Gdzie na Ziemi zarejestrowano najwyższą temperaturę? Rekordy w nauce i technice
Co to jest system operacyjny
Nazwa parametru | Oznaczający |
Temat artykułu: | Co to jest system operacyjny |
Rubryka (kategoria tematyczna) | Informatyka |
system operacyjny to zestaw wzajemnie połączonych programów systemowych, których celem jest organizacja interakcji użytkownika z komputerem i wykonywanie wszystkich innych programów.
System operacyjny działa jako łącznik pomiędzy sprzętem komputerowym z jednej strony a wykonywanymi programami, a także użytkownikiem z drugiej strony.
System operacyjny jest zwykle przechowywany w zewnętrznej pamięci komputera - na dysku. Po włączeniu komputera jest on odczytywany z pamięci dysku i umieszczany w pamięci Baran.
Proces ten jest zwykle nazywany ładowanie systemu operacyjnego.
Funkcje systemu operacyjnego obejmują:
- prowadzenie dialogu z użytkownikiem;
- zarządzanie wejściami/wyjściami i danymi;
- planowanie i organizacja procesu przetwarzania programu;
- dystrybucja zasobów (RAM i pamięć podręczna, procesor, urządzenia zewnętrzne);
- uruchamianie programów do wykonania;
- wszystkie możliwe pomocnicze czynności konserwacyjne;
- przesyłanie informacji pomiędzy różnymi urządzeniami wewnętrznymi;
- wsparcie programowe do obsługi urządzeń peryferyjnych (wyświetlacz, klawiatura, napędy dyskowe, drukarka itp.).
System operacyjny można nazwać rozszerzeniem oprogramowania urządzenia sterującego komputerem. System operacyjny ukrywa przed użytkownikiem skomplikowane, niepotrzebne szczegóły interakcji ze sprzętem, tworząc między nimi warstwę. W rezultacie ludzie są uwolnieni od bardzo pracochłonnej pracy związanej z organizowaniem interakcji ze sprzętem komputerowym.
Biorąc pod uwagę zależność od liczby jednocześnie przetwarzanych zadań oraz liczby użytkowników, którym może obsłużyć system operacyjny, wyróżnia się cztery podstawowe klasy systemów operacyjnych:
1. pojedynczy użytkownik, jednozadaniowość, które obsługują jedną klawiaturę i mogą współpracować tylko z jedną (in ten moment) zadanie;
2. pojedynczy użytkownik, jednozadaniowość z drukowaniem w tle, które pozwalają, oprócz głównego zadania, na uruchomienie jednego dodatkowe zadanie, zwykle skupiający się na drukowaniu informacji. Przyspiesza to pracę przy drukowaniu dużych ilości informacji;
3. wielozadaniowość jednego użytkownika, które zapewniają jednemu użytkownikowi równoległe przetwarzanie kilku zadań. Na przykład możesz podłączyć kilka drukarek do jednego komputera, z których każda będzie pracować dla „własnego” zadania;
4. wielozadaniowość wielu użytkowników, umożliwiając wielu użytkownikom wykonywanie wielu zadań na jednym komputerze. Te systemy operacyjne są bardzo złożone i wymagają znacznych zasobów maszynowych.
Różne modele komputerów korzystają z systemów operacyjnych o różnej architekturze i możliwościach. Do działania wymagają różnych zasobów. Zapewniają różny stopień obsługi programowania i pracy z gotowymi programami.
System operacyjny komputera osobistego przeznaczonego do użytku profesjonalnego musi zawierać następujące główne komponenty:
- Programy sterujące wejściami/wyjściami;
- programy zarządzające systemem plików i planujące zadania dla komputera;
- procesor języka poleceń, który odbiera, analizuje i wykonuje skierowane do niego polecenia system operacyjny.
Każdy system operacyjny ma swój własny język poleceń , co pozwala użytkownikowi na wykonanie określonych czynności:
- uzyskać dostęp do katalogu;
- wykonać znakowanie nośników zewnętrznych;
- uruchamiać programy;
- ... inne akcje.
Analiza i wykonanie poleceń użytkownika, w tym ładowanie gotowych programów z plików do pamięci RAM i ich uruchamianie odbywa się poprzez procesor poleceń system operacyjny.
Do sterowania zewnętrznymi urządzeniami komputerowymi wykorzystywane są specjalne programy systemowe - kierowcy . Razem tworzą się standardowe sterowniki urządzeń Podstawowy System Wejścia Wyscia (BIOS), który zwykle jest przechowywany w pamięci stałej komputera.
Co to jest system operacyjny – pojęcie i rodzaje. Klasyfikacja i cechy kategorii „Co to jest system operacyjny” 2017, 2018.
Jest to zestaw wzajemnie połączonych programów, który działa jako interfejs pomiędzy aplikacjami i użytkownikami z jednej strony, a sprzętem z drugiej. Zgodnie z tą definicją system operacyjny realizuje dwie grupy funkcji.
- udostępnienie użytkownikowi lub programiście rozbudowanego sprzętu zamiast prawdziwego sprzętu komputerowego maszyna wirtualna, z którym wygodniej jest pracować i łatwiej programować;
- zwiększanie efektywności korzystania z komputera poprzez racjonalne zarządzanie jego zasobami według określonych kryteriów.
System operacyjny (OS) to program przeznaczony do zarządzania wszystkimi fizycznymi i logicznymi zasobami komputera i zdolny do tworzenia interfejsu między użytkownikiem a komputerem.
System operacyjny ma za zadanie kontrolować wykonywanie programów użytkownika, planować i zarządzać zasobami obliczeniowymi.
Systemy operacyjne komputerów osobistych dzielą się na:
1. Jedno- i wielozadaniowość (w zależności od liczby równolegle działających procesów aplikacyjnych);
2. Jedno- i wieloużytkownikowy (w zależności od liczby użytkowników pracujących jednocześnie z systemem operacyjnym);
3. Nieprzenośne i przenośne do innych typów komputerów;
4. Niesieciowe i sieciowe, zapewniające pracę w sieci lokalnej.
Przykłady systemów operacyjnych: MS DOS, Windows 98/2000, Windows XP, Lunix itp.
