Selamat hari, pengguna yang dihormati. Pada halaman ini kita akan bercakap tentang topik seperti: Tujuan dan fungsi utama sistem pengendalian. Komposisi sistem pengendalian.

Sistem pengendalian (OS) ialah satu set program sistem yang saling berkaitan untuk mengatur interaksi pengguna dengan komputer dan melaksanakan semua program lain. OS tergolong dalam perisian sistem dan merupakan bahagian utamanya. Sistem pengendalian: MS DOS 7.0, Perniagaan Windows Vista, Pelayan Windows 2008, OS/2, UNIX, Linux.

Fungsi OS utama:

• pengurusan peranti komputer (sumber), i.e. operasi diselaraskan semua perkakasan PC: capaian piawai kepada peranti persisian, pengurusan RAM, dsb.
• pengurusan proses, i.e. pelaksanaan program dan interaksinya dengan peranti komputer.
• mengawal capaian kepada data pada media tidak meruap (seperti cakera keras, CD-ROM, dsb.), biasanya menggunakan sistem fail.
• mengekalkan struktur fail.
• antara muka pengguna, i.e. dialog dengan pengguna.

Fungsi tambahan:

• perlaksanaan tugasan selari atau pseudo-selari (multitasking).
• interaksi antara proses: pertukaran data, penyegerakan bersama.
• perlindungan sistem itu sendiri, serta data pengguna dan program daripada tindakan berniat jahat pengguna atau aplikasi.
• pembezaan hak akses dan mod operasi berbilang pengguna (pengesahan, kebenaran).

Komposisi sistem pengendalian

Secara umum, komposisi OS termasuk modul berikut:

• Modul perisian yang menguruskan sistem fail.
• Pemproses arahan yang melaksanakan arahan pengguna.
• Pemacu peranti.
• Modul perisian yang menyediakan antara muka pengguna grafik.
• Program perkhidmatan.
• Sistem rujukan.

Pemacu peranti(pemandu peranti) ialah program khas yang menyediakan kawalan ke atas pengendalian peranti dan penyelarasan pertukaran maklumat dengan peranti lain.

Pemproses arahan(pemproses arahan) – program khas yang meminta arahan daripada pengguna dan melaksanakannya (jurubahasa program).

Jurubahasa arahan bertanggungjawab untuk memuatkan aplikasi dan menguruskan aliran maklumat antara aplikasi.

Untuk memudahkan kerja pengguna, sistem pengendalian moden termasuk modul perisian yang menyediakan antara muka pengguna grafik.
Proses pengendalian komputer, dalam erti kata tertentu, datang kepada pertukaran fail antara peranti. OS mempunyai modul perisian yang menguruskan sistem fail.

Program perkhidmatan membolehkan anda menyelenggara cakera (semak, mampat, defragment, dsb.), melaksanakan operasi dengan fail (menyalin, menamakan semula, dsb.), dan berfungsi dalam rangkaian komputer.

Untuk kemudahan pengguna, OS termasuk sistem rujukan, yang membolehkan anda mendapatkan maklumat yang diperlukan dengan cepat tentang fungsi kedua-dua OS secara keseluruhan dan pengendalian modul individunya.

Catatan

Komposisi modul OS, serta bilangannya, bergantung pada keluarga dan jenis OS. Sebagai contoh, MS DOS tidak mempunyai modul yang menyediakan antara muka pengguna grafik.

Pendekatan yang paling biasa untuk penstrukturan sistem operasi adalah untuk membahagikan semua modulnya kepada dua kumpulan:

1. teras– ini adalah modul yang melaksanakan fungsi utama OS.
2. Modul tambahan, melaksanakan fungsi tambahan OS. Salah satu sifat penentu kernel berfungsi dalam diberi keistimewaan mod.

Modul kernel melaksanakan fungsi OS asas berikut: Pengurusan proses, Pengurusan sistem Interrupt, Pengurusan memori, pengurusan peranti I/O, Fungsi yang menyelesaikan masalah intra-sistem untuk mengatur proses pengkomputeran: penukaran konteks, pemuatan/pemunggahan halaman, pengendalian gangguan. Ciri ini tidak tersedia untuk apl. Fungsi yang menyokong aplikasi, mewujudkan untuk mereka persekitaran perisian aplikasi yang dipanggil.

Aplikasi boleh membuat permintaan kepada kernel − panggilan sistem– untuk melakukan tindakan tertentu: untuk membuka dan membaca fail, memaparkan maklumat grafik pada paparan, mendapatkan masa sistem, dsb. Fungsi kernel yang boleh dipanggil oleh aplikasi membentuk antara muka pengaturcaraan aplikasi - API ( Antara Muka Pengaturcaraan Aplikasi.

Contoh.
Kod asas API Win32 terkandung dalam tiga perpustakaan pemuatan dinamik (Pustaka Pautan Dinamik, DLL): PENGGUNA32, GDI32 Dan KERNEL32.

Inti ialah modul Windows yang menyokong fungsi peringkat rendah untuk bekerja dengan fail dan mengurus memori serta proses. Modul ini menyediakan perkhidmatan untuk aplikasi 16- dan 32-bit.
GDI(Antara Muka Peranti Grafik) ialah modul Windows yang menyediakan pelaksanaan fungsi grafik untuk bekerja dengan warna, fon dan primitif grafik untuk paparan dan pencetak.
pengguna ialah modul Windows yang merupakan pengurus tetingkap dan bertanggungjawab untuk mencipta dan mengurus tetingkap, kotak dialog, butang dan elemen antara muka pengguna lain yang dipaparkan pada skrin.
Kernel adalah penggerak semua proses pengkomputeran dalam sistem komputer, dan kegagalan kernel adalah sama dengan keruntuhan keseluruhan sistem; tanpanya, OS tidak boleh beroperasi sepenuhnya dan tidak akan dapat melaksanakan sebarang fungsinya. . Oleh itu, pembangun sistem pengendalian memberi perhatian khusus kepada kebolehpercayaan kod kernel; akibatnya, proses penyahpepijatannya boleh bertahan selama beberapa bulan.

Biasanya, kernel direka bentuk sebagai modul perisian daripada beberapa format khas yang berbeza daripada format aplikasi pengguna.
Modul tambahan OS melaksanakan fungsi OS tambahan (berguna, tetapi kurang wajib daripada fungsi kernel).

Contoh modul tambahan:

• Program pengarkiban data.
• Program defragmentasi cakera.
• Penyunting teks.

Modul OS Auxiliary direka bentuk sama ada sebagai aplikasi atau sebagai perpustakaan prosedur. Modul OS Auxiliary dibahagikan kepada kumpulan berikut:

utiliti– program yang menyelesaikan masalah mengurus dan menyelenggara sistem komputer: menyelenggara cakera dan fail.

program pemprosesan sistem– penyunting teks atau grafik, penyusun, pemaut, penyahpepijat.

program untuk menyediakan pengguna dengan perkhidmatan antara muka pengguna tambahan (kalkulator, permainan).

perpustakaan prosedur untuk pelbagai tujuan, memudahkan pembangunan aplikasi (perpustakaan fungsi matematik, fungsi input-output).

Seperti aplikasi biasa, utiliti yang mengendalikan program OS dan perpustakaan mengakses fungsi kernel melalui panggilan sistem untuk melaksanakan tugas mereka.
Fungsi yang dilakukan oleh modul kernel adalah fungsi sistem pengendalian yang paling kerap digunakan, jadi kelajuan ia dilaksanakan menentukan prestasi keseluruhan sistem. Untuk memastikan kelajuan operasi OS yang tinggi, semua modul kernel atau kebanyakannya ditempatkan secara kekal dalam RAM, iaitu, ia adalah pemastautin.

Modul tambahan biasanya dimuatkan ke dalam RAM hanya untuk tempoh fungsi mereka, iaitu, ia adalah transit. Organisasi OS ini menjimatkan RAM komputer.

Catatan

Pembahagian sistem pengendalian kepada modul kernel dan tambahan memastikan kebolehlanjutan OS yang mudah. Untuk menambah ciri peringkat tinggi baharu, anda hanya perlu membangunkan aplikasi baharu tanpa perlu mengubah suai fungsi teras yang membentuk teras sistem.

Objek kernel OS ialah:

• Proses (dibincangkan dalam topik 2.3).
• Fail.
• Peristiwa.
• Aliran (dibincangkan dalam topik 2.3).
• Semaphore ialah objek yang membenarkan tidak lebih daripada n utas memasuki bahagian kod tertentu.
• Mutex ialah semaphore satu tempat yang digunakan dalam pengaturcaraan untuk menyegerakkan secara serentak melaksanakan utas.
• Fail ditayangkan ke dalam ingatan.

Tiket 1

Konsep OS. Fungsi OS asas.

Sebab pembangunan OS.

1) Sistem pengendalian (OS) - satu set sistem dan atur cara kawalan yang direka untuk penggunaan paling cekap semua sumber sistem komputer (CS) (Sistem komputer - satu set perkakasan dan perisian komputer yang saling berkaitan direka bentuk untuk memproses maklumat) dan memudahkan daripada bekerja dengannya.

· Pelaksanaan permintaan program (input dan output data, memulakan dan menghentikan program lain, memperuntukkan dan membebaskan memori tambahan, dsb.).

· Akses standard kepada peranti persisian (peranti input/output).

· Pengurusan RAM (pengagihan antara proses, organisasi memori maya).

· Mengawal akses kepada data pada media tidak meruap (seperti cakera keras, cakera optik, dsb.), yang disusun dalam sistem fail tertentu.

· Menyediakan antara muka pengguna.

· Menyimpan maklumat tentang ralat sistem.

· Fungsi tambahan:

· Pelaksanaan tugasan selari atau pseudo-selari (berbilang tugas).

· Pengagihan sumber sistem pengkomputeran yang cekap antara proses.

· Pembezaan akses pelbagai proses kepada sumber.

· Organisasi pengkomputeran yang boleh dipercayai (ketidakupayaan satu proses pengkomputeran untuk secara sengaja atau tersilap mempengaruhi pengiraan dalam proses lain) adalah berdasarkan persempadanan akses kepada sumber.

· Interaksi antara proses: pertukaran data, penyegerakan bersama.

· Melindungi sistem itu sendiri, serta data dan program pengguna, daripada tindakan pengguna (berniat jahat atau tidak mengetahui) atau aplikasi.

· Mod operasi berbilang pengguna dan pembezaan hak akses

2) Matlamat utama pembangun sistem pengendalian:

· Penggunaan semua sumber komputer secara berkesan.

· Meningkatkan produktiviti pengaturcara.

· Kesederhanaan, fleksibiliti, kecekapan dan kebolehpercayaan organisasi proses pengkomputeran.

· Memastikan kebebasan program aplikasi daripada perkakasan (AO).

Tiket2

Perisian sistem. Komposisi perisian sistem.

Tiket 3

Sistem pengurusan fail.

Pengelasan OS.

