Функции операционных систем.

Основная функция всех операционных систем посредническая, т.е. обеспечение:

1. обеспечение интерфейса между пользователем и программно-аппаратными средствами ПК.
2. обеспечение интерфейса между программными и аппаратными средствами
3. обеспечение интерфейса между всеми видами программ.

10.1. Обеспечение пользовательского интерфейса.

Работа ОС как пакетный, так и диалоговый режимы. Пакетный – автоматическое исполнение последовательности команд, диалоговый - О.С. находится в ожидании команд пользователя (прерывный режим).

Виды:

- неграфический, интерфейс командной строки. Основное устройство управления – клавиатура.

- графический, взаимодействие активных и пассивных экранных элементов. Основное устройство управления – клавиатура и мышь.

10.2. Обеспечение автоматического запуска для любой О.С.

Для запуска дисковых ОС программы в BIOS обращаются к специальному программному коду.

Для недисковых ОС запуск осуществляется аппаратно.

10.3. Организация файловой системы.

Все дисковые ОС обеспечивают создание файловой системы для хранения данных на дисках и обеспечения к ним доступа. Принцип организации – табличный. Наименьшая единица хранения данных – сектор. Размер сектора равен 512 байт. Группы секторов условно объединяются в кластеры, которые являются наименьшей единицей адресации к данным.

10.4. Обслуживание файловой структуры.

• Создание файлов и присвоение им имен
• Создание каталогов (папок) и присвоение им имен
• Переименование файлов и каталогов (папок)
• Копирование и перемещение файлов между дисками и каталогами одного диска.
• Удаление файлов и каталогов
• Навигация по файловой структуре с целью доступа к данному файлу, каталогу.
• Управление атрибутами файлов.

10.5. Управление установкой, исполнением и удалением приложений.

• Многозадачность ОС осуществляет возможность:
  одновременной и поочередной работы нескольких приложений
  обмена данными между приложениями
  совместного использования программных, аппаратных, сетевых и прочих ресурсов нескольких приложений.
• ОС предоставляет возможность прерывания работы приложений по желанию пользователя и снятия сбоя задачи без ущерба для работы других приложений.
• ОС устанавливает и удаляет приложения, распределяя ресурсы, обеспечивая доступ к драйверам, формируя общие ресурсы, выполняя их регистрацию.

10.6. Обеспечение взаимодействия с аппаратным обеспечением.

ОС обеспечивает это взаимодействие с помощью специальных программ-драйверов (программа взаимодействия внутренних устройств с внешними).

10.7. Обслуживание компьютера.

ОС предоставляет возможность:

• проверки дисков.
• сжатия дисков
• управления виртуальной памятью
• кэшировать диск (использование микросхем памяти в качестве вспомогательной памяти для оптимизации работы процессора).
• Резервного копирования дисков.

Операционная система MS DOS, являвшаяся до последнего времени наиболее популярным продуктом данного класса для персональных компьютеров, была создана фирмой Microsoft в 1981 г. В настоящее время существуют ее версии 6.22 и 7.0 (в составе Windows 95), а также, условно говоря, системы-дублеры других фирм-разработчиков (DR DOS, PC DOS). Начиная с 1996 г. MS DOS распространяется в составе Windows 95 - 32-разрядной многозадачной и многопоточной операционной системы с графическим интерфейсом и расширенными сетевыми возможностями.

Операционная система как расширенная машина: использование большинства компьютеров на уровне машинного языка затруднительно, особенно это касается ввода/вывода.

Например, для организации чтения блока данных с гибкого диска программист может использовать 16 различных команд, каждая из которых требует 13 параметров, таких как номер блока на диске, номер сектора на дорожке и т. п. Когда выполнение операции с диском завершается, контроллер возвращает 23 значения, отражающих наличие и типы ошибок, которые, очевидно, надо анализировать. Даже если не входить в курс реальных проблем программирования ввода/вывода, ясно, что среди программистов нашлось бы не много желающих непосредственно заниматься программированием этих операций.

При работе с диском программисту-пользователю достаточно представлять его в виде некоторого набора файлов, каждый из которых имеет имя.

Программа, которая скрывает от программиста все реалии аппаратуры и предоставляет возможность простого, удобного просмотра указанных файлов, чтения или записи, - это, конечно, операционная система.

Точно так же, как ОС ограждает программистов от аппаратуры дискового накопителя и предоставляет ему простой файловый интерфейс, операционная система берет па себя все малоприятные дела, связанные с обработкой прерываний, управлением таймерами и оперативной памятью, а также другие низкоуровневые проблемы. В каждом случае та абстрактная, воображаемая машина, с которой, благодаря операционной системе, теперь может иметь дело пользователь, гораздо проще и удобнее в обращении, чем реальная аппаратура, лежащая в основе этой абстрактной машины.

С этой точки зрения функцией ОС является предоставление пользователю некоторой расширенной или виртуальной машины, которую легче программировать и с которой легче работать, чем непосредственно с аппаратурой, составляющей реальную машину.

Операционная система как система управления ресурсами: в соответствии со вторым подходом функцией ОС является распределение процессоров, памяти, устройств и данных между процессами, конкурирующими за эти ресурсы. ОС должна управлять всеми ресурсами вычислительной машины таким образом, чтобы обеспечить максимальную эффективность ее функционирования.

Критерием эффективности может быть, например, пропускная способность или реактивность системы.

Управление ресурсами включает решение двух общих, не зависящих от типа ресурса задач:

планирование ресурса - то есть определение, кому, когда, а для делимых ресурсов - и в каком количестве необходимо выделить данный ресурс;

отслеживание состояния ресурса - то есть поддержание оперативной информации о том, занят или не занят ресурс, а для делимых ресурсов - какое количество ресурса уже распределено, а какое свободно.

4.1.2. Классификация операционных систем

От эффективности алгоритмов управления локальными ресурсами компьютера во многом зависит эффективность всей сетевой ОС в целом. Поэтому, характеризуя сетевую ОС, часто приводят важнейшие особенности реализации функций ОС по

управлению процессорами,
памятью,
внешними устройствами автономного компьютера.

Так, например, в зависимости от особенностей использованного алгоритма управления процессором операционные системы делят на
- многозадачные и однозадачные,
- многопользовательские и однопользовательские,
- на системы, поддерживающие многонитевую обработку и не поддерживающие ее,
- на многопроцессорные и однопроцессорные системы.