Содержание
Введение2
Понятие операционных систем3
Функции, структура, принципы
построения ОС4
Как создать оглавление в MS
WORD12
Заключение14
Список используемых источников15
Введение
В современных реалиях весьма актуальным
для большинства людей стало умение пользоваться
промышленными информационными технологиями.
Проникновение компьютеров во все сферы
жизни общества убеждает в том, что культура
общения с компьютером становится общей
культуры человека.
При включении компьютера операционная
система загружается в память раньше остальных
программ и затем служит платформой и
средой для их работы. Без операционной
системы невозможно представить работу
с компьютером. Знание операционной системы
необходимо для успешного пользования
современными компьютерами.
Предшественником ОС следует считать
служебные программы (такие, как загрузчики),
а также библиотеки часто используемых
подпрограмм, начавшие разрабатываться
с появлением универсальных компьютеров
1-го поколения (конец 1940-х годов). Служебные
программы минимизировали физические
манипуляции оператора с оборудованием,
а библиотеки позволяли избежать многократного
программирования одних и тех же действий
(осуществления операций ввода-вывода,
вычисления математических функций и
т. п.). На сегодняшний момент операционная
система Windows фирмы Microsoft во всех ее проявлениях,
бесспорно, считается самой распространенной
операционной системой на ПК. Очевидно,
что ознакомление с ПК необходимо начинать
с ознакомления с Windows, ведь без нее работа
на ПК немыслима для большинства пользователей.
Понятие операционных систем
Операционная
система, сокр. ОС (англ. operating system, OS)
— комплекс взаимосвязанных программ,
предназначенных для управления ресурсами
компьютера и организации взаимодействия
с пользователем.
В логической структуре типичной
вычислительной системы операционная
система занимает положение между устройствами
с их микроархитектурой, машинным языком
и, возможно, собственными (встроенными)
микропрограммами — с одной стороны —
и прикладными программами с другой.
Разработчикам программного
обеспечения операционная система позволяет
абстрагироваться от деталей реализации
и функционирования устройств, предоставляя
минимально необходимый набор функций
(см.: интерфейс программирования приложений).
В большинстве вычислительных
систем операционная система является
основной, наиболее важной (а иногда и
единственной) частью системного программного
обеспечения. С 1990-х годов наиболее распространёнными
операционными системами являются системы
семейства Windows и системы класса UNIX (особенно
Linux и Mac OS).
Операционная система выполняет
роль связующего звена между аппаратурой
компьютера, с одной стороны, и выполняемыми
программами, а также пользователем, с
другой стороны.
Операционная система обычно
хранится во внешней памяти компьютера
— на диске. При
включении компьютера она считывается
с дисковой памяти и размещается в ОЗУ.
Есть приложения вычислительной
техники, для которых операционные системы
излишни. Например, встроенные микрокомпьютеры,
содержащиеся во многих бытовых приборах,
автомобилях (иногда по десятку в каждом),
простейших сотовых телефонах, постоянно
исполняют лишь одну программу, запускающуюся
по включении. Многие простые игровые
приставки — также представляющие собой
специализированные микрокомпьютеры
— могут обходиться без операционной
системы, запуская при включении программу,
записанную на вставленном в устройство
«картридже» или компакт-диске.
Функции, структура, принципы
построения ОС
- Исполнение запросов программ (ввод и
вывод данных, запуск и остановка других
программ, выделение и освобождение дополнительной
памяти и др.).
- Стандартизованный доступ к периферийным
устройствам (устройства ввода-вывода).
- Управление оперативной памятью (распределение
между процессами, организация виртуальной
памяти).
- Управление доступом к данным на энергонезависимых
носителях (таких как жёсткий диск, оптические
диски и др.), организованным в той или
иной файловой системе.
- Обеспечение пользовательского интерфейса.
- Сохранение информации об ошибках системы.
OS/360 использовалась на большинстве
компьютеров IBM начиная с 1966, включая
те компьютеры, которые помогали
NASA отправить человека на Луну.
Дополнительные функции:
- Параллельное или псевдопараллельное
выполнение задач (многозадачность).
