Unde este cea mai mare temperatură înregistrată pe pământ? Recorduri în știință și tehnologie
Ce este un sistem de operare
Nume parametru | Sens |
Subiect articol: | Ce este un sistem de operare |
Rubrica (categoria tematica) | Informatică |
sistem de operare este un set de programe de sistem interconectate, al căror scop este de a organiza interacțiunea utilizatorului cu computerul și execuția tuturor celorlalte programe.
Sistemul de operare acționează ca o legătură între hardware-ul computerului, pe de o parte, și programele executate, precum și utilizator, pe de altă parte.
Sistemul de operare este de obicei stocat în memoria externă a computerului - pe disc. Când porniți computerul, acesta este citit din memoria discului și plasat RAM.
Acest proces este de obicei numit încărcarea sistemului de operare.
Funcțiile sistemului de operare includ:
- realizarea unui dialog cu utilizatorul;
- de intrare/ieșire și de gestionare a datelor;
- planificarea și organizarea procesului de procesare a programului;
- distribuția resurselor (RAM și cache, procesor, dispozitive externe);
- lansarea de programe pentru execuție;
- toate operațiunile de întreținere auxiliară posibile;
- transfer de informații între diverse dispozitive interne;
- suport software pentru funcționarea dispozitivelor periferice (afișaj, tastatură, unități de disc, imprimantă etc.).
Sistemul de operare poate fi numit o extensie software a dispozitivului de control al computerului. Sistemul de operare ascunde de utilizator detalii complexe inutile de interacțiune cu hardware-ul, formând un strat între ele. Drept urmare, oamenii sunt eliberați de munca foarte intensă de muncă de organizare a interacțiunii cu echipamentele informatice.
Luând în considerare dependența de numărul de sarcini procesate simultan și de numărul de utilizatori pe care sistemul de operare îi poate servi, se disting patru clase de bază de sisteme de operare:
1. un singur utilizator o singură sarcină, care acceptă o singură tastatură și poate funcționa doar cu una (în acest moment) sarcină;
2. un singur utilizator, o singură sarcină cu imprimare în fundal, care permit, pe lângă sarcina principală, să ruleze una sarcină suplimentară, de obicei concentrat pe tipărirea informațiilor. Acest lucru accelerează munca la tipărirea unor volume mari de informații;
3. multitasking pentru un singur utilizator, care oferă unui utilizator procesarea paralelă a mai multor sarcini. De exemplu, puteți conecta mai multe imprimante la un computer, fiecare dintre ele va funcționa pentru „propria” sarcină;
4. multi-utilizator multitasking, permițând mai multor utilizatori să execute mai multe sarcini pe un singur computer. Aceste sisteme de operare sunt foarte complexe și necesită resurse semnificative ale mașinii.
Diferite modele de computere folosesc sisteme de operare cu arhitecturi și capabilități diferite. Ele necesită resurse diferite pentru a funcționa. Ele oferă diferite grade de servicii pentru programarea și lucrul cu programe gata făcute.
Un sistem de operare pentru un computer personal orientat pentru uz profesional trebuie să conțină următoarele componente principale:
- programe de control I/O;
- programe care gestionează sistemul de fișiere și programează sarcini pentru computer;
- procesor de limbaj de comandă care primește, analizează și execută comenzile adresate sistem de operare.
Fiecare sistem de operare are al lui limbajul de comandă , care permite utilizatorului să efectueze anumite acțiuni:
- acceseaza catalogul;
- efectuați marcarea suporturilor externe;
- rulează programe;
- ... alte actiuni.
Analiza și execuția comenzilor utilizatorului, inclusiv încărcarea programelor gata făcute din fișiere în RAM și lansarea acestora, este efectuată de procesor de comenzi sistem de operare.
Pentru a controla dispozitivele computerizate externe, se folosesc programe speciale de sistem - șoferii . Se formează împreună driverele de dispozitiv standard sistem de bază de intrare/ieșire (BIOS), care este de obicei stocat în memoria permanentă a computerului.
Ce este un sistem de operare - concept și tipuri. Clasificarea și caracteristicile categoriei „Ce este un sistem de operare” 2017, 2018.
Este un set de programe interconectate care acționează ca o interfață între aplicații și utilizatori, pe de o parte, și hardware, pe de altă parte. Conform acestei definiții, sistemul de operare îndeplinește două grupuri de funcții.
- furnizarea utilizatorului sau programatorului cu hardware extins pentru computer în loc de hardware real mașină virtuală, care este mai convenabil de lucrat și mai ușor de programat;
- creşterea eficienţei utilizării unui calculator prin gestionarea raţională a resurselor acestuia în conformitate cu anumite criterii.
Un sistem de operare (OS) este un program care este conceput pentru a gestiona toate resursele fizice și logice ale unui computer și este capabil să creeze o interfață între utilizator și computer.
Sistemul de operare este conceput pentru a controla execuția programelor utilizatorului, a planifica și a gestiona resursele de calcul.
Sistemele de operare pentru computerele personale sunt împărțite în:
1. Single și multi-tasking (în funcție de numărul de procese de aplicație care rulează în paralel);
2. Unic și multi-utilizator (în funcție de numărul de utilizatori care lucrează simultan cu sistemul de operare);
3. Neportabil și portabil la alte tipuri de computere;
4. Non-rețea și rețea, oferind lucru într-o rețea locală.
Exemple de sisteme de operare: MS DOS, Windows 98/2000, Windows XP, Lunix etc.