Sistem Pengurusan Fail (FMS)– mengatur akses yang lebih mudah kepada fail yang terletak pada media luaran, disusun sebagai fail. Mana-mana SUF tidak boleh berfungsi sendiri, tetapi bertujuan untuk OS tertentu

Klasifikasi:
Sebagai contoh, bergantung pada ciri-ciri algoritma kawalan pemproses yang digunakan, sistem pengendalian dibahagikan kepada berbilang tugas dan tugasan tunggal, berbilang pengguna dan pengguna tunggal, sistem yang menyokong pemprosesan berbilang benang dan yang tidak, berbilang- pemproses dan sistem pemproses tunggal.
Sokongan berbilang tugas. Berdasarkan bilangan tugas yang dilakukan secara serentak, sistem pengendalian boleh dibahagikan kepada dua kelas:

tugasan tunggal (contohnya, MS-DOS, MSX) dan

berbilang tugas (OC EC, OS/2, UNIX, Windows 95).

Sistem pengendalian tugas tunggal terutamanya melaksanakan fungsi menyediakan mesin maya kepada pengguna, menjadikan proses interaksi antara pengguna dan komputer lebih mudah dan mudah. Sistem pengendalian tugas tunggal termasuk alat pengurusan peranti persisian, alat pengurusan fail dan alat komunikasi pengguna.
OS Multitasking, sebagai tambahan kepada fungsi di atas, menguruskan pembahagian sumber yang dikongsi seperti pemproses, RAM, fail dan peranti luaran.
Sokongan untuk mod berbilang pengguna. Berdasarkan bilangan pengguna serentak, sistem pengendalian dibahagikan kepada:

pengguna tunggal (MS-DOS, Windows 3.x, versi awal OS/2);

berbilang pengguna (UNIX, Windows NT).

Perbezaan utama antara sistem berbilang pengguna dan sistem pengguna tunggal ialah ketersediaan cara untuk melindungi maklumat setiap pengguna daripada akses tanpa kebenaran oleh pengguna lain. Perlu diingatkan bahawa tidak setiap sistem multitasking adalah multi-user, dan bukan setiap OS pengguna tunggal adalah single-tasking.
Berbilang tugasan preemptive dan non-preemptive. Sumber kongsi yang paling penting ialah masa pemproses. Kaedah mengagihkan masa pemproses antara beberapa proses (atau benang) yang sedia ada secara serentak dalam sistem sebahagian besarnya menentukan spesifik OS. Di antara banyak pilihan sedia ada untuk melaksanakan multitasking, dua kumpulan algoritma boleh dibezakan:

multitasking bukan preemptive (NetWare, Windows 3.x);

berbilang tugas awalan (Windows NT, OS/2, UNIX).

Perbezaan utama antara multitasking preemptive dan non-preemptive ialah tahap pemusatan mekanisme penjadualan proses. Dalam kes pertama, mekanisme penjadualan proses tertumpu sepenuhnya dalam sistem pengendalian, dan dalam kes kedua, ia diedarkan antara sistem dan program aplikasi. Dengan multitasking bukan preemptive, proses aktif berjalan sehingga ia, atas inisiatifnya sendiri, memberikan kawalan kepada sistem pengendalian supaya ia memilih proses lain yang sedia untuk dijalankan daripada baris gilir. Dengan multitasking preemptive, keputusan untuk menukar pemproses daripada satu proses ke proses yang lain dibuat oleh sistem pengendalian, dan bukan oleh proses aktif itu sendiri.
Sokongan multithreading. Sifat penting sistem pengendalian ialah keupayaan untuk menyelaraskan pengiraan dalam satu tugasan. OS berbilang benang membahagikan masa pemproses bukan antara tugas, tetapi antara cawangan masing-masing (benang).
Pemprosesan berbilang. Satu lagi sifat penting OS ialah ketiadaan atau kehadiran sokongan berbilang pemprosesan di dalamnya - pelbagai pemprosesan. Multiprocessing membawa kepada komplikasi semua algoritma pengurusan sumber.
Pada masa kini, menjadi amalan biasa untuk memperkenalkan fungsi sokongan berbilang pemprosesan ke dalam OS. Ciri sedemikian tersedia dalam Sun's Solaris 2.x, Santa Crus Operations' Open Server 3.x, IBM's OS/2, Microsoft's Windows NT, dan Novell's NetWare 4.1.
Sistem pengendalian berbilang pemproses boleh dikelaskan mengikut cara proses pengkomputeran disusun dalam sistem dengan seni bina berbilang pemproses: sistem pengendalian asimetri dan sistem pengendalian simetri. OS asimetri berjalan sepenuhnya pada hanya satu pemproses sistem, mengedarkan tugas aplikasi ke seluruh pemproses yang tinggal. OS simetri sepenuhnya terdesentralisasi dan menggunakan keseluruhan kumpulan pemproses, membahagikannya antara tugas sistem dan aplikasi.

Tiket 4

Cengkerang antara muka. Persekitaran operasi. Emulator.

Tiket 5

Tiket 6

Tiket 7

Perkhidmatan yang disediakan oleh OS.

Apakah konteks tugasan?

1) pembangunan perisian. Sistem pengendalian menyediakan pengaturcara dengan pelbagai alat dan perkhidmatan, seperti editor dan penyahpepijat. Perkhidmatan ini, yang dilaksanakan dalam bentuk utiliti perisian yang menyokong sistem pengendalian, walaupun ia bukan sebahagian daripada terasnya, dipanggil alat pembangunan aplikasi;

2) pelaksanaan program. Untuk memulakan program, anda perlu melakukan beberapa langkah. Perintah dan data harus dimuatkan ke dalam memori utama dan peranti dimulakan. Sistem pengendalian melakukan kerja rutin;

3) akses kepada peranti input/output. Setiap peranti I/O memerlukan set arahan atau isyarat terkawalnya sendiri untuk mengawal operasinya. Sistem pengendalian menyediakan pengguna dengan antara muka seragam yang mendedahkan semua butiran ini dan menyediakan pengaturcara akses kepada peranti I/O menggunakan arahan baca dan tulis yang mudah;

4) mengawal akses kepada fail. Apabila bekerja dengan fail, bahagian pengurusan sistem pengendalian direka untuk bukan sahaja memahami sifat peranti input/output dan pengetahuan tentang struktur data yang direkodkan dalam fail. Sistem pengendalian berbilang pengguna juga menyediakan mekanisme perlindungan apabila mengakses fail;

5) sistem capaian. Sistem pengendalian mengawal akses kepada sistem pengkomputeran awam secara keseluruhan, serta kepada sumber sistem individu. Ia mesti memastikan perlindungan sumber dan data daripada penggunaan yang tidak dibenarkan, dan juga menyelesaikan situasi konflik;

6)pengesanan dan pengendalian ralat. Semasa pengendalian sistem komputer, pelbagai kegagalan berlaku, ini termasuk ralat dalaman dan luaran yang berlaku dalam perkakasan, contohnya, ralat memori, kegagalan atau kegagalan peranti, dan ralat perisian juga mungkin: limpahan aritmetik, percubaan untuk mengakses a sel memori diakses dan ketidakupayaan untuk memenuhi permintaan aplikasi. Dalam setiap kes ini, sistem pengendalian mesti mengambil tindakan untuk meminimumkan kesan ralat pada aplikasi. Reaksi sistem pengendalian terhadap ralat boleh berbeza: daripada mesej ralat ringkas kepada pemberhentian kecemasan program;

7) perakaunan untuk penggunaan sumber. Sistem pengendalian yang baik harus mempunyai cara perakaunan untuk penggunaan pelbagai sumber dan memaparkan parameter pengilang. Maklumat ini amat penting untuk penambahbaikan dan penalaan selanjutnya sistem untuk meningkatkan prestasi.

Konteks tugas terdiri daripada fail, hasil carian dan maklumat lain yang berkaitan yang mesti dirujuk semasa menjalankan tugas.

Tiket 8

Sumber pengkomputeran.

?Modul perisian sistem dan aplikasi.

1)Sumber pengkomputeran adalah keupayaan yang disediakan oleh komponen sistem pengkomputeran yang digunakan (diduduki) semasa operasinya.

Jenis sumber pengkomputeran:

1.Masa CPU

2.Memori (RAM dan maya)

3.Ruang cakera keras (memori baca sahaja)

4.Jalur lebar rangkaian.

Modul perisian - mengikut GOST 19781-90 - program atau serpihan lengkap fungsi program yang bertujuan untuk:

1) penyimpanan;
2) siaran;

3) penyepaduan dengan modul perisian lain;

4) memuatkan ke dalam RAM.

Disana ada:
- modul standard termasuk dalam bahasa pengaturcaraan; Dan
- modul tersuai yang direka untuk memudahkan kerja pengaturcara.

Tiket 9

Tiket 10

Tiket 11

Proses graf keadaan.

Daftar pemproses.

Setiap proses baru yang muncul dalam sistem jatuh ke dalam keadaan kesediaan . Sistem pengendalian, menggunakan beberapa algoritma penjadualan, memilih salah satu proses sedia dan memindahkannya ke keadaan perlaksanaan . mampu perlaksanaan Kod proses dilaksanakan secara langsung. Satu proses boleh meninggalkan keadaan ini kerana tiga sebab:

1) sama ada dia menamatkan aktivitinya;

2) atau ia tidak boleh meneruskan kerjanya sehingga beberapa peristiwa berlaku, dan sistem pengendalian meletakkannya dalam keadaan jangkaan ;

3) atau akibat gangguan yang berlaku dalam sistem pengkomputeran (contohnya, gangguan daripada pemasa selepas masa pelaksanaan yang dibenarkan telah tamat), ia dikembalikan kepada keadaan kesediaan .

2) Pemproses mempunyai satu set daftar yang mewakili kawasan memori akses pantas yang jauh lebih kecil dalam kapasiti daripada memori utama.

Daftar dalam pemproses melaksanakan 2 fungsi:

Daftar alamat.

Hanya bahagian alamat yang dilaksanakan semasa mengira alamat penuh atau berkesan boleh ditulis.

A) daftar indeks digunakan dalam mod pengalamatan biasa, apabila alamat diperoleh dengan menambah kandungan daftar indeks dan asas.

B) daftar segmen - dengan pengalamatan segmen, memori dibahagikan kepada blok (segmen) yang terdiri daripada bilangan perkataan mesin yang berbeza. Alamat sel memori ialah jumlah alamat segmen dan pengimbangan relatif kepada permulaan segmen; dalam mod pengalamatan ini, alamat asas segmen disimpan dalam salah satu daftar. Terdapat beberapa daftar sedemikian - satu untuk OS (apabila kod OS dilaksanakan), dan lain-lain untuk melaksanakan aplikasi (program aplikasi).

3. daftar tindanan. Pengalamatan tindanan memperuntukkan daftar khas yang mengandungi penuding ke bahagian atas tindanan.

Kawalan daftar. Daftar status.

Sesetengah daftar tersedia untuk arahan yang dilaksanakan dalam mod kawalan (mod OS atau mod penyelia).