- Эффективное распределение ресурсов
вычислительной системы между процессами.
- Разграничение доступа различных процессов
к ресурсам.
- Организация надёжных вычислений (невозможности
одного вычислительного процесса намеренно
или по ошибке повлиять на вычисления
в другом процессе), основана на разграничении
доступа к ресурсам.
- Взаимодействие между процессами: обмен
данными, взаимная синхронизация.
- Защита самой системы, а также пользовательских
данных и программ от действий пользователей
(злонамеренных или по незнанию) или приложений.
- Многопользовательский режим работы
и разграничение прав доступа (см.: аутентификация,
авторизация).
Компоненты операционной
системы:
- Загрузчик
- Ядро
- Командный процессор
- Драйверы устройств
- Встроенное программное обеспечение
- Структура операционной системы
Сетевая операционная система составляет
основу любой вычислительной сети. Каждый
компьютер в сети в значительной степени
автономен, поэтому под сетевой операционной
системой в широком смысле понимается
совокупность операционных систем отдельных
компьютеров, взаимодействующих с целью
обмена сообщениями и разделения ресурсов
по единым правилам - протоколам. В узком
смысле сетевая ОС - это операционная система
отдельного компьютера, обеспечивающая
ему возможность работать в сети.
Рис. 1.1. Структура
сетевой ОС
В сетевой операционной системе
отдельной машины можно выделить несколько
частей (рисунок 1.1):
Средства управления локальными
ресурсами компьютера: функции распределения
оперативной памяти между процессами,
планирования и диспетчеризации процессов,
управления процессорами в мультипроцессорных
машинах, управления периферийными устройствами
и другие функции управления ресурсами
локальных ОС.
Средства предоставления собственных
ресурсов и услуг в общее пользование
- серверная часть ОС (сервер). Эти средства
обеспечивают, например, блокировку файлов
и записей, что необходимо для их совместного
использования; ведение справочников
имен сетевых ресурсов; обработку запросов
удаленного доступа к собственной файловой
системе и базе данных; управление очередями
запросов удаленных пользователей к своим
периферийным устройствам.
Средства запроса доступа к
удаленным ресурсам и услугам и их использования
- клиентская часть ОС (редиректор). Эта часть выполняет распознавание и перенаправление в сеть запросов к удаленным ресурсам от приложений и пользователей, при этом запрос поступает от приложения в локальной форме, а передается в сеть в другой форме, соответствующей требованиям сервера. Клиентская часть также осуществляет прием ответов от серверов и преобразование их в локальный формат, так что для приложения выполнение локальных и удаленных запросов неразличимо.
Коммуникационные средства
ОС, с помощью которых происходит обмен
сообщениями в сети. Эта часть обеспечивает
адресацию и буферизацию сообщений, выбор
маршрута передачи сообщения по сети,
надежность передачи и т.п., то есть является
средством транспортировки сообщений.
В зависимости от функций, возлагаемых
на конкретный компьютер, в его операционной
системе может отсутствовать либо клиентская,
либо серверная части.
На рисунке 1.2 показано взаимодействие
сетевых компонентов. Здесь компьютер
1 выполняет роль "чистого" клиента,
а компьютер 2 - роль "чистого" сервера,
соответственно на первой машине отсутствует
серверная часть, а на второй - клиентская.
На рисунке отдельно показан компонент
клиентской части - редиректор. Именно
редиректор перехватывает все запросы,
поступающие от приложений, и анализирует
их. Если выдан запрос к ресурсу данного
компьютера, то он переадресовывается
соответствующей подсистеме локальной
ОС, если же это запрос к удаленному ресурсу,
то он переправляется в сеть. При этом
клиентская часть преобразует запрос
из локальной формы в сетевой формат и
передает его транспортной подсистеме,
которая отвечает за доставку сообщений
указанному серверу. Серверная часть операционной
системы компьютера 2 принимает запрос,
преобразует его и передает для выполнения
своей локальной ОС. После того, как результат
получен, сервер обращается к транспортной
подсистеме и направляет ответ клиенту,
выдавшему запрос. Клиентская часть преобразует
результат в соответствующий формат и
адресует его тому приложению, которое
выдало запрос.