Scopul sistemelor de operare
Un sistem de operare este un set de programe de sistem interconectate, al căror scop este de a organiza interacțiunea utilizatorului cu un computer și de a gestiona resurse. sistem de calcul pentru a le folosi cât mai eficient. Sistemul de operare acționează ca o legătură între hardware-ul computerului, pe de o parte, și programele executate, precum și utilizator, pe de altă parte. Sistemul de operare poate fi numit o extensie software a dispozitivului de control al computerului. Sistemul de operare ascunde de utilizator detalii complexe inutile ale controlului hardware, formând un strat între ele, în urma căruia oamenii sunt eliberați de munca foarte intensă de muncă de organizare a interacțiunii cu hardware-ul computerului.
Cerința principală pentru un sistem de operare este sarcină dificilă organizarea eficientă partajarea resurse prin mai multe procese, iar această complexitate este generată în principal de natura aleatorie a cererilor de consum de resurse. Într-un sistem multiprogram, cozile de solicitări sunt formate de la programe care rulează simultan la resurse computerizate partajate: procesor, pagină de memorie, imprimantă, disc. Sistemul de operare organizează deservirea acestor cozi folosind diferiți algoritmi: primul venit, primul servit, bazat pe prioritate, round-robin etc.
Un sistem de operare modern trebuie de obicei să accepte procesarea cu mai multe programe, memoria virtuală, o interfață grafică cu mai multe ferestre și multe alte funcții și servicii necesare. În plus față de aceste cerințe de completitudine funcțională, sistemele de operare sunt supuse unor cerințe operaționale la fel de importante:
· Extensibilitate. În timp ce hardware-ul computerului devine învechit în câțiva ani, viata utila sistemele de operare pot fi măsurate în decenii. Prin urmare, sistemele de operare se schimbă întotdeauna evolutiv în timp, iar aceste modificări sunt mai semnificative decât modificările hardware. Modificările aduse sistemului de operare implică de obicei achiziția de noi proprietăți, cum ar fi suport pentru noi tipuri de dispozitive externe sau noi tehnologii de rețea. Dacă codul OS este scris în așa fel încât să se poată face adăugiri și modificări fără a încălca integritatea sistemului, atunci un astfel de sistem de operare se numește extensibil. Extensibilitatea se realizează prin structura modulară a sistemului de operare, în care programele sunt construite dintr-un set de module individuale care interacționează doar printr-o interfață funcțională;
· Portabilitate. În mod ideal, codul OS ar trebui să fie ușor de portat de la un tip de procesor la un alt tip de procesor și de la un tip de platformă hardware (care diferă nu numai prin tipul procesorului, ci și prin modul în care este organizat întregul hardware al computerului) la altul. tip de platformă hardware. Sistemele de operare portabile au mai multe opțiuni de implementare pentru diferite platforme această proprietate a unui sistem de operare este numită și multi-platformă;
· Compatibilitate. Există mai multe sisteme de operare populare „de lungă durată” pentru care au fost dezvoltate o gamă largă de aplicații. Unele dintre ele sunt foarte populare. Prin urmare, pentru un utilizator care trece de la un sistem de operare la altul dintr-un motiv sau altul, oportunitatea de a rula o aplicație familiară pe noul sistem de operare este foarte atractivă. Dacă un sistem de operare are mijloacele de a rula aplicații scrise pentru alte sisteme de operare, atunci se spune că este compatibil cu aceste sisteme de operare. Trebuie făcută o distincție între compatibilitatea binară și compatibilitatea surselor. Conceptul de compatibilitate include și suport pentru interfețele utilizator ale altor sisteme de operare;
· Fiabilitate și toleranță la erori. Sistemul trebuie protejat atât de erori interne, cât și externe, defecțiuni și defecțiuni. Acțiunile sale ar trebui să fie întotdeauna previzibile, iar aplicațiile nu ar trebui să poată dăuna sistemului de operare. Fiabilitatea și toleranța la erori ale unui sistem de operare sunt determinate în primul rând de soluțiile arhitecturale care stau la baza acestuia, precum și de calitatea implementării acestuia (depanarea codului). În plus, este important dacă sistemul de operare include suport software pentru toleranța la erori hardware, cum ar fi matrice de discuri sau surse de alimentare neîntreruptibile;
· Siguranță. Un sistem de operare modern trebuie să protejeze datele și alte resurse ale sistemului informatic împotriva accesului neautorizat. Pentru ca un sistem de operare să aibă proprietăți de securitate, trebuie să aibă cel puțin un mijloc de a determina legalitatea utilizatorilor, oferind utilizatorilor legali drepturi de acces diferențiate la resurse și, de asemenea, să poată înregistra toate evenimentele „suspecte” pentru securitatea sistemului. sistem. Proprietatea de securitate este deosebit de importantă pentru sistemele de operare în rețea. În astfel de sisteme de operare, sarcina de a proteja datele transmise prin rețea se adaugă sarcinii de control al accesului;
· Productivitate. Sistemul de operare trebuie să fie la fel de rapid și de receptiv pe cât permite platforma hardware. Performanța sistemului de operare este influențată de mulți factori, printre care principalii sunt arhitectura sistemului de operare, varietatea funcțiilor, calitatea programării codului, capacitatea de a rula sistemul de operare pe o platformă de înaltă performanță (multiprocesor);
Administrarea procesului
Cea mai importantă parte a sistemului de operare, care afectează direct funcționarea calculator, este un sistem de management al proceselor. Pentru fiecare proces nou creat, sistemul de operare generează structuri de informații ale sistemului, îi atribuie o zonă de RAM în care vor fi localizate codurile și datele procesului și, de asemenea, îi oferă suma necesară Timp CPU. Deoarece procesele pretind deseori simultan aceleași resurse, responsabilitățile sistemului de operare includ menținerea cozilor de cereri de resurse ale proceselor și sincronizarea acestora, de exemplu, cozi pentru un procesor, o imprimantă, un port serial și suspendarea execuției până când apare un eveniment în sistem. .