Kaunter program mengandungi alamat arahan yang akan diambil dari ingatan.

Daftar perintah mengandungi perintah terakhir yang diambil dari ingatan. Semua pemproses termasuk satu set daftar perkataan status program. Ia mengandungi kod keadaan dan maklumat lain tentang keadaan program yang sedang berjalan. Daftar kawalan juga mengandungi bit individu yang dikenali sebagai bendera atau kod peranti. Bit ini ditetapkan atau dibersihkan oleh pemproses bergantung kepada hasil operasi yang dijalankan.

Terdapat arahan mesin yang membolehkan anda membaca kandungan semua bit menggunakan akses daftar eksplisit. Walau bagaimanapun, kandungan daftar tersebut tidak boleh diubah.

Tiket 12

Pemegang proses.

Tiket 13

Deskriptor RV OS.

Tiket 14

Proses dan benang.

Tiket 15

OS sebagai pengurus sumber.

1)

2) Komputer ialah satu set sumber yang menyokong pelaksanaan tugas, pengumpulan, penyimpanan, pergerakan dan pemprosesan data, dan juga mengawal operasi ini dan fungsi lain. Ia adalah sistem pengendalian yang menguruskan sumber komputer dan mengawal fungsi asasnya. Walau bagaimanapun, kawalan ini mempunyai ciri-ciri berikut: 1) fungsi sistem pengendalian berfungsi dengan cara yang sama seperti semua perisian lain, i.e. ia dilaksanakan dalam bentuk program individu atau satu set program, melaksanakan proses; 2) sistem pengendalian mesti memindahkan kawalan ke proses lain dan menunggu pemproses membenarkannya melaksanakan tugasnya semula. Sistem pengendalian adalah, pada dasarnya, satu set program komputer; seperti mana-mana program lain, ia mengeluarkan arahan kepada pemproses. Perbezaan utama adalah tujuan program ini. Sistem pengendalian //boleh//: cara menggunakan sumber sistem lain, dan cara memperuntukkan masa apabila menggunakan program lain, tetapi untuk ini pemproses mesti berhenti bekerja dengannya dan meneruskan untuk melaksanakan program lain. Oleh itu, sistem pengendalian menyerahkan kawalan kepada pemproses supaya ia boleh melakukan beberapa kerja yang berguna, dan kemudian menyambung semula kawalan dengan cukup untuk menyediakan pemproses untuk kerja seterusnya. Sebahagian daripada sistem pengendalian terletak dalam RAM (utama, asas). Bahagian ini termasuk teras ( Inti), mengandungi sebahagian besar fungsi yang paling kerap digunakan, dan juga mengandungi beberapa komponen lain sistem pengendalian yang sedang digunakan. Selebihnya mengandungi program lain dan data pengguna. Peletakan data ini dalam RAM dikawal bersama oleh sistem pengendalian dan perkakasan pemproses yang digunakan untuk mengurus memori. Sistem pengendalian memutuskan apabila program pelaksana boleh merosakkan peranti input/output yang diperlukannya dan mengawal akses kepada fail. Pemproses juga merupakan sumber yang sistem pengendalian mesti menentukan berapa banyak masa yang perlu ditumpukan untuk melaksanakan program pengguna tertentu. Sistem berbilang pemproses: Keputusan mesti dibuat berdasarkan setiap proses.

Tiket 16

Tiket 17

Tiket 18

Kebuntuan proses.

1) Seni bina berlapis muncul sebagai tindak balas kepada batasan seni bina monolitik dari segi kebolehlanjutan, mudah alih dan keserasian. Idea asas seni bina berbilang peringkat adalah seperti berikut:
1. Fungsi keseluruhan sistem pengendalian dibahagikan kepada lapisan, seperti lapisan pengurusan perkakasan, lapisan pengurusan memori, lapisan sistem fail, lapisan pengurusan proses, dll.
2. Bagi setiap peringkat, antara muka interaksi ditentukan, i.e. satu set peraturan tertentu mengikut mana seseorang itu harus memohon perkhidmatan pada tahap tertentu.

3. Interaksi tahap distrukturkan sedemikian rupa sehingga setiap tahap boleh meminta perkhidmatan hanya dari tahap asas bersebelahan melalui antara mukanya.

4. Struktur data dalaman setiap peringkat tidak boleh diakses oleh tahap lain, dan pelaksanaan prosedur tahap tersembunyi dan tidak bergantung pada pelaksanaan prosedur dalam tahap lain.

Seni bina berlapis melibatkan interaksi antara lapisan semata-mata melalui antara muka mereka, manakala pelaksanaan dalaman lapisan disembunyikan daripada lapisan lain. Ini membolehkan, jika perlu, menukar pelaksanaan dalaman prosedur tahap kepada yang lebih cekap. Anda juga boleh menggantikan keseluruhan tahap; anda hanya perlu menyediakan antara muka standard untuk interaksi dengan tahap lain.

2) Kebuntuan proses boleh berlaku apabila pelbagai proses bersaing untuk sumber yang sama.

Sumber boleh menjadi halaman atau bukan halaman, perkakasan atau perisian.

Sumber boleh halaman- sumber ini boleh diambil tanpa rasa sakit daripada proses (contohnya: ingatan).

Sumber bukan halaman - sumber ini tidak boleh diambil daripada proses tanpa kehilangan data (contohnya: pencetak).

Masalah kebuntuan proses berlaku apabila bersaing untuk sumber tanpa halaman.

Syarat yang diperlukan untuk kebuntuan:

Syarat pengecualian bersama - pada satu ketika, sumber diduduki oleh hanya satu proses atau percuma.

Keadaan tahan dan tunggu - proses yang menahan sumber boleh meminta sumber baharu.

Syarat untuk ketiadaan pemunggahan paksa sumber.

Syarat tunggu bulat - Mesti ada urutan pekeliling proses, masing-masing menunggu akses kepada sumber yang dipegang oleh ahli urutan seterusnya.

Tiket 19

Struktur OS: exokernel.

Merumuskan keperluan untuk mencipta benang dalam program aplikasi.

1) Eksokernel ialah teras sistem pengendalian komputer, hanya menyediakan fungsi untuk interaksi antara proses dan peruntukan selamat dan pelepasan sumber. Exo ialah awalan yang menandakan sesuatu luaran, terletak di luar. Dalam sistem pengendalian tradisional, kernel menyediakan bukan sahaja set perkhidmatan minimum yang membolehkan pelaksanaan program, tetapi juga sejumlah besar abstraksi peringkat tinggi untuk menggunakan sumber komputer heterogen: RAM, cakera keras, sambungan rangkaian. Sebaliknya, OS berasaskan exokernel hanya menyediakan satu set perkhidmatan untuk interaksi antara aplikasi, serta minimum yang diperlukan bagi fungsi berkaitan keselamatan: peruntukan dan pelepasan sumber, kawalan hak akses, dsb. Exokernel tidak menyediakan abstraksi untuk sumber fizikal - fungsi ini dipindahkan ke perpustakaan peringkat pengguna (yang dipanggil libOS). Idea asas sistem pengendalian berasaskan exokernel ialah kernel hanya harus bertindak sebagai penyelaras untuk proses kecil, terikat dengan hanya satu kekangan - exokernel sepatutnya dapat menjamin peruntukan selamat dan pelepasan sumber perkakasan. Tidak seperti OS berasaskan mikrokernel, OS berasaskan exokernel memberikan kecekapan yang lebih besar dengan menghapuskan keperluan untuk bertukar antara proses setiap kali perkakasan diakses.

Tiket 20

Pelayan Web berbilang benang

Model pelayan pelanggan ialah pendekatan lain untuk menstrukturkan OS. Dalam erti kata yang luas, model pelanggan-pelayan mengandaikan kehadiran komponen perisian - pengguna perkhidmatan - pelanggan, dan komponen perisian - penyedia perkhidmatan ini - pelayan. Interaksi antara pelanggan dan pelayan diseragamkan supaya pelayan boleh melayani pelanggan yang dilaksanakan dengan cara yang berbeza dan mungkin oleh vendor yang berbeza. Keperluan utama ialah mereka meminta perkhidmatan pelayan dengan cara yang difahami. Pemula pertukaran biasanya pelanggan, yang menghantar permintaan untuk perkhidmatan kepada pelayan, yang berada dalam keadaan menunggu permintaan. Komponen perisian yang sama boleh menjadi pelanggan untuk satu jenis perkhidmatan dan pelayan untuk jenis perkhidmatan lain. Model pelayan pelanggan adalah lebih kepada cara konseptual yang mudah untuk mewakili fungsi elemen perisian tertentu dalam situasi tertentu, bukannya teknologi. Model ini berjaya digunakan bukan sahaja semasa membina OS, tetapi juga pada semua peringkat perisian, dan dalam beberapa kes mempunyai makna yang lebih sempit dan khusus, sambil mengekalkan semua ciri amnya secara semula jadi.

Pelayan web ialah pelayan yang menerima permintaan HTTP daripada pelanggan, biasanya penyemak imbas web, dan memberikan mereka respons HTTP, biasanya bersama-sama dengan halaman HTML, imej, fail, aliran media atau data lain. Pelayan web adalah asas kepada World Wide Web.

Pelanggan, yang biasanya penyemak imbas web, membuat permintaan kepada pelayan web untuk mendapatkan sumber yang dikenal pasti oleh URL. Sumber ialah halaman HTML, imej, fail, aliran media atau data lain yang diperlukan oleh pelanggan. Sebagai tindak balas, pelayan web menghantar data yang diminta kepada pelanggan. Pertukaran ini berlaku melalui protokol HTTP.

Tiket 21

Sampuk dan gelung arahan

1) Sistem mesin maya (VM) ialah sistem pengendalian untuk komputer ES, analog sistem VM IBM.

Ciri utama SVM.

SVM (VM, dan versi terdahulunya CP/CMS) ialah sistem pertama yang melaksanakan teknologi mesin maya. Maya dalam SVM adalah konsisten dan lengkap; khususnya, adalah mungkin untuk menjalankan satu lagi salinan sistem SVM pada mesin maya, dan sebagainya. Selain itu, menjalankan SVM pada mesin maya SVM adalah kaedah yang disyorkan untuk menjana versi baharu sistem untuk pemasangan. Khususnya, ini bermakna bahawa mana-mana peranti komputer sebenar boleh diwakili dalam satu cara atau yang lain sebagai peranti maya pada mesin maya. Setakat ini, tiada pelaksanaan lain mesin maya mempunyai sifat ini.

2) Semua komputer mempunyai mekanisme di mana pelbagai peranti (input/output, memori) boleh mengganggu operasi biasa pemproses. Kelas utama gangguan yang diterima umum ialah:

Kitaran arahan.

Pemproses memilih arahan dan menjalankannya. Dalam kes ini, pelaksanaan program dikurangkan kepada pemilihan dan pelaksanaan. Beberapa operasi mungkin diperlukan untuk menyelesaikan satu arahan. Bilangan mereka ditentukan oleh sifat pasukan.

