Операциялық жүйе

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ  БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ                     МИНИСТРЛІГІ

ҚАРАҒАНДЫ МЕМЛЕКЕТТІК  ТЕХНИКАЛЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ

 

 

 

 

 

 

 

  Кафедра: Ақпараттық технологиялар институты

 

 

 

РЕФЕРАТ

Тақырыбы: «Операциялық жүйе»

 

 

 

 

 

 

 

 

Орындаған: Ақбай  Раушан

ПО-12-1

Тексерген: Кудышева Г.О.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Карағанды 2013

 

 

Жоспар

1. Операциялық жүйе

1.1 Операциялық жүйенің функциялары және міндеттері.

1.2 Операциялық жүйені жіктеу

1.3 Операциялық жүйеденің архитектурасы

Қорытынды

Қолданылған әдебиеттер

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Операциялық жүйе (ОЖ) – дегеніміз компьютер құрылғыларын қолданушы үшін ыңғайлы пайдалану мүмкіншіліктерін қамтамасыздандыруға арналып жазылған программа. Операциялық жүйе (ОЖ), жүйелік программалық қамтаманың негізгі құраушысы. ОЖ-ні құрған кезде, ОЖ-ні оңайлатудың маңызды әдісі болатын және олардың детальдарының таратылуын елемей, желінің жоғарғы деңгейдегі құрауыштарымен өзара әсерін бір жерге жинауға мүмкіншілік беретін абстракциялау тең қолданады. Бұл мағынада ОЖ қоданушы мен компьютер арасындағы интерфейсті көрсетеді.

ОЖ компьютердің өте күрделі архитектурасының барлық бөліктерін басқаруға арналған. Мысалға, егер бір компьютерде жұмыс істейтін бірнеше программа, бір мезгілде нәтижені басқа құрылғысына (принтерге) шығаруға әрекеттенсе не болатынын елестетейік. Біздер әр-түрлі программалар шығарған араласқан жолдар мен беттер алатын едік. ОЖ бұл сияқты хаосты баспаға арналған, дисктегі және баспаға кезекті ұйымдастыру ақпараттарын буферлеу арқылы болдырмайды. Көп қолданушыға арналған компьютерлердің ресурстарын басқару және оларды қорғаудың қажеттілігі өте анық. Демек, операциялық жүйе, ресустар менеджері сияқты, процессорлардың таралуын, жадының және әртүрлі програмалар арасында басқа ресуртардың ретелгенін және бақыланғандығын іске асырады.

Операциялық жүйенің функциялары және міндеттері.

Есептеу машинасының дамуының маңызды периоды 1960-1980 жылдарға жатады. Процессор уақытын тиімді пайдалануды жоғарылату ішін деректерді, тербелістен-тербеліс арасында тәсілдерді немесе spooling (Simultaneous Peripheral Operation On Line сөзінен қысқартылған) енгізіледі. Жүйелік дестелерге (пакеттерге) тербелістен-тербеліс астында техникасының енгізілуі бір тапсырманың енгізу-шығару операцияларын нақты басқа тапсырманың орындалуымен бірлестіруге рұқсат етті. Бірақ, бұл операциялардың аяқталғаны туралы процессорға хабар жеткізу үшін үзу аппаратын жетілдіруді (жасауды) талап етті.

Процессорды пайдаланудың тиімділігінің әрі қарай жоғарылауына мультипрограмманаың көмегімен қол жетті. Мультипрограммалау идеясы келесідей қорытындалды: бір програма енгізу-шығару операцияларын орындап жатқан кезде, бір программалық режим кезіндегідей процессор тұрмайды. Енгізу-шығару операциялары аяқталған кезде, процессор, бірінші программаны орындауға қайтады.

Әрбір программалық жасау құрауыштары операциялық жүйенің басқаруымен жұмыс жасайды.

ЭЕМ аппаратурасына операциялық жүйеден басқа программалық жасау құрауыштарының еш қайсысы қатыспайды.

Пайдаланушының өз программаларымен әрекеттестігі операциялық жүйенің интерфейсі арқылы өтеді. Олардың әрбір командалары қолданбалы прграммаларға өту үшін операциялық жүйеден өтеді.

 Операциялық жүйенің орындайтын негізгі функциялары.

