Операційна система комп'ютера
(Призначення, склад, завантаження)
Призначення. Операційна система (ОС) - невід'ємна частина програмного забезпечення комп'ютера, що управляє всіма його апаратними компонентами. Іншими словами, ОС - сукупність програм, що забезпечує цілісне функціонування всіх компонентів комп'ютера і надає користувачеві доступ до ресурсів комп'ютера.
Сучасні операційні системи виконують три основні функції. По-перше, вони спрощують використання апаратних засобів комп'ютера, і робить роботу з ним ефективною і зручною. По-друге, важливою властивістю операційних систем є уніфікація програмного забезпечення. Раніше програми були машинно-залежними. Тобто програма, написана для одного комп'ютера, не могла працювати на іншому, нехай навіть такому ж комп'ютері, без коригування. З появою операційних систем, програмістам більше не треба переписувати додатки для кожного нового комп'ютера, так як все машинно-залежні частини програми були перенесені в код операційних систем. По-третє, операційна система повинна бути організована так, щоб вона допускала ефективну розробку, тестування і впровадження нових додатків і системних функцій, причому це не повинно заважати нормальному функціонуванню обчислювальної системи.
Склад ОС. Структуру ОС складають такі модулі:
° базовий модуль (ядро ОС) - керує роботою програм і файлової системою, забезпечує доступ до неї і обмін файлами між периферійними пристроями;
° командний процесор - розшифровує і виконує команди користувача, що надходять насамперед через клавіатуру;
° драйвери периферійних пристроїв - програмно забезпечують узгодженість роботи цих пристроїв з процесором (кожне периферійний пристрій обробляє інформацію по-різному і в різному темпі);
° програмні модулі. забезпечують графічний користувальницький інтерфейс;
° додаткові сервісні програми (утиліти) - роблять зручним і багатостороннім процес спілкування користувача з комп'ютером;
Завантаження ОС. Файли, що становлять ОС, зберігаються на диску, тому система називається дискової операційної (ДОС). Відомо, що для їх виконання програми - і, отже, файли ОС - повинні знаходитися в оперативній пам'яті (ОЗУ). Однак, щоб зробити запис ОС в ОЗУ, необхідно виконати програму завантаження, якій відразу після включення комп'ютера в ОЗУ немає. Вихід з цієї ситуації полягає в послідовній, поетапної завантаженні ОС в оперативну пам'ять.
Перший етап завантаження ОС. У системному блоці комп'ютера знаходиться постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗУ, постійна пам'ять, ROM - Read Only Memory - пам'ять з доступом тільки для читання), в якому містяться програми тестування блоків комп'ютера і першого етапу завантаження ОС. Вони починають виконуватися з першим імпульсом струму при включенні комп'ютера (це можливо, оскільки інформація в ROM зберігається у вигляді електронних схем, що допускає її збереження і після виключення комп'ютера, тобто вона має властивість енергонезалежності). На цьому етапі процесор звертається до диска і перевіряє наявність на певному місці (на початку диска) дуже невеликої програми-завантажувача (BOOT). Якщо ця програма виявлена, то вона зчитується в ОЗУ і їй передається керування.
Другий етап завантаження ОС. Програма-завантажувач (BOOT), в свою чергу, шукає на диску базовий модуль ОС, переписує його пам'ять і передає йому управління.
Третій етап завантаження ОС. До складу базового модуля входить основний завантажувач, який шукає інші модулі ОС і зчитує їх в ОЗУ. Після закінчення завантаження ОС управління передається командному процесору і на екрані з'являється запрошення системи до введення команд користувача.
Зауважимо, що в оперативній пам'яті під час роботи комп'ютера обов'язково повинні перебувати базовий модуль ОС і командний процесор. Отже, немає необхідності завантажувати в оперативну пам'ять всі файли ОС одночасно. Драйвери пристроїв і утиліти можуть довантажувати в ОЗУ в міру необхідності, що дозволяє зменшувати обов'язковий обсяг оперативної пам'яті, що відводиться під системне програмне забезпечення.
Існує кілька найбільш поширених ОС, кожна з яких орієнтована на певну розрядність процесора (кількість бітів інформації, оброблюваних їм за один такт), тип процесора (вірніше, комп'ютер певної фірми), а також ємність ОЗУ. У міру розширення можливостей комп'ютера (збільшення обсягів оперативної і зовнішньої пам'яті, збільшення ресурсів процесора, наявність периферійних пристроїв різних типів і т.д.) потрібні все більш потужні і сучасні програмні засоби для використання цих ресурсів користувачами. Такими якостями володіють, зокрема, ОС фірми Microsoft. Наприклад, MS-DOS - це сімейство ОС з розвиненими засобами доступу до всіх апаратних можливостей сучасного персонального комп'ютера, що забезпечують:
° створення і роботу в гнучкою файлової системи, заснованої на ієрархічній структурі каталогів;
° можливість використання модульного принципу побудови комп'ютера, що полягає в підключенні великої кількості різноманітних периферійних пристроїв (принтерів, плотерів, модемів і т.д.);
зручний призначений для користувача інтерфейс.