Gestionarea memoriei
Funcțiile de gestionare a memoriei OS includ urmărirea memoriei libere și utilizate; alocă memorie proceselor și eliberează memorie atunci când procesele se termină; protecția memoriei; deplasarea proceselor de la RAM pe disc și returnarea acestora în RAM, precum și setarea adreselor programelor într-o anumită zonă a memoriei fizice. Memoria este o resursă la fel de importantă pentru un proces ca și procesorul, deoarece un proces poate fi executat de procesor numai dacă codurile și datele sale sunt în RAM.
Gestionați fișierele și dispozitivele externe
Capacitatea sistemului de operare de a „proteja” complexitățile hardware-ului real se manifestă foarte clar într-unul dintre principalele subsisteme ale sistemului de operare - sistemul de fișiere. Sistemul de operare creează un set virtual de date stocate pe o unitate externă sub forma unui fișier - o simplă secvență nestructurată de octeți cu un nume simbolic. Pentru confortul lucrului cu date, fișierele sunt grupate în directoare, care, la rândul lor, formează grupuri - directoare de mai multe nivel inalt. Utilizatorul poate folosi sistemul de operare pentru a efectua acțiuni asupra fișierelor și directoarelor, cum ar fi căutarea după nume, ștergerea, afișarea conținutului pe un dispozitiv extern (de exemplu, pe un afișaj), modificarea și salvarea conținutului.
Protecția și administrarea datelor
Un mijloc important de protectie a datelor sunt functiile de audit OS, care constau in inregistrarea tuturor evenimentelor de care depinde securitatea sistemului.
Clasificări de bază ale sistemelor de operare
Sistemele de operare pot diferi în ceea ce privește caracteristicile de implementare ale algoritmilor interni pentru gestionarea principalelor resurse ale computerului (procesoare, dispozitive, memorie), caracteristici ale metodelor de proiectare utilizate, tipuri de platforme hardware, domenii de utilizare și multe alte proprietăți.
Există mai multe clasificări ale sistemelor de operare, care includ: anumite criterii, reflectând diferit caracteristici esentiale sisteme, să le luăm în considerare pe cele mai comune:
După scop
1. Sisteme de uz general.
Implică un sistem de operare conceput pentru a rezolva o gamă largă de sarcini, inclusiv lansarea diverselor aplicații, dezvoltarea și depanarea programelor, lucrul cu rețeaua și multimedia.
2. Sisteme în timp real.
Proiectat pentru a funcționa în bucla de control al obiectelor.
Alte sisteme specializate.
Acestea sunt sisteme de operare diferite, concentrate în primul rând pe o soluție eficientă pentru o anumită clasă, cu deteriorare mai mare sau mai mică a altor sarcini
După natura interacțiunii utilizatorului
1.Loturi de sisteme de operare care procesează joburi pregătite în prealabil
2.Sisteme de operare conversaționale care îndeplinesc sarcinile utilizatorului în mod interactiv
GUI OS
Sistem de operare încorporat fără interacțiunea utilizatorului
După numărul de sarcini simultane
1. Sistem de operare cu o singură sarcină.
În astfel de sisteme, nu poate exista mai mult de un proces utilizator la un moment dat. Cu toate acestea, în același timp, este posibil ca procesele de sistem să ruleze
Sistem de operare multitasking.
Ele asigură execuția paralelă a unor procese utilizator. Implementarea multitasking-ului necesită o complicație semnificativă a algoritmilor și structurilor de date utilizate în sistem.
După numărul de utilizatori simultani
1. Sistem de operare cu un singur utilizator.
Ele sunt caracterizate de accesul deplin al utilizatorilor la resurse. Astfel de sisteme sunt acceptabile în principal pe computere izolate.
2. Sistem de operare multi-utilizator.
Componenta lor importantă este mijloacele de protejare a datelor și proceselor fiecărui utilizator, bazate pe conceptul de proprietar al resursei și pe indicarea precisă a drepturilor de acces acordate fiecărui utilizator al sistemului.
Pe baza hardware
1. Sistem de operare cu un singur procesor.
2. Sistem de operare multiprocesor.
Sarcinile unui astfel de sistem includ distribuirea eficientă a sarcinilor executate între procesoare și organizarea funcționării coordonate a tuturor procesoarelor.
3. Sistem de operare de rețea.
Acestea includ posibilitatea de a accesa alte computere retea locala, lucrând cu fișiere și alte servere.
4.Sisteme de operare distribuite.
Un sistem distribuit, folosind resursele rețelei locale, le prezintă utilizatorului ca sistem unificat, nu este împărțit în mașini separate.
Prin metoda de construcție
1.Micronucleare
2. Monolitic
Clasificarea sistemelor de operare pe familii
Sisteme de operare: scop și funcții principale
Conceptul de sistem de operare
Sistemul de operare (OS) este un set de programe care asigură interacțiunea tuturor părților hardware și software ale computerului între ele și interacțiunea dintre utilizator și computer.