1. пайдаланушыдан қабылдайтын командалар және олардың өңдеуі;

2. басқа программаларды іске қосу, тоқтату, кідіру үшін қабылданатын және орындалатын программалық сұраныс;

3.орындалатын программаларды оперативті жадыға жүктеу;

4.программаның иницияциясы(передача ей упр-я в рез-те пр-р исп-т прогр-му)

5.барлық программалар мен деректердің идентификациясы;

6.деректер базасын басқару жүйесінің жұмысын жасау, программалық жасаудың тиімділігін көтереді;

7.мультипрограммалау режимін жасау (екі және оданда көп программалардың бір процессорда орындалуы);

8.барлық енгізу-шығару операцияларын ұйымдастыру және басқару функцияларын жасау;

9.жадыны үлестіру;

10.берілген стратегиялар және қызымет көрсету пән бойынша есептердің жоспарлауы мен диспетчерлеуі;

11.орындалатын программалар арасындағы деректер мен хабарлардың алмасу кетігін ұйымдастыру;

12.деректердің сақтауын жасау; бір программаны басқа программаның қатерінен сақтау;

13.жүйенің бөліктік жаңылысу кезінде берілетін қызымет;

14.программалау жүйесінің жұмысын жасау арқылы пайдаланушылар өз программаларын дайындайды;

 Операциялық жүйемен қатынасу қызметін алу үшін программаларға қажет интерфейсті операциялық орта дейміз (енгізу-шығару операциясын орындау, жадының участкесін алу немесе босату).

Әр бір программалау жүйесі өзіне сәйкес операциялық жүйеде жұмыс жасайды. Операциялық жүйені қызыметтеу үшін арнайы жүйелік программалар утилит дейміз.

 Операциялық жүйені жіктеу.

 Операциялық жүйелер біріншіден жалпы және арнайы тағайындалады. Есептерді өңдеу режимінде операциялық жүйе бір программалы және мультипрограммалы режимдерге бөлінеді. Бірсанашықтық есептеу жүйесінде бірнеше программаның бір уақытта орындалып жатқандай көріністі біз мультипрограммалық есептеуді ұйымдастыру тәсілі деп атаймыз. Бұл терминдердің негізгі айырмашылығы. Мультипрограммалық режимде бірнеше қолданбалардың параллелді орындалуын жасайды, ал программист бұл механизмнің орындалуын ойластырмайды.Бұл функцияларды операциялық жүйе өзі орындайды;барлық орындалатын қолданбаларға өзі есептеу жүйесінің қорларын бөледі және қажет әрекеттестіктерді орындайды. Керісінше , мультиесептік режимде қолданбалардың әрекеттестігі параллель орындалуы қолданбалы программистерден тәуелді. Мультипрограммалауды ұйымдастырған кезде, операциялық жүйенің рөлі мынадай:

1.ОЖ және қолданбалы программа арасындағы интерфейсті ұйымдастыру;

2.Жадыдағы тапсырмалардан кезек ұйымдастыру;

3.Бір тапсырмадан екінші тапсырмаға ауысу;

4.Ақпаратты жадыдан таңдау және ауыстыру, орналастыру процессін реттеу;

5.Файлдар түріндегі сыртқы тасымалдауыштардағы ақпараттардың сақталуын ұйымдастыру және анықталған категориядағы қолданушыға нақты файлмен қатынасты қамтамасыз ету;

6.Коммуникация құралдарымен қамтамасыздандыру;

7.Деректерді мүлтіксіз (корректно) алмастыру үшін әр түрлі ресурстармен жұмыс істеген кезде пайда болатын және өз әрекеттерінің координациясын программамен алдын ала ескеретін жанжалды (конфликт) оқиғаларды шешу керек, яғни: жүйені синхронизациялау құралдарымен жабдықтау керек.       

Келесі период (1980 жылдан қазірге дейін) дербес компьютерлерде шығарылатын есептердің даму күрделілігі мен әр түрлілігі, олардың жұмыстарының сенімділігін арттыру қажеттілігі, үлкен есептеу машинасы архитектурасына тән барлық қасиеттердің практикада жолдануына әкеледі.

ОЖ-нің жіктеуі (классификация) ) ОЖ-нің тағайындауын (белгілеуін) және олардың орындайтын функцияларын қарастыра отырып, ең ортақ жіктеушілер принципін негізге ала отырып, барлық алуан түрлі ОЖ-лерді жіктеуге болады:

1. Бір мезгілде бар программалық процесстердің санына байланысты ОЖ-лер бірпрограммалы және мультипрограммалы болып бөлінеді. Мультипрограммалық ОЖ-нің, бір программалық ОЖ-ден айырмашылығы есептеу процессі компьютер жадында бір мезгілде бір процессорда кезекпен орындалатын бірнеше программаның болуын ұйымдастыру;

2. Есептеу жүйесіне қатынасы бар қолданушылар саны бойынша, бір қолданушы және көп қолданушы ОЖ-і болып танылады. Көп қолданушы жүйелері бірнеше қолданушыға бір мезгілде жүйесіне қатынасқа мүмкіндік береді. Бұл жағдайда әр қолданушы өзінің терминалымен жұмыс істейді, бірақ барлық есептеулер бір компьютерде шығарылады.