Tiket 22

Modul perisian

Model Aliran

1) Modul perisian ialah produk perisian bebas. Ini bermakna setiap modul perisian dibangunkan, disusun dan dinyahpepijat secara berasingan daripada modul program lain. Selain itu, setiap modul perisian yang dibangunkan boleh dimasukkan ke dalam sistem perisian yang berbeza, dengan syarat keperluan penggunaannya dalam dokumentasi untuk modul ini dipenuhi. Oleh itu, modul perisian boleh dianggap sebagai satu cara untuk memudahkan atur cara yang kompleks dan sebagai satu cara untuk mengumpul dan menggunakan semula pengetahuan pengaturcaraan.

Modul ini dicirikan oleh:

Satu pintu masuk dan satu pintu keluar. Pada input, modul perisian menerima set data awal tertentu, memprosesnya dan mengembalikan satu set data output;

Kesempurnaan berfungsi. Modul ini melaksanakan satu set operasi khusus untuk melaksanakan setiap fungsi individu, mencukupi untuk melengkapkan pemprosesan data yang dimulakan;

Kemerdekaan logik. Hasil kerja serpihan program ini tidak bergantung kepada kerja modul lain;

Sambungan maklumat yang lemah dengan modul perisian lain. Pertukaran maklumat antara modul individu hendaklah minimum;

Saiz dan kerumitan elemen perisian berada dalam had yang munasabah.

Oleh itu, modul mengandungi penerangan tentang data sumber, operasi pemprosesan data dan struktur perhubungan dengan modul lain.

2) Dalam sains komputer, benang ialah unit pemprosesan terkecil yang boleh ditugaskan untuk dilaksanakan oleh sistem pengendalian. Pelaksanaan urutan dan proses berbeza-beza merentas sistem pengendalian, tetapi dalam kebanyakan kes urutan pelaksanaan terkandung dalam proses. Berbilang urutan pelaksanaan boleh wujud dalam proses yang sama dan berkongsi sumber seperti memori, manakala proses tidak berkongsi sumber ini. Khususnya, rangkaian pelaksanaan berkongsi arahan proses (kodnya) dan konteksnya (nilai pembolehubah yang mereka ada pada bila-bila masa). Sebagai analogi, aliran proses boleh disamakan dengan beberapa chef yang bekerja bersama. Mereka semua memasak hidangan yang sama, membaca buku masakan yang sama dengan resipi yang sama dan mengikut arahannya, dan mereka tidak semestinya membaca pada halaman yang sama.

Tiket 23

Pengelasan sumber

1) Semua komputer mempunyai mekanisme di mana pelbagai peranti (input/output, memori) boleh mengganggu operasi biasa pemproses. Kelas utama gangguan yang diterima umum ialah:

Gangguan terutamanya direka untuk meningkatkan kecekapan kerja. Sebagai contoh, kebanyakan peranti I/O jauh lebih perlahan daripada pemproses. Mari kita anggap bahawa pemproses menghantar data ke pencetak mengikut litar yang ditunjukkan dalam Rajah. 1.2. Selepas setiap operasi, pemproses terpaksa berhenti seketika dan menunggu sehingga pencetak menerima data. Tempoh jeda ini boleh menjadi ratusan atau bahkan ribuan kali lebih lama daripada tempoh kitaran arahan, yang melibatkan akses memori. Adalah jelas bahawa penggunaan pemproses sedemikian adalah tidak cekap. Keadaan ini digambarkan dalam Rajah. 1.5, a. Program pengguna mengandungi satu siri panggilan ke prosedur WRITE, dengan arahan lain di antaranya. Bahagian 1, 2, dan 3 mengandungi urutan arahan kod yang tidak menggunakan I/O. Apabila prosedur WRITE dipanggil, kawalan dipindahkan ke utiliti I/O sistem, yang menjalankan operasi yang sesuai. Program I/O terdiri daripada tiga bahagian. Urutan arahan, ditunjukkan dalam rajah dengan nombor 4, yang berfungsi untuk menyediakan untuk operasi I/O sebenar. Urutan ini mungkin termasuk menyalin data output ke dalam penimbal khas dan menyediakan satu set parameter yang diperlukan untuk mengawal peranti. Sebenarnya arahan input/output. Jika program tidak menggunakan gangguan, ia harus menunggu sehingga peranti I/O menyelesaikan operasi yang diperlukan (atau menyemak statusnya secara berkala dengan mengundi). Dalam kes ini, program tidak mempunyai pilihan selain hanya menunggu, sentiasa menyemak sama ada operasi I/O telah selesai. Urutan arahan, ditunjukkan dalam rajah dengan nombor 5, yang digunakan untuk menyelesaikan operasi. Urutan ini mungkin termasuk menetapkan bendera yang menunjukkan kejayaan atau tidak berjaya menyelesaikan operasi.

Oleh kerana operasi I/O boleh mengambil masa yang agak lama untuk disiapkan, program menjadi perlahan sementara menunggu operasi selesai. Oleh itu, apabila panggilan WRITE ditemui, prestasi program dikurangkan dengan ketara.

2) Istilah "sumber" biasanya digunakan untuk objek boleh guna semula, agak stabil dan "jarang" yang diminta, digunakan dan dikeluarkan oleh proses semasa ia aktif. Dalam kata lain, sumber ialah sebarang objek yang boleh diedarkan dalam sistem. Sumber mungkin dikongsi, apabila beberapa proses boleh menggunakannya secara serentak (pada masa yang sama) atau selari (dalam tempoh masa tertentu proses menggunakan sumber secara bergilir-gilir), dan mungkin tidak dapat dipisahkan.

Tiket 24

Mengganggu pengendalian

Penyelia OS

Pengendali gangguan (atau rutin perkhidmatan gangguan) ialah prosedur khas yang dipanggil gangguan untuk mengendalikannya. Pengendali gangguan boleh melaksanakan pelbagai fungsi, yang bergantung pada sebab yang menyebabkan gangguan.

Pengendali sampukan ialah setara tahap rendah pengendali acara. Pengendali ini dipanggil sama ada oleh gangguan perkakasan atau oleh arahan yang sepadan dalam program, dan dengan itu biasanya direka untuk berinteraksi dengan peranti atau untuk memanggil fungsi sistem pengendalian.

Pada PC moden, pengendali gangguan perkakasan dan perisian utama terletak dalam memori BIOS. Sistem pengendalian moden, apabila memuatkan, menggantikan pengendali ini dengan sendiri. Apabila pemacu peranti dimuatkan, sistem pengendalian mengedarkan kawalan pengendalian gangguan antara mereka. Dalam sistem pengendalian Windows, gangguan perisian digunakan untuk memanggil banyak fungsi API. Dalam pemasang X86, gangguan dipanggil oleh arahan int.

2) Kawalan I/O dikendalikan oleh komponen sistem pengendalian, sering dipanggil Penyelia I/O. Mari kita senaraikan tugas utama yang diberikan kepada penyelia.

1) Modul penyelia sistem pengendalian, kadangkala dipanggil penyelia tugas, menerima permintaan daripada tugas aplikasi untuk melaksanakan operasi tertentu, termasuk input/output. Permintaan ini disemak untuk ketepatannya dan, jika ia mematuhi spesifikasi dan tidak mengandungi ralat, ia akan diproses selanjutnya. Jika tidak, pengguna (tugas) diberi mesej diagnostik yang sepadan tentang ketidaksahihan (kesalahan) permintaan.

2) Penyelia I/O menerima permintaan I/O daripada penyelia tugas atau daripada modul perisian dalam sistem pengendalian itu sendiri.

3) Penyelia I/O memanggil pengagih saluran dan pengawal yang sesuai, menjadualkan I/O (menentukan susunan peranti I/O disediakan kepada tugas yang meminta peranti ini). Permintaan I/O sama ada dilaksanakan serta-merta atau beratur untuk pelaksanaan.

4) Penyelia I/O memulakan operasi I/O (memberi kawalan kepada pemacu yang sesuai) dan, dalam hal kawalan I/O menggunakan gangguan, menyediakan pemproses kepada pengurus tugas untuk memindahkannya ke tugas pertama dalam baris gilir untuk pelaksanaan .

5) Apabila ia menerima isyarat gangguan daripada peranti I/O, penyelia mengenal pasti isyarat ini (lihat bahagian Gangguan dalam Bab 1) dan memindahkan kawalan kepada rutin gangguan yang sesuai.

6) Penyelia I/O melaporkan ralat jika ia berlaku semasa menguruskan operasi I/O.

7) Penyelia I/O menghantar mesej tentang penyiapan operasi I/O kepada tugas yang meminta operasi itu dan melepaskannya daripada keadaan I/O yang belum selesai jika tugas itu sedang menunggu operasi selesai.

Tiket 25

Pelbagai gangguan.

Pelayan Web berbilang benang.

1) tiket 20

2) Gangguan terutamanya direka untuk meningkatkan kecekapan kerja. Sebagai contoh, kebanyakan peranti I/O jauh lebih perlahan daripada pemproses. beberapa gangguan. Sebagai contoh, program menerima data melalui talian komunikasi dan segera mencetak hasilnya. Pencetak akan menjana gangguan setiap kali operasi cetakan selesai, dan pengawal talian komunikasi akan menjana gangguan setiap kali sekeping data baharu tiba. Bahagian ini mungkin terdiri daripada satu aksara atau keseluruhan blok, bergantung pada susunan perkhidmatan yang ditetapkan. Dalam apa jua keadaan, keadaan adalah mungkin

Perisian sistem bertujuan, pertama sekali, untuk memberi perkhidmatan kepada komputer itu sendiri dan untuk mengawal operasi perantinya. Bahagian utama perisian sistem ialah sistem pengendalian (OS).

F sistem operasi (perisian asas) ialah satu set program yang melengkapkan fungsi perkakasan dan melaksanakan sambungan antara pengguna komputer dan sumber fizikalnya.

OS ialah sistem perisian kompleks yang mengawal operasi komputer. Ia menganjurkan dialog dengan pengguna, menyediakan akses mudah kepada sumber dan mengawal pelaksanaan semua program. Apabila anda menghidupkan komputer, OS dimuatkan ke dalam RAM komputer. Lebih tepat lagi, kernel OS dimuatkan ke dalam RAM daripada cakera magnetik, iaitu bahagian sistem yang mesti sentiasa berada dalam RAM semasa komputer sedang berjalan. Cakera di mana OS disimpan dan dari mana ia but dipanggil cakera sistem.

Mana-mana sistem pengendalian, tanpa mengira jenis, melaksanakan tiga fungsi utama:

– kawalan peranti komputer;

– interaksi pengguna;

– bekerja dengan fail.

Sistem pengendalian MS-DOS menyokong operasi komputer tugasan tunggal, dan sistem pengendalian Windows menyokong mod berbilang tugas. Mod tugasan tunggal bermakna pada masa tertentu hanya satu program boleh dilaksanakan pada komputer, dilancarkan oleh pengguna untuk pelaksanaan (dimulakan oleh pengguna). Dan hanya selepas pelaksanaan program ini selesai, pengguna boleh memulakan program lain.

