1. Предназначение операционных систем. Основные понятия ос. (Лекция 1)

Операционная система (ОС) – это ПО, являющееся:

- системой управления запуском и исполнением программ;

- виртуальной машиной, предоставляющей прикладным программам набор объектов и служб;

- интерфейсом между прикладными программами и аппаратными ресурсами;

- диспетчером аппаратных и программных ресурсов.

Приложения (прикладные программы) предназначены для решения задач в каких-либо конкретных областях (текстовые процессоры, ПО делопроизводства и документооборота и т.п.).

Системные программы и утилиты – специализированные программы, связанные как с настройкой ОС, так и с предоставлением дополнительных специализированных услуг, родственных задачам ОС (например, сетевых).

Аппаратное обеспечение - электронные и механические части вычислительного устройства, входящих в состав системы или сети, исключая программное обеспечение и данные. Аппаратное обеспечение включает: компьютеры и логические устройства, внешние устройства и диагностическую аппаратуру, энергетическое оборудование, батареи и аккумуляторы

Операционная система как виртуальная машина

- ОС скрывает от приложений как возможности и особенности программного управления устройствами, так и их конкретные модели. Т.е. позволяет работать с абстрактными устройствами (объектами): сетевая, звуковая и видеокарты, жесткий диск.

- ОС создает объекты, не являющиеся интерфейсом к аппаратным ресурсам: файловая система, объекты синхронизации для многопоточных программ и т.п.

- Ряд ОС имеют компоненты, предоставляющие расширенные функции, полезные для прикладного ПО (например, подсистема окружения Win32 в Windows).

Функции операционных систем:

Основные функции:

Выполнение по запросу программ (ввод и вывод данных, запуск и остановка других программ, выделение и освобождение дополнительной памяти и др.).

Загрузка программ в оперативную память и их выполнение.

Стандартизованный доступ к периферийным устройствам (устройства ввода-вывода).

Управление оперативной памятью (распределение между процессами, организация виртуальной памяти).

Управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (жёсткий диск, оптические диски и др.).

Обеспечение пользовательского интерфейса.

Составление расписания передаче управления потокам (процессам)

Основные понятия

- режимы работы ЭВМ; (режим ядра, пользователя)

- процессы, потоки;

- адресное пространство и виртуальная память;

- контекст выполнения;

- системные вызовы;

- система ввода/вывода;

- защита объектов (безопасность);

- оболочка.

Процесс (process) – выполняющаяся программа. Поток (thread) – сущность внутри процесса, получающая процессорное время для выполнения. Поток: набор команд ЦПУ (центрального процессорного устройства), стек, состояние и уникальный идентификатор.

Процесс – контейнер для набора ресурсов, используемых потоками. Фактически состоит из адресного пространства процесса, набора потоков и служебных данных (контекста выполнения – execution context, process state).

Все современные ОС основаны на базовом компоненте – ядре (kernel), функционирующем в защищенном режиме работы ЦПУ или в режиме ядра (kernel mode). Прикладные программы всегда работают в режиме пользователя (user mode). Некоторые части ОС тоже запущены в режиме пользователя. Адресное пространство процесса – набор адресов, доступный потокам процесса для размещения данных в момент его выполнения. Виртуальная память – механизм, позволяющий использовать адресное пространство процесса без учета наличия физической памяти необходимого объема. Системные вызовы – обращение прикладной программы к ядру ОС для выполнения какой-либо операции. Система ввода/вывода – комплекс средств обмена информацией с внешними устройствами. Оболочка – интерпретатор команд ОС, обеспечивающий интерфейс для взаимодействия пользователя с функциями системы.