3. Белгілеуі бойынша ОЖ-лер әмбебабтық және мамандандырылған болып бөлінеді. Мамандандырылған ОЖ-лер бекітілген программалар жиынымен жұмыс істейді.

4. Жүктелу әдісі бойынша жүктелетін ОЖ-лер және есептеу жүйесінің жадында үнемі (ылғи)болатын жүйелер деп бөлуге болады. Соңғы, ереже бойынша, мамандандырылған құрылғылардың жұмысын басқару үшін пайдаланылады.

5. ОЖ-ні пайдалану аймағының ерекшелігі бойынша жүйелік десбелік (пакеттік) өңдеу, жүйелік уақытты бөлу және жүйелік нақты уақыт болып бөлінеді. Жүйелік дестелік өңдеулер көбінесе тез нәтиже алуды қажет етпейтін, есептеу тапсырмаларын шешуге арналған (есептерді шығаруға арналған). Уақытты бөлу жүйелерінде есептеу процесстері тапсырмаға процессор уақытының кванты бөлінетіндей ұйымдастырылған. Оның салдарынан, бірде бір есеп процессордың көп уақытын алмайды және бұл қолданушыға өзінің программасымен диалог құруға мүмкіндік береді. Нақты уақыт жүйелері әр түрлі техникалық объектердің немесе технологиялық процесстерді басқару үшін пайдаланылады. Мұндай жүйелер сыртқы оқиғалар реакциясына шекті уақытпен сипатталады. Сол шекті уақытта объекті басқару программалары орындалу керек. Жүйе түсетін деректерді, олардың түсуінен, еске сала кететіні, бір мезгілде бірнеше дерек көзінен жылдамырақ өңдеуі керек.

 

Операциялық жүйеденің архитектурасы

 

Былайша айтқанда, операциялық жүйе – бұл қарапайым басқару программасы, сондықтан оны, басқа да көптеген программалар сияқты процедура және функция құру арқылы ұйымдастырылған жөн болар еді. Бұл жағдайда, ОЖ-нің компоненттері дербес (өздігінен) модуль емес, үлкен программаның бір құрамды бөлігі. ОЖ-нің мұндай құрылымы монолиттік ядро (monolithic kernel) деп аталады. Монолиттік ядро, әр қайсысы бір-бірін шақыра алатын процедуралар жиынын көрсетеді. Барлық процедуралар жеңілдікпен пайдаланушылық режимінде жұмыс істейді. Сонымен, монолиттік ядро – бұл ОЖ-нің, барлық компоненнтері бір программаның құрамды бөлігі болатын, деректердің жалпы құрылымын пайдаланатын және бір-бірімен тікелей шақыру процедурасы арқылы байланысатын схемасы. Монолиттік ОЖ-лер үшін ядро бүкіл жүйемен түйіседі. Көптеген монолиттік ядроы бар ОЖ-лерде, ядроны жинау яғни оны компиляциялау, ОЖ орындалатын әр компьютерде жеке орындалады. Бұл жағдайда қолдауы ядроға кіретін құрал-жабдықтар тізімін және программалар хаттамаларының тізімін таңдауға болады. Ядро бірыңғай программа болғандықтан, қайта компиляциялау – оған жаңа компоненттер қосу немесе пайдаланбағандарды шығару – бұл жалғыз әдіс. Ядрода артық компоненттерінің болмағанының дұрыс екенін атап өту керек, сонымен ядро барлық уақытта толығымен оперативті жадыда орналасады. Сонымен қатар, керек емес компоненттерді шығарып тастау, ОЖ-нің сенімділігін толығымен арттырады. Монолиттік ядро – ОЖ-ні ұйымдастырудың ең көне түрі. UNIX жүйесінің көпшілігі монолиттік ядросы бар жүйенің мысалы бола алады. Монолиттік жүйенің өзінде кейбір құрылымдарды ерекшелеуге болады. Ірі бетон бастан, ұсақ тастардың дағын айыруға болатын сияқты, монолиттік ядрода жүйелік шақыруға сәйкес келетін сервистік процедуралардың дақтары ерекшеленеді. Сервистік процедуралар жеңілдікпен пайдалану режимінде, ал қолданушылар программалары – жеңілдіксіз жұмыс істейді. Жеңілдікпен пайдаланудың бір деңгейінің екіншісіне өту үшін, қандай жүйелік шақырыс жасалды, осы шақырыстар үшін енгізу деректерінің түзетілуі және басқаруды беретін сәйкес сервистік процедуралар жеңілдікпен пайдалану режиміне көшкенде, кейде бас сервистік прогамманың қолданылуы мүмкін. Кейбір, сол сияқты сервистік процедуралардың орындалуына көмектесетін программалық утилиттер жиындары ерекшеленеді. ОЖ-нің көпқабатты архитектурасы. Құрылымдауды жалғастыра, бүкіл есептеу жүйесін өзара жақсы анықталған байланыстары (көпдеңгейлік жүйелер (Layered systems)) бар, N деңгейдегі объект, N-1 деңгейдегі объектерді ғана шақыра алатын майда деңгейлерге бөлуге болады. Әдетте, мұндай жүйелердің төменгі деңгейлері – hardware, жоғарғы деңгейлері – қолданушылар интерфейсі. Неғұрлым деңгей төмен болған сайын, соғұрлым жеңілдікпен пайдаланушы командаларды және әрекеттерді сол деңгейдегі модуль орындауы мүмкін. Ең алғаш мұндай әдістеме THE (Technishe Hogeschool Eindhoven) Дейкстрой (Dijkstra) жүйесін құрған кезде және 1968 жылы ол студенттермен пайдаланылды. Бұл жүйенің келесі деңгейлері болды:

- қолданушы интерфейсі;

- енгізу

-шығаруды басқару;

- оператордың және консольдің байланыс құрылғысының драйвері;

- жадыны басқару; - есептерді және процесстерді жобалау;

 -hardware;

Қабаттасқан жүйелер жақсы іске асады (орындалады). Төменгі қабаттағы операцияларды пайдаланған кезде, олардың қалай іске асқанын білудің қажеті жоқ, тек олардың не істейтінін түсіну керек. Қабаттасқан жүйелер жақсы тестіленеді. Жөндеу (отладка) төменгі қабаттан басталады және әр қабаттан өткізіледі. Қате пайда болған кезде біз оның тестілеу қабатында екеніне сенімді болуымыз керек. Қабатталған жүйелер жақсы модификацияланады. Қажет болған кезде, басқасына тиіспей, тек бір қабатты ғана ауыстыруға болады. Бірақ қатталған жүйелерді дамыту үшін күрделі: қабаттардың ретін дұрыс және ненің қай қабатқа жататынын анықтау қиын. Қабатталған жүйелердің монолиттік жүйелерге қарағанда тиімділігі аз (тиімсіз). Мысалы, енгізу-шығару операцияларын орындау үшін қолданушының программасына тізбектің барлық қабатын жоғарыдан төменге дейін өтуге тура келеді.

 

Қорытынды

 

Көптеген компьютерлердің  архитектурасы машиналар командасы  деңгейінде қолданбалы программаларды пайдалануға өте қолайсыз. Мысалы, дискімен жұмыс істеу оның электрондық  құрауышының ішкі жабдығын дискіні  айналдыру командасын енгізу, жолшықтарды  іздеу және форматтау, секторлардан оқу және жазу т.б. үшін – контроллерді біледі деп ұйғарады. Орташа программисттің жабдықтар жұмысының бүкіл ерекшеліктерін ескеруге мүмкіншілігі жоқ екені (қазіргі  заманғы терминологиямен айтқанда жабдық драйверін дамытумен шұғылдануға) басқаша айтқанда анық орташа программистің  дискінің ақпараттық кеңістігін файлдар  жиыны ретінде көрсететін қарапайым  жоғарғы деңгейдегі абстракциясы болу керек. Файлды оқу немесе жазу үшін ашуға, ақпаратты алу немесе босату үшін пайдалануға, содан кейін жабуға болады. Дискінің бастиегінің детальдарын  жылжыту немесе мотордың жұмысын  ұйымдастыруды қамтамасыз етуден, бұл  концептиальды жеңіл (оңай). Сол сияқты, қарапайым және анық абстракцияның  көмегімен программистен үзуді  ұйымдастырудың барлық қажет емес егжей-тегжейі, таймердің жұмысы, жадыны басқару  және т.б. жасырылады. Одан басқа, қазіргі  заманғы есептеу комплекстеріне операциялық жады көлемі және процессор  саны шектеусіз деген иллюзия  құруға болады. Осының бәрімен ОЖ айналысады. Сонымен, ОЖ компьютер құрал-жабдықтарымен  тікелей жұмыс істейтін виртуалды  машина ретінде көрсетіледі.

 

 

Қолданылған әдебиеттер

 
Источник: http://refbest.ru/wievjob.php?id=5990