Основные функции операционных систем
Казаченко Ю. В.
Курс лекций по дисциплине Операционные системы.
Санкт-Петербургский Университет Телекомунникаций им. проф. Бонч-Бруевича.
Выполнила: студентка группы СП-02
Лектор: Болтов Юрий Федорович
Проверил: Болтов Юрий Федорович
-
Санкт-Петербург 2002г.
1. Общие сведения об операционных системах.
ЭВМ первого поколения ( 40 и начало 50 годов) практически не имели ОС. Программы писались непосредственно в машинных кодах, что, в частности, требовало поддержки доступа программы к памяти на этапе ее написания. Поэтому разработка программного продукта наталкивалась на ряд сложностей Для ЭВМ второго поколения были созданы простейшие ОС, которые отчасти позволили "разделить" среду разработки программ и аппаратные средства. Однако, достигнутого на этом этапе "уровня абстрагирования" было явно не достаточно для разработки и сопровождения относительно сложных задач. По структуре и функциям эти ОС существенно отличались от современных.
Современные контуры ОС стали приобретать в конце 60 годов, когда появились достаточно мощные ЭВМ третьего поколения. Становление ОС на этом этапе ниже будет рассмотрено более подробно.
Позднее (через полтора десятка лет) ЭВМ третьего поколения стали вытесняться более мобильными ЭВМ 4-ого поколения. К их числу, в частности, относятся самые распространенные в настоящее время персональные компьютеры семейства IBM PC. При разработке ОС для этих компьютеров были учтены не только опыт, но и горькие уроки, полученные в результате эксплуатации первых операционных систем. и требовала хорошего знания аппаратных средств.
Современные ОС - широко распространенные системы - во многом похожи друг на друга. Прежде всего это определяется требованием переносимости программного обеспечения. Именно для обеспечения этой переносимости был принят POSIX (Portable OS Interface based on uniX) - стандарт, определяющий минимальные функции по управлению файлами, межпроцессному взаимодействию и т.д., которые должна уметь выполнять система.
Кроме того, за четыре с лишним десятилетия, прошедших с момента разработки первых ОС, сообщество программистов достигло определенного понимания того, что: при разработке ОС возникает много стандартных проблем и вопросов; для большинства из этих проблем и вопросов существует набор стандартных решений; некоторые из этих решений намного лучше, чем все альтернативные.
По современным представлениям, ОС должна уметь делать следующее:
- Обеспечивать загрузку пользовательских программ в оперативную память и их исполнение.
- Обеспечивать работу с устройствами долговременной памяти, такими как магнитные диски, ленты, оптические диски и т.д. Как правило, ОС управляет свободным пространством на этих носителях и структурирует пользовательские данные.
- Предоставлять более или менее стандартный доступ к различным устройствам ввода/вывода, таким как терминалы, модемы, печатающие устройства.
- Предоставлять некоторый пользовательский интерфейс. Слово некоторый здесь сказано не случайно - часть систем ограничивается командной строкой, в то время как другие на 90% состоят из средств интерфейса пользователя.
Более развитые ОС предоставляют также следующие возможности:
1.Параллельное (точнее, псевдопараллельное, если машина имеет только один процессор) исполнение нескольких задач.
2.Распределение ресурсов компьютера между задачами.
3.Организация взаимодействия задач друг с другом.
4.Взаимодействие пользовательских программ с нестандартными внешними устройствами.
- Организация межмашинного взаимодействия и разделения ресурсов.
- Защита системных ресурсов, данных и программ пользователя, исполняющихся процессов и самой себя от ошибочных и зловредных действий пользователей и их программ.
- 1.2. Становление операционных систем
Как было отмечено выше, контуры современных ОС стали вырисовываться на этапе машин 3 поколения. В это же время стали очевидны просчеты, допущенные при проектировании первых ОС. Для ЭВМ этого поколения характерно оптимальное использование аппаратных средств даже в ущерб
"комфортности пользователей".
 |
Архитектура этих машин отображена на рис. 1.1. Эта архитектура обладает двумя характерными особенностями:
· Центральные устройства - центральный процессор (ЦП) и оперативная память (ОП) непосредственно соединены между собой;
· Периферийные устройства (ПУ) подключены к центральным устройствам через процессор ввода/вывода (ПВВ).
К машинам такого типа можно отнести зарубежные машины IBM и отечественные машины ЕС18**. Машины этого типа вошли в историю как "машины неиспользованных возможностей ". То есть
эти ЭВМ были заменены машинами следующего поколения, так и не успев использовать возможности, которые были в них заложены. Причины этого будут изложены ниже.
Первой операционной системой для этих ЭВМ явилась ОС типа ДОС, что расшифровывается как
дисковая операционная система. Такое название свидетельствует о "древности" этого термина, так как уже более двух десятков лет не дисковых операционных систем просто не существует. Эта система является однопользовательской системой. На смену этой системы пришло семейство многопользовательских ОС. Самой распространенной и известной из них была ОС 6.1, которая имела уже многие черты современных операционных систем.
ОС 6.1 имела 4 режима:
1) режим пакетной обработки;
2) режим разделения времени;
3) режим реального времени;
4) диалоговый режим.