Проблемная ситуация: Может ли компьютер работать без ОС?

Под ОС обычно понимают комплекс управляющих и обрабатывающих программ, который, с одной стороны выступает как интерфейс между аппаратурой компьютера и пользователем с его задачами, а с другой – предназначен для наиболее эффективного использования ресурсов вычислительной системы и организации надежных вычислений.

Любой из компонентов прикладного программного обеспечения вычислительной системы обязательно работает под управлением ОС.

На рис.1 изображена обобщенная структура программного обеспечения вычислительной системы. Видно, что ни один из компонентов ПО, за исключением самой ОС, не имеет непосредственного доступа к аппаратуре компьютера. Даже пользователи взаимодействуют со своими программами через интерфейс ОС. Любые команды прежде чем попасть в прикладную программу, сначала проходят через ОС.

Рис.1. Обобщенная структура программного обеспечения вычислительной системы

Основные функции ОС:

1. Прием от пользователя (или от оператора системы) заданий или команд, сформулированных на соответствующем языке — в виде директив (ко­манд) оператора или в виде указаний (своеобразных команд) с помощью соответствующего манипулятора (например, с помощью мыши), — и их обработка;

2. Прием и исполнение программных запросов на запуск, приостановку, оста­новку других программ;

3. Загрузка в оперативную память подлежащих исполнению программ;

4. Инициация программы (передача ей управления, в результате чего процес­сор исполняет программу);

5. Идентификация всех программ и данных;

6. Обеспечение работы систем управлений файлами (СУФ) и/или' систем управления базами данных (СУБД), что позволяет резко увеличить эф­фективность всего программного обеспечения;

7. Обеспечение режима мультипрограммирования, то есть выполнение двух или более программ на одном процессоре, создающее видимость их одно­временного исполнения;

8. Обеспечение функций по организации и управлению всеми операциями ввода/вывода;

9. Распределение памяти, а в большинстве современных систем и организа­ция виртуальной памяти;

10. Планирование и диспетчеризация задач в соответствии с заданными стра­тегией и дисциплинами обслуживания;

11. Организация механизмов обмена сообщениями и данными между выпол­няющимися программами;

12. Защита одной программы от влияния другой; обеспечение сохранности данных;

13. Предоставление услуг на случай частичного сбоя системы;

14. Обеспечение работы систем программирования, с помощью которых поль­зователи готовят свои программы.

Классификация операционных систем

В основу первой и основной классификации положим степень централизации (связности) операционной системы (рис. 3).

Рис. 3. Классификация по типу централизации

Эта классификация принимает во внимание особенности аппаратных плат­форм, для которых операционные системы создаются.

1. Централизованные (локальные) операционные системы - управляют ресурсами единственного локального компьютера:

· однопроцессорные системы;

· многопроцессорные системы.

2. Сетевые операционные системы. Такие системы предоставляют пользо­вателю сети некоторую виртуальную машину, работать с которой проще, чем с реальной сетевой аппаратурой. Однако пользователь всегда выпол­няет специальные операции для доступа к сетевым ресурсам. Сетевые системы включают дополнительные сетевые средства, состоящие из трех основных компонентов:

· серверная часть операционной системы — средства предоставления локальных ресурсов и услуг в общее пользование;

· клиентская часть операционной системы — средства запроса доступа к удаленным ресурсам и услугам;

· транспортные средства операционной системы — средства обеспече­ния передачи сообщений между компьютерами сети.

3. Распределенные операционные системы. Они предоставляют пользователю сети единую централизованную виртуальную машину, которая дает мак­симальную степень прозрачности сетевых ресурсов. Распределенные сис­темы объединяют все компьютеры сети, для работы в тесной кооперации. При работе в таких системах пользователь, запускающий приложение, не знает, на каком компьютере оно реально выполняется.

Классификация ОС по особенностям алгоритмов управления ресурсами имеет аспекты, приведенные ниже.

Поддержка многопользовательского режима.

· Однопользовательские операционные системы не предоставляют средств защиты информации одного пользователя от несанкциониро­ванного доступа другого пользователя. Такие системы не предостав­ляют возможностей разделения ресурсов.

· Многопользовательские операционные системы такие средства защи­ты информации имеют.

Поддержка многопоточности. Многопоточные операционные системы дают возможность разделять процессорное время не только между про­цессами, но и между отдельными ветвями процессов — потоками.

Поддержка многопроцессорной обработки. Многопроцессорные операци­онные системы реализуют более сложные алгоритмы управления ресур­сами, предоставляющие возможность работать с несколькими процессо­рами.

Специфика аппаратных средств, как правило, отражается на специфике операционной системы. В функциональной класси­фикации компьютеров каждый из типов имеет определенные свойства, оказывающие непосредственное влияние на свойства операционных систем.

Наибольший интерес в настоящее время вы­зывают следующие группы операционных систем:

· операционные системы для мощных серверов;

· операционные системы для рабочих станций и персональных компьютеров;

· операционные системы для карманных компьютеров.