Реферат Курсовая Конспект
ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ, СРЕДЫ И ОБОЛОЧКИ - раздел Образование, В.в. Иванов Операционные Системы, Ср...
|
В.В. Иванов
ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ, СРЕДЫ И ОБОЛОЧКИ
Учебное пособие
Чебоксары 2012
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственной бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования.
«Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова»
ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ, СРЕДЫ И ОБОЛОЧКИ
Учебное пособие для студентов экономических
и гуманитарных специальностей
Чебоксары 2012
УДК 004.451(075.8)
ББК 3973.23-018.2я73
И 201
Автор: В.В. Иванов
Рецензенты:
доктор экономических наук, профессор И.П. Данилов
кандидат экономических наук., Т.А. Николаева
И 201 Операционные системы, среды и оболочки: учебное пособие / В.В. Иванов. Чебоксары: Изд-во Чуваш. Ун-та, 2012. 111 с.
ISBN 978-5-7677-1615-9
В учебном пособии сформулированы определение и основные функции операционных систем, сред и оболочек, представлены классификация, история развития, функциональные компоненты операционных систем и требования, предъявляемые к ним. Рассмотрены виды архитектур операционных систем, определены критерии эффективности вычислительной системы
Учебное пособие предназначено для студентов 1-2 кура высших учебных заведений, обучающихся по специальностям 080500 «Бизнес-информатика». Может быть полезна для студентов технических факультетов.
Ответственный редактор:
Утверждено Учебно-методическим советом университета
УДК 004.451(075.8)
ББК 3973.23-018.2я73
Издательство Чувашского Университета,2012
ISBN 978-5-7677-1615-9 Иванов В.В.,2012
ВВЕДЕНИЕ
Операционные системы являются основой программного обеспечения вычислительных машин. Операционная система (ОС) – это комплекс управляющих и обрабатывающих программ, который, с одной стороны, выступает как интерфейс между пользователем и аппаратными компонентами вычислительных машин и вычислительных систем, а с другой стороны предназначен для эффективного управления вычислительными процессами, а также наиболее рационального распределения и использования вычислительных ресурсов.
Операционная система в значительной степени определяет функциональные возможности, удобства пользования и эффективность работы ЭВМ. На сегодняшний день существует большое количество разных типов ОС, отличающихся областями применения, аппаратными платформами и методами реализации. Естественно, это обуславливает и значительные функциональные различия этих ОС. Поэтому при изучении операционных систем очень важно из всего многообразия выделить те функции, которые присущи всем операционным системам как классу программных продуктов. Именно общие понятия ОС, концепции их построения и функциональные возможности являются предметами рассмотрения данного учебного пособия. В заключительных разделах учебного пособия уделено внимание современных ОС. Представлены наиболее популярных и эффективных операционных систем.
В результате изучения дисциплины «Операционные системы, среды и оболочки» студент должен знать: современное состояние уровня и направлений развития вычислительной техники и программных средств; основные этапы, методы, средства и стандарты разработки программного обеспечения; основные типы операционных систем, принципы управления ресурсами в операционной системе; особенности работы в конкретных операционных средах и оболочках; сервисные программные средства; способы организации, хранения и обработки информации на компьютере (технологию обработки информации на компьютере).
Уметь: работать в выбранной среде; освоить новую операционную систему или программную оболочку; получать информацию о пользователях, процессах, каталогах, справку о командах системы; выполнять обмен сообщениями с другими пользователями; создавать и просматривать каталоги, копировать, перемещать и удалять файлы, управлять режимом доступа к файлам; создавать, просматривать и объединять текстовые файлы, выполнять поиск по шаблону, поиск файлов по заданным свойствам, использовать конвейеры и переадресацию ввода-вывода.
Владеть: современными ОС; современными экономическими информационными системами наиболее подходящие к конкретной предметной области; языками моделирования и высокоуровнего программирования для решения задач проектирования экономических информационных систем.
