Информатика Автор В. А. Серков Программное обеспечение информационных

Информатика Автор В. А. Серков Программное обеспечение информационных технологий Серков Владимир Алексеевич

Системное программное обеспечение Серков Владимир Алексеевич

Операционная система это программное обеспечение, играющее роль посредника между прикладными программами и аппаратной частью вычислительной системы. Серков Владимир Алексеевич

Операционная система выполняет две по существу мало связанные функции. 1. Обеспечение пользователюпрограммисту удобств посредством предоставления для него расширенной машины. 2. Повышение эффективности использования компьютера путем рационального управления его ресурсами. Серков Владимир Алексеевич

Решением первой задачи является предоставление пользователю некоторой расширенной или виртуальной машины, которую легче программировать и с которой легче работать, чем непосредственно с аппаратурой, составляющей реальную машину. Серков Владимир Алексеевич

Виртуальным в вычислительной технике называется любой ресурс, обладающий свойствами, которые отсутствуют у реальных ресурсов аналогичного назначения. Виртуальная память компьютера обладает значительно большим объемом, чем реальная. Серков Владимир Алексеевич

Управление ресурсами включает решение двух общих, не зависящих от типа ресурса задач: - планирование ресурса - то есть определение, кому, когда, а для делимых ресурсов и в каком количестве, необходимо выделить данный ресурс; - отслеживание состояния ресурса - то есть поддержание оперативной информации о том, занят или не занят ресурс, а для делимых ресурсов - какое количество ресурса уже распределено, а какое свободно. Серков Владимир Алексеевич

Классификация операционных систем Серков Владимир Алексеевич

Особенности алгоритмов управления ресурсами Однозадачные ОС (MS-DOS, MSX ) в основном выполняют функцию предоставления пользователю виртуальной машины, делая более простым и удобным процесс взаимодействия пользователя с компьютером. Многозадачные ОС (OC EC, OS/2, UNIX, Windows) , кроме вышеперечисленных функций, управляют разделением совместно используемых ресурсов, таких как процессор, оперативная память, файлы и внешние устройства. Серков Владимир Алексеевич

Поддержка многопользовательского режима Однопользовательские (MS-DOS, Windows 98, ранние версии OS/2). Многопользовательские (UNIX, Windows NT, Windows XP). Главным отличием многопользовательских систем от однопользовательских является наличие средств защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей. Серков Владимир Алексеевич

Особенности аппаратных платформ По типу аппаратуры различают операционные системы персональных компьютеров, мини-компьютеров, мейнфреймов, кластеров и сетей ЭВМ. Среди перечисленных типов компьютеров могут встречаться как однопроцессорные варианты, так и многопроцессорные. В любом случае специфика аппаратных средств, как правило, отражается на специфике операционных систем. Серков Владимир Алексеевич

Особенности областей использования Многозадачные ОС подразделяются на три типа в соответствии с использованными при их разработке критериями эффективности: - системы пакетной обработки (например, OC EC), - системы разделения времени (UNIX, VMS), - системы реального времени (QNX, RT/11). Серков Владимир Алексеевич

Особенности архитектуры Монолитное ядро, которое компонуется как одна программа, работающая в привилегированном режиме и использующая быстрые переходы с одной процедуры на другую, не требующие переключения из привилегированного режима в пользовательский режим и наоборот. Микроядро, работающее также в привилегированном режиме и выполняющего только минимум функций по управлению аппаратурой, в то время как функции ОС более высокого уровня выполняют специализированные компоненты, работающие в пользовательском режиме. Серков Владимир Алексеевич

Основные задачи операционных систем 1. Управление процессами. 2. Управление памятью. 3. Система управления файлами Серков Владимир Алексеевич

Управление процессами Серков Владимир Алексеевич

Прикладная программа выполняет систематическую последовательность действий с данными. Данные представляются и хранятся на т. н. носителях данных. Совокупность носителей данных, используемых при какой-либо обработке данных, будем называть информационной средой. Процесс можно определить как последовательность сменяющих друга состояний некоторой информационной среды. Можно определить процесс, как работающую программу. Серков Владимир Алексеевич

Процесс может находиться в одном из трех основных состояний: Выполнение - активное состояние процесса, во время которого процесс обладает всеми необходимыми ресурсами и непосредственно выполняется процессором. Ожидание - пассивное состояние процесса, процесс заблокирован, он не может выполняться по своим внутренним причинам. Готовность - также пассивное состояние процесса, но в этом случае процесс заблокирован в связи с внешними обстоятельствами. Серков Владимир Алексеевич

Состояние операционной среды отображается состоянием регистров и программного счетчика, режимом работы процессора, указателями на открытые файлы, информацией о незавершенных операциях вводавывода, кодами ошибок выполняемых данным процессом системных вызовов и т. д. Эта информация называется контекстом процесса. Сохранение контекста процесса позволяет любой момент времени перевести процесс в состояние готовности или ожидания и затем (в нужный момент) возобновить его выполнение с точки прерывания. Серков Владимир Алексеевич

