Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Головна сторінка



“Інформаційні управляючі системи та технології” 080402 “Інформаційні технології проектування” Одеса 2010

“Інформаційні управляючі системи та технології” 080402 “Інформаційні технології проектування” Одеса 2010




Сторінка4/24
Дата конвертації10.03.2017
Розмір1.41 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   24

1.3 Функціональні компоненти операційних систем


Операційну систему можна розглядати як сукупність компонентів, кожен з яких відповідає за реалізацію певної функції системи. Розглянемо найважливіші функції сучасних ОС і компоненти, що їх реалізують.

Спосіб побудови системи зі складових частин та їхній взаємозв’язок визначає архітектура операційної системи.


1.3.1 Керування процесами і потоками


Як ми вже згадували, однією з найважливіших функцій ОС є виконання прикладних програм. Код і дані прикладних програм зберігаються в комп’ютерній системі на диску в спеціальних виконуваних файлах. Після того як користувач або ОС вирішать запустити на виконання такий файл, у системі буде створено базову одиницю обчислювальної роботи, що називається процесом (process).

Можна дати таке означення: процес – це програма під час її виконання.

Операціна система розподіляє ресурси між процесами. До таких ресурсів належать процесорний час, пам’ять, пристрої введення-виведення, дисковий простір у вигляді файлів. При розподілі пам’яті з кожним процесом пов’язується його адресний простір – набір адрес пам’яті, до яких йому дозволено доступ. В адресному просторі зберігаються код і дані процесу. При розподілі дискового простору для кожного процесу формується список відкритих файлів, аналогічним чином розподіляють пристрої введення-виведення.

Процеси забезпечують захист ресурсів, якими вони володіють. Наприклад, до адресного простору процесу неможливо безпосередньо звернутися з інших процесів (він є захищеним), а при роботі з файлами може бути задано режим, що забороняє доступ до файла всім процесам, крім поточного.

Розподіл процесорного часу між процесами необхідний через те, що процесор виконує інструкції одну за одною (тобто в конкретний момент часу на ньому може фізично виконуватися тільки один процес), а для користувача процеси мають виглядати як послідовності інструкцій, виконувані паралельно.

Інструкція - правовий акт, який створюється органами державного управління для встановлення правил, що регулюють організаційні, науково-технічні, технологічні, фінансові та інші спеціальні сторони діяльності та відносин установ, закладів, підприємств, службових осіб.
Момент часу - точка на часовій осі. Про події, що відповідають одному моменту часу, говорять як про одночасні.
Щоб домогтися такого ефекту, ОС надає процесор кожному процесу на деякий короткий час, після чого перемикає процесор на інший процес; при цьому виконання процесів відновлюється з того місця, де їх було перервано. У багатопроцесорній системі процеси можуть виконуватися паралельно на різних процесорах.

Сучасні ОС крім багатозадачності можуть підтримувати багатопотоковість (multithredsng), яка передбачає в рамках процесу наявність кількох послідовностей інструкцій (потоків, threads), які для користувача виконуються паралельно, подібно до самих процесів в ОС. На відміну від процесів потоки не забезпечують захисту ресурсів (наприклад, вони спільно використовують адресний простір свого процесу).


1.3.2 Керування пам’яттю


Під час виконання програмного коду процесор бере інструкції й дані з оперативної (основної) пам’яті комп’ютера.
Початковий код (англ. source code; також перекладається українською як вихідний код, програмний код, джерельний код, первинний код, текст програми, у професійному середовищі також сирцевий код, у контексті код або сирці) - будь-який набір інструкцій або оголошень, написаних комп'ютерною мовою програмування у формі, що її може прочитати і модифікувати людина.
При цьому така пам’ять відображається у вигляді масиву байтів, кожен з яких має адресу.

Як уже згадувалося, основна пам’ять є одним з видів ресурсів, розподілюваних між процесами. ОС відповідає за виділення пам’яті під захищений адресний простір процесу і за вивільнення пам’яті після того, як виконання процесу буде завершено.

Ви́ділення (екскреція) - процес виведення кінцевих продуктів, які утворилися в ході обміну речовин в клітинах тіла при розщепленні органічних енерговмісних речовин. Цю функцію виконують як спеціалізовані видільні органи, так і інші органи чи системи, для яких видільна функція може бути побічною, другорядною.
Обсяг пам’яті, доступний процесу, може змінюватися в ході виконання, у цьому разі говорять про динимічний розподіл пам’яті.

ОС повинна забезпечувати можливість виконання програм, які окремо або в сукупності перевіщують за обсягом доступну основну пам’ять. Для цього в неї має бути реалізована технологія віртуальної памяті. Така технологія дає можливість розміщувати в основній пам’яті тільки ті інструкції й дані процесу, які потрібні в поточний момент часу, при цьому вміст іншої частини адресного простору зберігається на диску.

1.3.3 Керування введенням-виведенням


Операційна система відповідає за керування пристроями введення-виведення, підключеним до комп’ютера. Підтримка таких пристроїв в ОС звичайно здійснюється на двох рівнях. До першого, нижчого, рівня належать драйвери пристроїв – програмні модулі, які керують пристроями конкретного типу з урахування усіх їхніх особливостей. До другого рівня належить універсальний інтерфейс введення-виведення, зручний для використання у прикладних програмах.

ОС має реалізовувати загальний інтерфейс драйверів введення-виведення, через який вони взаємодіють з іншими компонентами системи. Такий інтерфейс дає змогу спростити додавання драйверів для нових пристроїв.

