3. Понятие Виртуальной Машины (вм).

Основные цели ОС:

• обеспечить пользователя удобными средствами;

• предоставить эффективный метод современного использования ресурсов системы.

То с чем сталкивается пользователь – уже ВМ, чьи характеристики больше напоминают характеристики ОС, чем аппаратное оборудование компьютера.

ОС связывает ВМ с реальной аппаратурой машины.

Понятие ресурса.

Ресурсом является один из компонентов КС предоставляемые им возможности.

Все КС должны включать в себя:

-один или несколько процессоров, которые одновременно выполняют действия с хранимой информацией;

-некоторый тип запоминающего устройства, в котором хранятся как команды для процессора, так и ожидающие обработки данные;

-устройства ввода-вывода, которое может считывать/ выдавать результат.

В ВМ все системные ресурсы считаются ресурсами потенциально-совместного использования.

Использование ВМ обеспечивает работу нескольким пользователям, а также обеспечивает определенный уровень защиты данных.

Характеристики ВМ, которая является более управляемой, отличаются от характеристик реальной машины.

4-8. Основные параметры, определяющие различия между Реальной (РМ) и ВМ.

1. Ввод-вывод.

Особенности ввода-вывода основного оборудования достаточно сложны и требуют специального ПО для использования. ОС избавляет пользователя от необходимости понимать эти сложности и представляет ВМ со способностями ввода-вывода.

2. Память.

Многие ОС представляют собой ВМ, память которой отличается по размеру от РМ. Например, ОС может использовать вторичную память в виде вторичных дисков, чтобы создать иллюзию большего объема основной памяти.

Можно разделить основную память между пользователями так, что каждый из них будет видеть ее меньше, чем на самом деле.

Управление памятью включает:

• распределение имеющейся физической памяти между всеми идущими в системе процессами в текущий момент времени;

- распределение загрузки кодов и данных процесса в отведенные им области памяти;

• распределение, настройку адресозависимых частей кода процесса на физический адрес в выделенной области;

• настройка адресозависимых частей кода процесса на физические адреса выделенной области;

• ответственность за защиту областей памяти каждого процесса.

Один из наиболее распространенных способов управления – Виртуальная Память (ВП).

Наличие в ОС механизма ВП позволяет создавать программы как бы в однородной операционной памяти большего объема, чем имеющаяся физически память. В действительности при таком подходе все данные, которые используются программистом, хранятся на диске и при необходимости частями (страница/сегмент) отображаются в физическую память.

При перемещении кодов и данных между ОП и диском подсистема ВП выполняет перевод виртуальных адресов, полученных в результате компиляции и компоновки программы в физические адреса ячеек ОП.

2. Файловая система.

Определяет принципы доступа к данным и способы их организации на диске или другом носителе.

Все современные ОС имеют соответствующие системы управления памятью, которые разработаны для работы в конкретной ОС. ФС обычно базируются на дисковой памяти РМ, но ОС позволяет пользователю получить доступ к хранимой информации по символьному имени.

ВМ допускает некоторые структуры для использования сохраненной информации.

2. Защита и обработка ошибок.

Компьютеры различают по степени защиты, предоставляемой оборудованием. И ОС должна строиться так, чтобы предоставить ВМ, в которой пользователи не могли бы воздействовать друг на друга или нарушать целостность системы.

2. Программное взаимодействие.

ВМ предоставляет возможность пользовательским программам взаимодействовать после их запуска. ОС доступны программисту в виде набора функций, который называется интерфейсом прикладного программирования (IPI).

Для разнообразных новых приложений все особенности конкретной ОС представлены ее АPI. Поэтому ОС с различной внутренней организацией, но одинаковым набором АPI-функций представляется как одна и та же ОС и обеспечивает переносимость приложений между внутренними различиями ОС, но которые соответствуют одному стандарту АPI.

Приложение выполняет обращение к функциям IPI с помощью системных вызовов, а способ их реализации зависит от структуры организации ОС, которая связана с особенностями аппаратной платформы (также зависит от языка программирования).

2. Программный контроль.

ВМ снабжает пользователя средствами манипулирования программами и данными в рамках КС.

Пользователь снабжается некоторым интерфейсом, который позволяет отследить, что требуется, чтобы ВМ сделала, например, компиляцию и выполнение исходных программ. Этот интерфейс может иметь форму командного языка или графической системы. Современные ОС поддерживают развитые функции пользовательского интерфейса. Он может быть алфавитно-цифровым или графическим.

При работе с алфавитно-цифровым терминалом пользователь имеет в распоряжении систему команд, которые могут считываться как команда за командой или из командного файла, который содержит последовательность команд.

Программный модуль ОС, который отвечает за эти действия, называется командным интерпретатором.

Ввод команд может быть упрощен, если интерфейс представлен графически.