Sistemul de operare asigură funcționarea holistică a tuturor componentelor computerului și, de asemenea, oferă utilizatorului acces la capabilitățile hardware ale computerului. Sistemul de operare este o componentă de bază și necesară a software-ului de calculator fără el, un computer nu poate funcționa în principiu.
Compoziția OS
Structura sistemului de operare constă din următoarele module:
modul de bază (nucleul sistemului de operare)- gestionează funcționarea programelor și a sistemului de fișiere, asigură accesul la acesta și schimbul de fișiere între dispozitivele periferice;
T.e. traduce comenzi dintr-un limbaj de program într-un limbaj „cod mașină” pe care un computer îl poate înțelege
procesor de comenzi- descifrează și execută comenzile utilizatorului primite în primul rând prin tastatură;
T.e. cere utilizatorului comenzi și le execută. Utilizatorul poate da, de exemplu, o comandă pentru a efectua o operațiune asupra fișierelor (copiere, ștergere, redenumire), o comandă pentru a tipări un document etc.
drivere periferice- software-ul asigură consecvența între funcționarea acestor dispozitive și procesor (fiecare dispozitiv periferic procesează informația diferit și într-un ritm diferit);
T.e. programe speciale care asigură controlul funcționării dispozitivelor și coordonarea schimbului de informații cu alte dispozitive. Fiecare dispozitiv are propriul driver.
programe de servicii suplimentare(utilități) - fac procesul de comunicare dintre utilizator și computer convenabil și versatil
acestea. Astfel de programe vă permit să întrețineți discuri, să efectuați operațiuni cu fișiere, să lucrați în rețele de calculatoare etc.
Scopul sistemului de operare
Sistemul de operare este conceput pentru a rezolva următoarele sarcini:
întreținere hardware de calculator;
crearea unui mediu de lucru și a unei interfețe cu utilizatorul;
executarea comenzilor utilizatorului și a instrucțiunilor de program;
organizarea intrărilor/ieșirilor, stocarea informațiilor și
gestionarea fișierelor și a datelor.
Conform definiției, toate sarcinile rezolvate de sistemul de operare pot fi împărțite în două grupuri:
furnizarea utilizatorului sau programatorului, în locul hardware-ului computerului real, cu o mașină virtuală extinsă (adică, care nu există cu adevărat), cu care este mai convenabil să lucrezi și mai ușor de programat;
creşterea eficienţei utilizării unui calculator prin gestionarea raţională a resurselor acestuia în conformitate cu un anumit criteriu.
Caracteristicile sistemului de operare
Functii principale:
Efectuarea, la cererea programelor, a acelor acțiuni destul de elementare (la nivel scăzut) care sunt comune majorității programelor și se regăsesc adesea în aproape toate programele (input și date de ieșire, pornirea și oprirea altor programe, alocarea și eliberarea memoriei suplimentare etc.).
Acces standardizat la dispozitivele periferice (dispozitive de intrare/ieșire).
Managementul RAM (distribuirea între procese, organizarea memoriei virtuale).
Controlul accesului la date de pe medii nevolatile (cum ar fi un hard disk, discuri optice etc.), organizate într-un anumit sistem de fișiere.
Furnizarea unei interfețe cu utilizatorul.
Operațiuni de rețea, suport pentru stiva de protocoale de rețea.
Funcții suplimentare:
Execuția paralelă sau pseudo-paralelă a sarcinilor (multitasking).
Distribuția eficientă a resurselor sistemului de calcul între procese.
Controlul accesului diverse procese la resurse.
Organizarea calculului fiabil (incapacitatea unui proces de calcul de a influența intenționat sau eronat calculele dintr-un alt proces) se bazează pe delimitarea accesului la resurse.
Interacțiunea între procese: schimb de date, sincronizare reciprocă.
Protejarea sistemului în sine, precum și a datelor și a programelor utilizatorului, de acțiunile utilizatorilor (răuțioase sau neștiutoare) sau ale aplicațiilor.
Modul de operare multi-utilizator și diferențierea drepturilor de acces.
Evoluția sistemelor de operare și a ideilor de bază
Predecesorul sistemului de operare ar trebui să fie considerat programe utilitare (bootloadere și monitoare), precum și biblioteci de rutine utilizate frecvent, care au început să fie dezvoltate odată cu apariția computerelor universale. generația 1(sfârșitul anilor 1940). Utilitățile au minimizat manipularea fizică a echipamentului de către operator, iar bibliotecile au făcut posibilă evitarea programării repetate a acelorași acțiuni (efectuarea operațiunilor I/O, calcularea funcțiilor matematice etc.).
În anii 1950 și 60 s-au format și implementat principalele idei care au determinat funcționalitatea sistemului de operare: modul batch, partajarea timpului și multitasking, separarea puterilor, timp real, structuri de fișiere și sisteme de fișiere.
sistem de operareDOS
DOS este primul sistem de operare pentru calculatoare personale, care s-a răspândit și a fost principalul pentru computerele IBM PC din 1981 până în 1995. De-a lungul timpului, a fost practic înlocuit cu sisteme de operare noi, moderne, Windows și Linux, dar în unele cazuri DOS rămâne. convenabil și singurul posibil pentru lucrul pe computer (de exemplu, în cazurile în care utilizatorul lucrează cu echipamente învechite sau software scris cu mult timp în urmă etc.)
