1. Прикладное ПО предназначено для решения задач из различных сфер человеческой деятельности (текстовые редакции, графические редакторы, базы данных, табличные процессы и т. д.)

Системное ПО включает программы и комплексы программ которые обеспечивают функционирование вычислительной системы:

2,3. Операционная система - это комплекс управляющих и обрабатывающих программ которые выступают как интерфейс между пользователем и аппаратурой компьютера и обеспечивают эффективное управление ресурсами ПК.

Драйверы - это программы которые обеспечивают взаимодействие ОС с переферийными устройствами.

Утилиты - специальные системные программы которые позволяют облуживать ОС носители данных и всю вычислительную сисетму.

MS-DOS 1981-1995 развивалась параллельно с аппаратным обеспеченьем (поддержка двусторонних внешних дисков, поддержка жестких дисков, увеличение их обьема, поддержка компактдисков, включение новых утилит) Прошла путь развития от 1.0 - 6.22. Она так и осталась однозадачной, нет графического интерфейса и программы выполнялись в пределах одного МБ.

Windows (1.0- 3.1/3.11) 1985 Графическая операционная система, работала только с MS-DOS, но выполняла некоторые функции ОС: многозадачность, графический интерфейс, управление печатью.

Windows 95 Появились: Графический интерфейс, рабочий стол со значками, меню пуск, панель задач. Была включена длинных имена файлов. Поддержка 32 разрядных приложений. Поддержка Plag and Play - автоматическое обнаружение и конфигурирование устройства. Вышло 4 версии.

Windows 98 Стиль W, интеграция с интернетом, новые системные программы: очиска диска и индикатор ресурсов.

Windows NT 3.1 1993 Две версии serwer, workstion. Надежная, более защищенная ОС. Распространение сдерживалось высоким требование к аппаратуре

Windows NT 4.0 1996 Интерфейс W95 Два варианта. Не поддерживает технологию Plag and Play. Худшая совместимость с 16 разрядными приложениями.

К 2000 году было выпущено:

• Windows 2000 Одна для рабочих станций - Professional и три Серверных.

• Windows milenium

Windows XP Были устранены недостатки W2000. Microsoft выпустило драйверы для большого класса устройств фирмами производителя аппаратуры. А так же в ХР было большое число собственных драйверов.

Windows Vista Улучшеная система безопасности Bitlocker EFS. Windows Defender защита от шпионских программ. Родительский контроль. Недостатки: Реальные аппаратные требования превосходили возможности распространненых компьютеров тоого времени. Долгая загрузка

Windows 7

Windows 8

Unix 1962 Многозадачная, многопользовательская система, на сервере может работать несколько пользователей. Защищенное ядро, защита пользователей друг от друга.

4.

ядро - модули, выполняющие основные функции ОС;

модули, выполняющие вспомогательные функции ОС.

В состав ядра входят компоненты:

• решающие внутрисистемные задачи - организации вычислительного процесса, такие как переключение контекстов (состояние), загрузка/выгрузка станиц, обработка прерываний. Эти функции недоступны для приложений.

• для поддержки приложений, создавая для них так называемую прикладную программную среду.

Приложения могут обращаться к ядру с запросами - системными вызовами - для выполнения тех или иных действий, например, для открытия и чтения файла, вывода графической информации на дисплей, получения системного времени и т. д. Функции ядра, которые могут вызываться приложениями, образуют интерфейс прикладного программирования - API.

Для обеспечения высокой скорости работы ОС все модули ядра или большая их часть постоянно находятся в оперативной памяти, то есть являются резидентными.

Модули ОС, оформленные в виде утилит, системных обрабатывающих программ и библиотек, обычно загружаются в оперативную память только на время выполнения своих функций, то есть являются транзитными.

Разработчики операционной системы уделяют особое внимание надежности кодов ядра. Обычно ядро оформляется в виде программного модуля некоторого специального формата, отличающегося от формата пользовательских приложений.

Вспомогательные модули - программы архивирования данных на магнитной ленте, дефрагментации диска, текстового редактора. Вспомогательные модули ОС оформляются либо в виде приложений, либо в виде библиотек процедур.

Некоторые компоненты ОС оформлены как обычные приложения. Решение о том, является ли какая-либо программа частью ОС или нет, принимает производитель ОС. Среди многих факторов решающим является то, что будет ли программа иметь массовый спрос у потенциальных пользователей данной ОС.

Некоторая программа может существовать определенное время как пользовательское приложение, а потом стать частью ОС, или наоборот. Примером такого изменения статуса программы является Web-браузер компании Microsoft, который сначала поставлялся как отдельное приложение, затем стал частью операционных систем Windows NT 4.0 и Windows 95/98.

5. Прерывание - специфичные сигналы, посылаемые процессору устройством или программой, когда требуется его вмешательство. В этом случае он прекращает обработку выполняемой программы и вызывает программу обработчик прерываний.

Прерывания, возникающие при работе ВС, разделяются на три основных класса: внешние (их иногда называют асинхронными) и внутренними (синхронные), программные.