Cel systemów operacyjnych
System operacyjny to zestaw wzajemnie połączonych programów systemowych, których celem jest organizowanie interakcji użytkownika z komputerem i zarządzanie zasobami system komputerowy aby móc je jak najefektywniej wykorzystać. System operacyjny działa jako łącznik pomiędzy sprzętem komputerowym z jednej strony a wykonywanymi programami, a także użytkownikiem z drugiej strony. System operacyjny można nazwać rozszerzeniem oprogramowania urządzenia sterującego komputerem. System operacyjny ukrywa przed użytkownikiem złożone, niepotrzebne szczegóły kontroli sprzętu, tworząc między nimi warstwę, w wyniku czego ludzie są uwolnieni od bardzo pracochłonnej pracy związanej z organizowaniem interakcji ze sprzętem komputerowym.
Głównym wymaganiem dla systemu operacyjnego jest trudne zadanie organizowanie skuteczne dzielenie się zasobów przez kilka procesów, a złożoność ta jest generowana głównie przez losowy charakter żądań zużycia zasobów. W systemie wieloprogramowym tworzone są kolejki żądań od jednocześnie uruchomionych programów do współdzielonych zasobów komputera: procesora, strony pamięci, drukarki, dysku. System operacyjny organizuje obsługę tych kolejek przy użyciu różnych algorytmów: „kto pierwszy, ten lepszy”, oparty na priorytetach, okrężny itp.
Nowoczesny system operacyjny zazwyczaj musi obsługiwać przetwarzanie wielu programów, pamięć wirtualną, graficzny interfejs użytkownika z wieloma oknami oraz wiele innych niezbędnych funkcji i usług. Oprócz tych wymagań dotyczących kompletności funkcjonalnej systemy operacyjne podlegają równie ważnym wymaganiom operacyjnym:
· Rozszerzalność. Chociaż sprzęt komputerowy staje się przestarzały w ciągu kilku lat, użyteczne życie systemów operacyjnych można mierzyć w dekadach. Dlatego systemy operacyjne zawsze zmieniają się ewolucyjnie w czasie, a zmiany te są bardziej znaczące niż zmiany sprzętowe. Zmiany w systemie operacyjnym zwykle wiążą się z nabyciem nowych właściwości, takich jak obsługa nowych typów urządzeń zewnętrznych lub nowych technologii sieciowych. Jeśli kod systemu operacyjnego jest napisany w taki sposób, że można wprowadzać uzupełnienia i zmiany bez naruszania integralności systemu, wówczas taki system operacyjny nazywa się rozszerzalnym. Rozszerzalność osiąga się dzięki modułowej strukturze systemu operacyjnego, w którym programy są budowane z zestawu pojedynczych modułów, które współdziałają jedynie poprzez funkcjonalny interfejs;
· Przenośność. W idealnym przypadku kod systemu operacyjnego powinien być łatwo przenoszony z jednego typu procesora na inny typ procesora i z jednego typu platformy sprzętowej (która różni się nie tylko typem procesora, ale także sposobem organizacji całego sprzętu komputerowego) na inny rodzaj platformy sprzętowej. Przenośne systemy operacyjne mają kilka opcji implementacji dla różnych platform, ta właściwość systemu operacyjnego nazywana jest również wieloplatformowością;
· Zgodność. Istnieje kilka „długowiecznych” popularnych systemów operacyjnych, dla których opracowano szeroką gamę aplikacji. Niektóre z nich cieszą się dużą popularnością. Dlatego dla użytkownika przechodzącego z jednego systemu operacyjnego na inny z tego czy innego powodu możliwość uruchomienia znanej aplikacji w nowym systemie operacyjnym jest bardzo atrakcyjna. Jeśli system operacyjny umożliwia uruchamianie aplikacji napisanych dla innych systemów operacyjnych, wówczas mówi się, że jest kompatybilny z tymi systemami operacyjnymi. Należy dokonać rozróżnienia pomiędzy zgodnością binarną i zgodnością źródłową. Pojęcie kompatybilności obejmuje także obsługę interfejsów użytkownika innych systemów operacyjnych;
· Niezawodność i odporność na awarie. System musi być chroniony zarówno przed błędami wewnętrznymi, jak i zewnętrznymi, awariami i awariami. Jego działania powinny być zawsze przewidywalne, a aplikacje nie powinny być w stanie wyrządzić szkody systemowi operacyjnemu. O niezawodności i odporności systemu operacyjnego na błędy decydują przede wszystkim rozwiązania architektoniczne leżące u jego podstaw, a także jakość jego implementacji (debugowanie kodu). Ponadto ważne jest, czy system operacyjny zawiera obsługę oprogramowania zapewniającego odporność na awarie sprzętu, takiego jak macierze dyskowe lub zasilacze awaryjne;
· Bezpieczeństwo. Nowoczesny system operacyjny musi chronić dane i inne zasoby systemu komputerowego przed nieautoryzowanym dostępem. Aby system operacyjny miał właściwości zabezpieczające, musi przynajmniej posiadać możliwość sprawdzenia legalności użytkowników, zapewnienia legalnym użytkownikom zróżnicowanych praw dostępu do zasobów, a także być w stanie rejestrować wszystkie zdarzenia „podejrzane” dla bezpieczeństwa systemu operacyjnego. system. Właściwość bezpieczeństwa jest szczególnie ważna w przypadku sieciowych systemów operacyjnych. W takich systemach operacyjnych zadanie ochrony danych przesyłanych przez sieć jest dodawane do zadania kontroli dostępu;
· Produktywność. System operacyjny musi być tak szybki i responsywny, jak pozwala na to platforma sprzętowa. Na wydajność systemu operacyjnego wpływa wiele czynników, wśród których najważniejsze to architektura systemu operacyjnego, różnorodność funkcji, jakość programowania kodu, możliwość uruchomienia systemu operacyjnego na platformie o wysokiej wydajności (wieloprocesorowej);
Zarządzanie procesem
Najważniejsza część systemu operacyjnego, bezpośrednio wpływająca na jego funkcjonowanie komputer, to system zarządzania procesami. Dla każdego nowo utworzonego procesu system operacyjny generuje struktury informacyjne systemu, przydziela mu obszar pamięci RAM, w którym będą znajdować się kody procesów i dane, a także udostępnia mu wymagana ilość Czas procesora. Ponieważ procesy często jednocześnie zajmują te same zasoby, do obowiązków systemu operacyjnego należy utrzymywanie kolejek żądań procesów o zasoby i synchronizowanie ich np. kolejek dla procesora, drukarki, portu szeregowego oraz wstrzymywanie wykonywania do czasu wystąpienia zdarzenia w systemie .