Utilizatorii lucrează cu sistemul de operare DOS folosind linia de comandă, nu are propria sa interfață grafică. Sistemul de operare DOS a făcut posibilă funcționarea cu succes cu un computer timp de 15 ani, cu toate acestea, această muncă nu poate fi numită convenabilă. DOS a acționat ca un „intermediar” între utilizator și computer și a ajutat la transformarea comenzilor complexe pentru accesarea discurilor în altele mai simple și mai ușor de înțeles, dar pe măsură ce s-a dezvoltat, el însuși a devenit „încărcat” cu o abundență de comenzi și a început să împiedice lucrul cu calculatorul. Așa a apărut nevoia unui nou intermediar - așa au apărut programele shell.
Un shell este un program care rulează sub sistemul de operare și ajută utilizatorul să lucreze cu sistemul de operare. Programul shell arată clar întreaga structură de fișiere a computerului: discuri, directoare, fișiere. Fișierele pot fi căutate, copiate, mutate, șterse, sortate, modificate și lansate cu doar câteva taste. Una dintre cele mai comune este Norton Commander(NC). Shell-urile grafice ale Windows 3.1 și Windows 3.11 folosesc conceptul de așa-numitele „ferestre” care pot fi deschise, mutate în jurul ecranului și închise. Aceste ferestre „aparțin” diferitelor programe și reflectă munca lor.
DOS folosește sistemul de fișiere FAT. Unul dintre dezavantajele sale este restricțiile privind numele fișierelor și directoarelor. Numele nu poate conține mai mult de 8 caractere. În plus, DOS nu face distincție între literele mici și mari cu același nume.
Deoarece DOS a fost creat cu mult timp în urmă, nu îndeplinește cerințele sistemelor de operare moderne de astăzi. Nu poate folosi direct cantitățile mari de memorie instalate în computerele moderne.
Sistem de operare MICROSOFT WINDOWS
Shell-urile grafice Widows 1.0, Widows 2.0, Widows 3.0, Widows 3.1 și Widows 3.11 rulau sub MS DOS, adică nu erau sisteme de operare independente. Dar, de când apariția Windows a deschis noi posibilități, Windows nu este numit un shell, ci un mediu.
Mediul Windows este caracterizat de următoarele caracteristici care îl deosebesc de alte programe shell:
Multifunctional;
Interfață software unificată;
Interfață de utilizator unificată;
Interfata grafica cu utilizatorul;
Interfață hardware-software unificată.
Sistemul de operare DOS cu shell-urile sale grafice Windows 3.1 și Windows 3.11 a fost înlocuit cu sisteme de operare cu drepturi depline ale familiei MS Windows (mai întâi Windows 95, apoi Windows 98, Windows 2000, Windows XP). Spre deosebire de Windows 3.1 și Windows 3.11, acestea pornesc automat după ce porniți computerul.
În MS Windows, modificarea fișierelor FAT–VFAT este utilizată pentru a stoca fișiere. În el, lungimea numelor de fișiere și directoare poate ajunge la 256 de caractere.
În sistemul de operare Windows, mouse-ul este utilizat pe scară largă atunci când se lucrează cu ferestre și aplicații în MS DOS, se folosește doar tastatura.
MSWindows are și o bară de activități. Face mecanismul multitasking mai clar și accelerează foarte mult procesul de comutare între aplicații.
Desktop-ul Windows este conceput pentru a le face cât mai ușor posibil pentru utilizatorul începător, oferind în același timp personalizare maximă pentru a se potrivi nevoilor specifice ale utilizatorilor avansați.
Sistem de operare LINUX
Linux este un sistem de operare pentru computere și stații de lucru compatibile cu IBM. Este un sistem de operare multi-utilizator cu o fereastră grafică în rețea, X Window System. Sistemul de operare Linux acceptă standarde de sisteme deschise și protocoale Internet și este compatibil cu sistemele Unix, DOS și MS Windows.
Ca sistem de operare tradițional, Linux îndeplinește multe dintre aceleași funcții ca DOS și Windows, dar sistemul de operare este deosebit de puternic și flexibil. Linux aduce viteza, eficiența și flexibilitatea UNIX utilizatorului de PC, profitând în același timp de toate beneficiile unui computer personal. Când lucrați cu mouse-ul, toate cele trei butoane sunt utilizate în mod activ, în special, butonul din mijloc este folosit pentru a insera fragmente de text.
Folosind sistemul Linux, puteți transforma orice mașină personală într-o stație de lucru. În zilele noastre, Linux este sistemul de operare pentru afaceri, educație și programare individuală.
OSUNIX
UNIX este un grup de sisteme de operare portabile, multitasking și multi-utilizator.
Primul sistem UNIX a fost dezvoltat în 1969 de divizia Bell Labs a AT&T. De atunci, au fost create un număr mare de sisteme UNIX diferite.
Unele caracteristici distinctive ale sistemelor UNIX includ:
utilizarea fișierelor text simple pentru a configura și gestiona sistemul;
utilizarea pe scară largă a utilităților lansate pe linia de comandă;
interacțiunea cu utilizatorul printr-un dispozitiv virtual - un terminal;
reprezentarea dispozitivelor fizice și virtuale și a unor comunicații între procese ca fișiere;
folosind conducte de mai multe programe, fiecare dintre ele efectuând o sarcină.