Внешние прерывания вызываются асинхронными событиями, которые происходят вне прерванного процесса, например:

• прерывание от таймера;

• прерывания от внешних устройств (прерывания по вводу/выводу);

• прерывание по нарушению питания;

• прерывания от пользователя ВС;

• прерывания от другого процессора или другой ВС.

Внешние прерывания называются также аппаратными, т.к. эти прерывания возникают вследствие подачи аппаратурой (например, контроллером принтера) электрического сигнала, который передается на специальный вход процессора.

Внутренние прерывания вызываются событиями, которые связаны с работой процессора и являются синхронными с его операциями.

Примерами являются следующие запросы на прерывания:

• при нарушении  адресации (в адресной части выполняемой команды указан запрещенный ли несуществующий адрес, обращение к отсутствующему сегменту или  странице при  организации механизмов виртуальной памяти)

• при делении на нуль;

• при обнаружении ошибок в работе различных устройств средствами контроля.

Программные прерывания – возникают при выполнении особой команды процессора, выполнение которой имитирует прерывание, то есть переход на новую последовательность инструкций. При выполнении команды программного прерывания процессор отрабатывает ту же последовательность действий, что и при возникновении внешнего или внутреннего прерывания, но только происходит это в предсказуемой точке программы — там, где программист поместил данную команду. Использование программных прерываний часто приводит к более компактному коду программ по сравнению с использованием стандартных команд выполнения процедур.

Диспетчеризация прерываний в ос

Операционная система должна играть активную роль в организации обработки прерываний. Прерывания выполняют очень полезную для вычислительной системы функцию — они позволяют реагировать на асинхронные по отношению к вычислительному процессу события. В то же время прерывания создают дополнительные трудности для ОС в организации вычислительного процесса.

В операционной системе выделяется программный модуль, который занимается диспетчеризацией обработчиков прерываний. Этот модуль в разных ОС называется по-разному:  диспетчером или супервизором прерываний.

При возникновении прерывания диспетчер прерываний вызывается первым. Он запрещает ненадолго все прерывания, а затем выясняет причину прерывания.

После выполнения подпрограммы обработки прерывания управление вновь передается супервизору, и уже диспетчер задач в свою очередь запускает на выполнение задачу, которой решено будет выделить процессор.

6. Есть в тетради!!!

7. Есть в тетради!!!

8.Есть в тетради!!!

9.Есть в тетради!!!

10. Есть в тетради!!!

11. Есть в тетради!!!

12. Есть в тетради!!!

14. Есть в тетради!!!

15. Есть в тетради!!!

16. Задачи ос по управлению устройствами ввода-вывод. Разделение устройств и данных между процессами

Одной из главных задач ОС является обеспечение обмена данными между приложениями и периферийными устройствами компьютера. Организация ввода-вывода считается одной из сложных областей проектирования ОС из-за огромного числа различных устройств ввода-вывода, которые должна поддерживать ОС. ОС должна обеспечить управление устройствами, и возможность прикладным программам считывать или сохранять данные. Особенно это актуально для многозадачных ОС, где существует проблема разделения. Каждой отдельной программе нельзя разрешить обращаться непосредственно к устройству. Ошибки в программах ввода-вывода могут привести к нарушению работы ОС, т.к. часть операции ввода-вывода осуществляются для самой ОС.

В современной ОС функции обмена данными с периферийными устройствами выполняет подсистема ввода-вывода.

Основными компонентами подсистемы ввода-вывода являются:

• драйверы, управляющие внешними устройствами;

• файловая система;

• диспетчер прерываний.

Подсистема ввода-вывода (Input – Output Subsystem) в многозадачной ОС должна решать следующие задачи:

• организация параллельной работы устройств ввода-вывода и процессора;

• согласование скоростей обмена и кэширование данных;

• разделение устройств и данных между процессами;

• обеспечение удобного логического интерфейса между устройствами и остальной частью системы;

• поддержка широкого спектра драйверов с возможностью простого включения в систему нового драйвера;

• динамическая загрузка и выгрузка драйверов;

• поддержка нескольких файловых систем;

• поддержка синхронных и асинхронных операций ввода-вывода.

Организация параллельной работы устройств ввода-вывода и процессора.

Каждое устройство ввода-вывода вычислительной системы — диск, принтер, и т. п. — снабжено специализированным блоком управления, называемым контроллером.

Контроллер взаимодействует с драйвером устройством. Он периодически принимает от драйвера выводимую на устройство информацию, а также команды управления, которые говорят о том, что с этой информацией нужно сделать (например, вывести в виде текста в определенную область терминала или записать в определенный сектор диска).

Под управлением контроллера устройство может некоторое время выполнять свои операции автономно, не требуя внимания со стороны центрального процессора.

От подсистемы ввода-вывода требуется минимизировать загрузку процессора задачами ввода-вывода, оставив как можно больше процессорного времени на выполнение пользовательских потоков.

Данная задача обычно решается на основе многоуровневой приоритетной схемы обслуживания по прерываниям. Для реализации приоритетной схемы задействуется общий диспетчер прерываний ОС.