Zarządzanie pamięcią
Funkcje zarządzania pamięcią systemu operacyjnego obejmują śledzenie wolnej i używanej pamięci; przydziela pamięć procesom i zwalnia ją po zakończeniu procesów; ochrona pamięci; przenoszenie procesów z pamięci RAM na dysk i przywracanie ich do pamięci RAM, a także przypisywanie adresów programów do określonego obszaru pamięci fizycznej. Pamięć jest równie ważnym zasobem procesu jak procesor, ponieważ proces może być wykonany przez procesor tylko wtedy, gdy jego kody i dane znajdują się w pamięci RAM.
Zarządzaj plikami i urządzeniami zewnętrznymi
Zdolność systemu operacyjnego do „osłaniania” złożoności prawdziwego sprzętu jest bardzo wyraźnie widoczna w jednym z głównych podsystemów systemu operacyjnego - systemie plików. System operacyjny tworzy wirtualny zbiór danych przechowywanych na dysku zewnętrznym w postaci pliku – prostego, nieustrukturyzowanego ciągu bajtów o symbolicznej nazwie. Dla wygody pracy z danymi pliki są pogrupowane w katalogi, które z kolei tworzą grupy - katalogi więcej wysoki poziom. Użytkownik może używać systemu operacyjnego do wykonywania działań na plikach i katalogach, takich jak wyszukiwanie według nazwy, usuwanie, wyświetlanie treści na urządzeniu zewnętrznym (na przykład na wyświetlaczu), zmienianie i zapisywanie treści.
Ochrona i administracja danych
Ważnym środkiem ochrony danych są funkcje audytu systemu operacyjnego, które polegają na rejestrowaniu wszelkich zdarzeń, od których zależy bezpieczeństwo systemu.
Podstawowe klasyfikacje systemów operacyjnych
Systemy operacyjne mogą różnić się cechami implementacji wewnętrznych algorytmów zarządzania głównymi zasobami komputera (procesorami, urządzeniami, pamięcią), cechami zastosowanych metod projektowania, rodzajami platform sprzętowych, obszarami zastosowań i wieloma innymi właściwościami.
Istnieje kilka klasyfikacji systemów operacyjnych, do których należą: określone kryteria, odzwierciedlając różne zasadnicze cechy systemy, spójrzmy na najczęstsze:
Według celu
1. Systemy ogólnego przeznaczenia.
Oznacza system operacyjny zaprojektowany do rozwiązywania szerokiego zakresu zadań, w tym uruchamiania różnych aplikacji, tworzenia i debugowania programów, pracy z siecią i multimediami.
2. Systemy czasu rzeczywistego.
Zaprojektowany do pracy w pętli sterowania obiektem.
Inne systemy specjalistyczne.
Są to różne systemy operacyjne, nastawione przede wszystkim na skuteczne rozwiązanie określonej klasy, przy większym lub mniejszym uszkodzeniu innych zadań
Ze względu na charakter interakcji użytkownika
1. Wsadowe systemy operacyjne przetwarzające wcześniej przygotowane zadania
2.Konwersacyjne systemy operacyjne realizujące zadania użytkownika w sposób interaktywny
System operacyjny z graficznym interfejsem użytkownika
Wbudowany system operacyjny bez interakcji z użytkownikiem
Według liczby jednoczesnych zadań
1. Jednozadaniowy system operacyjny.
W takich systemach w danym momencie nie może istnieć więcej niż jeden proces użytkownika. Jednak w tym samym czasie mogą być uruchomione procesy systemowe
Wielozadaniowy system operacyjny.
Zapewniają równoległe wykonywanie niektórych procesów użytkownika. Implementacja wielozadaniowości wymaga znacznego skomplikowania algorytmów i struktur danych stosowanych w systemie.
Według liczby jednoczesnych użytkowników
1. System operacyjny dla jednego użytkownika.
Charakteryzują się pełnym dostępem użytkownika do zasobów. Takie systemy są dopuszczalne głównie na izolowanych komputerach.
2. System operacyjny dla wielu użytkowników.
Ich ważnym elementem są środki ochrony danych i procesów każdego użytkownika, oparte na koncepcji właściciela zasobu i precyzyjnym określeniu praw dostępu przyznanych każdemu użytkownikowi systemu.
Według sprzętu
1. Jednoprocesorowy system operacyjny.
2. Wieloprocesorowy system operacyjny.
Do zadań takiego systemu należy sprawny podział realizowanych zadań pomiędzy procesory oraz organizacja skoordynowanego działania wszystkich procesorów.
3. Sieciowy system operacyjny.
Obejmują one możliwość dostępu do innych komputerów lokalna sieć, pracując z plikami i innymi serwerami.
4.Rozproszone systemy operacyjne.
System rozproszony, korzystając z zasobów sieci lokalnej, prezentuje je użytkownikowi jako ujednolicony system, nie podzielone na oddzielne maszyny.
Według metody konstrukcyjnej
1. Mikrojądrowy
2. Monolityczny
Klasyfikacja systemów operacyjnych według rodzin
Systemy operacyjne: przeznaczenie i główne funkcje
Koncepcja systemu operacyjnego
System operacyjny (OS) to zestaw programów zapewniający interakcję wszystkich części sprzętowych i programowych komputera ze sobą oraz interakcję między użytkownikiem a komputerem.