Додавання - бінарна арифметична операція, суть якої полягає в об'єднанні математичних об'єктів.

Сучасні ОС надають великий вибір готових драйверів для конкретних периферійних пристроїв. Що більше пристроїв підтримує ОС, то більше в неї шансів на практичне використання.

1.3.4 Керування файлами та файлові системи


Для користувачів ОС і прикладних програмістів дисковий простір надається у вигляді сукупності файлів, організованих у файлову систему.

Файл – це набір даних у файловій системі, доступ до якого здійснюється за іменем. Термін “файлова система” може вживатися для двох понять: принципу організації даних у вигляді файлів і конкретного набору даних (зазвичай відповідної частини диска), організованих відповідно до такого принципу. У рамках ОС може бути реалізована одночасна підтримка декількох файлових систем.

Файлові системи розглядають на логічному і фізичному рівнях. Логічний рівень визначає зовнішне подання системи як сукупності файлів (які звичайно перебувають у каталогах), а також виконання операцій над файлами і каталогами (створення, вилучення тощо). Фізичний рівень визначае принципи розміщення структур даних файлової системи на диску або іншому пристрої.

В програмуванні та комп'ютерних науках структу́ри да́них - це способи організації даних в комп'ютерах. Часто разом зі структурою даних пов'язується і специфічний перелік операцій, що можуть бути виконаними над даними, організованими в таку структуру.

1.3.5 Мережна підтримка


Мережні системи

Сучасні операційні системи пристосовані до роботи в мережі, їх називають мережгими операційними системами. Засоби мережної підтримки дають ОС можливість:



  • надавати локальні ресурси (дисковий простір, принтери тощо) у загальне користування через мережу, тобто функціювати як сервер;
    Веб-се́рвер (англ. Web Server) - це сервер, що приймає HTTP-запити від клієнтів, зазвичай веб-браузерів, видає їм HTTP-відповіді, зазвичай разом з HTML-сторінкою, зображенням, файлом, медіа-потоком або іншими даними.


  • звертатися до ресурсів інших комп’ютерів через мережу, тобто функціонувати як клієнт.

Реалізація функціональності сервера і клієнта базується на транспортних засобах, відповідальних за передачу даних між комп’ютерами відповідно до правил, обумовлених мережними протоколами.

Розподілені системи

Мережні ОС не приховують від користувача наявність мережі, мережна підтримка в них не визначає структуру системи, а збагачує її додатковими можливостями.Є також розподілені ОС, які дають змогу об’єднати ресурси декількох комп’ютерів у розподілену систему. Вона виглядає для користувача як один комп’ютер з декількома процесорами, що працюють паралельно. Розподілені та багатопрцесорні системиє двома основними категоріями ОС, які використовують декілька процесорів.


1.3.6 Безпека даних


Під безпекою даних в ОС розуміють забезпечення надійності системи (захисту даних від втрати у разі збоїв) і захист даних від несакціонованого доступу (випадкового чи навмісного).

Для захисту від несакнціонованого доступу ОС має забезпечувати наявність засобів аутентифікації користувачів (такі засоби дають змогу з’ясувати, чи э користувач тим, за кого себе видає; зазвичай для цього використовують систему паролів) та їхньої авторізації (дозволяють перевірити права користувача, що пройшов аутентифікацію, на виконання певної операції).


1.3.7 Інтерфейс користувача


Розрізняють два типи засобів взаємодії користувача з ОС: командний інтерпретатор (shell) і графічний інтерфейс користувача (GUI).
Інтерпретатор мови програмування (interpreter) - програма чи технічні засоби, необхідні для виконання інших програм, вид транслятора, який здійснює пооператорну (покомандну, построкову) обробку, перетворення у машинні коди та виконання програми або запиту (на відміну від компілятора, який транслює у машинні коди всю програму без її виконання).

Командний інтерпретатор дає змогу користувачам взаємодіяти з ОС, викоритовуючи спеціальну командну мову (інтерактивно або через запуск

на виконання командних файлів). Команди такої мови змушують ОС виконувати певні дії (наприклад, запускати програми. Працювати із файлами).

Графічний інтерфейс користувача надає йому можливість взаємодіяти з ОС відкриваючи вікна і виконуючи команди за допомогою меню або кнопок. Підходи до реалізації графічного інтерфейсу доволі різноманітні: наприклад, у Windows-системах засоби його підтримки вбудовані в систему, а в UNIX вони є зовнішніми для системи і спираються на стандартні засоби керування введенням-виведенням.



Висновки

  • Операційна система – це рівень програмного забезпечення, що перебуває між рівнями прикладних програм й апаратного забезпечення комп’ютера. Головне її призначення – зробити використання комп’ютерної системи простішим і підвищити ефективність її роботи.

  • До основних функціональних компонентів ОС належать: керування процесами, керування пам’яттю, керування введенням-виведенням, керування файлами і підтримка файлових систем, мережна підтримка, забезпечення захисту даних, реалізація інтерфейсу користувача.


1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   24



  • 1.3.1 Керування процесами і потоками
  • 1.3.2 Керування пам’яттю
  • 1.3.3 Керування введенням-виведенням
  • 1.3.4 Керування файлами та файлові системи
  • 1.3.5 Мережна підтримка
  • 1.3.6 Безпека даних
  • 1.3.7 Інтерфейс користувача