Operasi komputer berbilang tugas bermakna pengguna boleh melancarkan beberapa program aplikasi sekaligus dan bekerja dengannya secara serentak. Program yang dijalankan dipanggil tugas aktif, dan semuanya ditunjukkan oleh ikon pada bar tugas Windows. Sebagai contoh, anda boleh melancarkan program "Kalkulator", "Notepad", "Cat" secara serentak; Tetingkap program ini akan muncul pada skrin. Pengguna, bergerak dari satu tetingkap ke tetingkap lain, boleh bekerja secara bergilir-gilir dengan aplikasi ini. Semasa peralihan sedemikian, program sebelumnya tidak ditutup, iaitu, ia tidak dipunggah daripada RAM, dan bersedia untuk meneruskan kerjanya pada bila-bila masa sebaik sahaja pengguna kembali ke tetingkapnya.

Situasi sering berlaku apabila salah satu program yang sedang berjalan mengambil masa yang lama untuk berfungsi. Contohnya, pengiraan matematik yang besar atau memeriksa cakera untuk virus. Dalam kes ini, program ini berjalan di latar belakang, iaitu pelaksanaannya tidak berhenti sehingga ia selesai sepenuhnya, dan pada masa yang sama (terhadap latar belakangnya) pengguna boleh melakukan beberapa kerja operasi dengan program lain, sebagai contoh, dia boleh menaip teks dalam editor teks.

Sokongan untuk mod operasi berbilang tugas mendedahkan salah satu aspek fungsi kawalan sistem pengendalian: kawalan pemproses dan RAM. Untuk melaksanakan beberapa program secara serentak, sistem pengendalian mesti membahagikan masa operasi pemproses antara mereka dan memantau penempatan program dan data ini dalam ingatan supaya ia tidak mengganggu antara satu sama lain (memori perkongsian).

Menguruskan peranti komputer luaran ialah satu lagi aspek fungsi OS pertama. Sistem pengendalian termasuk program khas untuk mengawal peranti luaran, dipanggil pemacu peranti luaran. Untuk setiap jenis dan setiap model khusus peranti luaran terdapat pemacunya sendiri. Kadangkala OS secara automatik memilih pemacu yang sesuai, kadangkala pengguna perlu menjaga ini.

Belajar untuk bekerja pada komputer bermakna, pertama sekali, belajar berinteraksi dengan sistem pengendalian. Biasanya, pengguna yang biasa bekerja dalam persekitaran OS tertentu, apabila berhadapan dengan sistem yang tidak dikenali, dengan persekitaran luar biasa pada skrin, mengalami kekeliruan. Dalam terminologi komputer, istilah antara muka pengguna digunakan untuk menunjukkan cara program berinteraksi dengan pengguna. Ia sangat mudah apabila antara muka pengguna disatukan. Contoh antara muka bersatu sedemikian ialah persekitaran shell Norton Commander (NC). Analognya dilaksanakan dalam pelbagai sistem pengendalian. Pengguna yang tidak begitu celik mungkin tidak tahu OS yang dia gunakan, tetapi boleh menavigasi antara muka NC. Contoh antara muka sistem bersatu yang lain ialah Desktop Windows. Ia adalah persekitaran grafik berorientasikan objek. Dengan kemunculan versi baharu Windows OS, ia mungkin dipertingkatkan dalam beberapa cara, tetapi prinsip asas akan dipelihara untuk mengekalkan kesinambungan dan untuk kemudahan pengguna.

Kemahiran pengguna asas untuk bekerja dengan sistem pengendalian adalah seperti berikut:

– dapat mencari program yang dikehendaki dan memulakan pelaksanaannya;

– dapat melakukan operasi asas dengan fail: menyalin, memindahkan, memadam, menamakan semula, melihat kandungan fail;

– terima maklumat bantuan tentang keadaan komputer, kapasiti cakera, saiz dan jenis fail.

Komunikasi antara sistem pengendalian dan pengguna berlaku dalam mod dialog (interaktif) dalam bentuk:

<Приглашение ОС> - <Команда, отдаваемая пользователем>

Skim ini adalah universal. Walau bagaimanapun, bergantung pada antara muka yang digunakan, kedua-dua bentuk jemputan dan kaedah penghantaran arahan mungkin berbeza. Jika kerja berlaku tanpa menggunakan sebarang shell dialog yang mudah, maka pengguna berkomunikasi dengan OS melalui baris arahan. Ini mungkin, sebagai contoh, apabila bekerja dengan MS-DOS. Kursor aksara muncul pada skrin pada baris arahan, menunjukkan bahawa sistem bersedia untuk menerima arahan. Biasanya baris arahan juga menunjukkan pemacu semasa dan direktori semasa yang boleh digunakan oleh OS. Pengguna harus menganggap keadaan baris arahan ini sebagai jemputan sistem untuk memasukkan arahan. Seterusnya, pengguna memasukkan arahan yang dikehendaki melalui papan kekunci. Pada masa yang sama, dia mesti mengikuti sintaks arahan dengan ketat, jika tidak, ia tidak akan diterima. Sebagai contoh:

C:\> sora filel.txt A:\file2.txt

Ikon ">" didahului oleh maklumat yang dipaparkan pada gesaan OS, yang menunjukkan pemacu semasa (C) dan direktori semasa (root). Selepas ikon ">", arahan yang dimasukkan oleh pengguna ditulis. Maksudnya: salin fail bernama filel.txt daripada pemacu dan direktori semasa ke direktori akar pemacu A di bawah nama baharu file2.txt.

Set arahan yang difahami oleh sistem pengendalian membentuk bahasa arahan OS. Dalam mod komunikasi - mod baris arahan ini, pengguna mesti mengetahui bahasa arahan dengan semua butiran sintaksnya. Pada masa kini sangat jarang untuk bekerja pada PC dalam mod baris arahan. Cara komunikasi utama ialah cangkang dialog. Tetapi, tidak kira sama ada shell dialog digunakan atau tidak, mana-mana OS mempunyai bahasa arahannya sendiri.

Semasa bekerja dengan shell dialog, pengguna juga menjana arahan OS, hanya dalam kes ini dia menggunakan alat tambahan yang memudahkan kerjanya. Apabila bekerja dengan cangkerang, tanda jemputan OS ialah penampilan persekitaran cangkerang (antara muka) pada skrin: panel NC atau Desktop Windows. Pengguna memberikan arahan dengan memilih daripada menu yang dipaparkan pada skrin dengan menekan kekunci fungsi atau mana-mana kumpulan kekunci. Menggunakan cangkerang membebaskan pengguna daripada perlu mengetahui butiran sintaks bahasa arahan OS. Walau bagaimanapun, pengguna mesti memahami dengan tepat arahan yang boleh dikeluarkannya dan cara melakukannya. Antara muka cangkerang OS moden agak mesra pengguna. Ia menggunakan pelbagai bentuk petunjuk dan penjelasan.

Fungsi ketiga sistem pengendalian berfungsi dengan fail. Kerja ini dilakukan menggunakan partition OS yang dipanggil sistem fail. Apabila bekerja dengan MS-DOS, nama fail boleh mengandungi tidak lebih daripada 8 aksara - huruf dan nombor Latin; untuk Windows, nama fail boleh lebih panjang (sehingga 255 aksara) dan membenarkan penggunaan huruf Rusia.

Semua fail pada komputer, seperti maklumat, dibahagikan kepada dua jenis: fail program (ia juga dipanggil fail boleh laku) dan fail data. Memori cakera keras (pemacu keras) boleh dibahagikan kepada bahagian (pemacu logik), setiap satunya diberi nama sendiri (C:, D:, dll.), iaitu dalam kes ini, konsep fizikal dan logik pemacu dibezakan. Jika komputer hanya mempunyai pemacu liut, maka anda boleh bercakap tentang pemacu A: atau B:, tanpa menggunakan julukan "logik" atau "fizikal".

Konsep "pokok" direktori adalah tipikal untuk sistem pengendalian yang berfungsi dengan struktur fail hierarki (MS-DOS dan Windows). Struktur hierarki adalah salah satu cara biasa untuk mengatur data (bersama-sama dengan rangkaian dan jadual). Perwakilan visual struktur fail diberikan oleh pokok - paparan grafik hierarki direktori (folder) pada cakera. Satu-satunya cara untuk bergerak dari satu subdirektori ke subdirektori yang lain adalah dengan menjejaki belakang (naik ke atas pokok) dan kemudian bergerak ke bawah arah baharu. Oleh itu, nama fail penuh dalam WINDOWS OS termasuk nama cakera, laluan ke fail pada cakera dan nama fail dan sambungan sebenar.

OS menentukan penampilan keseluruhan sistem pengkomputeran secara keseluruhan, walaupun ini, pengguna yang aktif menggunakan teknologi komputer sering mengalami kesukaran apabila cuba menentukan OS.

Ini sebahagiannya disebabkan oleh fakta bahawa OS melaksanakan dua fungsi yang pada asasnya tidak berkaitan: memberikan kemudahan kepada pengaturcara pengguna dengan menyediakan mesin canggih untuknya dan meningkatkan kecekapan penggunaan komputer melalui pengurusan sumber yang rasional.

Fungsi tambahan:

1) pelaksanaan tugasan selari atau pseudo-selari (berbilang tugas);

7) mod operasi berbilang pengguna dan pembezaan hak akses;

1. 
   Ciri-ciri utama OS

Proses pengkomputeran ialah program atau tugas yang sedang dijalankan. Sumber pengkomputeran ialah sebarang objek sistem pengkomputeran yang diperlukan untuk melaksanakan proses. Sumber pengiraan mengikut kaedah penggunaan yang mungkin dibahagikan kepada:

Eksklusif, yang hanya boleh digunakan oleh satu program (cetak, ML);

Dikongsi, yang membolehkannya dikongsi secara serentak oleh beberapa proses (NMD, OP).

Dalam sistem multiprogram dan multiprocessor, pembahagian semua sumber diperlukan, yang menimbulkan virtualisasi mereka.

Ciri-ciri algoritma pengurusan sumber. Keberkesanan sistem pengendalian secara keseluruhannya bergantung pada keberkesanan algoritma untuk mengurus sumber komputer tempatan. Oleh itu, apabila mencirikan OS, mereka sering memetik ciri yang paling penting dalam pelaksanaan fungsi OS untuk mengurus pemproses, memori dan peranti luaran komputer autonomi. Jadi, sebagai contoh, bergantung pada ciri algoritma kawalan pemproses yang digunakan, OS dibahagikan kepada berbilang tugas dan tugas tunggal, berbilang pengguna dan pengguna tunggal, sistem yang menyokong pemprosesan berbilang benang dan yang tidak, berbilang. -pemproses dan sistem pemproses tunggal.

