Отговори на въпрос 32

Операционни системи: предназначение и класификация
Операционната система на компютъра е съвкупност от взаимосвързани програми, която действа като интерфейс между приложения и потребители, от една страна, и хардуер, от друга. В съответствие с тази дефиниция ОС изпълнява две групи функции.
- предоставяне на потребител или програмист с разширена виртуална машина вместо истински компютърен хардуер, с който е по-удобно да се работи и който е по-лесен за програмиране;
- повишаване на ефективността на използването на компютър чрез рационално управление на неговите ресурси в съответствие с някакъв критерий.
Операционна система (ОС) е програма, която е предназначена да управлява всички физически и логически ресурси на компютър и е в състояние да създаде интерфейс между потребителя и компютъра.
Операционната система е предназначена за управление на изпълнението на потребителски програми, планиране и управление на изчислителни ресурси.
Операционните системи за персонални компютри са разделени на:
1. Единична и многозадачност (в зависимост от броя на паралелните процеси на приложение);
2. Единичен и многопотребителски (в зависимост от броя потребители, работещи едновременно с операционната система);
3. Непреносими и преносими към други видове компютри;
4. Не-мрежа и мрежа, осигуряваща работа в локална мрежа.
Примери за ОС: MS DOS, Windows 98/2000, Windows XP, Lunix и др.

Предназначение на операционните системи

Операционната система е комплекс от взаимосвързани системни програми, чиято цел е да организира взаимодействието на потребител с компютър, да управлява ресурси на изчислителна система, за да ги използва най-ефективно. Операционната система действа като връзка между компютърния хардуер, от една страна, и изпълняваните програми, както и потребителя, от друга. Операционната система може да се нарече софтуерно продължение на компютърното устройство за управление. Операционната система крие от потребителя сложни детайли на хардуерния контрол, образувайки слой между тях, в резултат на което хората се освобождават от много трудоемката работа по организиране на взаимодействието с компютърния хардуер. [3, стр. 14]

Основното изискване към операционната система е сложната задача за организиране на ефективното споделяне на ресурси от няколко процеса и тази сложност се генерира главно от случайния характер на заявките за потребление на ресурси. В система за многопрограмиране опашки от приложения се формират от едновременно изпълнявани програми до споделени компютърни ресурси: процесор, страница с памет, принтер, диск. Операционната система организира обслужването на тези опашки съгласно различни алгоритми: по реда на пристигане, на базата на приоритетите, обиколка и т.н.

Съвременната операционна система обикновено трябва да поддържа многопрограмна обработка, виртуална памет, многопрозорен графичен потребителски интерфейс и много други необходими функции и услуги. В допълнение към тези изисквания за функционална пълнота, операционните системи също са обект на също толкова важни оперативни изисквания:

Разширяемост. Докато хардуерът на компютъра остарява за няколко години, полезният живот на операционната система може да бъде измерен в десетилетия. Следователно операционните системи винаги се променят еволюционно с течение на времето и тези промени са по-значими от хардуерните промени. Промените в ОС обикновено се състоят в придобиване на нови свойства от нея, например поддръжка за нови видове външни устройства или нови мрежови технологии. Ако кодът на ОС е написан по такъв начин, че могат да се правят допълнения и промени, без да се нарушава целостта на системата, тогава такава ОС се нарича разширяема. Разширяемостта се постига благодарение на модулната структура на ОС, при която програмите се изграждат от набор от отделни модули, взаимодействащи само чрез функционален интерфейс;
Преносимост. В идеалния случай кодът на ОС трябва да бъде лесно преносим от един тип процесор към друг тип процесор и от хардуерната платформа (които се различават не само по типа на процесора, но и по начина на организиране на целия компютърен хардуер) от един тип към хардуерната платформа от друг тип. Преносимите операционни системи имат няколко възможности за внедряване за различни платформи, тази функция на ОС се нарича още мултиплатформена;
Съвместимост. Има няколко "дългогодишни" популярни операционни системи, за които е разработен широк спектър от приложения. Някои от тях са много популярни. Следователно, за потребител, който превключва от една операционна система на друга по една или друга причина, възможността да стартира познато приложение в нова операционна система е много привлекателна. Ако една операционна система има средства за стартиране на приложни програми, написани за други операционни системи, тогава се казва, че е съвместима с тези операционни системи. Трябва да се прави разлика между бинарната съвместимост и съвместимостта на източника. Съвместимостта включва и поддръжка на потребителски интерфейси на други операционни системи;
Надеждност и устойчивост. Системата трябва да бъде защитена както от вътрешни, така и от външни грешки, откази и откази. Действията му винаги трябва да бъдат предвидими и приложенията не трябва да могат да навредят на операционната система. Надеждността и устойчивостта на грешки на операционната система се определят преди всичко от архитектурните решения, лежащи в основата й, както и от качеството на нейното изпълнение (отстраняване на грешки в кода). Освен това е важно дали операционната система включва софтуерна поддръжка за хардуерна толерантност към грешки, като дискови масиви или непрекъсваеми захранвания;
Сигурност. Съвременната операционна система трябва да защитава данните и другите ресурси на изчислителната система от неоторизиран достъп. За да може ОС да има свойството за сигурност, тя трябва поне да включва средства за определяне на законността на потребителите, като предоставя на законните потребители диференцирани права за достъп до ресурси, както и да фиксира всички събития „подозрителни“ за сигурността на системата. Функцията за сигурност е особено важна за мрежовите операционни системи. В такива операционни системи задачата за защита на данните, предавани по мрежата, се добавя към задачата за контрол на достъпа;
Производителност. Операционната система трябва да бъде толкова отзивчива и отзивчива, колкото позволява хардуерната платформа. Производителността на операционната система се влияе от много фактори, сред които основните са архитектурата на ОС, разнообразието от функции, качеството на програмирането на кода, възможността за изпълнение на ОС на високопроизводителна (мултипроцесорна) платформа;
Управление на процесите