Існує кілька найбільш поширених операційних систем, кожна з яких орієнтована на певне сімейство процесорів і, відповідно, комп'ютерів.
RT-11 (Realtimesystem- Система реального часу). Операційна система RT-11 була розроблена в 1972 році фірмою DEC для сімейства малих ЕОМ PDP-11. На базі цієї системи в СРСР були розроблені версії цієї системи (РАФОС, ОС ДВК, ФОДОС), які використовувалися на міні-ЕОМ СМ-4, персональних ЕОМ ДВК і в шкільних комп'ютерних класах УКНЦ і БК-0011.
СР / М (ControlProgramforMicrocomputer- Керуюча програма для мікрокомп'ютерів). Одна з перших операційних систем для персональних комп'ютерів. Вона розроблена в 1975 році і використовувалася на комп'ютерах «Ямаха» і «Корвет» (процесор Z80), IBM PC / XT (процесор 8086).
MSX-DOS. Операційна система MSX-DOS була розроблена для 8-розрядних (процесор Z80) комп'ютерів стандарту MSX в середині 80-х років. Використовувалася на недорогих комп'ютерах типу «Ямаха».
MS-DOS (MicrosoftDiskOperationSystem- Дискова операційна система Microsoft). Операційна система MS-DOS була розроблена на початку 80-х років для роботи на комп'ютерах IBM PC / XT, створених на базі процесора 8086 фірми Intel. MS-DOS була найбільш поширеною операційною системою з інтерфейсом командного рядка, яка встановлювалася на комп'ютерах, створених на базі процесорів 80286, 80386, 80486, Pentium. Останньою версією була MS-DOS 6.22.
До основних переваг сучасних операційних систем Windows слід віднести технологію «підключи і працюй», багатозадачність і графічний інтерфейс.
Технологія «підключи і працюй» (Plug-and-Play) дозволяє навіть починаючому користувачеві підключити до комп'ютера новий пристрій (наприклад, принтер) і продовжити роботу. Windows сама встановить необхідний драйвер і виділить ресурси.
Графічний інтерфейс реалізований з використанням технології Drag-and-Drop. Це дозволяє виконувати практично будь-які операції за допомогою миші.
OS / 2 (OperationSystem). Операційна система OS / 2 була розроблена корпорацією IBM в кінці 80-х років для комп'ютерів PS / 2 (Personal system / 2). Великого поширення не отримала.
AppleSystem (Операційна система фірми Apple). Різні версії цієї системи встановлюються на комп'ютерах фірми Apple (Macintosh, PowerPC та ін.). У цій операційній системі в кінці 80-х років вперше був використаний багатовіконний графічний інтерфейс і управління за допомогою маніпулятора типу миша.
UNIX. На високопродуктивних комп'ютерах, які іноді називають «робочі станції», широко поширена операційна система UNIX. Початок розробок цієї системи відноситься до 1969 року, і до теперішнього часу вже відомо понад 20 різних версій. В даний час до статочно велика кількість сервері працюють під управлінням цієї систем)
Операційні системи можна класифікувати за кількома ознаками.
За призначенням виділяють системи загального призначення і спеціалізовані операційні системи. Останні використовуються в спеціалізованій обчислювальній техніці, наприклад, побутової техніки, автомобілях, спецобчислювача військового застосування.
За кількістю одночасно працюючих користувачів, операційні системи можна розділити на однопользовательские і розраховані на багато користувачів.
За кількістю одночасно працюючих програм операційні системи ділять на однозадачні і багатозадачні.
Операційні системи мають ряд характеристик. дозволяють ефективно використовувати ресурси обчислювальної системи.
- Переносимість. Нововведення в апаратному забезпеченні виникають швидко і часто непередбачувано. Якщо операційна система написана на переносимому мовою - це дозволяє швидше переходити від однієї архітектури комп'ютерів до іншого, тобто використовувати всю операційну систему цілком на машині з іншим процесором або конфігурацією при мінімальних змінах вихідного тексту. Хоча операційні системи часто ділять на «переносяться» і «нестерпні», строго кажучи, переносимість в тій чи іншій мірі властива всім їм. Питання не в тому, чи можна перенести програму, оскільки, як правило, в кінцевому рахунку, це можна зробити, а в тому, наскільки складно це зробити. Тому більшість сучасних операційних систем пишуться на мовах високого рівня, що володіють високою переносимістю.