System operacyjny zapewnia całościowe funkcjonowanie wszystkich komponentów komputera, a także zapewnia użytkownikowi dostęp do możliwości sprzętowych komputera. System operacyjny jest podstawowym i niezbędnym elementem oprogramowania komputera, bez niego komputer w zasadzie nie może działać.
Skład systemu operacyjnego
Struktura systemu operacyjnego składa się z następujących modułów:
moduł podstawowy (jądro systemu operacyjnego)- zarządza pracą programów i systemem plików, zapewnia dostęp do niego i wymianę plików pomiędzy urządzeniami peryferyjnymi;
T.mi. tłumaczy polecenia z języka programu na język „kodu maszynowego” zrozumiały dla komputera
procesor poleceń- rozszyfrowuje i wykonuje polecenia użytkownika otrzymane przede wszystkim za pośrednictwem klawiatury;
T.mi. prosi użytkownika o polecenia i wykonuje je. Użytkownik może wydać np. polecenie wykonania jakiejś operacji na plikach (kopiowanie, usunięcie, zmiana nazwy), polecenie wydrukowania dokumentu itp.
sterowniki peryferyjne- oprogramowanie zapewnia spójność pracy tych urządzeń z procesorem (każde urządzenie peryferyjne przetwarza informacje inaczej i w innym tempie);
T.mi. specjalne programy zapewniające kontrolę pracy urządzeń i koordynację wymiany informacji z innymi urządzeniami. Każde urządzenie ma swój własny sterownik.
dodatkowe programy serwisowe(narzędzia) - sprawiają, że proces komunikacji pomiędzy użytkownikiem a komputerem jest wygodny i wszechstronny
te. Takie programy umożliwiają konserwację dysków, wykonywanie operacji na plikach, pracę w sieciach komputerowych itp.
Cel systemu operacyjnego
System operacyjny został zaprojektowany do rozwiązywania następujących zadań:
Konserwacja sprzętu komputerowego;
tworzenie środowiska pracy i interfejsu użytkownika;
wykonywanie poleceń użytkownika i instrukcji programu;
organizacja wejścia/wyjścia, przechowywanie informacji i
zarządzanie plikami i danymi.
Zgodnie z definicją wszystkie zadania rozwiązywane przez system operacyjny można podzielić na dwie grupy:
udostępnienie użytkownikowi lub programiście zamiast prawdziwego sprzętu komputerowego rozbudowanej maszyny wirtualnej (tj. tak naprawdę nieistniejącej), na której wygodniej się pracuje i łatwiej programuje;
zwiększenie efektywności korzystania z komputera poprzez racjonalne zarządzanie jego zasobami według jakiegoś kryterium.
Funkcje systemu operacyjnego
Główne funkcje:
Wykonywanie, na żądanie programów, tych dość elementarnych (niskiego poziomu) działań, które są wspólne dla większości programów i często można je znaleźć w prawie wszystkich programach (wejściowe i wyjście danych, uruchamianie i zatrzymywanie innych programów, przydzielanie i zwalnianie dodatkowej pamięci itp.).
Standaryzowany dostęp do urządzeń peryferyjnych (urządzenia wejścia/wyjścia).
Zarządzanie pamięcią RAM (dystrybucja pomiędzy procesami, organizacja pamięci wirtualnej).
Kontrolowanie dostępu do danych na nośnikach nieulotnych (takich jak dysk twardy, dyski optyczne itp.), zorganizowanych w określonym systemie plików.
Udostępnienie interfejsu użytkownika.
Operacje sieciowe, obsługa stosu protokołów sieciowych.
Dodatkowe funkcje:
Równoległe lub pseudorównoległe wykonywanie zadań (wielozadaniowość).
Efektywna dystrybucja zasobów systemu obliczeniowego pomiędzy procesami.
Kontrola dostępu różne procesy do zasobów.
Organizacja niezawodnego przetwarzania (niezdolność jednego procesu obliczeniowego do zamierzonego lub omyłkowego wpływu na obliczenia w innym procesie) opiera się na delimitacji dostępu do zasobów.
Interakcja pomiędzy procesami: wymiana danych, wzajemna synchronizacja.
Ochrona samego systemu, a także danych i programów użytkowników przed działaniami użytkowników (złośliwymi lub nieświadomymi) lub aplikacjami.
Tryb pracy wielu użytkowników i różnicowanie praw dostępu.
Ewolucja systemów operacyjnych i podstawowe idee
Za poprzednika systemu operacyjnego należy uznać programy narzędziowe (programy ładujące i monitory), a także biblioteki często używanych procedur, które zaczęto rozwijać wraz z pojawieniem się komputerów uniwersalnych 1. generacja(koniec lat 40. XX w.). Narzędzia minimalizują fizyczną manipulację sprzętem przez operatora, a biblioteki pozwalają uniknąć wielokrotnego programowania tych samych działań (wykonywanie operacji we/wy, obliczanie funkcji matematycznych itp.).
W latach pięćdziesiątych i sześćdziesiątych XX wieku powstały i wdrożono główne idee determinujące funkcjonalność systemu operacyjnego: tryb wsadowy, dzielenie czasu i wielozadaniowość, rozdział władzy, czas rzeczywisty, struktury plików i systemy plików.
system operacyjnyDOS-u
DOS to pierwszy system operacyjny dla komputerów osobistych, który rozpowszechnił się i był głównym systemem dla komputerów IBM PC w latach 1981-1995. Z biegiem czasu został praktycznie zastąpiony przez nowe, nowoczesne systemy operacyjne Windows i Linux, ale w niektórych przypadkach DOS pozostał wygodna i jedyna możliwa do pracy na komputerze (na przykład w przypadku, gdy użytkownik pracuje na przestarzałym sprzęcie lub oprogramowaniu napisanym dawno temu itp.)