Най-важната част от операционната система, която пряко влияе върху функционирането на компютъра, е системата за контрол на процесите. За всеки новосъздаден процес ОС генерира системни информационни структури, присвоява му област RAM, в която ще се намират кодовете и данните на процеса, и също така й осигурява необходимото количество процесорно време. Тъй като процесите често изискват едновременно едни и същи ресурси, операционната система е отговорна за поддържането на опашките за заявки за процеси и за синхронизирането им, например опашки до процесора, принтера, серийния порт, като спира изпълнението до всяко събитие в системата настъпва.

Управление на файлове и външни устройства

Способността на ОС да "екранира" сложностите на реалния хардуер се проявява много ясно в една от основните подсистеми на ОС - файловата система. Операционната система създава виртуален набор от данни, съхранявани на външно устройство за съхранение под формата на файл - проста неструктурирана последователност от байтове със символно име. За удобство при работа с данни файловете се групират в директории, които от своя страна образуват групи - директории от по-високо ниво. Потребителят може да използва операционната система за извършване на действия върху файлове и директории, като например търсене по име, изтриване, показване на съдържание на външно устройство (например дисплей), промяна и запазване на съдържание.
Защита и администриране на данни

Важно средство за защита на данните са функциите за одит на ОС, които се състоят в записване на всички събития, от които зависи сигурността на системата.

Основни класификации на операционните системи

Операционните системи могат да се различават по характеристиките на внедряването на вътрешни алгоритми за управление на основните ресурси на компютъра (процесори, устройства, памет), характеристиките на използваните методи за проектиране, видове хардуерни платформи, области на употреба и много други свойства.

Има няколко класификации на операционните системи, в които се разграничават определени критерии, отразяващи различни съществени характеристики на системите, разгледайте най-често срещаните:

1. Системи с общо предназначение.

Това означава операционна система, предназначена да решава широк спектър от задачи, включително стартиране на различни приложения, разработване и отстраняване на грешки в програми, работа с мрежи и мултимедия.

2. Системи в реално време.

Проектиран да работи в обект за контрол на обекта.

.Други специализирани системи.

Това са различни операционни системи, фокусирани предимно върху ефективното решение на определен клас, с повече или по-малко щети на други задачи

По естеството на взаимодействието с потребителя

1 пакетни операционни системи, които обработват предварително подготвени задачи

2. Диалогови операционни системи, които изпълняват интерактивно потребителски задачи

.GUI OS

.Вградени операционни системи, които не взаимодействат с потребителя

По броя на едновременните задачи

В такива системи не може да съществува повече от един потребителски процес по всяко време. В същото време обаче могат да се изпълняват системни процеси.

Те позволяват паралелно да се изпълняват някои потребителски процеси. Внедряването на многозадачност изисква значително усложнение на алгоритмите и структурите от данни, използвани в системата.

По броя на едновременните потребители

Те се характеризират с пълен потребителски достъп до ресурси. Такива системи обикновено са приемливи за изолирани компютри.

Техният важен компонент са средствата за защита на данните и процесите на всеки потребител, базирани на концепцията за собственика на ресурса и на точната индикация на правата за достъп, предоставени на всеки потребител на системата.

На хардуерна основа

Задачите на такава система включват ефективно разпределение на изпълнените задачи между процесорите и организиране на координирана работа на всички процесори.

Те включват възможността за достъп до други компютри в локалната мрежа, работа с файлови и други сървъри.

Разпределената система, използваща ресурсите на локалната мрежа, ги представя на потребителя като единна система, която не е разделена на отделни машини.

По начин на строителство

Класификация на операционната система по семейство