- Можливість розширення і можливість виправлень. Код операційної системи повинен бути написаний так, щоб його зручно було доповнювати і модифікувати при зміні вимог до системи, оскільки операційні системи обов'язково змінюються з плином часу. У кожній операційній системі є помилки. Час від часу вони виявляються і виправляються. Необхідність регулярних змін операційних систем накладає певні вимоги на їх пристрій. Очевидно, що ці системи повинні мати модульну конструкцію з чітко визначеним взаємодією модулів. Система являє собою набір окремих компонентів, що взаємодіють один з одним тільки за допомогою функціональних інтерфейсів. Нові компоненти додаються до виконавчій системі як нові модулі, які звертаються інтерфейсів інших компонентів. При цьому дуже важливу роль грає хороша і повна документованість. Зміни в операційні системи зазвичай вносяться поступово, це може бути, наприклад, додавання підтримки нових апаратних пристроїв, таких як компакт-диски, здатності працювати з іншим типом мережі, підтримки нових програмних технологій, таких як графічні інтерфейси користувача.
- Мультипроцессорная обробка. Необхідно, щоб додатки могли використовувати переваги безлічі різновидів комп'ютерів, відомих в даний час. Наприклад, комп'ютери з декількома процесорами з'являються на ринку регулярно, але лише деякі з існуючих операційних систем можуть в повній мірі використовувати їх можливості. Сучасна операційна система повинна дозволяти запуск одного і того ж додатка, як на однопроцесорних, так і на багатопроцесорних обчислювальних машинах. У граничному випадку кілька додатків виконувалося б одночасно з максимальною швидкістю, а додатки, що вимагають великого обсягу обчислень, могли б підвищити свою продуктивність, розподіляючи роботу між декількома процесорами
- Розподілені обчислення. У зв'язку з тим, що в 80-і роки 20-го століття персональні комп'ютери стали більш доступними, характер обчисленні незворотно змінився. Там, де раніше одна велика обчислювальна машина обслуговувала всі підприємство або організацію, тепер з'явилися персональні комп'ютери для рядових службовців. Покращені можливості роботи в мережі дозволили малим комп'ютерів зв'язуватися один з одним, часто спільно використовуючи апаратні або обчислювальні ресурси в формі файл-серверів, серверів друку і серверів обчислень. З огляду на ці зміни, розробники операційних систем вбудовують функції підтримки мережі безпосередньо в систему, тим самим, забезпечуючи додатків можливість розподіляти роботу між декількома обчислювальними системами.
- Надійність і стійкість. Система повинна захищати себе як від внутрішніх збоїв, так і від зовнішнього вторгнення. Вона повинна завжди вести себе передбачувано, і у додатків не повинно бути можливості пошкодити операційну систему або порушити її функціонування.
- Сумісність. Незважаючи на те, що нові версії операційної системи покликані розширювати існуючі технології, її призначений для користувача інтерфейс, а також API (Application Programming Interface - інтерфейс програмування додатків) повинні бути сумісні з попередніми версіями.
- Продуктивність. Система повинна відповідати, всім вимогам, але при цьому бути максимально швидкої і забезпечувати мінімальний час відгуку на кожній апаратній платформі.
ПИТАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ
1. Яке призначення ОС?
2. З яких модулів складається ОС?
3. Які модулі ОС при роботі комп'ютера повинні обов'язково перебувати в оперативній пам'яті?
4. Чому пам'ять RОМ енергонезавісима і яка її роль при завантаженні ОС?
5. Як відбувається процес завантаження ОС?
6. Які можливості MS-DOS?
7. Операційна система відноситься до:
а) прикладного програмного забезпечення;
б) пристроїв, розташованим в системному блоці;
в) системного програмного забезпечення;
г) програмним оболонок;
д) дискової магнітної пам'яті.
8. Операційна система - це.
а) комплекс програм, що організує роботу всіх пристроїв комп'ютера як єдиного цілого і доступ користувача до їхніх можливостей;
б) сукупність основних пристроїв комп'ютера;
в) архітектура комп'ютера;
г) сукупність пристроїв і програм загального користування.
Підручник Н.Угріновіч «Інформатика і ІКТ, 11»
Для того щоб ми могли не думати про те, як в комп'ютері відбувається робота процесора з програмами, даними і з апаратними пристроями, існує спеціальний комплекс програм, званих операційною системою.
Операційні системи реального часу (ОСРВ) призначені для забезпечення інтерфейсу до ресурсів критичних за часом систем реального часу. Основним завданням в таких системах є своєчасність (timeliness) виконання обробки даних.
Основна ідея, закладена в основу Windows 98, - природність представлення інформації, що забезпечує легке засвоювання цієї інформації людиною. Найбільш важливі відмінні риси Windows 98 наступні:
Від гледна точка на корпоратівното ізползване на Linux ідеално се впісва концепціята "клієнт / с'рв'р", можна реалізувати на база протоколу TCP / IP. При това Linux позволява вашата машина та се прев'рне в потужний файл-с'рв'р, факс-с'рв'р,