В операционных системах, поддерживающих режим многозадачности, применяется два основных способа планирования процессов: 1. Режим квантования процессорного времени. 2. Приоритетное планирование. Серков Владимир Алексеевич

Режим квантования Каждому процессу определяется фиксированный квант (промежуток) времени и операционная система поочередно выделяет им ресурсы процессора, смена активного процесса происходит, если: - процесс завершился и покинул систему; - произошла ошибка; - процесс перешел в состояние ОЖИДАНИЕ; - исчерпан квант процессорного времени, отведенный данному процессу. Серков Владимир Алексеевич

Приоритетное планирование Приоритет - это число, характеризующее степень привилегированности процесса при использовании ресурсов вычислительной машины, в частности, процессорного времени: чем выше приоритет, тем выше привилегии. Из очереди готовых процессов выбирается на выполнение процесс с наивысшим приоритетом и выполняется до тех пор, пока он сам не освободит ресурсы процессора. В некоторых ОС вытеснение процесса производится при появлении в очереди процесса с более высоким приоритетом. Серков Владимир Алексеевич

Управление памятью Серков Владимир Алексеевич

1. Отслеживание свободной и занятой памяти, выделение памяти процессам и освобождение памяти при завершении процессов. 2. Вытеснение процессов из оперативной памяти на диск, когда размеры основной памяти не достаточны для размещения в ней всех процессов. 3. Возвращение процессов в оперативную память, когда в ней освобождается место. 4. Настройка адресов программы на конкретную область физической памяти. Серков Владимир Алексеевич

Для активизации процесса необходимо программу, реализующую процесс, загрузить в оперативную память компьютера. Поскольку объем памяти ограничен, то может наступить момент, когда для очередного процесса просто не найдется места в оперативной памяти. Серков Владимир Алексеевич

Для решения проблемы памяти операционная система поддерживает файл «подкачки оперативной памяти» на жестком магнитном диске, который вместе с физической памятью образует виртуальную память. Серков Владимир Алексеевич

Серков Владимир Алексеевич

Большое количество запущенных на выполнение программ (процессов) может потребовать частого выполнения операции обмена между файлом подкачки и оперативной памятью, что приводит к снижению производительности компьютера. Серков Владимир Алексеевич

Система управления файлами Серков Владимир Алексеевич

Файловая система - это часть операционной системы, назначение которой состоит в том, чтобы обеспечить пользователю удобный интерфейс при работе с данными, хранящимися на диске, и обеспечить совместное использование файлов несколькими пользователями и процессами. Файл – поименованное место на диске, куда можно записать информацию и откуда можно прочитать информацию. Серков Владимир Алексеевич

Типы файлов Обычные файлы в свою очередь подразделяются на текстовые и двоичные. Текстовые файлы состоят из строк символов, представленных в ASCII-коде. Двоичные файлы не используют ASCII-коды, они часто имеют сложную внутреннюю структуру, например, объектный код программы или архивный файл. Каталог - это, с одной стороны, группа файлов, объединенных пользователем исходя из некоторых соображений, а с другой стороны - это файл, содержащий системную информацию о группе файлов, его составляющих. Специальные файлы - это файлы, ассоциированные с устройствами ввода-вывода, которые позволяют пользователю выполнять операции вводавывода, используя обычные команды записи в файл или чтения из файла. Серков Владимир Алексеевич

Структура иерархической файловой системы Серков Владимир Алексеевич

Идентификация файлов Каждый файл должен иметь уникальный идентификатор (расширенное имя), позволяющий однозначно определить единственный файл из множества. Идентификатор состоит из следующих элементов: - имя диска; - имя каталога (при необходимости последовательности подкаталогов), в котором находится файл; - имя файла; - расширение. Серков Владимир Алексеевич

Пример C: УчебныеИнформатикаIvanov. doc Имя файла - Ivanov; Расширение – doc. Файл расположен на диске С в каталоге второго уровня Информатика, который находится в каталоге первого уровня Учебные. Серков Владимир Алексеевич

Типовые расширения имени файлов Расшир. Назначение файла doc xls Документ, созданный программой Word. Документ, созданный программой Excel. exe Выполняемая программа. htm Гипертекстовый документ. pas Текст программы на языке Паскаль. jpg Графический файл. Серков Владимир Алексеевич

Операции с файловой системой Создать (New) - создание нового файла и выделение для него места на диске. Копировать (Copy) – создание копии файла на другом носителе. Сохранить (Save) – сохранение содержимого файла по месту первоначальной записи. Сохранит как (Save As) – сохранение файла на новом носителе или под другим именем. Серков Владимир Алексеевич

Фрагментация диска Серков Владимир Алексеевич

Архитектура операционной системы Windows Серков Владимир Алексеевич