Операционные системы

Многозадачность (multitasking, multiprogramming) - свойство операционной системы и ЭВМ, при которой один процессор может обрабатывать несколько разных программ или разных частей одной программы одновременно. При этом все программы вместе удерживаются в оперативной памяти и каждая выполняется за какой-то период времени.

В составе ОС различают  три группы компонентов:

• ядро, содержащее планировщик;
• драйверы устройств, непосредственно управляющие оборудованием;
• сетевую подсистему, файловую систему;
• системные библиотеки и

оболочку с утилитами.

Большинство программ, как  системных (входящих в ОС), так и  прикладных, исполняются в непривилегированном («пользовательском») режиме работы процессора и получают доступ к оборудованию (и, при необходимости, к другим ядерным ресурсам, а также ресурсам иных программ) только посредством системных вызовов. Ядро исполняется в привилегированном режиме: именно в этом смысле говорят, что ОС (точнее, её ядро) управляет оборудованием.

Ядро — центральная часть операционной системы, управляющая выполнением процессов, ресурсами вычислительной системы и предоставляющая процессам координированный доступ к этим ресурсам. Основными ресурсами являются процессорное время, память и устройства ввода-вывода. Доступ к файловой системе и сетевое взаимодействие также могут быть реализованы на уровне ядра.

Текущая редакция стандарта  на ОС содержит определения около  тысячи системных вызовов и других библиотечных подпрограмм (часть из которых должна реализоваться только в определённых классах систем; напр., в системах «реального времени») и около 200 команд оболочки и утилит ОС. Стандарт определяет лишь функции вызовов и команд, и не содержит указаний относительно способов их реализации.

Стандарт, кроме этого, определяет способ адресации файлов в системе, локализацию (установки, касающиеся национально-специфических моментов, таких, как язык сообщений или формат даты и времени), совместимый набор символов, синтаксис регулярных выражений, структуру каталогов в файловой системе, формат командной строки и некоторые другие аспекты поведения ОС.

В определении состава  ОС значение имеет критерий операциональной  целостности (замкнутости): система  должна позволять полноценно использовать (включая модификацию) свои компоненты. Поэтому в полный состав ОС включается и набор инструментальных средств (от текстовых редакторов до компиляторов, отладчиков и компоновщиков). Операциональной замкнутостью обладают системы, удовлетворяющие «разработческому» профилю в терминах стандарта.

Типы ОС:

• графические (с наличием графического пользовательского интерфейса - GUI) - текстовые (только командная строка);
• бесплатные - платные;
• открытые (с возможностью редактировать исходный код) - закрытые (без возможности редактировать исходный код);
• клиентские - серверные;
• высокая стабильность (устойчивость к сбоям аппаратной части)- низкая стабильность;
• простая в администрировании (для рядового пользователя) - сложная, для системных администраторов;
• 16-разрядная - 32-разрядная - 64-разрядная (в далеком прошлом были еще и 8-разрядные);
• с высоким уровнем безопасности данных - с низким уровнем безопасности.

Виды ОС:

• Многопользовательская система, система с коллективным доступом, система коллективного доступа (multiuser system, multiaccess system) - вычислительная система или ее часть (например операционная система), позволяющая нескольким пользователям одновременно иметь доступ к одной ЭВМ со своего терминала (локального или удаленного). Многопользовательский характер работы достигается благодаря режиму разделения времени, который заключается в очень быстром переключении ЭВМ между разными терминалами и программами и соответственно быстрой отработке команд каждого пользователя. При этом последний не замечает задержек времени, связанных с обслуживанием других пользователей. Примерами разработок указанного вида могут служить помимо Windows операционные системы: NetWare, созданная и развиваемая фирмой Novell (США) для локальных информационных вычислительных систем; Unix фирмы AT&T’s Bell Laboratories (США); REAL/32 и др.
• Однопользовательская система (one user system) -  операционная система, не обладающая свойствами многопользовательской. Примерами однопользовательских ОС являются MS DOS фирмы Microsoft (США) и ОС/2, созданная совместно Microsoft и IBM.

Сетевая операционная система, СОС (NOS, Network Operating System) - операционная система, предназначенная для обеспечения работы вычислительной сети. Примерами сетевых операционных систем являются Windows NT, Windows 2000, Novel Netware, Unix, Linux и др.

Функции:

• Управление памятью;
• Управление доступом к устройствам ввода-вывода;
• Управление файловой системой;
• Управление взаимодействием процессов, диспетчеризация процессов;
• Управление использованием ресурсов;
• Загрузка программ в оперативную память и их выполнение;
• Интерфейс с пользователем;
• Межмашинное взаимодействие (сеть);
• Защита самой системы и пользовательских данных и программ;
• Разграничение прав доступа и многопользовательский режим работы.

 

 

 

Литература

 

Гордеев А. В. Операционные системы: Учебник для вузов. — 2-е изд. — СПб.: Питер, 2007. — 416 с. — ISBN 978-5-94723-632-3

Деннинг П. Дж., Браун Р. Л. Операционные системы // Современный  компьютер. — М.: 1986.

Иртегов Д. В. Введение в  операционные системы. — 2-е изд. —  СПб.: BHV-СПб, 2007. — ISBN 978-5-94157-695-1

Керниган Б. У., Пайк Р. У. UNIX — универсальная среда программирования = The UNIX Programming Environment. — М.: 1992. (классическое введение в открытые ОС, по большей  части сохранившее актуальность)

Олифер В. Г., Олифер Н. А. Сетевые операционные системы. — СПб.: Питер, 2002. — 544 с. — ISBN 5-272-00120-6

Столлингс У. Операционные системы = Operating Systems: Internals and Design Principles. — М.: Вильямс, 2004. — 848 с. — ISBN 0-1303-1999-6

Таненбаум Э. С. Многоуровневая организация ЭВМ = Structured Computer Organization. — М.: Мир, 1979. — 547 с.

Таненбаум Э. С. Современные  операционные системы = Modern Operating Systems. — 2-е изд. — СПб.: Питер, 2005. — 1038 с. — ISBN 5-318-00299-4

Таненбаум Э. С., Вудхалл  А. С. Операционные системы. Разработка и реализация = Operating Systems: Design and Implementation. — 3-е изд. — СПб.: Питер, 2007. — 704 с. — ISBN 978-5-469-01403-4

Шоу А. Логическое проектирование операционных систем = The Logical Design of Operating Systems. — М.: Мир, 1981. — 360 с.

Рэймонд Э. С. Искусство программирования для UNIX = The Art of UNIX Programming. — М.: Вильямс, 2005. — 544 с. — ISBN 5-8459-0791-8

Mark G. Sobell. UNIX System V. A Practical Guide. — 3rd ed. — 1995.