1. Операционные системы. Основные понятия

Операционная система (ОС) - комплекс системных и управляющих программ, предназначенных для наиболее эффективного использования всех ресурсов вычислительной системы (ВС) (Вычислительная система - взаимосвязанная совокупность аппаратных средств вычислительной техники и программного обеспечения, предназначенная для обработки информации) и удобства работы с ней.

Назначение ОС - организация вычислительного процесса в вычислительной системе, рациональное распределение вычислительных ресурсов между отдельными решаемыми задачами; предоставление пользователям многочисленных сервисных средств, облегчающих процесс программирования и отладки задач. Операционная система исполняет роль своеобразного интерфейса (Интерфейс - совокупность аппаратуры и программных средств, необходимых для подключения периферийных устройств к ПЭВМ) между пользователем и ВС, т.е. ОС предоставляет пользователю виртуальную ВС. Это означает, что ОС в значительной степени формирует у пользователя представление о возможностях ВС, удобстве работы с ней, ее пропускной способности. Различные ОС на одних и тех же технических средствах могут предоставить пользователю различные возможности для организации вычислительного процесса или автоматизированной обработки данных.

В программном обеспечении ВС операционная система занимает основное положение, поскольку осуществляет планирование и контроль всего вычислительного процесса. Любая из компонент программного обеспечения обязательно работает под управлением ОС.

В соответствии с условиями применения различают три режима ОС: пакетной обработки, разделения времени и реального времени. В режиме пакетной обработки ОС последовательно выполняет собранные в пакет задания. В этом режиме пользователь не имеет контакта с ЭВМ, получая лишь результаты вычислений. В режиме разделения времени ОС одновременно выполняет несколько задач, допуская обращение каждого пользователя к ЭВМ. В режиме реального времени ОС обеспечивает управление объектами в соответствии с принимаемыми входными сигналами. Время отклика ЭВМ с ОС реального времени на возмущающее воздействие должно быть минимальным.

2. Основные характеристики операционных систем.

Операционная система предназначена для управления выполнения пользовательских программ планирование и управление вычислительными ресурсами ЭВМ. Операционные системы были опробованы самые разнообразные подходы и структурные элементы, большинство из них которых можно объединить в следующие категории:

1) Архитектура микро-ядра

2) Много поточность

3) Симметричная многопроцессорность

4) Распределение ОС

5) Объектно-ориентированный дизайн

Отличительной особенностью большинства ОС является большое многолитное ядро. Ядро ОС обеспечивает большинство ее возможностей:

 Планирование

 Работу с файловой системой

 Сетевые функции

 Работу драйверов различных устройств

 Управление памяти

Работу других серверов ОС обеспечивают процессы, которые иногда называют серверами. Эти процессы запускаются в пользовательском режиме и микро-ядро работает с ними также, как и с другими приложениями. Такой подход позволяет разделить задачу разработки ОС на разработку ядра и разработку серверов.

Много поточность – это технология, при которой процесс выполняющий приложение разделяется на несколько потоков.

Поток – это единица работы, включающая контекст процессора, а также свою собственную область стека.

Процесс – это набор нескольких или из одного потоков, а также связанные с этими потоками системных ресурсов.

Для повышения эффективности и надежности используется технология симметричной многопроцессорности. Симметричную многопроцессорность можно определить как автономно-компьютерную систему со следующими характеристиками:

 В системе имеется несколько процессоров

 Эти процессоры, соединенные между собой коммуникационной шиной или какой-нибудь другой схемой, совместно используют одну и туже основную память и одни и те же устройства ввод и вывода. Все процессоры могут выполнять одни и теже функции.

Производительность

Если задание, которое должен выполнять компьютер, можно организовать так, что какие-то части этого задания будут выполняться параллельно, это приведет к повышению производительности по сравнению с однопроцессорной системой.

Надежность

При симметричной мультипроцессорной обработке отказ одной из процессора не приведет к остановке машины, потому что все процессоры могут выполнять одни и теже функции.

Наращивание

Добавляя дополнительные процессоры в систему, пользователь может повысить ее производительность.

Масштабируемость

Производители могут предлагать свои продукции в различных, различающихся ценой и производительностью, конфигурациях, предназначенная для работы с разным количеством процессором. Часто можно встретить совместное обслуживание много поточности и многопроцессорности, однако эти два понятия являются независимыми. Много поточность – полезная концепция для структурирования процессоров, приложений и ядра даже на машине с одним процессором.

Заманчивой особенностью многопроцессорных систем является то, что наличие нескольких процессоров прозрачно для пользователя – за распределение потоков между процессорами и за синхронизацию разных процессоров отвечает ОС.

Одним из последних новшеств в устройстве ОС стало использование объектно-ориентированных технологий. Объектно-ориентированный дизайн помогает навести порядок в процессе добавления к основному небольшому ядру дополнительных модулей.