Лекция №1 Организация операционной системы
Download 97 Kb.
|
Лекция1Введение в ОС с заданием
|
Лекция №1 « Введение в дисциплину “Операционные системы”» 1.1 Место операционных систем в классификации программного обеспечения Информационно-вычислительная система представляет собой совокупность технических и программных средств, которые предназначены для решения задач, связанных с автоматической обработкой информации. Взаимодействие такой системы с внешним миром осуществляется с помощью устройств ввода-вывода, обеспечивающих связь с пользователями или приборами с целью обработки данных и для управления. Без программ (совокупности команд, которые должен выполнять процессор) компьютер - не более чем простое переплетение бесполезных электронных схем. Программное обеспечение (software) на данный момент составляет сотни тысяч программ, которые предназначены для обработки самой разнообразной информация с самыми различными целями. Любая современная информационно-вычислительная система состоит из двух взаимосвязанных частей, показанных на рисунке 1. Рисунок 1 - «Классификация ПО» Система автоматизации программирования - это набор программ, обеспечивающий автоматизированную разработку программы, перевод ее в машинные коды и дальнейшую отладку программы. Отладчики - это набор программ, который позволяет просмотреть содержимое всех ячеек памяти (состояние машины), изменять содержимое этих ячеек и организовать трассировку программы, т.е. позволяет найти ошибку в программе. Трассировка программы - это выполнение программы либо по шагам, либо по остановкам в заданных точках. Назначение редактора связи - связать транслированные модули в одну загрузочную программу. Языки по отношению к человеку делятся на : 1) Машинные коды это команды, которые может выполнять машина на аппаратном уровне. 2) Языки низкого уровня это языки, ориентированные на машину и привязаны к машинному коду (языки типа Assembler, МакроAssembler). 3) Языки высокого уровня - это машинно-независимые языки, ориентированные на человека. Пример языка проблемно ориентированного - Pascal, процедурно ориентированные - Excel, FoxPro, объектно-ориентированные –Delphi, Visual C++ и другие. Транслятор - это программа перевода с одного языка на другой (в частном случае перевод программы с языка высокого уровня в машинные коды). Трансляция программы в загрузочный (выполняемый) модуль может производиться тремя путями: 1)ассемблирование - формирование загрузочного модуля на основании соответствия команд ассемблера машинным кодам; 2)компиляция - получение загрузочного модуля из программы, написанной на машинно-независимом языке высокого уровня; 3) интерпретация - пооператорный перевод команд языка высокого уровня в исполняемый код с одновременным исполнением его. По назначению операционные системы можно разбить на два класса: универсальные, предназначенные для решения широкого класса задач и специализированные - для решения одной или узкого класса задач. Диалоговая система воспринимает команды пользователя в диалоге, при этом сама система не принимает решений. Недостаток: ресурсы системы используются нерационально из-за медленной работы пользователя. Система пакетной обработки самостоятельно обрабатывает пакет задач поступающих на вход в произвольный момент времени. Системы пакетной обработки могут быть однозадачные либо с разделением времени. Достоинство: позволяет машине оптимизировать распределение ресурсов, например с целью получения максимальной производительности. Операционная система реального времени (ОС РВ) управляет хотя бы одной задачей реального времени , которая должна быть решена к заданному моменту времени. Как правило, такие системы работают при дефиците времени. Основная функция информационно-вычислительной системы заключается в предоставлении услуг для решения традиционных задач: - управление информацией (хранение, введение и использование имен и обозначений, поиск, организация связей и.т.