Пособие рассчитано на читателей, уже знающих основы информатики и программирования. Основная цель данного пособия – дать студентам теоретические основы построения и анализа операционных систем, раскрыть их управляющую роль в вычислительных системах. Пособие предназначено также для того, чтобы помочь студентам систематизировать уже имеющиеся знания в области информатики и проектирования вычислительных систем.
ГЛАВА 1. ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА КАК УПРАВЛЯЮЩЕЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Классификация операционных систем
Существует несколько схем классификации операционных систем. Ниже приведена классификация по некоторым признакам с точки зрения пользователя (табл. 1).
Таблица 1.
Классификация ОС
№ п/п | Признак классификации | Разделения |
1. | По числу одновременно выполняемых задач | 1. Однозадачные 2. Многозадачные |
2. | По числу одновременно работающих пользователей | 1. Однопользовательские 2.Многопользовательские |
3. | По числу одновременно управляемых процессоров | 1. Однопроцессорные 2. Многопроцессорные |
4. | По режиму работы | 1. Пакетной обработки 2. Разделения времени 3. Реального времени 4. Многорежимные |
Многозадачная ОС, решая проблемы распределения ресурсов и конкуренции, полностью реализует мультипрограммный режим в соответствии с определенными требованиями.
Приблизительность классификации по числу одновременно выполняемых задач очевидна. Так, в ОС MS-DOS можно организовать запуск дочерней задачи и одновременное сосуществование в памяти двух и более задач. Однако эта ОС традиционно считается однозадачной, главным образом из-за отсутствия защитных механизмов и коммуникационных возможностей.
Что касается классификации по числу одновременно работающих пользователей, то следует отметить: наиболее существенно отличие заключается в наличии у многопользовательских систем механизмов защиты персональных данных каждого пользователя.
Многопроцессорные системы состоят из двух или более центральных процессоров, осуществляющих параллельное выполнение команд. Поддержка мультипроцессирования является важным свойством ОС и приводит к усложнению всех алгоритмов управления ресурсами. Многопроцессорная обработка реализована в таких ОС, как Linux, Solaris, Windows NT и в ряде других.
Многопроцессорные ОС разделяют на симметричные и асимметричные. В симметричных ОС на каждом процессоре функционирует одно и то же ядро и задача может быть выполнена на любом процессоре, то есть обработка полностью децентрализована. В асимметричных ОС процессоры неравноправны. Обычно существует главный процессор (master) и подчиненные (slave), загрузку и характер работы которых определяет главный процессор.
Рассмотрим подробнее классификацию ОС по режиму работы. Существует три категории ОС, которые характеризуются определенным типом взаимодействия между пользователем и его заданием: ОС пакетной обработки, в которых задание пользователя обрабатывается как последовательность пакетов, а возможность взаимодействия между пользователем и его заданием во время выполнения отсутствует; ОС разделения времени, которые обеспечивают одновременное обслуживание многих пользователей, позволяя каждому взаимодействовать со своими заданиями; ОС реального времени, которые обслуживают внешние процессы в темпе, соизмеримом с темпом их поступления (в настоящее время широкое распространение получили многорежимные ОС).
В разряд многозадачных ОС, наряду с пакетными системами и системами разделения времени, включаются также системы реального времени. Они используются для управления различными техническими объектами или технологическими процессами. Такие системы характеризуются предельно допустимым временем реакции на внешнее событие, в течение которого должна быть выполнена программа, управляющая объектом. Система должна обрабатывать поступающие данные быстрее, чем те могут поступать, причем от нескольких источников одновременно. Столь жесткие ограничения сказываются на архитектуре систем реального времени, например, в них может отсутствовать виртуальная память, поддержка которой дает непредсказуемые задержки в выполнении программ.
Приведенная классификация ОС не является исчерпывающей.
Принципы построения операционных систем
ОС различают по назначению, выполняемым функциям и формам реализации. ОС – сложные дискретные системы, но в основу их разработки положены девять принципов (табл. 2).
Таблица 2.
