо более мощных функций. Таким образом, назначение ОС состоит в предоставлении пользователю (программисту) некоторой расширенной виртуальной машины, которую легче программировать и с которой легче работать, чем непосредственно с аппаратурой, составляющей реальный компьютер, систему или сеть.
2. Организация эффективного использования ресурсов компьютера. ОС не
только представляет пользователям и программистам удобный интерфейс к
аппаратным средствам компьютера, но и является своеобразным диспетче-
ром ресурсов компьютера. К числу основных ресурсов современных вычис-
лительных систем относятся процессоры, основная память, таймеры, наборы
данных, диски, накопители на МЛ, принтеры, сетевые устройства, и др. Эти
ресурсы определяются операционной системой между выполняемыми про-
граммами. В отличие от программы, которая является статическим объектом,
выполняемая программа – это динамический объект, он называется процес-
сом и является базовым понятием современных ОС.
Управление ресурсами вычислительной системы с целью наиболее эффек-
тивного их использования является вторым назначением операционной сис-
темы. Критерии эффективности, в соответствии с которыми ОС организует
управление ресурсами компьютера, могут быть различными. Например, в
одних системах важен такой критерий, как пропускная способность вычис-
лительной систем, в других – время ее реакции. Зачастую ОС должны удов-
летворять нескольким, противоречащим друг другу критериям, что доставля-
ет разработчикам серьезные трудности.
3. Облегчение процессов эксплуатации аппаратных и программных средств
вычислительной системы. Ряд операционных систем имеет в своем составе
наборы служебных программ, обеспечивающие резервное копирование, ар-
хивацию данных, проверку, очистку и дефрагментацию дисковых устройств
и др.
Кроме того, современные ОС имеют достаточно большой набор средств и
способов диагностики и восстановления работоспособности системы. Сюда
относятся:
• диагностические программы для выявления ошибок в конфигурации
ОС;
• средства восстановления последней работоспособной конфигурации;
• средства восстановления поврежденных и пропавших системных фай-
лов и др.
Следует отметить еще одно назначение ОС.
4. Возможность развития. Современные ОС организуются таким образом, что
допускают эффективную разработку, тестирование и внедрение новых сис-
темных функций, не прерывая процесса нормального функционирования вы-
числительной системы. Большинство операционных систем постоянно раз-
виваются (нагляден пример Windows). Происходит это в силу следующих
причин.
1. Обновление и возникновение новых видов аппаратного обеспечения.
2. Новые сервисы. Для удовлетворения пользователей или нужд систем-
ных администраторов ОС должны постоянно предоставлять новые
возможности.
3. Исправления. В каждой ОС есть ошибки. Время от времени они обна-
руживаются и исправляются. Отсюда постоянные появления новых
версий и редакций ОС.
Перейдем к рассмотрению состава компонентов и функций ОС. Современ-
ные операционные системы содержат сотни и тысячи модулей (например,
Windows 2000 содержит 29 млн. строк исходного кода на языке С). Функции
ОС обычно группируются либо в соответствии с типами локальных ресурсов,
которыми управляет ОС, либо в соответствии со специфическими задачами,
применимыми ко всем ресурсам. Совокупности модулей, выполняющих та-
кие группы функций, образуют подсистемы операционной системы.
Наиболее важными подсистемами управления ресурсами являются подсис-
темы управления процессами, памятью, файлами и внешними устройствами,
а подсистемами, общими для всех ресурсов, являются подсистемы пользова-
тельского интерфейса, защиты данных и администрирования.
Управление процессами. Подсистема управления процессами непосредствен-
но влияет на функционирование вычислительной системы. Для каждой вы-
полняемой программы ОС организует один или более процессов. Каждый та-
кой процесс представляется в ОС информационной структурой (таблицей,
дескриптором, контекстом процессора), содержащей данные о потребностях
процесса в ресурсах, а также о фактически выделенных ему ресурсах (об-
ласть оперативной памяти, количество процессорного времени, файлы, уст-
ройства ввода-вывода и др.).
Управление памятью. Подсистема управления памятью производит распре-
деление физической памяти между всеми существующими в системе процес-
сами, загрузку и удаление программных кодов и данных процессов в отве-
денные им области памяти, настройку адресно-зависимых частей кодов про-
цесса на физические адреса выделенной области, а также защиту областей
памяти каждого процесса. Стратегия управления памятью складывается из
стратегий выборки, размещения и замещения блока программы или данных в
основной памяти. Соответственно используются различные алгоритмы, оп-
ределяющие, когда загрузить очередной блок в память (по запросу или с уп-
реждением), в какое место памяти его поместить и какой блок программы
или данных удалить из основной памяти, чтобы освободить место для раз-
мещения новых блоков.