п.); - разработка и отладка программ; - эксплуатация программ. Можно считать, что совокупность таких услуг представляет для пользователя некоторую “абстрактную” или “виртуальную” машину в противоположность реальной, существующей физически машине. Описание этих услуг и правила пользования ими образуют интерфейс информационно-вычислительной системы. Этот интерфейс определяет язык абстрактной машины, который позволяет пользователям и приборам общаться с системой. C развитием технических средств уровень абстракции выражения отношений на таком языке повышается. Объекты или операции, рассматриваемые в качестве элементарных для абстрактной машины, реализуются с помощью все более сложных объектов и операций физической машины. Кроме того, разные пользователи одной и той же информационно-вычислительной системы должны иметь возможность общаться с различными абстрактными машинами. 1.2 Поколения операционных систем. Определение, функции и свойства ОС 1.2.1 Поколения ОС Появление каждого нового поколения аппаратных средств сопровождалось резким повышением возможностей компьютера. • Нулевое поколение (40-е годы) или первый период (1945-1955) На первых вычислительных машинах ОС не было. Пользователь имел полный доступ к машинному языку, и все программы писались непосредственно в машинных командах. • Первое поколение (50-е годы). Это были системы пакетной обработки, обеспечивающие экономию времени, затрачиваемого на переход от решения одной задачи к другой. Задача, запущенная на выполнение, получала в свое полное распоряжение все ресурсы машины. После завершения каждой задачи управление возвращалось ОС, которая обеспечивала запуск в решение следующей задачи. • Второе поколение (начало 60-х годов) или второй период (1955 - 1965) Появились первые системы с мультипрограммным режимом работы и первые мультипроцессорные системы. Были предложены методы, впервые обеспечившие независимость программирования от внешних устройств. Для программы пользователя исчезла необходимость знать, каким образом информация записывается на внешнее устройство, а нужно лишь дать соответствующее указание ОС. Были разработаны системы с разделением времени, предоставившие нескольким пользователям возможность одновременно в диалоговом, или интерактивном, режиме с помощью пультов-терминалов взаимодействовать с компьютером. Появились первые системы реального времени, в которых компьютеры применялись для управления технологическими процессами производства. Характерной особенностью систем реального времени является немедленная реакция на предусмотренные события. • Третье поколение (середина 60-х - середина 70-х годов) или третий период (1965 -1980) Это поколение ОС появилось одновременно с новым типом компьютеров, которые можно охарактеризовать как машины общего назначения. Первым представителем таких компьютеров стала система «System/360» фирмы ВМД 1964 г. ОС третьего поколения были многорежимными системами, что явилось значительным шагом вперед, но были громоздкими и дорогостоящими. • Четвертое поколение (середина 70-х - настоящее время) или четвертый период (1980 - настоящее время) Самым важным моментом можно считать появление микропроцессора и персонального компьютера и, как следствие, появление нового поколения ОС. Распространение вычислительных сетей привело к внедрению систем передачи и шифрования данных. ОС стали более удобными, ориентированными на неподготовленного пользователя, получили дружественный интерфейс. Начала широко использоваться концепция виртуальных машин, где пользователь имеет дело с функциональным эквивалентом компьютера, создаваемым для него операционной системой. 1.2.2 Определение, функции и свойства ОС Определение№1: Операционная система - это набор программ, которые обеспечивают возможность использования аппаратуры компьютера. Определение №2: ОС – это набор системного ПО, позволяющий вести диалог пользователя с аппаратурой ПК. Определение №3: ОС – программное обеспечение, управляющее системными ресурсами и предоставляющее услуги, позволяющие приложениям выполняться должным образом. Определение №4: ОС – комплекс управляющих и обрабатывающих программ, выполняющий задачи управления ресурсами системы и предоставляющий прикладным программам операционную среду для их исполнения. У операционной