Операционные системы

Наиболее сложный и важный элемент ПО – это ОС.

ОС – совокупность программ, которые обеспечивают нормальную работу всех основных устройств компьютера, всех программ и данных, используемых на компьютере при решении задач.

ОС состоит из двух основных частей – управляющие программы и обрабатывающие программы и включает в себя следующие основные программы:

диспетчер – управляющая программа для координации работы различных устройств ЭВМ, планирования использования и распределения машинного времени, аппаратуры между программами, пересылка программ из ВЗУ в ОЗУ и наоборот, распределение данных в памяти, ввод программ в выделенные участки ОЗУ, управление выполнением задачи, принятие решений в аварийных ситуациях, обнаружение и классификация ошибок и др.;

супервизор – управляющая программа для контроля координации используемых ресурсов и последовательности действий процессора;

отладчик – обрабатывающая программа для отладки программы;

редактор связей – программа для формирования непосредственно выполняемой в памяти программы на машинном языке.

Основными функциями ОС являются:

выполнение очередного по приоритету задания и отслеживание очередности;

управление распределением данных в памяти и извлечением их из памяти;

управление устройствами, их актуализация по мере необходимости (по требованиям программ);

восстановление работоспособности при сбоях;

управление работой арифметико-логического командного устройства процессора.

Данные, привлекаемые при решении задач, ОС с помощью специальных программ отображает на реальные физические структуры, носители данных. Для этих целей используется так называемая файловая система обмена данными между программами пользователя и ОС.

Файл – именованный структурированный набор однотипных последовательностей данных, обычно хранимый на внешнем носителе и копируемый для работы с ним по мере надобности в ОЗУ. Файловая система должна обеспечивать выполнение основных операций над файлами: создание, модификация (в том числе расширение и сжатие), уничтожение, чтение (запись), перемещение файла. Файловая система ведет справочник файлов, где регистрируются файлы активные, используемые в данном задании в данный момент.

ОС бывают различного типа:

однозадачные, используемые для решения в каждый момент времени только одной задачи;

многозадачные мультипрограммной обработки, загружающие в ОЗУ последовательность (пакет) независимых задач, а затем решающие эти задачи по очереди, выделяя каждой из них ресурсы компьютера (память, процессор, внешнее устройство) на некоторый промежуток времени, например, на 0,1 с (за такой небольшой промежуток времени компьютер с быстродействием 1 млн операций в секунду и очередностью в 10 программ, в каждой программе произведет около 100000 операций);

реального времени, которые обрабатывают порции данных по мере их поступления от источника информации, например от летящей ракеты и др.

Пример. ОС Linux – многопользовательская сетевая ОС с оконным графическим интерфейсом для персональных компьютеров и рабочих станций. Это открытая система (Open Code System) – исходные тексты распространяются с лицензией на свободное копирование, модификацию и установку для неограниченного числа пользователей. Разработана система Линусом Торвалдсом (Linus Torvalds) из университета Хельсинки и модифицируется всеми пользователями и др. Основные возможности ОС Linux:

возможность бесплатного и легального получения и использования исходных кодов ОС;

высокое быстродействие, надежность, устойчивость, защищенность от вирусов;

эффективная поддержка многопользовательского режима, многозадачности, интерактивности;

интегрируемость компьютера с ОС Linux в различные сети и Интернет;

возможность выполнения загрузочных файлов ОС Unix, DOS и Windows;

богатый набор инструментальных средств для разработки прикладных программ;

богатая, полная и открытая документация и исходные тексты всех компонент;

использование компьютера на полную мощность, "превращение" его в аналог сервера;

защита памяти процесса, экономная загрузка и динамически изменяемая память;

поддержка национальных алфавитов и соглашений, расширяемость и др.

Программное базовое обеспечение системы Linux:

системы программирования (C++, Pascal, Perl, ADA, Modula, Prolog, Java, Python и другие);

динамические библиотеки программ;

сетевое обеспечение на базе протоколов TCP/IP;

поддержка электронной мультимедийной почты;

поддержка основных типов СУБД;

графическая сетевая оконная система;

издательская система TEX , текстовый процессор LyX , основанный на TEX ;

многие другие сотни программ и пакетов.

Пример. Программы обеспечения связей процессора с устройствами бывают различного типа и назначения – драйверы дисплея, клавиатуры, мыши, принтера и т.д. Еще больше различных программ для тестирования (диагностики неисправностей) устройств компьютера – программы тестирования памяти, принтера, дисплея и т.д.