Użytkownicy pracują z systemem operacyjnym DOS za pomocą wiersza poleceń, nie posiada on własnego interfejsu graficznego. System operacyjny DOS umożliwił pomyślną pracę z komputerem przez 15 lat, jednak tej pracy nie można nazwać wygodną. DOS działał jako „pośrednik” między użytkownikiem a komputerem i pomógł przekształcić złożone polecenia dostępu do dysków w prostsze i bardziej zrozumiałe, ale w miarę rozwoju sam „zarósł” mnóstwem poleceń i zaczął utrudniać pracę z komputer. Tak pojawiła się potrzeba nowego pośrednika - tak pojawiły się programy powłoki.
Powłoka to program działający w systemie operacyjnym i pomagający użytkownikowi pracować z systemem operacyjnym. Program powłoki wyraźnie pokazuje całą strukturę plików komputera: dyski, katalogi, pliki. Pliki można wyszukiwać, kopiować, przenosić, usuwać, sortować, modyfikować i uruchamiać za pomocą zaledwie kilku klawiszy. Jednym z najpopularniejszych jest Norton Commander (NC). Powłoki graficzne systemów Windows 3.1 i Windows 3.11 wykorzystują koncepcję tak zwanych „okien”, które można otwierać, przesuwać po ekranie i zamykać. Okna te „należą” do różnych programów i odzwierciedlają ich pracę.
DOS używa systemu plików FAT. Jedną z jego wad są ograniczenia dotyczące nazw plików i katalogów. Nazwa nie może zawierać więcej niż 8 znaków. Ponadto DOS nie rozróżnia małych i wielkich liter o tej samej nazwie.
Ponieważ DOS powstał dawno temu, nie spełnia on wymagań współczesnych systemów operacyjnych. Nie może bezpośrednio wykorzystywać dużych ilości pamięci zainstalowanej w nowoczesnych komputerach.
System operacyjny MICROSOFT WINDOWS
Powłoki graficzne Widows 1.0, Widows 2.0, Widows 3.0, Widows 3.1 i Widows 3.11 działały pod systemem MS DOS, czyli nie były niezależnymi systemami operacyjnymi. Ale ponieważ pojawienie się systemu Windows otworzyło nowe możliwości, system Windows nie jest nazywany powłoką, ale środowiskiem.
Środowisko Windows charakteryzuje się następującymi cechami, które odróżniają je od innych programów powłoki:
Wielozadaniowość;
Ujednolicony interfejs oprogramowania;
Ujednolicony interfejs użytkownika;
Graficzny interfejs użytkownika;
Ujednolicony interfejs sprzętowo-programowy.
System operacyjny DOS wraz z powłokami graficznymi Windows 3.1 i Windows 3.11 został zastąpiony pełnoprawnymi systemami operacyjnymi z rodziny MS Windows (najpierw Windows 95, następnie Windows 98, Windows 2000, Windows XP). W przeciwieństwie do systemów Windows 3.1 i Windows 3.11 uruchamiają się one automatycznie po włączeniu komputera.
W systemie MS Windows do przechowywania plików używana jest modyfikacja plików FAT – VFAT. W nim długość nazw plików i katalogów może osiągnąć 256 znaków.
W systemie operacyjnym Windows mysz jest szeroko stosowana podczas pracy z oknami i aplikacjami, w systemie MS DOS używana jest tylko klawiatura.
MSWindows ma również pasek zadań. Zwiększa to przejrzystość mechanizmu wielozadaniowości i znacznie przyspiesza proces przełączania pomiędzy aplikacjami.
Pulpit systemu Windows został zaprojektowany tak, aby maksymalnie ułatwić pracę początkującemu użytkownikowi, jednocześnie zapewniając maksymalne dostosowanie do specyficznych potrzeb zaawansowanych użytkowników.
System operacyjnyLINUX
Linux to system operacyjny dla komputerów osobistych i stacji roboczych zgodnych z IBM. Jest to system operacyjny dla wielu użytkowników z sieciowym oknem graficznym, X Window System. System operacyjny Linux obsługuje standardy systemów otwartych i protokoły internetowe oraz jest kompatybilny z systemami Unix, DOS i MS Windows.
Jako tradycyjny system operacyjny Linux wykonuje wiele takich samych funkcji jak DOS i Windows, ale system operacyjny jest szczególnie wydajny i elastyczny. Linux zapewnia użytkownikowi PC szybkość, wydajność i elastyczność systemu UNIX, jednocześnie korzystając ze wszystkich zalet komputera osobistego. Podczas pracy myszą aktywnie wykorzystywane są wszystkie trzy przyciski, w szczególności środkowy przycisk służy do wstawiania fragmentów tekstu.
Korzystając z systemu Linux, możesz zamienić dowolną maszynę osobistą w stację roboczą. Obecnie Linux jest systemem operacyjnym dla biznesu, edukacji i programowania indywidualnego.
system operacyjnyUNIX
UNIX to grupa przenośnych, wielozadaniowych i obsługujących wielu użytkowników systemów operacyjnych.
Pierwszy system UNIX został opracowany w 1969 roku przez oddział Bell Labs firmy AT&T. Od tego czasu powstało wiele różnych systemów UNIX.
Niektóre charakterystyczne cechy systemów UNIX obejmują:
wykorzystanie prostych plików tekstowych do konfiguracji i zarządzania systemem;
powszechne stosowanie narzędzi uruchamianych z wiersza poleceń;
interakcja z użytkownikiem poprzez urządzenie wirtualne – terminal;
reprezentowanie urządzeń fizycznych i wirtualnych oraz niektórych komunikacji międzyprocesowych w postaci plików;
przy użyciu potoków kilku programów, z których każdy wykonuje jedno zadanie.
Systemy UNIX mają ogromne znaczenie historyczne, ponieważ rozpowszechniły niektóre popularne obecnie koncepcje i podejścia do systemów operacyjnych oraz niektóre z popularnych obecnie koncepcji i podejść do systemów operacyjnych i oprogramowania. Ponadto podczas rozwoju systemów UNIX powstał język C.
System operacyjny to zbiór powiązanych ze sobą programów, których zadaniem jest poprawa wydajności sprzętu komputerowego poprzez racjonalne zarządzanie jego zasobami, a także zapewnienie wygody użytkownikowi poprzez udostępnienie mu rozbudowanej maszyny wirtualnej.
