Конспект урока "Операционная система" 8 класс


5. Операционная система
(ОС) - комплекс системных и управляющих программ, предназначенных для наиболее
эффективного использования всех ресурсов вычислительной системы (ВС)
(Вычислительная система - взаимосвязанная совокупность аппаратных средств вычислительной
техники и программного обеспечения, предназначенная для обработки информации) и удобства
работы с ней.
Назначение ОС - организация вычислительного процесса в вычислительной системе,
рациональное распределение вычислительных ресурсов между отдельными решаемыми задачами;
предоставление пользователям многочисленных сервисных средств, облегчающих процесс
программирования и отладки задач.
Функции операционных систем
Основные функции:
Выполнение по запросу программ тех достаточно элементарных (низкоуровневых)
действий, которые являются общими для большинства программ и часто встречаются почти
во всех программах (ввод и вывод данных, запуск и остановка других программ, выделение
и освобождение дополнительной памяти и др.).
Загрузка программ в оперативную память и их выполнение.
Стандартизованный доступ к периферийным устройствам (устройства ввода-вывода).
Управление оперативной памятью (распределение между процессами, организация
виртуальной памяти).
Управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как жёсткий диск,
оптические диски и др.), организованным в той или иной файловой системе.
Обеспечение пользовательского интерфейса.
Сетевые операции, поддержка стека сетевых протоколов.
Дополнительные функции:
Параллельное или псевдопараллельное выполнение задач (многозадачность).
Эффективное распределение ресурсов вычислительной системы между процессами.
Разграничение доступа различных процессов к ресурсам.
Организация надёжных вычислений (невозможности одного вычислительного процесса
намеренно или по ошибке повлиять на вычисления в другом процессе), основана на
разграничении доступа к ресурсам.
Взаимодействие между процессами: обмен данными, взаимная синхронизация.
Защита самой системы, а также пользовательских данных и программ от действий
пользователей (злонамеренных или по незнанию) или приложений.
Многопользовательский режим работы и разграничение прав доступа (см. аутентификация,
авторизация).
Есть приложения вычислительной техники, для которых ОС излишни. Например, встроенные
микрокомпьютеры содержатся сегодня во многих бытовых приборах, автомобилях (иногда по
десятку в каждом), сотовых телефонах и т. п. Зачастую такой компьютер постоянно исполняет
лишь одну программу, запускающуюся по включении.. Тем не менее, некоторые
микрокомпьютеры и игровые приставки всё же работают под управлением особых собственных
ОС. В большинстве случаев это UNIX-подобные системы (последнее особенно верно в отношении
программируемого коммутационного оборудования: межсетевых экранов, маршрутизаторов).
ОС нужны, если:
вычислительная система используется для различных задач, причём программы,
исполняющие эти задачи, нуждаются в сохранении данных и обмене ими.
различные программы нуждаются в выполнении одних и тех же рутинных действий.
Например, простой ввод символа с клавиатуры и отображение его на экране может
потребовать исполнения сотен машинных команд, а дисковая операция тысяч. Чтобы не
программировать их каждый раз заново, ОС предоставляют системные библиотеки часто
используемых подпрограмм (функций);
между программами и пользователями системы необходимо распределять полномочия,
чтобы пользователи могли защищать свои данные
необходима возможность имитации «одновременного» исполнения нескольких программ на
одном компьютере (даже содержащем лишь один процессор), осуществляемой с помощью
приёма,
наконец, оператор должен иметь возможность так или иначе управлять процессами
выполнения отдельных программ
Таким образом, современные универсальные ОС можно охарактеризовать, прежде всего,
как
использующие файловые системы (с универсальным механизмом доступа к данным),
многопользовательские (с разделением полномочий),
многозадачные (с разделением времени).
Многозадачность и распределение полномочий требуют определённой иерархии привилегий
компонентов самой ОС. В составе ОС различают три группы компонентов:
ядро, содержащее планировщик; драйверы устройств, непосредственно управляющие
оборудованием; сетевая подсистема, файловая система;
системные библиотеки;
оболочка с утилитами.
В определении состава ОС значение имеет критерий операциональной целостности (замкнутости):
система должна позволять полноценно использовать (включая модификацию) свои компоненты.
Поэтому в полный состав ОС включают и набор инструментальных средств (от текстовых
редакторов до компиляторов, отладчиков и компоновщиков).
Структура операционной системы:
1. Ядро – переводит команды с языка программ на язык «машинных кодов», понятный
компьютеру.
2. Драйверы – программы, управляющие устройствами.