Sistemele UNIX au o importanță istorică deosebită, deoarece răspândesc unele dintre conceptele și abordările populare ale SO de astăzi și răspândesc unele dintre conceptele și abordările populare ale OS și software-ului de astăzi. De asemenea, în timpul dezvoltării sistemelor UNIX, a fost creat limbajul C.
Un sistem de operare este un set de programe interconectate concepute pentru a îmbunătăți eficiența hardware-ului computerului prin gestionarea rațională a resurselor acestuia, precum și pentru a oferi confort utilizatorului, oferindu-i o mașină virtuală extinsă.
Principalele resurse gestionate de sistemul de operare includ procese, memoria principală, temporizatoare, seturi de date, discuri, unități de bandă, imprimante, dispozitive de rețea și altele. Pentru a rezolva problemele de gestionare a resurselor, diferite sisteme de operare folosesc diferiți algoritmi, ale căror caracteristici determină în cele din urmă aspectul sistemului de operare.
Deci, cerințele pentru sistemele de operare în rețea de astăzi includ: completitudine funcțională și management eficient al resurselor, modularitate și extensibilitate, portabilitate și multi-platformă, compatibilitate la nivel de aplicație și interfață cu utilizatorul, fiabilitate, toleranță la erori, securitate și performanță.
Adnotare: Funcțiile sistemului de operare. Structura sistemului de operare. Clasificarea sistemelor de operare. Cerințe ale sistemului de operare.
sistem de operare(sistem de operare) - un set de programe care oferă utilizatorului un mediu convenabil pentru lucrul cu echipamente informatice.
sistem de operare vă permite să rulați programe de utilizator; gestionează toate resursele sistem informatic– procesor (procesoare), RAM, dispozitive de intrare/ieșire; asigură stocarea pe termen lung a datelor sub formă de fișiere pe dispozitive de memorie externe; oferă acces la rețelele de calculatoare.
Pentru o înțelegere mai completă a rolului sistemului de operare, luați în considerare componentele constitutive orice sistem de calcul (Fig. 1.1).
Orez. 1.1.
Toate componentele pot fi împărțite în două clase mari - programe sau software(software) și echipamente sau Hardware(hardware). Softwareîmpărțite în aplicate, instrumentale și sistemice. Să luăm în considerare pe scurt fiecare tip de software.
Scopul creării unui sistem de calcul este de a rezolva problemele utilizatorilor. Pentru solutii un anumit cerc tasks creează un program de aplicație (aplicație, aplicație). Exemple de programe de aplicație sunt editori de textși procesoare (Notepad, Microsoft Word), editor grafic(Paint, Microsoft Visio), foi de calcul ( Microsoft Excel), sisteme de gestionare a bazelor de date (Microsoft Access, Microsoft SQL Server), browsere (Internet Explorer), etc. Întregul set de programe de aplicație se numește software de aplicație.
Creată software folosind o varietate de instrumente de programare (medii de dezvoltare, compilatoare, depanatoare etc.), a căror totalitate se numește software instrumental. Reprezentantul software-ului instrumentului este mediu de dezvoltare Microsoft Visual Studio.
Principalul tip de software de sistem este sistemele de operare. Sarcina lor principală este de a oferi o interfață (mod de interacțiune) între utilizator și aplicații, pe de o parte, și hardware, pe de altă parte. Software-ul de sistem include, de asemenea, utilitare de sistem - programe care îndeplinesc o funcție strict definită în întreținerea unui sistem informatic, de exemplu, diagnosticarea starea sistemului, defragmentați fișierele de pe disc și comprimați (arhivați) datele. Utilitarele pot fi incluse în sistemul de operare.
Interacțiunea tuturor programelor cu sistemul de operare se realizează folosind apeluri de sistem - solicitări de la programe pentru ca sistemul de operare să efectueze acțiunile necesare. Un set de apeluri de sistem formează API - Application Programming Interface.
Caracteristicile sistemului de operare
Principalele funcții îndeplinite de sistemele de operare includ:
- asigurarea executiei programului - incarcarea programelor in memorie, asigurarea programelor cu timpul procesorului, procesarea apelurilor de sistem;
- Management RAM – alocarea eficientă a memoriei către programe, contabilizarea memoriei libere și folosite;
- managementul memoriei externe – suport pentru diverse sisteme de fișiere;
- Management I/O – asigurarea lucrului cu diverse dispozitive periferice;
- Furnizarea unei interfețe cu utilizatorul;
- asigurarea securității – protejarea informațiilor și a altor resurse ale sistemului împotriva utilizării neautorizate;
- organizarea interacțiunii în rețea.
Structura sistemului de operare
Înainte de a studia structura sistemelor de operare, ar trebui să luați în considerare modurile de operare ale procesoarelor.
Procesoarele moderne au cel puțin două moduri de operare - privilegiat (mod supervizor) și utilizator (modul utilizator).
Diferența dintre ele este că, în modul utilizator, comenzile procesorului legate de managementul hardware, protecția RAM și comutarea modurilor de operare ale procesorului nu sunt disponibile. În modul privilegiat, procesorul poate executa toate comenzile posibile.
Aplicațiile care rulează în modul utilizator nu pot accesa în mod direct spațiile de adrese ale altora - doar prin apeluri de sistem.
Toate componentele sistemului de operare pot fi împărțite în două grupuri - cele care operează în modul privilegiat și cele care operează în modul utilizator, iar compoziția acestor grupuri variază de la sistem la sistem.
