Классификация ОС

Основные данные о работе

Версия шаблона	2.1
Вид работы	Творческое эссе
Название дисциплины	Операционные системы (курс 2)
Тема	Классификация ОС
Фамилия	Елизарова
Имя	Ангелина
Отчество	Сергеевна

 

Основная часть

Классификация ОС

Операционная система - комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между устройствами вычислительной системы и прикладными программами, а с другой — предназначены для управления устройствами, управления вычислительными процессами, эффективного распределения вычислительных ресурсов между вычислительными процессами и организации надёжных вычислений.

Большинство операционных систем обычно состоят из нескольких основных модулей: базовой системы ввода-вывода; загрузчика операционной системы; ядра; драйверов устройств; командного процессора; внешних команд (файлов).

1.Базовая  система ввода-вывода (BIOS) – это  набор микропрограмм, реализующих  элементарные операции ввода-вывода. Они хранятся в ПЗУ компьютера, поэтому базовая система ввода-вывода является как аппаратной частью, так и частью операционной системы. При включении компьютера BIOS автоматически тестирует его основные компоненты. После тестирования BIOS вызывает блок начальной загрузки ОС, который находится на диске, далее загружает его в ОЗУ и передает ему управление. Последующие модули ОС загружает уже этот блок. Кроме этого, базовая система ввода-вывода занимается еще и обслуживанием прерываний.

2.Загрузчик  операционной системы – короткая  программа, считывающая в память  основные дисковые файлы операционной системы и передающая им дальнейшее управление компьютером. Эта программа всегда находится в первом секторе любого загрузочного диска.

3.С  помощью ядра операционной системы  реализуются основные услуги  высокого уровня. Ядро разделяют на подсистемы, каждая из которых выполняет определенную функцию. Ядро может быть построено двумя способами: монолитно и с помощью микроядерного подхода. Монолитное ядро компонуется, как одна программа. Эта программа работает в привилегированном режиме и использует быстрые переходы с одной процедуры на другую, поэтому не требует постоянного переключения режимов. В микроядерном подходе используется микроядро, которое выполняет только базовые функции по управлению аппаратурой, а функции более высокого уровня выполняют серверы - специализированные компоненты операционной системы. Ядро работает в привилегированном режиме, а серверы в пользовательском, в связи с этим постоянно выполняются переходы между режимами, отсюда более медленная работа операционной системы. Но зато система становится более гибкой – можно изменить некоторые ее функции, добавив, исключив или изменив некоторые серверы.

4.Драйверы  устройств – это программы, управляющие  работой внешних устройств на  физическом уровне. Драйверы дополняют BIOS, они нужны, чтобы обслуживать новые устройства или использовать старые каким-то особым образом, не так, как определено в BIOS. Для того чтобы подключить к компьютеру новое устройство нужно загрузить в память компьютера необходимые драйверы, алгоритм загрузки которых указан в специальных файлах конфигурации.

5.Командный  процессор – это программа, которая  принимает и синтаксически разбирает  команды, полученные из командного  файла или с клавиатуры. Стандартные  программы (основные команды работы  с файлами и каталогами), которые процессор выполняет сам, называются внутренними. Существуют еще внешние команды, для их выполнения командный процессор ищет на дисках программу с соответствующим именем и расширением COM или EXE, после ее обнаружения, он загружает ее в память и передает ей управление. После выполнения команды процессор удаляет из памяти программу.

6.Внешние  команды операционной системы  – это программы, поставляемые  вместе с операционной системой  в виде отдельных файлов, которые  используются командным процессором.

Но для того, чтобы операционная система была завершенной и полноценно могла использовать все свои компоненты, в ее состав включают набор инструментальных средств (отладчики, компиляторы, компоновщики, текстовые редакторы и многое другое).

Перечислим основные функции операционных систем:

1.Обеспечение  интерфейсов между разными видами  программного обеспечения, между  программным и аппаратным обеспечением  и между пользователем и программно-аппаратными  средствами. В ОС интерфейс для  пользователей может быть двух видов: графический и неграфический. В неграфическом интерфейсе используется командная строка, в поле которой с клавиатуры вводятся управляющие команды. В графическом интерфейсе взаимодействуют между собой активные и пассивные экранные элементы управления. Активный элемент - указатель мыши, а пассивные – кнопки, значки, переключатели, флажки, меню и тому подобные элементы, находящиеся на рабочем столе.

2.Обеспечение  своего автоматического запуска. Во время включения компьютера  программы BIOS обращаются к программному коду, записанному в системной области диска, и дают ему команду на загрузку и исполнение этой области.

3.Организация  файловой системы. Все дисковые  операционные системы обеспечивают  создание файловой системы, предназначеной  для хранения данных на дисках и обеспечения доступа к ним. Файловая система организована  в виде таблицы. Физический адрес на диске характеризуется тремя параметрами: № поверхности, № цилиндра и № сектора. Цилиндр – это совокупность всех дорожек, принадлежащих разным поверхностям и равноудаленным от оси вращения. Сектор – это наименьшая единица хранения данных (512 байт). Группа секторов – это кластер (наименьшая единица адресации при обращении к данным).

4.Обслуживание  файловой структуры. Файл – это  именованная последовательность байтов произвольной длины. В обслуживание файловой системы входит создание файлов (присвоение файлу имени и регистрация его в файловой системе), создание каталогов (они обеспечивают удобный доступ к файлам), навигация по файловой структуре (адрес объекта  в иерархических структурах данных задаётся маршрутом, ведущим от вершины  структуры к объекту), переименование файлов и каталогов, их копирование и перемещение, управление атрибутами файлов (для каждого файла операционная система хранит дату его создания или изменения и его атрибуты: архивный, системный, скрытый, только для чтения).