Do głównych zasobów zarządzanych przez system operacyjny należą procesy, pamięć główna, liczniki czasu, zbiory danych, dyski, napędy taśmowe, drukarki, urządzenia sieciowe i inne. Aby rozwiązać problemy z zarządzaniem zasobami, różne systemy operacyjne używają różnych algorytmów, których cechy ostatecznie określają wygląd systemu operacyjnego.
Zatem dzisiejsze wymagania dotyczące sieciowych systemów operacyjnych obejmują: kompletność funkcjonalną i efektywne zarządzanie zasobami, modułowość i rozszerzalność, przenośność i wieloplatformowość, kompatybilność na poziomie aplikacji i interfejsu użytkownika, niezawodność, odporność na awarie, bezpieczeństwo i wydajność.
Adnotacja: Funkcje systemu operacyjnego. Struktura systemu operacyjnego. Klasyfikacja systemów operacyjnych. Wymagania systemu operacyjnego.
system operacyjny(system operacyjny) - zestaw programów zapewniający użytkownikowi wygodne środowisko pracy ze sprzętem komputerowym.
system operacyjny umożliwia uruchamianie programów użytkownika; zarządza wszystkimi zasobami system komputerowy– procesor (procesory), pamięć RAM, urządzenia wejścia/wyjścia; zapewnia długotrwałe przechowywanie danych w postaci plików na zewnętrznych nośnikach pamięci; zapewnia dostęp do sieci komputerowych.
Aby pełniej zrozumieć rolę systemu operacyjnego, rozważ składniki składowe dowolny system komputerowy (ryc. 1.1).
Ryż. 1.1.
Wszystkie komponenty można podzielić na dwie duże klasy - programy lub oprogramowanie(oprogramowanie) i sprzęt lub Sprzęt komputerowy(sprzęt komputerowy). Oprogramowanie dzieli się na stosowane, instrumentalne i systemowe. Rozważmy pokrótce każdy typ oprogramowania.
Celem stworzenia systemu komputerowego jest rozwiązywanie problemów użytkowników. Dla rozwiązań pewne koło zadania tworzy program użytkowy (aplikacja, aplikacja). Przykładami programów użytkowych są redaktorzy tekstu i procesory (Notatnik, Microsoft Word), edytor graficzny(Paint, Microsoft Visio), arkusze kalkulacyjne ( Microsoft Excel), systemy zarządzania bazami danych (Microsoft Access, Microsoft SQL Server), przeglądarki (Internet Explorer) itp. Cały zestaw programów użytkowych nazywany jest oprogramowaniem aplikacyjnym.
Utworzony oprogramowanie przy użyciu różnych narzędzi programistycznych (środowisk programistycznych, kompilatorów, debugerów itp.), których całość nazywa się oprogramowaniem instrumentalnym. Przedstawicielem oprogramowania narzędziowego jest środowisko programistyczne Microsoft Visual Studio.
Głównym typem oprogramowania systemowego są systemy operacyjne. Ich głównym zadaniem jest zapewnienie interfejsu (sposób interakcji) pomiędzy użytkownikiem i aplikacjami z jednej strony, a sprzętem z drugiej. Do oprogramowania systemowego zalicza się także narzędzia systemowe – programy pełniące ściśle określoną funkcję w utrzymaniu systemu komputerowego, na przykład diagnozowanie stan systemu, defragmentuj pliki na dysku i kompresuj (archiwizuj) dane. Narzędzia mogą być dołączone do systemu operacyjnego.
Interakcja wszystkich programów z systemem operacyjnym odbywa się za pomocą wywołań systemowych - żądań programów od systemu operacyjnego w celu wykonania niezbędnych działań. Zestaw wywołań systemowych tworzy API – interfejs programowania aplikacji.
Funkcje systemu operacyjnego
Do głównych funkcji realizowanych przez systemy operacyjne należą:
- zapewnienie wykonania programu - ładowanie programów do pamięci, udostępnianie programom czasu procesora, przetwarzanie wywołań systemowych;
- Zarządzanie pamięcią RAM – efektywne przydzielanie pamięci programom, rozliczanie pamięci wolnej i używanej;
- zarządzanie pamięcią zewnętrzną – obsługa różnych systemów plików;
- Zarządzanie wejściami/wyjściami – zapewniające pracę z różnymi urządzeniami peryferyjnymi;
- udostępnianie interfejsu użytkownika;
- zapewnienie bezpieczeństwa – ochrona informacji i innych zasobów systemu przed nieuprawnionym użyciem;
- organizacja interakcji sieciowych.
Struktura systemu operacyjnego
Przed przestudiowaniem struktury systemów operacyjnych należy wziąć pod uwagę tryby pracy procesorów.
Nowoczesne procesory mają co najmniej dwa tryby pracy - uprzywilejowany (tryb nadzorcy) i użytkownika (tryb użytkownika).
Różnica między nimi polega na tym, że w trybie użytkownika nie są dostępne polecenia procesora związane z zarządzaniem sprzętem, ochroną pamięci RAM i przełączaniem trybów pracy procesora. W trybie uprzywilejowanym procesor może wykonywać wszystkie możliwe polecenia.
Aplikacje działające w trybie użytkownika nie mogą uzyskać bezpośredniego dostępu do swoich przestrzeni adresowych - jedynie poprzez wywołania systemowe.
Wszystkie komponenty systemu operacyjnego można podzielić na dwie grupy – te działające w trybie uprzywilejowanym i te działające w trybie użytkownika, a skład tych grup różni się w zależności od systemu.
Głównym składnikiem systemu operacyjnego jest jądro. Funkcje jądra mogą się znacznie różnić w zależności od różne systemy; ale we wszystkich systemach jądro działa w trybie uprzywilejowanym (często nazywanym trybem jądra).
Termin „rdzeń” jest również używany w różnych znaczeniach. Na przykład w systemie Windows termin „jądro” (jądro NTOS) odnosi się do zestawu dwóch komponentów - systemu wykonawczego (warstwa wykonawcza) i samego jądra (warstwa jądra).