Управление файлами. Функции управления файлами сосредоточены в файло-
вой системе ОС. Операционная система виртуализирует отдельный набор
данных, хранящихся на внешнем накопителе, в виде файла – простой не-
структурированной последовательности байтов, имеющих символьное имя.
Для удобства работы с данными файлы группируются в каталоги, которые, в
свою очередь, образуют группы– каталоги более высокого уровня. Файловая
система преобразует символьные имена файлов, с которыми работает поль-
зователь или программист, в физические адреса данных на дисках, организу-
ет совместный доступ к файлам, защищает их от несанкционированного дос-
тупа.
Управление внешними устройствами. Функции управления внешними уст-
ройствами возлагаются на подсистему управления внешними устройствами,
называемую также подсистемой ввода-вывода. Она является интерфейсом
между ядром компьютера и всеми подключенными к нему устройствами.
Спектр этих устройств очень обширен (принтеры, сканеры, мониторы, моде-
мы, манипуляторы, сетевые адаптеры, АЦП разного рода и др.), сотни моде-
лей этих устройств отличаются набором и последовательностью команд, ис-
пользуемых для обмена информацией с процессором и другими деталями.
Программа, управляющая конкретной моделью внешнего устройства и учи-
тывающая все его особенности, называется драйвером. Наличие большого
количества подходящих драйверов во многом определяет успех ОС на рынке.
Защита данных и администрирование. Безопасность данных вычислитель-
ной системы обеспечивается средствами отказоустойчивости ОС, направлен-
ными на защиту от сбоев и отказов аппаратуры и ошибок программного
обеспечения, а также средствами защиты от несанкционированного доступа.
Для каждого пользователя системы обязательна процедура логического вхо-
да, в процессе которой ОС убеждается, что в систему входит пользователь,
разрешенный административной службой. Администратор вычислительной
системы определяет и ограничивает возможности пользователей в выполне-
нии тех или иных действий, т.е. определяет их права по обращению и ис-
пользованию ресурсов системы.
Интерфейс прикладного программирования. Прикладные программисты ис-
пользуют в своих приложениях обращения к операционной системе, когда
для выполнения тех или иных действий им требуется особый статус, кото-
рым обладает только ОС. Возможности операционной системы доступны
программисту в виде набора функций, который называется интерфейсом
прикладного программирования (Application Programming Interface, API).
Пользовательский интерфейс. ОС обеспечивает удобный интерфейс не толь-
ко для прикладных программ, но и для пользователя (программиста, админи-
стратора). В ранних ОС интерфейс сводился к языку управления заданиями и
не требовал терминала. Команды языка управления заданиями набивались на
перфокарты, а результаты выполнения задания выводились на печатающее
устройство.
- Классификация ит.
- 2. Инфологическое проектирование базы данных предметной области.
- 3. Определение Web-дизайна.
- Геоинформационные системы.
- 2. Этапы проектирования бд.
- 3. Общие характеристики пользователей и особенности программирования сайтов в зависимости от этих характеристик.
- 1.Принцип "открытости" информационной системы. Семиуровневая модель взаимодействия информационных систем. Технологии открытых систем.
- 2. Основы реляционной алгебры.
- 3. Проектирование сайтов.
- Распределенные системы обработки данных; технологии «клиент- сервер». Понятия «толстый» и «тонкий» клиенты.
- 2. Основные категории языка манипулирования данными sql.
- 3. Структура сайта.
- Информационные подсистемы tps, mis, oas, kws и kms, их место в системе управления организацией, основные пользователи этих подсистем.
- 2. Понятие бизнес-логики. Хранимые процедуры, триггеры, представления.
- 3. Теория навигации.
- Этапы моделирования систем.
- 2. Основные блоки эвм.
- 3. Понятие и структура электронного учебника, принципы разработки.
- Статистическое моделирование систем на эвм.
- 2. Системная плата персонального компьютера.
- 3. Управление коммуникативной деятельностью в дистанционном образовании.
- Программы, среды и системы моделирования.
- 2. Виды и структура основной памяти.