5.Управление  приложениями. Операционная система  в зависимости от количества  задач, либо передает все ресурсы  компьютера одной задаче, либо распределяет эти ресурсы между несколькими.

6.Взаимодействие  с аппаратным обеспечением. Существует  много разновидностей видеокарт, принтеров, сканеров и так далее, поэтому ни одна операционная  система не предусматривает все  варианты взаимодействия ОС с аппаратным обеспечением. Поэтому к каждому оборудованию прикладываются драйверы, с которыми взаимодействуют прикладные программы операционной системы.

7.Обслуживание  компьютера - проверка целостности  файловой структуры и проверка  физической поверхности диска.

Мы разобрались в том, что такое операционная система и для чего она нужна, теперь разберем, какие бывают операционные системы. Они могут различаться особенностями использованных методов проектирования, особенностями реализаций внутренних алгоритмов управления основными ресурсами компьютера (памятью, процессорами, устройствами), типами аппаратных платформ, областями использования и многими другими свойствами. Я приведу наиболее часто встречающуюся классификацию операционных систем.

По назначению операционные системы делятся так:

1.Системы  общего назначения – это системы, предназначенные для решения  целого круга задач разных  видов. Также эти системы работают  с различными приложениями, разрабатывают  и отлаживают программы, работают  с мультимедиа и сетью.

2.Системы  реального времени – это ОС, в которых успешность работы  любой программы зависит не  только от её логической правильности, но и от времени, за которое  она получила этот результат. Система реального времени реагирует  в предсказуемое время на непредсказуемое появление внешних событий, в случае, если она не может удовлетворить временным ограничениям, то фиксируется сбой в ее работе.

3.Специализированные  системы. Это большой и очень  разнообразный класс операционных  систем, включающий в себя все ОС, ориентированные на решение какого-либо одного типа задач.

По характеру взаимодействия с пользователями ОС бывают:

1.ОС  пакетной обработки – системы, которые обрабатывают заранее  подготовленные одним или несколькими  пользователями задания. Во время обработки пакета пользователь не может взаимодействовать со своим заданием. Компьютеры с пакетной ОС работают, как в однопрограммном режиме, так и в многопрограммном.

2.Диалоговые  ОС работают в интерактивном  режиме, то есть пользователь  вводит команду на дисплее, а система ее сразу выполняет, получается своеобразный диалог. В диалоговых операционных системах есть возможность создания пакетов заданий, в которые помещают последовательность команд, часто используемых пользователем.

3.ОС  с графическим интерфейсом обеспечивает взаимодействие пользователя с компьютером в форме диалога с использованием ввода и вывода на экран дисплея графической информации, управления программами с помощью пиктограмм, меню, окон, панелей (управления, задач, инструментов) и других элементов управления.

4.Встраиваемая  операционная система - это любая  система, имеющая специализированное  назначение или рассчитанная  на использование вместе с  конкретным встраиваемым приложением. Конечный пользователь, обычно, не  имеет возможности изменять такую систему. Встраиваемые операционные системы обычно отличаются высокой степенью адаптируемости к определенной задаче или функции. Конфигурация системы может быть заблокирована и тщательно протестирована.

По числу одновременного выполнения задач:

1.Однозадачные  ОС – системы, которые в один  момент времени могут выполнять  только одну задачу. Это не  влияет на системные процессы, они могут работать одновременно.

2.Многозадачные  ОС – это системы способные  обеспечить совмещенное выполнение  нескольких пользовательских процессов сразу. Чтобы обеспечить одновременное выполнение программ, ОС распределяет между ними совместно используемые ресурсы (процессор, оперативную память, файлы, процессорное время). Главный ресурс - процессорное время, основные способы его распределения - вытесняющая и не вытесняющая многозадачность. При не вытесняющей многозадачности активный процесс выполняется до тех пор, пока он сам, по собственной инициативе, не отдаст управление операционной системе, чтобы та выбрала из очереди другой процесс. А при вытесняющей многозадачности операционная система сама переключается с одного процесса на другой, не дожидаясь команды от активного процесса.

По числу одновременных пользователей:

1.Однопользовательские  ОС. В них только один пользователь, и ему доступны все ресурсы компьютера.

2. Многопользовательские ОС. Системы, в которых все ресурсы разделены  на нескольких пользователей. Процессы  и данные каждого пользователя  защищены от несанкционированного  доступа других пользователей.

По аппаратурной основе:

1.Однопроцессорные  ОС. Все программы выполняются  одним процессором.

2. Многопроцессорные ОС работают  одновременно с двумя и более  центральными процессорами, поэтому  они должны эффективно распределять  выполняемые задания по процессорам  и организовывать их эффективную работу. Каждый центральный процессор функционирует независимо от других, но все они работают с одним и тем же ядром операционной системы и используют общую память и периферийные устройства.

3.Сетевая  ОС (в узком смысле) - система отдельного компьютера со встроенными возможностями для работы в компьютерных сетях. Сетевая операционная система (в широком смысле) - совокупность операционных систем отдельных компьютеров, взаимодействующих с целью обмена сообщениями и разделения ресурсов по единым правилам - протоколам.

4.Распределенные  ОС используют ресурсы локальной  сети для представления пользователю  в виде единой операционной  системы в масштабах вычислительной  системы, не разделенной не отдельные  машины. Распределенная ОС автоматически  распределяет задания между различными машинами системы, связанными сетью, заставляя работать их, как один виртуальный «унипроцессор». Пользователь такой операционной системы не знает, на какой именно машине выполняется его работа.

По способу построения:

1.Микроядерные ОС

2.Монолитные  ОС. Как именно отличаются друг  от друга эти операционные  системы, я уже рассказала выше.