Istnieją dwa główne typy jąder - jądra monolityczne i mikrojądra. Monolityczne jądro realizuje wszystkie główne funkcje systemu operacyjnego i jest w istocie pojedynczym programem, będącym zbiorem procedur. W mikrojądrze pozostaje tylko minimum funkcji, które należy zaimplementować w trybie uprzywilejowanym: planowanie wątków, obsługa przerwań, komunikacja między procesami. Pozostałe funkcje systemu operacyjnego do zarządzania aplikacjami, pamięcią, bezpieczeństwem itp. realizowane są w formie odrębnych modułów w trybie użytkownika.
Jądra zajmujące pozycję pośrednią między jądrami monolitycznymi a mikrojądrami nazywane są jądrami hybrydowymi.
Przykłady różne rodzaje rdzenie:
- jądro monolityczne – MS-DOS, Linux, FreeBSD;
- mikrojądro – Mach, Symbian, MINIX 3;
- jądro hybrydowe – NetWare, BeOS, Syllable.
Aby zapoznać się z typem jądra systemu Windows NT, zobacz [; ] Mówi się, że Windows NT ma monolityczne jądro, jednak ponieważ Windows NT ma kilka kluczowych komponentów, które działają w trybie użytkownika (na przykład podsystemy środowiska i procesy systemowe - patrz Wykład 4 „Architektura Windows”), to Windows NT Jest to niemożliwe odnosić się do jąder rzeczywiście monolitycznych, a raczej do hybrydowych.
Oprócz jądra sterowniki – moduły oprogramowania sterujące urządzeniami – działają w trybie uprzywilejowanym (w większości systemów operacyjnych).
System operacyjny obejmuje również:
- biblioteki systemowe (systemowe DLL - Dynamic Link Library, dynamic link Library) konwertujące wywołania systemowe aplikacji na wywołania systemowe jądra;
- powłoki użytkownika, które zapewniają użytkownikowi interfejs - wygodnym sposobem praca z systemem operacyjnym.
Powłoki użytkownika implementują jeden z dwóch głównych typów interfejsu użytkownika:
- interfejs tekstowy (Text User Interface, TUI), inne nazwy – interfejs konsolowy (Console User Interface, CUI), interfejs wiersza poleceń (CLI);
- interfejs graficzny (graficzny interfejs użytkownika, GUI).
Przykładem implementacji interfejsu tekstowego w systemie Windows jest interpreter wiersza poleceń cmd.exe; Przykładem interfejsu graficznego jest Eksplorator Windows (explorer.exe).
Klasyfikacja systemów operacyjnych
Systemy operacyjne można klasyfikować na kilka sposobów.
- Zgodnie z metodą organizacji obliczeń:
- systemy operacyjne przetwarzające wsadowo – celem jest wykonanie maksymalnej liczby zadań obliczeniowych w jednostce czasu; w tym przypadku pakiet składa się z kilku zadań, które są przetwarzane przez system;
- systemy operacyjne z podziałem czasu – celem jest umożliwienie wielu użytkownikom jednoczesnego korzystania z jednego komputera; realizowany poprzez naprzemienne udostępnianie każdemu użytkownikowi przedziału czasu procesora;
- systemy operacyjne czasu rzeczywistego – celem jest wykonanie każdego zadania w ściśle określonym przedziale czasu dla danego zadania.
- Według typu jądra:
- systemy z monolitycznym rdzeniem (monolityczne systemy operacyjne);
- systemy operacyjne oparte na mikrojądrze;
- systemy z rdzeniem hybrydowym (hybrydowe systemy operacyjne).
- Według liczby jednocześnie rozwiązanych zadań:
- jednozadaniowe systemy operacyjne;
- wielozadaniowe systemy operacyjne.
- Według liczby jednoczesnych użytkowników:
- systemy operacyjne dla jednego użytkownika;
- systemy operacyjne dla wielu użytkowników.
- Według liczby obsługiwanych procesorów:
- jednoprocesorowe systemy operacyjne;
- wieloprocesorowe systemy operacyjne.
- Do obsługi sieci:
- lokalne systemy operacyjne – systemy autonomiczne nieprzeznaczone do pracy w sieci komputerowej;
- sieciowe systemy operacyjne – systemy posiadające komponenty umożliwiające współpracę z sieciami komputerowymi.
- Według roli w interakcji sieciowej:
- serwerowe systemy operacyjne – systemy operacyjne zapewniające dostęp do zasobów sieciowych i zarządzające infrastrukturą sieciową;
- klienckie systemy operacyjne – systemy operacyjne, które mogą uzyskać dostęp do zasobów sieciowych.
- Według rodzaju licencji:
- systemy operacyjne typu open source – systemy operacyjne z otwartym kodem źródłowym dostępnym do badania i modyfikacji;
- zastrzeżone systemy operacyjne – systemy operacyjne, które mają określonego właściciela praw autorskich; zwykle mają zamknięty kod źródłowy.
- Według obszaru zastosowania:
- systemy operacyjne komputerów typu mainframe - komputery duże (systemy operacyjne typu mainframe);
- serwerowe systemy operacyjne;
- systemy operacyjne komputerów osobistych;
- mobilne systemy operacyjne;
- wbudowane systemy operacyjne;
- systemy operacyjne routera.
Wymagania systemu operacyjnego
Głównym wymaganiem dla nowoczesnych systemów operacyjnych jest wykonywanie funkcji wymienionych powyżej w paragrafie „Funkcje systemów operacyjnych”. Oprócz tego oczywistego wymogu istnieją inne, często nie mniej ważne:
- rozszerzalność – zdolność systemu do nabywania nowych funkcji w procesie ewolucji; często wdrażane poprzez dodanie nowych modułów;
- przenośność – możliwość przeniesienia systemu operacyjnego na inną platformę sprzętową przy minimalnych zmianach;
- kompatybilność - zdolność współpraca; może wystąpić kompatybilność Nowa wersja system operacyjny z aplikacjami napisanymi dla starszej wersji lub kompatybilność pomiędzy różnymi systemami operacyjnymi w tym sensie, że aplikacje dla jednego z tych systemów można uruchomić na innym i odwrotnie;
- niezawodność – prawdopodobieństwo bezawaryjnej pracy systemu;
- wydajność – zdolność do zapewnienia akceptowalnego czasu rozwiązania problemu i czasu reakcji systemu.