3. Интерфейс – оболочка, с помощью которой пользователь общается с компьютером.
Операционная система обеспечивает совместное функционирование всех устройств компьютера и
предоставляет пользователю доступ к его ресурсам.В состав операционной системы входит
специальная программа — командный процессор, которая запрашивает у пользователя команды и
выполняет их. Пользователь может дать, например, команду выполнения какой-либо операции над
файлами (копирование, удаление, переименование), команду вывода документа на печать и т. д.
Операционная система должна эти команды выполнить.К магистрали компьютера подключаются
различные устройства (дисководы, монитор, клавиатура, мышь, принтер и др.). В состав
операционной системы входят драйверы устройств — специальные программы, которые
обеспечивают управление работой устройств и согласование информационного обмена с другими
устройствами. Любому устройству соответствует свой драйвер.
Для упрощения работы пользователя в состав современных операционных систем, и в частности в
состав Windows, входят программные модули, создающие графический пользовательский
интерфейс. В операционных системах с графическим интерфейсом пользователь может вводить
команды посредством мыши, тогда как в режиме командной строки необходимо вводить команды
с помощью клавиатуры.
Операционная система содержит также сервисные программы, или утилиты. Такие программы
позволяют обслуживать диски (проверять, сжимать, дефрагментировать и т. д.), выполнять
операции с файлами (архивировать и т. д.), работать в компьютерных сетях и т. д.
Для удобства пользователя в операционной системе обычно имеется и справочная система
Классификация ОС
признаки
1. По количеству пользователей: однопользовательская ОС (обслуживает только одного
пользователя); многопользовательская (работает со многими пользователями)
2. По числу процессов: однозадачные (обрабатывают только одну задачу уже не
используются); многозадачные (располагает в оперативной памяти одновременно
несколько задач, которые попеременно обрабатывает процессор)
3. По типу средств вычислительной техники: однопроцессорные, многопроцессорные
(задачи могут выполняться на разнызх процессорах; серверы, как правило,
многопроцессорные), сетевые (обеспечивают совместное использование ресурсов всеми
выполняемыми в сети задачами).
Классы : ОС с интерфейсом командной строки и ОС с графическим интерфейсом.
Первые операционные системы (CP/M, MS-DOS, Unix) вели диалог с пользователем на экране
текстового дисплея. Это был в полном смысле слова диалог, в ходе которого человек и компьютер
по очереди обменивались сообщениями: человек вводил очередную команду, а компьютер,
проверив ее, либо выполнял, либо отвергал по причине ошибки. Такие системы в литературе
принято называть ОС с интерфейсом командной строки. Типичный пример возможного фрагмента
сеанса работы приведен на следующем рисунке.
Пользователь последовательно набрал две команды вывода каталога дисков, причем первую
компьютер выполнил нормально, и на экране появился требуемый список файлов, а вторую
"отказался" делать, поскольку оператор ошибочно указал имя несуществующего диска.
Развитие графических возможностей дисплеев привело к коренному изменению принципов
взаимодействия человека и компьютера. Командная строка была безвозвратно вытеснена
графическим интерфейсом, когда объекты манипуляций в ОС изображаются в виде небольших
рисунков, а необходимые действия тем или иным образом выбираются из предлагаемого машиной
списка так называемого меню.
Существенным дополнением к графическому способу ведения диалога явилось появление нового
устройства ввода информации в компьютер манипулятора "мышь", без которого сейчас просто
невозможно представить современный компьютер. Примерами операционной системы c
графическим интерфейсом служат довольно похожие ОС для компьютеров "Macintosh" (MAC OC)
и "IBM PC" OS/2 и Windows. Последняя система в нашей стране распространена необычайно
широко. Состав ОС
Операционная система для персонального компьютера, ориентированного на профессиональное
применение, должна содержать следующие основные компоненты:
программы управления вводом/выводом;
программы, управляющие файловой системой и планирующие задания для компьютера;
процессор командного языка, который принимает, анализирует и выполняет команды,
адресованные операционной системе.
Каждая операционная система имеет свой командный язык, который позволяет пользователю
выполнять те или иные действия:
обращаться к каталогу
выполнять разметку внешних носителей;
запускать программы;
... другие действия.
Анализ и исполнение команд пользователя, включая загрузку готовых программ из файлов в
оперативную память и их запуск, осуществляет командный процессор операционной системы.
Для управления внешними устройствами компьютера используются специальные системные
программы драйверы. Драйверы стандартных устройств образуют в совокупности базовую
систему ввода-вывода (BIOS), которая обычно заносится в постоянное ЗУ компьютера.