- 3. Особенности работы в системе Moodle.
- Основные понятия планирования экспериментов.
- 3. Педагогические особенности проведения образовательного процесса в дистанционном образовании.
- Основные элементы языка gpss.
- 3. Основные принципы и модели дистанционного образования.
- 1. Данные, информация и знания. Приобретение, создание, описание и кодификация, хранение/востребование, передача и использование знаний в организации.
- 2. Назначение и основные функции операционных систем.
- 3. На какие группы можно разделить всю информацию по видам восприятия, которые возможны при работе с компьютерной и коммуникационной техникой.
- 1. Семантические сети, их классификация и принципы построения. Типы объектов и отношений в семантических сетях.
- 2. Управление процессами и потоками.
- 3. Укажите известные вам форматы аудио, видео, графики укажите их преимущества и недостатки, области применения.
- Классификация инструментальных средств для работы со знаниями. Языки, использующиеся при представлении и обработке знаний.
- Функции операционных систем по управлению памятью.
- Нейронные сети и их применение в ис. Биологический прототип и искусственный нейрон.
- 2. Характеристики файловых систем операционной системы Windows.
- 3. Библиотеки в Macromedia Flash.
- 1. Персептроны и зарождение искусственных нейронных сетей. Персептронная представляемость. Обучение персептрона. Алгоритм обучения персептрона.
- 2. Функции операционных систем по защите данных; политики безопасности.
- 2.1. Принципы проектирования защищенных систем
- 2.2. Понятие защищенной операционной системы
- 2.3. Подходы к созданию защищенных операционных систем
- 2.4. Административные меры защиты
- 2.5. Адекватная политика безопасности
- 3. Структура проекта в Macromedia Flash - кадры, слои, сцены.
- Топологии компьютерных сетей.
- 2. Система внутренних коммуникаций компании: вертикальные и горизонтальные каналы распространения знаний.
- 3. Структура информационно-логической модели информационных систем в образовании.
- Эталонная модель взаимодействия открытых систем (модель osi).
- Основные операции над семантическими сетями. Агрегация и обобщение. Управление выводом в сетевых моделях.
- Проектирование и разработка пользовательского интерфейса информационных систем в образовании.
- Стандарты Ethernet и Fast Ethernet.
- 3. Архитектура информационных систем в образовании.
- 5.1.2. Централизованная архитектура
- 5.1.3. Архитектура "файл-сервер"
- 5.1.4. Архитектура "клиент-сервер"
- 5.1.5. Многоуровневый "клиент-сервер"
- 5.1.6. Архитектура распределенных систем
- Адресация в сетях tcp/ip.
- Общие сведения о языках инженерии знаний. Понятие о функциональном и логическом программировании. Особенности языков Лисп, Пролог и Смолток.
- 3. Инструментальные средства проектирования информационных систем в образовании.
- Безопасность информационных сетей.
- Типы онтологий: верхнего уровня, предметных областей, прикладных онтологий. Лексические онтологии.
- 3. Модели жизненного цикла программного обеспечения информационных систем в образовании.
- Классификация современных операционных систем.
- 2. Роль и место банков данных в информационных системах.
- 3.Тэги, фреймы, создание документа в html.
- Планирование процессов и потоков.
- Сетевая модель данных
- Реляционная модель данных
- 3. Формы в html документах.
- Тупики, методы устранения тупиков.
- 2. Ограничения и целостность данных в базе.
- 3. Формы, функции, мультимедиа.
- Методы реализации виртуальной памяти.
- 2. Понятие транзакции. Управление транзакциями.
- 3. Типы ссылок, глобальная структура документа, метаданные, стили, списки.
- 1. Структура и функции файловой системы.
- 2. Управление пользователями и их правами доступа к данным в базе.
- 3. Вызов cgi программ.
- Основные классы современных эвм.
- Структура информационной сети.
- 3. Заголовки запросов и ответов.
- Физическая и функциональная структура микропроцессора.
- Классификация компьютерных сетей.
- 3. Модели объектов javascript и свойств объектов.
- Типы, назначение и параметры шин.
- Основные способы доступа к среде передачи в информационных сетях.
- 3. Фреймы, наследование кода скриптов различными страницами.
- Периферийные устройства.
- Методы коммутации в информационных сетях.
- 3. Возможные способы создания Web-страниц.
- Сети эвм.
- Этапы моделирования в системе gpss World.
- Баннеры: принципы создания.