Рис. 1.2. взаимодействие
компонентов операционной системы при
взаимодействии компьютеров
Первые сетевые ОС представляли
собой совокупность существующей локальной
ОС и надстроенной над ней сетевой оболочки.
При этом в локальную ОС встраивался минимум
сетевых функций, необходимых для работы
сетевой оболочки, которая выполняла основные
сетевые функции. Примером такого подхода
является использование на каждой машине
сети операционной системы MS DOS (у которой
начиная с ее третьей версии появились
такие встроенные функции, как блокировка
файлов и записей, необходимые для совместного
доступа к файлам). Принцип построения
сетевых ОС в виде сетевой оболочки над
локальной ОС используется и в современных
ОС, таких, например, как LANtastic или Personal
Ware.
Однако более эффективным представляется
путь разработки операционных систем,
изначально предназначенных для работы
в сети. Сетевые функции у ОС такого типа
глубоко встроены в основные
модули системы, что обеспечивает их логическую
стройность, простоту эксплуатации и модификации,
а также высокую производительность. Примером
такой ОС является система Windows NT фирмы
Microsoft, которая за счет встроенности сетевых
средств обеспечивает более высокие показатели
производительности и защищенности информации
по сравнению с сетевой ОС LAN Manager той же
фирмы (совместная разработка с IBM), являющейся
надстройкой над локальной операционной
системой OS/2.
- Принципы построения
операционных систем
Принцип модульности
Под модулем в общем случае понимают
функционально законченный элемент системы,
выполненный в соответствии с принятыми
межмодульными интерфейсами. По своему
определению модуль предполагает возможность
без труда заменить его на другой при наличии
заданных интерфейсов. Способы обособления
составных частей ОС в отдельные модули
могут существенно различаться, но чаще
всего разделение происходит именно по
функциональному признаку. В значительной
степени разделение системы на модули
определяется используемым методом проектирования
ОС (восходящее или нисходящее проектирование).
Особо важное значение при построении
ОС имеют привилегированные, повторно
входимые и реентерабельные модули, так
как позволяют более эффективно использовать
ресурсы вычислительной системы. Достижение
реентерабельности реализуется различными
способами. В некоторых системах реентерабельность
программы получается автоматически,
благодаря неизменяемости кодовых частей
программ при исполнении (из-за особенностей
системы команд машины), а также автоматическому
распределению регистров, автоматическому
отделению кодовых частей программ от
данных и помещению последних в системную
область памяти. Естественно, что для этого
необходима соответствующая аппаратная
поддержка. В других случаях это достигается
программистами за счет использования
специальных системных модулей.
Принцип модульности отражает технологические
и эксплуатационные свойства системы.
Наибольший эффект от его использования
достижим в случае, когда принцип распространен
одновременно на операционную систему,
прикладные программы и аппаратуру.
Принцип функциональной избирательности
В ОС выделяется некоторая часть важных
модулей, которые должны постоянно находиться
в оперативной памяти для более эффективной
организации вычислительного процесса.
Эту часть в ОС называют ядром, так как
это действительно основа системы. При
формировании состава ядра требуется
учитывать два противоречивых требования.
В состав ядра должны войти наиболее часто
используемые системные модули. Количество
модулей должно быть таковым, чтобы объем
памяти, занимаемый ядром, был бы не слишком
большим. В состав ядра, как правило, входят
модули по управлению системой прерываний,
средства по переводу программ из состояния
счета в состояние ожидания, готовности
и обратно, средства по распределению
таких основных ресурсов, как оперативная
память и процессор. Помимо программных
модулей, входящих в состав ядра и постоянно
располагающихся в оперативной памяти,
может быть много других системных программных
модулей, которые получают название транзитных.
Транзитные программные модули загружаются
в оперативную память только при необходимости
и в случае отсутствия свободного пространства
могут быть замещены другими транзитными
модулями. В качестве синонима к термину
"транзитный" можно использовать
термин "диск-резидентный".