Операционная система, ядро

Операционные системы занимают особое место среди программных средств всех типов, являясь ядром программного обеспечения. Операционная система (ОС) – это комплекс программ, обеспечивающих:

• управление ресурсами, то есть согласованную работу всех аппаратных средств компьютера;
• управление процессами, то есть выполнение программ, их взаимодействие с устройствами компьютера и с данными;
• пользовательский интерфейс, то есть диалог пользователя с компьютером, выполнение определенных простых команд – операций по обработке информации.

Операционная система – наиболее машинозависимый вид программного обеспечения, ориентированный на конкретные модели компьютеров, поскольку они напрямую управляют их устройствами, или обеспечивают интерфейс между пользователем и аппаратной частью компьютера.

За время существования компьютеров операционные системы претерпели значительную эволюцию, так, первые операционные системы были однопользовательскими и однозадачными. Эффективность использования ресурсов компьютера в этом случае оказывалась невысокой из – за простоев всех, кроме одного работающего периферийного устройства компьютера.

По мере роста возможностей, производительности и изменениях в соотношении стоимости устройств компьютера положение стало нетерпимым, что привело к появлению многозадачных операционных систем, оставшихся однопользовательскими. Такие операционные системы обеспечивают постановку заданий в очередь на выполнение, параллельное выполнение заданий, разделение ресурсов компьютера между выполняющимися заданиями. При многозадачном режиме:

• в оперативной памяти находится несколько заданий пользователей
• время работы процессора разделяется между программами, находящимися в оперативной памяти и готовыми к обслуживанию процессором
• параллельно с работой процессора происходит обмен информацией с различными внешними устройствами

Наиболее совершенны и сложны многопользовательские многозадачные операционные системы, которые предусматривают одновременное выполнение многих заданий нескольких пользователей, обеспечивают разделение ресурсов компьютера в соответствии с приоритетами пользователей и защиту данных каждого пользователя от несанкционированного доступа. В этом случае операционная система работает в режиме разделения времени, то есть обслуживает многих пользователей, работающих каждый со своего терминала.

Суть режима разделения времени: каждой программе, находящейся в оперативной памяти и готовой к исполнению выделяется для исполнения фиксированный задаваемый в соответствии с приоритетом пользователя интервал времени (интервал мультиплексирования). Если программа не выполнена до конца за этот период, ее исполнение прерывается и программа переводится в конец очереди. Из начала очереди извлекается следующая программа, которая  исполняется в течение соответствующего интервала мультиплексирования, затем поступает в конец очереди и так далее в соответствии с циклическим алгоритмом.

Понятия, важные для понимания принципов функционирования всех операционных систем: понятие процесса играет ключевую роль и вводится применительно к каждой программе отдельного пользователя. Управление процессами (как целым, так и каждым в отдельности) – важнейшая функция операционной системы. При исполнении программ на центральном процессоре следует различать следующие характерные состояния:

• порождение – подготовка условий для исполнения задания процессором
• активное состояние (или счет) – непосредственное исполнение задания процессором
• ожидание – по причине занятости какого – либо требуемого ресурса
• готовность – программа не исполняется, но все необходимые для исполнения программы ресурсы, кроме центрального процессора, предоставлены
• окончание – нормальное или аварийное завершение исполнения программы, после которого процессор и другие ресурсы ей не предоставляются

Концепция прерываний выполнения программ является базовой при построении любой операционной системы.

В настоящее время используется много типов различных операционных систем для ЭВМ различных видов, однако в их структуре существуют общие принципы. В составе многих операционных систем можно выделить некоторую часть, которая является основой всей системы и называется ядром. В состав ядра входят наиболее часто используемые модули, такие как модуль управления системой прерывания, средства по распределению таких основных ресурсов, как оперативная память и процессор. Программы, входящие в состав ядра, при загрузке операционной системы помещаются в оперативную память, где они постоянно находятся и используются при функционировании ЭВМ. Такие программы называют резидентными. К резидентным относят также и программы драйверы, управляющие работой периферийных устройств. Важной частью операционной системы является командный процессор – программа, отвечающая за интерпретацию и исполнение простейших команд, подаваемых пользователем и его взаимодействие с ядром операционной системы. Кроме того, к операционной системе следует относить богатый набор утилит – обычно небольших программ, обслуживающих различные устройства компьютера.

Обсудить на форуме...

Автор: Admin Добавлен: 10.11.2008