системы две основные функции: расширение возможностей ЭВМ и управление ее ресурсами. ОС могут управлять как аппаратными, так и программными ресурсами. ОС предоставляют интерфейс прикладного программирования для упрощения процесса разработки приложений. ОС упрощают пользователю доступ к системным ресурсам, одновременно обеспечивая приложениям и пользователям надежную, безопасную и адекватно реагирующую на их действия среду. Главное назначение операционной системы - это управление ресурсами, а основные ресурсы - это аппаратура компьютера: процессорами, памятью, устройствами ввода-вывода, данными. Пользователь обращается к ОС посредством одного или нескольких пользовательских приложений, а также посредством специального приложения, называемого оболочкой, или интерпретатором команд. Большинство современных ОС реализованы в виде: а) текстовых интерфейсов, позволяющих вводить команды с клавиатуры; б) графических интерфейсов пользователя (GUI), позволяющих с помощью мыши указать, щелкнуть, перетащить значок с целью запроса у ОС некоторых услуг. Совокупность программ, объединяющая основные компоненты ОС, называется ядром. К этим компонентам относят: Планировщик процессов, который определяет, когда и в течение какого периода времени процесс обрабатывается процессором. Диспетчер памяти, который определяет, когда и каким образом память распределяется между процессами и что следует предпринять, если основной памяти недостаточно. Диспетчер ввода-вывода, который обслуживает запросы ввода данных с аппаратных устройств и вывода на них. Диспетчер межпроцессорного взаимодействия, который позволяет процессам взаимодействовать между собой. Диспетчер файловой системы, который упорядочивает поименованные объекты на запоминающих устройствах и предоставляет интерфейс для доступа к данным на этих устройствах. Планировщик дисковых операций отвечает за переупорядочивание запросов дискового ввода-вывода для повышения производительности и сокращения времени ожидания процессом доступа к диску, т.к. внешние ЗУ работают намного медленнее процессора или основной памяти. Массив независимых дисковых накопителей с избыточностью (RAID) предназначен для сокращения этого времени посредством одновременного использования ряда дисков для удовлетворения запросов ввода-вывода. 1.2.3 Основные функций, которые выполняют классические операционные системы: планирование заданий и использования процессора; обеспечение программ средствами коммуникации и синхронизации; управление памятью; управление файловой системой; управление вводом-выводом; обеспечение безопасности. Каждая из приведенных функций обычно реализована в виде подсистемы, являющейся структурным компонентом ОС. В каждой операционной системе эти функции, реализованы по-своему, в различном объеме. 1.2.4 Свойства ОС Эффективность. Живучесть. Масштабируемость. Расширяемость. Мобильность. Защищенность. Интерактивность. Практичность. ЗАДАНИЕ СРС1. Найти и выписать в лекционный конспект определения перечисленных свойств ОС. Источники Финогенов Ms-Dos: Самоучитель по системным функциям, Горячая линия-телеком, 2001, 382 стр. Панкратов Операционная система MS-DOS 6.22: Справочное пособие, Познавательная книга плюс, 2001, 224 стр. Губин А. Работа в Ms-Dos для всех: Практическое пособие, Радио и связь, 1993, 160 стр. Франкен Г., Молявко С. MS-DOS 6.2 для пользователя, Киев, BHV, 1994, Москва, БИНОМ, 1994. Фигурнов В. IBM PC для пользователя, г.Уфа, НПО “Информатика и Компьютеры”, 1993. Руководство по программированию под управлением MS DOS:Пер.с фр./Пьеро Ф.,Люкзак Ж.-Л.,Рейко Ф.;Под ред.Пьеро Ф..-М.:Радио и связь,1995.-544с. Козлов, О. А. Операционные системы [Электронный ресурс]/ Ю. Ф. Михайлов, С. А. Зайцева, О. А. Козлов .— Шуя : ФГБОУ ВПО "ШГПУ", 2013 .— 140 с. - Режим доступа: https://rucont.ru/read/753532?file=206356&f=753532ЭБС Руконт Кручинин А. Ю. Операционные системы [Электронный ресурс]: учебное пособие. – Оренбург: Изд-во ГОУ ОГУ, 2009. - 132 с. Режим доступа: https://rucont.ru/read/485739?file=193139&f=485739ЭБС Руконт Download 97 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|