Sokongan berbilang tugas. Berdasarkan bilangan tugas yang dilakukan secara serentak, sistem pengendalian boleh dibahagikan kepada dua kelas:

Tugasan tunggal (contohnya, MS-DOS, MSX) dan

Berbilang tugas (OC EC, OS/2, UNIX, Windows 95).

Sistem pengendalian tugas tunggal terutamanya melaksanakan fungsi menyediakan mesin maya kepada pengguna, menjadikan proses interaksi antara pengguna dan komputer lebih mudah dan mudah. Ia termasuk alat pengurusan peranti persisian, alat pengurusan fail dan alat komunikasi pengguna.

OS Multitasking, sebagai tambahan kepada fungsi di atas, menguruskan pembahagian sumber yang dikongsi seperti pemproses, RAM, fail dan peranti luaran.

Sokongan untuk mod berbilang pengguna. Berdasarkan bilangan pengguna serentak, sistem pengendalian dibahagikan kepada:

Pengguna tunggal (MS-DOS, Windows 3.x, versi awal OS/2);

Berbilang pengguna (UNIX, Windows NT).

Perbezaan utama antara sistem berbilang pengguna dan sistem pengguna tunggal ialah ketersediaan cara untuk melindungi maklumat setiap pengguna daripada akses tanpa kebenaran oleh pengguna lain. Perlu diingatkan bahawa tidak setiap sistem multitasking adalah multi-user, dan bukan setiap OS pengguna tunggal adalah single-tasking.

Berbilang tugasan preemptive dan non-preemptive. Sumber kongsi yang paling penting ialah masa pemproses. Kaedah mengagihkan masa pemproses antara beberapa proses (atau benang) yang sedia ada secara serentak dalam sistem sebahagian besarnya menentukan spesifik OS. Di antara banyak pilihan sedia ada untuk melaksanakan multitasking, dua kumpulan algoritma boleh dibezakan:

berbilang tugas awalan (Windows NT, OS/2, UNIX).

multitasking bukan preemptive (NetWare, Windows 3.x);

Sokongan multithreading. Sifat penting sistem pengendalian ialah keupayaan untuk menyelaraskan pengiraan dalam satu tugasan. OS berbilang benang membahagikan masa pemproses bukan antara tugas, tetapi antara cawangan masing-masing (benang).

Pemprosesan berbilang. Satu lagi sifat penting OS ialah ketiadaan atau kehadiran di dalamnya sokongan untuk multiprocessing - multiprocessing. Multiprocessing membawa kepada komplikasi semua algoritma pengurusan sumber.

Sistem pengendalian berbilang pemproses boleh dikelaskan mengikut cara proses pengkomputeran disusun dalam sistem dengan seni bina berbilang pemproses: sistem pengendalian asimetri dan sistem pengendalian simetri. OS asimetri berjalan sepenuhnya pada hanya satu pemproses sistem, mengedarkan tugas aplikasi ke seluruh pemproses yang tinggal. OS simetri sepenuhnya terdesentralisasi dan menggunakan keseluruhan kumpulan pemproses, membahagikannya antara tugas sistem dan aplikasi.

1. 
   Definisi sistem pengendalian. Tempat OS dalam perisian komputer

Terdapat dua kumpulan jabatan OS:

1) OS - satu set program yang mengawal peralatan;

2) OS - satu set program yang menguruskan program lain.

Kedua-duanya mempunyai makna teknikal yang tepat.

Kekaburan yang terhasil dalam perwakilan OS memerlukan beberapa definisi yang secara kolektif merangkumi semua kualiti dan sifatnya.

OS ialah satu set program yang menyambungkan perisian aplikasi dengan peranti fizikal.

OS ialah persekitaran untuk mengurus maklumat dan tugas pengguna. Dalam pengertian ini, keseluruhan pelbagai tugas yang dilakukan oleh OS dibahagikan kepada 2 kumpulan besar:

1) perkhidmatan pengguna;

2) penyelenggaraan OS itu sendiri.

OS membenarkan pembangun perisian membuat abstrak daripada butiran pelaksanaan dan pengendalian peranti, menyediakan set fungsi minimum yang diperlukan yang dibentangkan dalam antara muka pengaturcaraan aplikasi. Dalam kebanyakan sistem pengkomputeran, OS adalah bahagian utama dan paling penting, dan kadangkala satu-satunya, bahagian perisian sistem.

1. 
   Tujuan sistem pengendalian

Untuk meringkaskan, OS ialah satu set program kawalan dan pemprosesan yang, di satu pihak, bertindak sebagai antara muka antara peranti sistem komputer dan program aplikasi, dan di pihak yang lain, direka untuk mengawal peranti, mengurus proses pengkomputeran, mengedarkan pengkomputeran dengan berkesan. sumber antara proses pengkomputeran dan organisasi pengkomputeran yang boleh dipercayai. Takrifan ini telah digunakan pada kebanyakan sistem pengendalian umum moden.

1. 
   Tempat OS dalam sistem pengkomputeran

Dalam struktur logik sistem pengkomputeran, OS menduduki kedudukan antara peranti dengan seni bina mikro, bahasa mesin dan mungkin perisian tegar mereka sendiri (terbina dalam) di satu pihak dan program aplikasi di pihak yang lain.

Fungsi utama yang dilakukan oleh OS:

1) melaksanakan program atas permintaan (input/output data, memulakan dan menghentikan program lain, memperuntukkan dan membebaskan memori tambahan);

2) memuatkan program ke dalam RAM dan melaksanakannya;

3) capaian piawai kepada peranti persisian (peranti input/output);

4) Pengurusan RAM (pengagihan antara proses, organisasi memori maya);

5) kawalan capaian kepada data pada media tidak meruap yang dianjurkan dalam sistem fail tertentu;

6) menyediakan antara muka pengguna;

7) menyimpan maklumat tentang ralat sistem.

Fungsi tambahan:

1) pelaksanaan tugasan selari atau pseudo-selari (berbilang tugas);

2) pengagihan cekap sumber sistem pengkomputeran antara proses;

3) pembezaan akses pelbagai proses kepada sumber;

4) organisasi pengkomputeran yang boleh dipercayai berdasarkan kawalan akses kepada sumber;

5) interaksi antara pemproses, pertukaran data, penyegerakan bersama;

6) melindungi sistem itu sendiri, serta data pengguna dan program daripada tindakan pengguna atau aplikasi;

7) mod operasi berbilang pengguna dan pembezaan hak akses
7)

Komponen sistem pengendalian:

1) pemuat but

2) kernel ialah bahagian tengah OS, menguruskan pelaksanaan proses, sumber sistem pengkomputeran dan menyediakan proses dengan akses yang diselaraskan kepada sumber ini. Sumber utama ialah: masa pemproses, memori, peranti input/output. Akses sistem fail dan komunikasi rangkaian juga boleh dilaksanakan pada peringkat kernel. Sebagai elemen asas OS, kernel mewakili tahap abstraksi terendah untuk aplikasi mengakses sumber sistem pengkomputeran yang diperlukan untuk lapisan pengendalian. Biasanya, kernel menyediakan akses sedemikian kepada proses boleh laku bagi aplikasi yang sepadan melalui penggunaan mekanisme komunikasi antara pemproses dan panggilan aplikasi kepada panggilan sistem OS. Tugas yang diterangkan mungkin berbeza bergantung pada jenis seni bina kernel dan cara ia dilaksanakan.

Objek kernel OS:

Proses

Peristiwa

Semaphore

Mutexes

Fail ditayangkan ke dalam ingatan.

3) pemproses arahan (jurubahasa)

4) Pemacu peranti

5) antara muka
8)

evolusi OS
Pendahulu sistem pengendalian harus dianggap sebagai program utiliti (pemuat but dan monitor), serta perpustakaan rutin yang kerap digunakan, yang mula dibangunkan dengan kemunculan komputer universal generasi pertama (akhir 1940-an). Utiliti meminimumkan manipulasi fizikal peralatan oleh pengendali, dan perpustakaan memungkinkan untuk mengelakkan pengaturcaraan berulang bagi tindakan yang sama (menjalankan operasi I/O, mengira fungsi matematik, dsb.).

Pada tahun 1950-1960an, idea utama yang menentukan kefungsian OS telah dibentuk dan dilaksanakan: mod kelompok, perkongsian masa dan multitasking, pengasingan kuasa, masa nyata, struktur fail dan sistem fail.

Idea Utama

OS sebagai mesin lanjutan

Menggunakan kebanyakan komputer pada tahap bahasa mesin adalah sukar. Ini terutama berlaku untuk input dan output. Contohnya, untuk mengatur blok data daripada cakera, 16 arahan berbeza boleh digunakan, setiap satunya memerlukan kira-kira 15 parameter, seperti: nombor blok pada cakera, nombor sektor pada trek dan sebagainya. Apabila operasi cakera selesai, pengawal mengembalikan 23 nilai yang mencerminkan kehadiran dan jenis ralat, yang jelas perlu dianalisis.

Apabila bekerja dengan cakera, pengguna hanya perlu membayangkannya sebagai satu set fail tertentu, yang masing-masing mempunyai nama.

Dengan cara yang sama, OS melindungi pengaturcara daripada perkakasan pemacu cakera dan menyediakannya dengan antara muka fail yang mudah, manakala OS mengurus semua isu yang berkaitan dengan pengendalian gangguan, pemasa dan pengurusan RAM, serta masalah peringkat rendah yang lain. Dalam setiap kes, mesin khayalan abstrak yang dengannya, terima kasih kepada OS, pengguna kini boleh berurusan, jauh lebih mudah dan lebih mudah untuk digunakan daripada peralatan kampung yang mendasari mesin abstrak ini. Dari sudut pandangan ini, fungsi OS adalah untuk menyediakan pengguna dengan beberapa jenis mesin lanjutan atau maya yang lebih mudah untuk diprogramkan dan berfungsi daripada perkakasan sebenar yang membentuk mesin sebenar.

OS sebagai sistem pengurusan sumber

Idea bahawa OS adalah terutamanya sistem yang menyediakan antara muka pengguna yang mudah sepadan dengan paparan atas ke bawah. Pandangan lain, dari bawah ke atas, memberikan idea tentang OS sebagai mekanisme yang mengawal semua bahagian sistem yang kompleks. Sistem pengkomputeran moden terdiri daripada...

Menurut pendekatan kedua, fungsi OS adalah untuk memperuntukkan pemproses, memori, peranti, dan data antara proses yang bersaing untuk sumber ini. OS mesti menguruskan semua sumber komputer dengan cara untuk memastikan kecekapan maksimum fungsinya. Kriteria kecekapan boleh menjadi: daya tampung atau kereaktifan sistem.

Pengurusan sumber melibatkan penyelesaian dua tugas umum yang tidak bergantung pada jenis sumber. Perancangan sumber - iaitu, menentukan kepada siapa, bila dan dalam kuantiti apa sumber yang diberikan harus diperuntukkan. Menjejaki keadaan sumber - iaitu, mengekalkan maklumat operasi tentang sama ada sumber itu sibuk atau tidak, dan untuk sumber yang boleh dibahagikan, berapa banyak sumber yang diagihkan dan berapa banyak yang percuma.

