Лекція 2. Операційні системи, їх призначення. Класифікація операційних систем.
Основні функції.
Операційна система
(ОС) — це базовий комплекс програмного
забезпечення, що виконує управління апаратним забезпеченням комп'ютера або
віртуальної машини; забезпечує керування обчислювальним процесом і організує
взаємодію з користувачем.
Сучасні операційні системи складаються з таких основних
компонентів: ядро, драйвери
пристроїв, інтерфейс користувача, файлова система та системні утиліти.
Ядро – це
сукупність програм, які забезпечують виконання основних функцій ОС. Воно контролює всі події, які відбуваються в
обчислювальній системі, й забезпечує
спільне використання ресурсів виконуваними програмами.
Драйвери –
це спеціальні програми, що здійснюють керування роботою пристроїв комп'ютера. Кожен тип зовнішнього пристрою
обслуговується індивідуальним
драйвером.
Інтерфейс користувача – це сукупність програмних засобів, що забезпечують взаємодію користувача з засобами
обчислювальної системи. Часто інтерфейс
реалізується у вигляді операційних оболонок. Оболонка (shell)
– засіб інтерпретації і
передачі на виконання ядру команд користувача.
Файлова система – це система керування даними. Під терміном файлова система розуміють
як принцип організації даних на дисках, так і саму сукупність даних, що зберігаються на диску і певним чином
структуровані.
Системні утиліти – засоби виконання певних службових операцій, що не передбачені оболонкою користувача (програми
діагностики функціонування ОС тощо).
Відповідно кожна ОС забезпечує кілька видів взаємодії (інтерфейсу):
–
інтерфейс користувача
— взаємодія між користувачем і комп’ютером;
–
апаратно-програмний
інтерфейс — взаємодія між програмним і апаратним забезпеченням;
–
програмний інтерфейс —
взаємодія між різними видами програмного забезпечення.
До основних функцій операційних систем відносять :
–
Забезпечення
завантаження призначених для користувача програм в оперативну пам'ять і їх
виконання (цей пункт не відноситься до ОС, призначеним для прошивки в ПЗП).
–
Забезпечення
управління пам'яттю. У простому випадку це вказівка єдиній завантаженій
програмі адреси, на якій кінчається пам'ять, доступна для використання, і
починається пам'ять, зайнята системою. У багатопроцесних
системах це складне завдання управління системними ресурсами.
–
Забезпечення роботи з
пристроями довготривалої пам'яті, такими як магнітні диски, стрічки, оптичні
диски, флеш-пам’ять і так далі. Як правило, ОС керує вільним простором на цих
носіях і структурує призначені для користувача дані у вигляді файлових систем.
–
Надавати більш менш
стандартизований доступ до різних периферійних пристроїв, таким як термінали,
модеми, що друкують пристрої або двигуни, що повертають рульові площини
винищувача.
–
Надавати деякий
призначений для користувача інтерфейс. Слово «деякий» тут сказано не випадково
— частина систем обмежується командним рядком, тоді як інші на 90% складаються
з інтерфейсної підсистеми. Вбудовувані
системи часто не мають жодного призначеного для користувача інтерфейсу.
Раніше існували ОС, функції яких цим і вичерпувалися. Одна з добре відомих
систем такого типа — дискова операційна система MS DOS.
Нинішні ОС надають також наступні можливості:
–
паралельного (або
псевдопаралельне, якщо машина має лише один процесор) виконання декількох
завдань;
–
організацію взаємодії
завдань один з одним;
–
організацію міжмашинної взаємодії і розділення ресурсів;
–
захист системних
ресурсів, даних і програм користувача, процесів, що виконуються, і самій себе
від помилкових і шкідливих дій користувачів і їх програм;
–
аутентифікацію (перевірку того, що
користувач є тим, за кого він себе видає);
–
авторизацію
(перевірка, що той, за кого себе видає користувач, має право виконувати ту або
іншу операцію) і інші засоби забезпечення безпеки.
Відносно свого призначення, операційні системи бувають:
–
універсальні (для
загального використання);
–
спеціальні (для
розв'язання спеціальних задач);
–
спеціалізовані
(виконуються на спеціальному обладнанні);
–
однозадачні (в окремий момент часу можуть
виконувати лише одну задачу);
–
багатозадачні (в окремий момент
часу здатні виконувати більше однієї задачі);
–
однокористувацькі (в системі відсутні
механізми обмеження доступу до файлів та на використання ресурсів системи);
–
багатокористувацькі (система впроваджує поняття
"власник файлу" та забезпечує механізми обмеження на використання
ресурсів системи (квоти)), всі багатокористувацькі операційні системи також є багатозадачними;
–
реального часу
(система підтримує механізми виконання задач реального часу, тобто такі, для
яких будь які операції завжди виконуються за наперед передбачуваний і незмінний
при наступних виконаннях час).
Відносно способу встановлення (інсталяції) операційної системи, операційні
системи бувають:
–
вбудовані (такі, що
зберігаються в енергонезалежній пам'яті обчислювальної машини або пристрою без
можливості заміни в процесі експлуатації обладнання);
–
невбудовані (такі, що
інсталюються на один з пристроїв зберігання інформації обчислювальної машини з
можливістю подальшої заміни в процесі експлуатації).
Відносно відповідності стандартам операційні системи бувають:
–
стандартні
(відповідають одному з загальноприйнятих відкритих стандартів, найчастіше
POSIX);
–
нестандартні (в тому
числі такі, що розробляються відповідно до корпоративних стандартів).
Відносно можливостей розширення операційні системи бувають:
–
закриті (не дозволяють
розширення функціональності ОС);
–
відкриті (будуються за
технологіями, що забезпечують можливості розширення функціональності ОС).
Відносно можливостей внесення змін до вихідного коду операційні системи
бувають:
–
відкриті (англ. open sourse) - з відкритим
програмним кодом;
–
власницькі (англ. proprietary) - комерційні з закритим кодом.
За час існування комп'ютерів операційні системи зазнали значної еволюції,
тому їх тепер класифікують за декількома основними ознаками:
–
за способом
функціонування інтерфейсу: на текстові та графічні;
–
за кількістю задач, що
обробляються одночасно: на однозадачні чи багатозадачні;
–
за кількістю
процесорів: на однопроцесорні та багатопроцесорні;
–
за розрядністю
системної шини: на 8-, 16-, 32-, та
64-розрядні;
–
за типом використання
ресурсів: на локальні і мережні;
–
за типом доступу
користувача до комп'ютера: на системи пакетної обробки, розподілу часу і
реального часу.
Контрольні запитання:
1.
Які бувають ОС?
2.
З яких частин
складається ОС?
3.
Які функції виконує
операційна система?
4.
За якими критеріями
порівнюють операційні системи?