Лекция - Определение ОС. Назначение и функции операционной системы.

Лекция 1 1. Определение ОС. Назначение и функции операционной системы. Операционная система – комплекс взаимосвязанных программ, обеспечивающих  взаимодействие пользователя с вычислительной системой, а также управления ресурсами  вычислительной системы. Функции: Предоставление   пользователю   вместо   реальной   аппаратуры   виртуальной   машины (виртуальной аппаратуры); Повышенная   эффективность   использования   аппаратуры   путём   рационального использования ресурсов. Ресурсы: память, процессорное время, устройства ввода\вывода. ОС регулирует конфликты, возникающие между процессами при разделении ресурсов. ОС  удовлетворяет запросы на ресурсы, учитывая их свободность или занятость. 2. Место ОС в структуре вычислительной системы. Вычислительная система – программно­аппаратныйкомплекс, который предоставляет  услуги пользователю. Управление логическими устройствами Управление физическими устройствами Аппаратные средства Таблица 1. Вычислительная система Аппаратные средства – нижний уровень ­ это аппаратура, то, что делается из металла,  пластика и прочих материалов, используемых для производства «железа» компьютера. Управление физическими устройствами осуществляют программы, ориентированные  на качества и свойства аппаратуры, взаимодействующие с аппаратными структурами,  знающие «язык» аппаратуры. Реактивность (гарантированное время реакции системы на то или иное событие) Главной целью и критерием эффективности систем пакетной обработки является максимальная пропускная способность, т.е. решение максимального числа задач в единицу времени. Для достижения этой цели в системах пакетной обработки используется следующая схема функционирования: в начале работы формируется пакет заданий, каждое задание содержит требования к системным ресурсам; из этого пакета формируется мультипрограммная смесь, то есть множество одновременно выполняемых задач. Для одновременного выполнения выбираются задачи, предъявляющие разные требования к ресурсам, так, чтобы обеспечивалась сбалансированная загрузка всех устройств вычислительной машины. Выбор нового задания из пакета заданий зависит от внутренней ситуации, складывающийся в системе. Следовательно, в вычислительных системах, работающих под управлением пакетных ОС, невозможно гарантировать выполнение того или иного задания в течение определенного периода времени. Цель планирования в системах разделения времени ­ повышение удобства и эффективности работы пользователя. В системах разделения времени пользователям (или одному пользователю) предоставляется возможность интерактивной работы сразу с несколькими приложениями. ОС принудительно периодически приостанавливает приложения, не дожидаясь, когда они добровольно освободят процессор. Всем приложениям попеременно предоставляется квант процессорного Интерактивные ОС (ОС разделения времени) ОС реального времени Класс ОС ОС пакетной обработки Критерий эффективности Максимальная пропускная способность (максимальная загрузка процессора) Удобство работы пользователя Критерии эффективности и классы ОС. 4. разрешение конфликтов между процессами отслеживание состояния и учёт использования ресурса удовлетворение запросов на ресурсы планирование ресурса (когда, кому и в каком объёме) Управление ресурсами включает в себя решение следующих задач: например, компакт­диск) Уровень управления логическими устройствами ориентирован на пользователя,  предназначен для сглаживания аппаратных особенностей устройств. Команды этого уровня обращены к предыдущему слою. Система программирования – это комплекс программ для поддержки всего  технологического цикла разработки программного обеспечения. Прикладные программы предназначены для решения некоторых задач в конкретных  областях знаний. К ОС относят второй и третий уровень пирамиды. 3. Понятие ресурса. Управление ресурсами в вычислительной системе. Ресурс – всякий объект, который может распределяться внутри ОС. процессоры (процессорное время) память периферийные устройства (диски, таймеры, наборы данных, принтеры, сетевые устройства и т.п.) Ресурсы могут быть: разделяемые (несколько процессов используют их одновременно) и неделимые выгружаемые (могут быть отобраны у процесса без негативных последствий – например, оперативная память) и невыгружаемые (принудительная выгрузка приводит к сбою – времени, таким образом, что пользователи, запустившие программы на выполнение,  получают возможность поддерживать с ними диалог. ОС реального времени предназначены для управления различными техническими  объектами или технологическими процессами. В таких системах мультипрограммная смесь обычно представляет собой фиксированный набор заранее разработанных программ, а  выбор программы на выполнение осуществляется по прерываниям (исходя из состояния  управляемого объекта) или в соответствии с расписанием плановых работ. Критерий  эффективности работы ОС реального времени – способность системы выдерживать заранее заданные интервалы времени между запуском программы и получением результата  (реактивность системы).