Операционная система как диспетчер ресурсов

Компьютер представляет собой набор ресурсов, поддерживающих выполне­ние задач накопления, перемещения, хранения и обработки данных, а также контролирующих работу этих и других функций. Ответственность за управление этими ресурсами лежит на операционной системе.

Можно ли сказать, что именно операционная система управляет перемещением, хранением и обработкой данных? На вопрос можно ответить положительно с учетом того, что, управляя ресурсами компьютера, операционная система контролирует его основные функции. Однако это управление осуществляется не обычным образом. Мы обыкновенно представляем себе управляющий механизм как нечто внешнее по от­ношению к тому, чем он управляет, или, по крайней мере, как нечто отличающееся от управляемой системы или являющееся ее отдельной частью. Например, система отопления жилых помещений управляется термостатом, который реализован в виде отдельного узла и отличается от аппаратуры выделения и распределения тепла. С операционной системой дело обстоит по-другому, так как этот управляющий меха­низм является необычным в двух отношениях.

• Функции операционной системы работают точно так же, как и все остальное программное обеспечение; т.е. они реализованы в виде отдельных про­
грамм или набора программ, исполняющихся процессором.

• Операционная система часто передает управление другим процессам и
должна ожидать, когда процессор снова позволит ей выполнять свои обя­занности.

Операционная система — это, по сути, набор компьютерных программ. Как и любая другая программа, она отдает процессору команды. Ключевым отличи­ем является назначение этой программы. Операционная система указывает про­цессору, как использовать другие системные ресурсы и как распределять время при исполнении других программ. Но для того, чтобы реализовать действия, предписываемые операционной системой, процессор должен приостановить рабо­ту с ней и перейти к выполнению других программ. Таким образом, операцион­ная система уступает управление процессору, чтобы он смог выполнить некото­рую "полезную" работу, а затем возобновляет контроль ровно настолько, чтобы подготовить процессор к следующей части работы. Прочитав данную главу, чи­татель должен получить отчетливое представление о механизмах, принимающих участие в этих процессах.

На рис. 2.2 показаны основные ресурсы, которыми управляет операционная система. Часть операционной системы находится в основной памяти. В эту часть входит ядро (kernel), содержащее основную часть наиболее часто используемых функций; там же находятся и некоторые другие компоненты операционной сис­темы, использующиеся в данный момент времени. Остальная используемая часть основной памяти содержит другие программы и данные пользователя. Вскоре читатель сможет убедиться, что размещение этих данных в основной памяти управляется совместно операционной системой и аппаратной частью процессора, предназначенной для управления памятью. Операционная система принимает решение, когда исполняющаяся программа может использовать нужные ей уст­ройства ввода-вывода, и управляет доступом к файлам и их использованием. Процессор также является ресурсом, поэтому операционная система должна оп­ределить, сколько времени он должен уделить исполнению той или иной пользо­вательской программы. В многопроцессорной системе решение должно быть принято по отношению ко всем процессорам.