Untuk menyelesaikan masalah pengurusan sumber biasa, sistem pengendalian yang berbeza menggunakan algoritma yang berbeza, yang akhirnya menentukan penampilan mereka secara keseluruhan, termasuk ciri prestasi, skop dan juga antara muka pengguna. Sebagai contoh, algoritma kawalan pemproses sebahagian besarnya menentukan sama ada OS ialah sistem perkongsian masa, sistem pemprosesan kelompok atau sistem masa nyata.

Mod kumpulan

Keperluan untuk penggunaan optimum sumber pengkomputeran yang mahal membawa kepada kemunculan konsep "mod kelompok" untuk pelaksanaan program. Mod kelompok menganggap kehadiran baris gilir program untuk pelaksanaan, dan sistem boleh memastikan program dimuatkan daripada media storan luaran ke dalam RAM tanpa menunggu program sebelumnya menyelesaikan pelaksanaan, yang mengelakkan masa henti pemproses.

[sunting] Perkongsian masa dan berbilang tugas

Sudah mod kelompok dalam versi yang dibangunkan memerlukan pembahagian masa pemproses antara pelaksanaan beberapa program.

Keperluan untuk perkongsian masa (berbilang tugas, multiprogramming) menjadi lebih kuat dengan percambahan teletaip (dan kemudiannya terminal dengan paparan sinar katod) sebagai peranti input/output (1960-an). Memandangkan kelajuan input papan kekunci (dan juga membaca dari skrin) data oleh pengendali adalah jauh lebih rendah daripada kelajuan memproses data ini oleh komputer, menggunakan komputer dalam mod "eksklusif" (dengan satu operator) boleh menyebabkan masa henti. sumber pengkomputeran yang mahal.

Perkongsian masa membenarkan penciptaan sistem "berbilang pengguna", di mana satu (biasanya) pemproses pusat dan blok RAM disambungkan ke banyak terminal. Dalam kes ini, beberapa tugas (seperti memasukkan atau mengedit data oleh operator) boleh dilakukan dalam mod dialog dan tugas lain (seperti pengiraan besar-besaran) boleh dilakukan dalam mod kelompok.

[sunting] Pengasingan kuasa

Percambahan sistem berbilang pengguna memerlukan penyelesaian masalah pengasingan kuasa, yang memungkinkan untuk mengelakkan kemungkinan menukar program boleh laku atau data satu program dalam ingatan komputer oleh program lain (sengaja atau secara tidak sengaja), sebagai serta mengubah sistem itu sendiri dengan program aplikasi.

Pelaksanaan pengasingan kuasa dalam sistem pengendalian disokong oleh pembangun pemproses yang mencadangkan seni bina dengan dua mod operasi pemproses - "sebenar" (di mana keseluruhan ruang alamat komputer tersedia untuk program yang melaksanakan) dan "dilindungi" (dalam yang mana ketersediaan ruang alamat terhad kepada julat yang diperuntukkan apabila program bermula untuk pelaksanaan).

[sunting]Masa nyata

Penggunaan komputer universal untuk mengawal proses pengeluaran memerlukan pelaksanaan "masa nyata" (masa nyata) - penyegerakan pelaksanaan program dengan proses fizikal luaran.

Kemasukan fungsi masa nyata memungkinkan untuk mencipta penyelesaian yang melayani proses pengeluaran secara serentak dan menyelesaikan masalah lain (dalam mod kelompok dan/atau dalam mod perkongsian masa).

OS mempunyai satu set program yang memperuntukkan sumber pemproses. Rumusan di atas adalah kunci kepada keseluruhan kursus. Mari kita tentukan istilah yang disertakan di dalamnya.

Sumber ialah satu cara sistem pemprosesan data yang boleh diperuntukkan kepada proses pemprosesan data untuk selang masa tertentu. Dengan kata mudah, sumber ialah semua perkakasan, perisian dan data yang diperlukan untuk melaksanakan program.

Sumber terbahagi kepada:

1) sistem - peringkat rendah, yang dikawal oleh sistem pengendalian itu sendiri. Masa operasi pemproses, RAM, memori pada media kekal, keupayaan pelbagai peranti luaran dan masa operasinya - sistem mesti menyediakan semua ini kepada pengguna dan mesti menguruskannya.

2) pengguna - ini adalah keperluan sistem yang dinyatakan dari segi objek atau ciri fungsi kawasan aplikasi. Ini boleh menjadi fail atau jadual, tetingkap lukisan dalam sistem grafik, dokumen dalam sistem percetakan, melodi dalam dinamik, tugas yang sedang berjalan, tatasusunan memori, dsb. Dalam sistem projektif, pengguna mesti memahami sumber sistem pertanyaan aplikasinya dipetakan untuk mereka bentuknya secara optimum.

Sumber juga boleh dibahagikan kepada primer dan sekunder. Kumpulan pertama termasuk sumber yang disediakan oleh perkakasan. Contohnya, pemproses, memori, peranti dan saluran input/output, dsb. Kumpulan kedua termasuk sumber yang dihasilkan oleh OS. Contohnya, kod sistem dan struktur data, fail, semaphore, baris gilir, dsb. Baru-baru ini, berkaitan dengan pembangunan pengkomputeran teragih dan storan data teragih, sumber seperti data dan mesej menjadi semakin penting. Sumber boleh:

1) dikongsi - apabila beberapa proses boleh menggunakannya secara serentak (pada masa yang sama) atau selari (dalam tempoh masa tertentu proses menggunakan sumber secara bergilir-gilir)

2) tidak boleh dibahagikan.
10)

Pertama sekali, adalah perlu untuk memahami maksud istilah operasi atau bilik operasi. Dalam teori kawalan, operasi difahami sebagai tindakan kawalan tertentu, dan kami mempunyai hak untuk memahami istilah sistem pengendalian sebagai sistem kawalan atau sistem terkawal.

Kedua-dua konsep adalah sama sah, kerana OS ialah kedua-dua pengurus berhubung dengan sumber sistem dan satu terkawal apabila ia melaksanakan arahan pengguna.

Persekitaran operasi ialah satu set alat, kaedah untuk penyepaduan dan teknik untuk bekerja dengan mereka, yang membolehkan menyelesaikan sebarang masalah dalam kawasan instrumental dan kebanyakan masalah dalam kawasan terpakai. Perbezaan antara persekitaran operasi dan persekitaran khusus ialah, pertama, persekitaran operasi mempunyai alat untuk menyelesaikan masalah dalam kawasan aplikasi (dan bukan hanya satu), dan, kedua, jika tiada alat untuk menyelesaikan masalah, maka cara persekitaran operasi ia sentiasa boleh ditanya. Di sini kami akhirnya mengenal pasti mesin dan komputer, dan bukan hanya mikropemproses, tetapi komputer tujuan umum dengan sistem input-output, penyimpanan dan pemprosesan maklumat yang dibangunkan. Hanya alat yang berkuasa seperti komputer boleh berfungsi sebagai platform untuk membina sistem yang mampu melaksanakan tugas daripada pelbagai bidang aktiviti orang.

Saya tidak tahu sama ada ia perlu atau tidak, tetapi terdapat bahagian sedemikian "Persekitaran operasi. Persekitaran aplikasi"

Persekitaran aplikasi (EA) ialah model persekitaran sistem pengendalian yang menyediakan pelbagai antara muka. Persekitaran aplikasi mencipta cangkerang di sekeliling sistem pengendalian asas yang menyediakan satu set antara muka yang diperlukan. Pada masa ini, konsep perisian telah ditambah dengan pengenalan konsep baharu - pelbagai persekitaran aplikasi. Walaupun sesetengah idea, seperti pendekatan berorientasikan objek, hanya memberi kesan secara langsung kepada pembangun dan hanya secara tidak langsung mempengaruhi pengguna akhir, konsep persekitaran aplikasi berbilang membawa keupayaan untuk pengguna menjalankan program yang ditulis untuk sistem pengendalian lain dan proses lain dengan sendirinya. OS. Dan kini perisian tambahan membolehkan pengguna beberapa sistem pengendalian menjalankan program orang lain. Contohnya, Mac dan Unix membenarkan anda menjalankan DOS dan Windows. Tetapi dalam generasi baru sistem pengendalian, keupayaan untuk menjalankan program orang lain menjadi sebahagian standard sistem. Pilihan sistem pengendalian tidak lagi mengehadkan pilihan program aplikasi.

1. 
   Konsep proses.

Konsep proses mencirikan set tertentu perintah pelaksanaan, sumber yang berkaitan (memori yang diperuntukkan untuk pelaksanaan atau ruang alamat, tindanan, fail terpakai dan peranti input/output, dsb.) dan saat semasa pelaksanaannya (nilai daftar, pembilang program, keadaan tindanan dan nilai berubah), di bawah kawalan sistem pengendalian. Dalam sesetengah sistem pengendalian, lebih daripada 1 proses boleh diatur untuk menjalankan program tertentu, atau 1 proses boleh melaksanakan beberapa program secara berurutan.

1. 
   Aliran. Konteks. Serabut

Konsep "benang" sepadan dengan peralihan berurutan pemproses dari satu arahan program ke yang lain. OS mengagihkan masa CPU antara benang. Terdapat sistem pengendalian single-thread dan multi-threaded.

Anotasi: Fungsi sistem pengendalian. Struktur sistem pengendalian. Klasifikasi sistem pengendalian. Keperluan sistem pengendalian.

sistem operasi(sistem pengendalian) - satu set program yang menyediakan pengguna dengan persekitaran yang selesa untuk bekerja dengan peralatan komputer.

sistem operasi membolehkan anda menjalankan program pengguna; menguruskan semua sumber sistem komputer - pemproses (pemproses), RAM, peranti input/output; menyediakan penyimpanan data jangka panjang dalam bentuk fail pada peranti memori luaran; menyediakan akses kepada rangkaian komputer.

Untuk memahami dengan lebih lengkap peranan sistem pengendalian, mari kita pertimbangkan komponen mana-mana sistem pengkomputeran (Rajah 1.1).

nasi. 1.1.

Semua komponen boleh dibahagikan kepada dua kelas besar - program atau perisian(perisian) dan peralatan atau Perkakasan(perkakasan). Perisian dibahagikan kepada gunaan, instrumental dan sistemik. Mari kita pertimbangkan secara ringkas setiap jenis perisian.

Tujuan mewujudkan sistem pengkomputeran adalah untuk menyelesaikan masalah pengguna. Untuk menyelesaikan pelbagai masalah tertentu, program aplikasi (aplikasi, aplikasi) dicipta. Contoh program aplikasi ialah penyunting teks dan pemproses (Notepad, Microsoft Word), penyunting grafik (Paint, Microsoft Visio), hamparan (Microsoft Excel), sistem pengurusan pangkalan data (Microsoft Access, Microsoft SQL Server), pelayar (Internet Explorer) dan lain-lain. Keseluruhan set program aplikasi dipanggil perisian aplikasi.