Componenta principală a sistemului de operare este nucleul. Funcțiile kernelului pot diferi semnificativ în funcție de sisteme diferite; dar pe toate sistemele nucleul rulează în modul privilegiat (numit adesea modul kernel).
Termenul „nucleu” este, de asemenea, folosit în diferite sensuri. De exemplu, în Windows, termenul „kernel” (nucleu NTOS) se referă la o combinație de două componente - sistemul executiv (stratul executiv) și nucleul însuși (stratul kernel).
Există două tipuri principale de sâmburi - sâmburi monolitici și micro-sâmburi. Nucleul monolitic implementează toate funcțiile principale ale sistemului de operare și este, de fapt, un singur program, care este o colecție de proceduri. În microkernel rămâne doar un minim de funcții care trebuie implementate în mod privilegiat: programarea firelor, manipularea întreruperilor, comunicarea între procese. Funcțiile rămase ale sistemului de operare pentru gestionarea aplicațiilor, memoriei, securității etc. sunt implementate sub formă de module separate în modul utilizator.
Sâmburii care ocupă o poziție intermediară între sâmburi monolitici și micronuclei se numesc sâmburi hibridi.
Exemple tipuri variate miezuri:
- nucleu monolitic – MS-DOS, Linux, FreeBSD;
- microkernel – Mach, Symbian, MINIX 3;
- nucleu hibrid – NetWare, BeOS, Syllab.
Pentru o discuție despre tipul de nucleu Windows NT, consultați [; ]. Se spune că Windows NT are un nucleu monolitic, totuși, deoarece Windows NT are mai multe componente cheie care rulează în modul utilizator (de exemplu, subsisteme de mediu și procese de sistem - vezi Lectura 4 „Arhitectura Windows”), atunci Windows NT este imposibil. pentru a se referi la miezuri cu adevărat monolitice, ci mai degrabă la cele hibride.
În plus față de nucleu, driverele — module software care controlează dispozitivele — funcționează în modul privilegiat (în majoritatea sistemelor de operare).
Sistemul de operare include, de asemenea:
- biblioteci de sistem (system DLL - Dynamic Link Library, dynamic link library) care convertesc apelurile de sistem ale aplicației în apeluri de sistem ale nucleului;
- shell-uri de utilizator care oferă utilizatorului o interfață - mod convenabil lucrul cu sistemul de operare.
Shell-urile utilizatorului implementează unul dintre cele două tipuri principale de interfață utilizator:
- interfață text (Text User Interface, TUI), alte denumiri – interfață consolă (Console User Interface, CUI), interfață linie de comandă (CLI);
- interfață grafică (Graphic User Interface, GUI).
Un exemplu de implementare a unei interfețe text în Windows este interpretul de linie de comandă cmd.exe; Un exemplu de interfață grafică este Windows Explorer (explorer.exe).
Clasificarea sistemelor de operare
Sistemele de operare pot fi clasificate în mai multe moduri.
- Conform metodei de organizare a calculelor:
- sisteme de operare cu procesare batch – scopul este realizarea unui număr maxim de sarcini de calcul pe unitatea de timp; în acest caz, un pachet este format din mai multe sarcini, care este procesat de sistem;
- sisteme de operare cu timp partajat – scopul este de a permite mai multor utilizatori să utilizeze un computer simultan; implementat prin furnizarea alternativă fiecărui utilizator de un interval de timp al procesorului;
- sisteme de operare în timp real – scopul este de a finaliza fiecare sarcină într-un interval de timp strict definit pentru o anumită sarcină.
- După tipul de nucleu:
- sisteme cu nucleu monolitic (sisteme de operare monolitice);
- sisteme de operare microkernel;
- sisteme cu un nucleu hibrid (sisteme de operare hibride).
- După numărul de sarcini rezolvate simultan:
- sisteme de operare cu o singură sarcină;
- sisteme de operare multitasking.
- După numărul de utilizatori concurenți:
- sisteme de operare pentru un singur utilizator;
- sisteme de operare multi-utilizator.
- După numărul de procesoare acceptate:
- sisteme de operare cu un singur procesor;
- sisteme de operare multiprocesor.
- Pentru suport de rețea:
- sisteme de operare locale – sisteme autonome care nu sunt destinate să funcționeze într-o rețea de calculatoare;
- sisteme de operare în rețea – sisteme care au componente care vă permit să lucrați cu rețele de calculatoare.
- După rol în interacțiunea în rețea:
- sisteme de operare server – sisteme de operare care oferă acces la resursele rețelei și gestionează infrastructura rețelei;
- sisteme de operare client – sisteme de operare care pot accesa resursele rețelei.
- După tipul de licență:
- sisteme de operare open-source – sisteme de operare cu cod sursă deschis disponibil pentru studiu și modificare;
- sisteme de operare proprietare – sisteme de operare care au un deținător de drepturi de autor specific; de obicei vin cu cod sursă închis.
- După domeniul de aplicare:
- sisteme de operare ale mainframe-urilor - calculatoare mari (sisteme de operare mainframe);
- sisteme de operare pentru server;
- sisteme de operare pentru computere personale;
- sisteme de operare mobile;
- sisteme de operare încorporate;
- sisteme de operare a routerelor.