Streszczenie
Wykład zawiera definicję systemu operacyjnego, wprowadza rodzaje oprogramowania oraz omawia funkcje i strukturę systemu operacyjnego. Specjalna uwaga poświęcony pojęciu „rdzenia”. Podano także różne sposoby klasyfikacji systemów operacyjnych i wymagania stawiane współczesnym systemom operacyjnym.
Następny wykład będzie okazją do omówienia systemów operacyjnych Microsoft Windows.
Pytania kontrolne
- Zdefiniuj termin „system operacyjny”.
- Podaj przykłady oprogramowania aplikacyjnego, instrumentalnego i systemowego.
- Zdefiniuj pojęcia „wywołanie systemowe”, „API”, „sterownik”, „jądro”.
- Jakie znasz rodzaje jąder? Jakie znasz typy jąder systemów operacyjnych?
- Czym jądro różni się od systemu operacyjnego?
- Podaj kilka sposobów klasyfikacji systemów operacyjnych.
- Wymień wymagania stawiane współczesnym systemom operacyjnym i wyjaśnij, co one oznaczają.
Podstawowe oprogramowanie systemowe
Podstawowe oprogramowanie obejmuje:
system operacyjny (OS);
· powłoki operacyjne (tekstowe i graficzne);
· sieciowy system operacyjny.
system operacyjny przeznaczony do kontroli wykonywania programów użytkownika, planowania i zarządzania zasobami obliczeniowymi komputera.
W sektorze oprogramowania i systemów operacyjnych wiodącą pozycję zajmuje rodzina systemów MS Windows. Przyjrzyjmy się najpopularniejszym typom systemów operacyjnych.
Systemy operacyjne komputerów osobistych dzielą się na:
· jedno- i wielozadaniowość (w zależności od liczby równolegle działających procesów aplikacyjnych);
· jedno- i wieloużytkownikowe (w zależności od liczby użytkowników pracujących jednocześnie z systemem operacyjnym);
· nieprzenośne i możliwe do przeniesienia na inne typy komputerów;
· niesieciowe i sieciowe, zapewniające pracę w lokalnej sieci komputerowej.
Sieciowe systemy operacyjne - zestaw programów zapewniających przetwarzanie, przesyłanie i przechowywanie danych w sieci. Network OS zapewnia użytkownikom Różne rodzaje usługi sieciowe (zarządzanie plikami, poczta elektroniczna, procesy zarządzania siecią itp.), wspomaga pracę w systemach abonenckich.
Pociski operacyjne - specjalne programy zaprojektowane w celu ułatwienia komunikacji użytkownika z poleceniami systemu operacyjnego. Powłoki operacyjne mają opcje tekstowego i graficznego interfejsu użytkownika końcowego.
Najpopularniejsze typy powłok tekstowych systemów operacyjnych to: Total Commander, Windows Commander itp.
Przyjrzyjmy się bliżej systemowi operacyjnemu.
system operacyjny- zestaw oprogramowania zapewniający kontrolę nad sprzętem komputerowym i programami aplikacyjnymi, a także ich interakcją między sobą i użytkownikiem.
System operacyjny spełnia następujące funkcje:
· zarządzanie pracą poszczególnych bloków komputera osobistego i ich interakcją;
· zarządzanie realizacją programu;
· organizacja przechowywania informacji w pamięci zewnętrznej;
· interakcja użytkownika z komputerem, tj. obsługa interfejsu użytkownika.
Zazwyczaj system operacyjny jest przechowywany na dysku twardym, a jeśli nie ma dysku twardego, przydzielany jest specjalny dysk, zwany dyskiem systemowym. Po włączeniu komputera system operacyjny automatycznie ładuje się z dysku do pamięci RAM i zajmuje ją. specyficzne miejsce. System operacyjny tworzony jest nie dla pojedynczego modelu komputera, ale dla serii komputerów, w strukturę których wbudowana jest pewna koncepcja i rozwijana we wszystkich kolejnych modelach.
Podstawą każdego systemu operacyjnego jest zasada organizacji pracy zewnętrzne urządzenie przechowywanie informacji. Pomimo tego, że pamięć zewnętrzna może być technicznie zaimplementowana na różnych nośnikach materialnych, łączy je przyjęta w systemie operacyjnym zasada organizacji przechowywania logicznie powiązanych zbiorów informacji w postaci tzw. plików.
Plik- logicznie powiązany zbiór danych lub programów, dla którego w pamięci zewnętrznej przydzielany jest nazwany obszar.
Plik służy jako jednostka rozliczeniowa informacji w systemie operacyjnym. Wszelkie działania związane z informacjami wykonywane są na plikach.
W plikach można przechowywać różne rodzaje i formy prezentacji informacji: teksty, obrazy, rysunki, liczby, programy, tabele itp. Charakterystyka określonych plików zależy od ich formatu. Format to element języka, który symbolicznie opisuje prezentację informacji w pliku.
Do charakteryzacji pliku wykorzystywane są następujące parametry:
· pełne imię i nazwisko plik;
· rozmiar pliku w bajtach;
· data i godzina utworzenia pliku;
· specjalne atrybuty plików: tylko do odczytu, ukryte, systemowe, zarchiwizowane.
- Najciekawsze zagadki o postaciach z bajek Odgadnij bajki, zagadki na podstawie ich cytatów
- Czytanie online książki koza-dereza koza-dereza Skrzydlaty, kudłaty i tłusty - rosyjska opowieść ludowa
- Rosyjska opowieść ludowa „Zimowa chata zwierząt” Kto zbudował chatę w bajce „Zimowa chata”
- Nieznane fakty z podróży Magellana Odnaleziono poszukiwaną cieśninę