Dicipta perisian menggunakan pelbagai alat pengaturcaraan (persekitaran pembangunan, penyusun, penyahpepijat, dll.), yang keseluruhannya dipanggil perisian instrumental. Wakil perisian alat ialah persekitaran pembangunan Microsoft Visual Studio.

Jenis utama perisian sistem ialah sistem pengendalian. Tugas utama mereka adalah untuk menyediakan antara muka (cara interaksi) antara pengguna dan aplikasi di satu pihak, dan perkakasan di pihak yang lain. Perisian sistem juga termasuk utiliti sistem - program yang melaksanakan fungsi yang ditetapkan dengan ketat dalam menyelenggara sistem komputer, contohnya, mendiagnosis keadaan sistem, defragment fail pada cakera dan data mampatkan (arkib). Utiliti mungkin disertakan dengan sistem pengendalian.

Interaksi semua program dengan sistem pengendalian dijalankan menggunakan panggilan sistem - permintaan daripada program untuk sistem pengendalian melaksanakan tindakan yang diperlukan. Satu set panggilan sistem membentuk API - Antara Muka Pengaturcaraan Aplikasi.

Ciri sistem pengendalian

Fungsi utama yang dilakukan oleh sistem pengendalian termasuk:

• memastikan pelaksanaan program - memuatkan program ke dalam memori, menyediakan program dengan masa pemproses, memproses panggilan sistem;
• Pengurusan RAM – peruntukan memori yang cekap kepada program, mengambil kira memori percuma dan terpakai;
• pengurusan memori luaran – sokongan untuk pelbagai sistem fail;
• Pengurusan I/O – memastikan berfungsi dengan pelbagai peranti persisian;
• menyediakan antara muka pengguna;
• memastikan keselamatan – melindungi maklumat dan sumber sistem lain daripada penggunaan tanpa kebenaran;
• organisasi interaksi rangkaian.

Struktur sistem pengendalian

Sebelum mengkaji struktur sistem pengendalian, anda harus mempertimbangkan mod pengendalian pemproses.

Pemproses moden mempunyai sekurang-kurangnya dua mod operasi - keistimewaan (mod penyelia) dan pengguna (mod pengguna).

Perbezaan di antara mereka ialah dalam mod pengguna, perintah pemproses yang berkaitan dengan pengurusan perkakasan, perlindungan RAM dan menukar mod pengendalian pemproses tidak tersedia. Dalam mod istimewa, pemproses boleh melaksanakan semua arahan yang mungkin.

Aplikasi yang berjalan dalam mod pengguna tidak boleh mengakses terus ruang alamat satu sama lain - hanya melalui panggilan sistem.

Semua komponen sistem pengendalian boleh dibahagikan kepada dua kumpulan - yang beroperasi dalam mod istimewa dan yang beroperasi dalam mod pengguna, dan komposisi kumpulan ini berbeza dari sistem ke sistem.

Komponen utama sistem pengendalian ialah kernel. Fungsi kernel mungkin berbeza dengan ketara antara sistem; tetapi pada semua sistem kernel berjalan dalam mod istimewa (sering dipanggil mod kernel).

Istilah "teras" juga digunakan dalam pengertian yang berbeza. Sebagai contoh, dalam Windows, istilah "kernel" (kernel NTOS) merujuk kepada satu set dua komponen - sistem eksekutif (lapisan eksekutif) dan kernel itu sendiri (lapisan kernel).

Terdapat dua jenis inti utama - kernel monolitik dan mikrokernel. Kernel monolitik melaksanakan semua fungsi utama sistem pengendalian, dan ia, sebenarnya, satu program, yang merupakan koleksi prosedur. Dalam mikrokernel hanya tinggal sekurang-kurangnya fungsi yang mesti dilaksanakan dalam mod istimewa: penjadualan benang, pengendalian gangguan, komunikasi antara proses. Baki fungsi sistem pengendalian untuk mengurus aplikasi, memori, keselamatan, dsb. dilaksanakan dalam bentuk modul berasingan dalam mod pengguna.

Kernel yang menempati kedudukan pertengahan antara monolitik dan mikrokernel dipanggil kernel hibrid.

Contoh pelbagai jenis kernel:

• kernel monolitik – MS-DOS, Linux, FreeBSD;
• mikrokernel – Mach, Symbian, MINIX 3;
• kernel hibrid – NetWare, BeOS, Syllable.

Untuk perbincangan tentang jenis kernel Windows NT, lihat [; ]. Dikatakan bahawa Windows NT mempunyai kernel monolitik, bagaimanapun, memandangkan Windows NT mempunyai beberapa komponen utama yang berjalan dalam mod pengguna (contohnya, subsistem persekitaran dan proses sistem - lihat Kuliah 4 "Windows Architecture"), kemudian Windows NT Adalah mustahil merujuk kepada biji yang benar-benar monolitik, tetapi sebaliknya kepada biji kacukan.

Selain kernel, pemacu—modul perisian yang mengawal peranti—berfungsi dalam mod istimewa (dalam kebanyakan sistem pengendalian).

Sistem pengendalian juga termasuk:

• perpustakaan sistem (sistem DLL - Perpustakaan Pautan Dinamik, perpustakaan pautan dinamik) yang menukar panggilan sistem aplikasi kepada panggilan sistem kernel;
• cangkerang pengguna yang menyediakan pengguna dengan antara muka - cara yang mudah untuk bekerja dengan sistem pengendalian.

Cangkang pengguna melaksanakan salah satu daripada dua jenis antara muka pengguna utama:

• antara muka teks (Antara Muka Pengguna Teks, TUI), nama lain - antara muka konsol (Antara Muka Pengguna Konsol, CUI), antara muka baris arahan (CLI);
• antara muka grafik (Antara Muka Pengguna Grafik, GUI).

Contoh pelaksanaan antara muka teks dalam Windows ialah penterjemah baris arahan cmd.exe; Contoh antara muka grafik ialah Windows Explorer (explorer.exe).

Klasifikasi sistem pengendalian

Sistem pengendalian boleh dikelaskan dalam beberapa cara.

1. Mengikut kaedah mengatur pengiraan:
   • sistem pengendalian pemprosesan kelompok – matlamatnya adalah untuk melaksanakan bilangan maksimum tugas pengkomputeran setiap unit masa; dalam kes ini, pakej dibentuk daripada beberapa tugas, yang diproses oleh sistem;
   • sistem pengendalian perkongsian masa – matlamatnya adalah untuk membenarkan berbilang pengguna menggunakan satu komputer secara serentak; dilaksanakan dengan menyediakan secara bergilir-gilir setiap pengguna dengan selang masa pemproses;
   • sistem pengendalian masa nyata - matlamatnya adalah untuk menyelesaikan setiap tugas dalam selang masa yang ditetapkan dengan ketat untuk tugasan tertentu.
2. Mengikut jenis kernel:
   • sistem dengan teras monolitik (sistem pengendalian monolitik);
   • sistem pengendalian mikrokernel;
   • sistem dengan teras hibrid (sistem pengendalian hibrid).
3. Dengan bilangan tugas yang diselesaikan secara serentak:
   • sistem pengendalian tugas tunggal;
   • sistem pengendalian berbilang tugas.
4. Mengikut bilangan pengguna serentak:
   • sistem pengendalian pengguna tunggal;
   • sistem pengendalian berbilang pengguna.
5. Mengikut bilangan pemproses yang disokong:
   • sistem pengendalian pemproses tunggal;
   • sistem pengendalian berbilang pemproses.
6. Untuk sokongan rangkaian:
   • sistem pengendalian tempatan – sistem autonomi yang tidak bertujuan untuk beroperasi pada rangkaian komputer;
   • sistem pengendalian rangkaian – sistem yang mempunyai komponen yang membolehkan anda bekerja dengan rangkaian komputer.
7. Mengikut peranan dalam interaksi rangkaian:
   • sistem pengendalian pelayan – sistem pengendalian yang menyediakan akses kepada sumber rangkaian dan mengurus infrastruktur rangkaian;
   • sistem pengendalian klien – sistem pengendalian yang boleh mengakses sumber rangkaian.
8. Mengikut jenis lesen:
   • sistem pengendalian sumber terbuka – sistem pengendalian dengan kod sumber terbuka tersedia untuk kajian dan pengubahsuaian;
   • sistem pengendalian proprietari – sistem pengendalian yang mempunyai pemegang hak cipta tertentu; biasanya disertakan dengan kod sumber tertutup.
9. Mengikut kawasan permohonan:
   • sistem pengendalian kerangka utama - komputer besar (sistem pengendalian kerangka utama);
   • sistem pengendalian pelayan;
   • sistem pengendalian komputer peribadi;
   • sistem pengendalian mudah alih;
   • sistem pengendalian terbenam;
   • sistem pengendalian penghala.

Keperluan sistem pengendalian

Keperluan utama untuk sistem pengendalian moden ialah melaksanakan fungsi yang disenaraikan di atas dalam perenggan "Fungsi sistem pengendalian." Sebagai tambahan kepada keperluan yang jelas ini, terdapat yang lain, selalunya tidak kurang pentingnya:

• kebolehlanjutan – keupayaan sistem untuk memperoleh fungsi baharu dalam proses evolusi; sering dilaksanakan dengan menambah modul baharu;
• mudah alih – keupayaan untuk memindahkan sistem pengendalian ke platform perkakasan lain dengan perubahan yang minimum;
• keserasian - keupayaan untuk bekerjasama; mungkin terdapat keserasian versi baharu sistem pengendalian dengan aplikasi yang ditulis untuk versi lama, atau keserasian sistem pengendalian yang berbeza dalam erti kata bahawa aplikasi untuk salah satu sistem ini boleh dijalankan pada sistem yang lain dan sebaliknya;
• kebolehpercayaan – kebarangkalian operasi tanpa kegagalan sistem;
• prestasi – keupayaan untuk menyediakan masa penyelesaian masalah yang boleh diterima dan masa tindak balas sistem.

Ringkasan

Kuliah ini memberikan definisi sistem pengendalian, memperkenalkan jenis perisian, dan membincangkan fungsi dan struktur sistem pengendalian. Perhatian khusus diberikan kepada konsep "teras". Turut diberikan ialah pelbagai cara mengklasifikasikan sistem pengendalian dan keperluan untuk sistem pengendalian moden.

Kuliah seterusnya akan memberikan gambaran keseluruhan sistem pengendalian Microsoft Windows.

Soalan kawalan

1. Takrifkan istilah "sistem pengendalian".
2. Namakan contoh aplikasi, perisian instrumental dan sistem.
3. Tentukan konsep "panggilan sistem", "API", "pemandu", "kernel".
4. Apakah jenis biji yang anda tahu? Apakah jenis kernel sistem pengendalian yang anda tahu?
5. Bagaimanakah kernel berbeza daripada sistem pengendalian?
6. Berikan beberapa cara untuk mengklasifikasikan sistem pengendalian.
7. Namakan keperluan untuk sistem pengendalian moden dan terangkan maksudnya.