Cerințe ale sistemului de operare
Principala cerință pentru sistemele de operare moderne este de a îndeplini funcțiile enumerate mai sus în paragraful „Funcțiile sistemelor de operare”. Pe lângă această cerință evidentă, există și altele, adesea nu mai puțin importante:
- extensibilitate – capacitatea sistemului de a dobândi noi funcții în procesul de evoluție; implementat adesea prin adăugarea de noi module;
- portabilitate – capacitatea de a transfera sistemul de operare pe o altă platformă hardware cu modificări minime;
- compatibilitate - capacitate colaborare; poate apărea compatibilitate versiune noua sistem de operare cu aplicații scrise pentru o versiune mai veche, sau compatibilitate între diferite sisteme de operare în sensul că aplicațiile pentru unul dintre aceste sisteme pot fi rulate pe altul și invers;
- fiabilitate – probabilitatea de funcționare fără defecțiuni a sistemului;
- performanță – capacitatea de a oferi timp acceptabil de rezolvare a problemelor și timp de răspuns al sistemului.
rezumat
Această prelegere oferă o definiție a unui sistem de operare, introduce tipuri de software și discută funcțiile și structura unui sistem de operare. Atentie speciala dedicat conceptului de „nucleu”. De asemenea, sunt prezentate diferite moduri de clasificare a sistemelor de operare și cerințele pentru sistemele de operare moderne.
Următoarea prelegere va oferi o privire de ansamblu asupra sistemelor de operare Microsoft Windows.
Întrebări de control
- Definiți termenul „sistem de operare”.
- Numiți exemple de aplicații, instrumente și software de sistem.
- Definiți conceptele „apel de sistem”, „API”, „driver”, „kernel”.
- Ce tipuri de nuclee cunoașteți? Ce tipuri de nuclee de sistem de operare cunoașteți?
- Prin ce diferă un nucleu de un sistem de operare?
- Oferiți mai multe moduri de clasificare a sistemelor de operare.
- Numiți cerințele pentru sistemele de operare moderne și explicați ce înseamnă acestea.
Software de sistem de bază
Software-ul de bază include:
sistem de operare (OS);
· cochilii de operare (text și grafic);
· sistem de operare în rețea.
sistem de operare concepute pentru a controla execuția programelor utilizator, planificarea și gestionarea resurselor de calcul ale computerului.
În sectorul software și sisteme de operare, poziția de lider este ocupată de familia de sisteme MS Windows. Să ne uităm la cele mai comune tipuri de sisteme de operare.
Sistemele de operare pentru computerele personale sunt împărțite în:
· unică și multi-tasking (în funcție de numărul de procese de aplicație care rulează în paralel);
· unic și multi-utilizator (în funcție de numărul de utilizatori care lucrează simultan cu sistemul de operare);
· neportabil și transferabil pe alte tipuri de calculatoare;
· non-rețea și rețea, oferind lucru într-o rețea locală de calculatoare.
Sisteme de operare în rețea - un set de programe care asigură procesarea, transmiterea și stocarea datelor în rețea. Sistemul de operare de rețea oferă utilizatorilor tipuri diferite servicii de rețea (gestionare fișiere, e-mail, procese de gestionare a rețelei etc.), susține lucrul în sistemele de abonați.
Cochilii de operare - programe speciale concepute pentru a facilita comunicarea utilizatorului cu comenzile sistemului de operare. Shell-urile de operare au opțiuni de interfață cu utilizatorul final text și grafică.
Cele mai populare tipuri de shell-uri de text ale sistemului de operare sunt: Total Commander, Windows Commander etc.
Să aruncăm o privire mai atentă asupra sistemului de operare.
sistem de operare- un set de software care asigură controlul hardware-ului computerului și al programelor de aplicație, precum și interacțiunea acestora între ele și utilizatorul.
Sistemul de operare îndeplinește următoarele funcții:
· gestionarea funcționării fiecărui bloc al unui computer personal și a interacțiunii acestora;
· managementul executiei programului;
· organizarea stocării informaţiilor în memoria externă;
· interacțiunea utilizatorului cu computerul, de ex. suport pentru interfata utilizator.
De obicei, sistemul de operare este stocat pe un hard disk, iar dacă nu există un hard disk, este alocată o unitate specială, care se numește unitatea de sistem. Când porniți computerul, sistemul de operare se încarcă automat de pe disc în RAM și îl ocupă. loc anume. Un sistem de operare este creat nu pentru un singur model de computer, ci pentru o serie de computere, în structura cărora este încorporat și dezvoltat un anumit concept în toate modelele ulterioare.
Baza oricărui sistem de operare este principiul organizării muncii dispozitiv extern stocarea informațiilor. În ciuda faptului că memoria externă poate fi implementată tehnic pe diferite medii materiale, acestea sunt unite de principiul adoptat în sistemul de operare de organizare a stocării seturilor de informații legate logic sub formă de așa-numite fișiere.
Fişier- o colecție de date sau programe conectate logic, pentru plasarea căreia o zonă numită este alocată în memoria externă.
Fișierul servește ca unitate contabilă de informații în sistemul de operare. Orice acțiuni cu informații sunt efectuate pe fișiere.
Fișierele pot stoca diverse tipuri și forme de prezentare a informațiilor: texte, imagini, desene, numere, programe, tabele etc. Caracteristicile fișierelor specifice sunt determinate de formatul acestora. Un format este un element de limbaj care descrie simbolic prezentarea informațiilor dintr-un fișier.
Următorii parametri sunt utilizați pentru a caracteriza fișierul:
· Numele complet fişier;
· dimensiunea fișierului în octeți;
· data și ora creării fișierului;
· atribute speciale ale fișierului: numai pentru citire, ascuns, sistem, arhivat.