Контрольные вопросы
1. В чем отличие операционных систем от других программ? 2. Каковы основные функции операционной системы? 3. Какие виды программного обеспечения Вы знаете? 4. Что является основной частью операционной системы? 5. Какие категории операционных систем Вам известны? 6. Возможно ли экстраполировать (распространить) принципы построения операционных систем на разработку прикладных программ? 7. Что такое операционная система? 8. Классификация операционных систем?
ГЛАВА 2. АРХИТЕКТУРА ОС
Контрольные вопросы.
1. Назовите средства аппаратной поддержки ОС? 2. Что такое микроядерная архитектура? 3. Преимущества и недостатки микроядерной архитектуры. 4. Средства аппаратной поддержки ОС. 5. Многослойный подход.
ГЛАВА 3. ФАЙЛОВАЯ СИСТЕМА
Контрольные вопросы
1. Каково назначение файловой системы? 2. В чем отличие древовидной структуры файлов от сетевой? 3. Каким образом организовано хранение информации в файле?
ГЛАВА 4. УПРАВЛЕНИЕ АППАРАТНЫМИ УСТРОЙСТВАМИ ЭВМ
Обработка прерываний как основа работы систем
Реального времени
Управление вводом-выводом
Одной из главных функций ОС является управление всеми устройствами ввода-вывода компьютера. ОС должна передавать устройствам команды, перехватывать прерывания и обрабатывать ошибки; она также должна обеспечивать интерфейс между устройствами и остальной частью системы. В целях развития интерфейс должен быть одинаковым для всех типов устройств (независимость от устройств).
Контрольные вопросы
1. Какую роль играют прерывания в вычислительных системах? 2. Каковы функции независимогоот устройств слоя операционной системы? 3. Каковы функции пользовательского слоя программного обеспечения? 4. Какие типы устройств ввода-вывода известны? 5. Какие компоненты включает в себя любое устройство ввода-вывода? 6. Что является связующим звеном между устройством ввода-вывода и операционной системой?
ГЛАВА 5. УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ В ЭВМ
Операции над процессами
ОС как управляющее ПО должны осуществлять возможность выполнения следующих операций: создание процесса, уничтожение процесса, возобновление процесса, изменение приоритета, блокирование процесса, пробуждение процесса, запуск.
Создание процесса предполагает присвоение имени процессу, включение этого имени в список имен, определение начального приоритета этого процесса, формирования блока управления процессом, выделения процессу ресурсов.
Уничтожение процесса означает удаление его из системы, удаление его имени из всех списков, возвращение системе ресурсов, занятых процессом.
Возобновление (активизация) процесса – операция, приводящая к повторному запуску с той точки, в которой он был остановлен.
Приостановленный процесс не может выполняться до тех пор, пока его не активизируется какой-либо другой процесс.
Контрольные вопросы
1. Какие Вам известны состояния процессов? 2. Какие операции над процессами выполняет операционная система? 3. В чем отличие многозадачности от многонитевости? 4.Что понимают под тупиковой ситуацией? 5.Что такое многозадачность и многонитевость ?
ГЛАВА 6. УПРАВЛЕНИЕ РЕСУРСАМИ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХСИСТЕМ
Контрольные вопросы
1. Какие типы адресов Вам известны? 2. Какие методы управления памятью Вам известны? 3. В чем заключается необходимость организации виртуальной памяти на современных ЭВМ? 4 Назовите четыре основных способа защиты памяти. 5. Что такое виртуальная память?
ГЛАВА 7. СЕТЕВЫЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
Контрольные вопросы
1.Дайте определение сетевой операционной системе? 2. Какая разница между ОС и сетевой ОС? 3. Что такое одноранговые сетевые ОС и ОС с выделенными серверами?
ГЛАВА 8. Microsoft Windows
Контрольные вопросы
1. Каковы преимущества Windows перед ранее применявшимися операционными системами? 2. Каким образом организован обмен данными между приложениями в Windows? 3. В чем отличие пользовательского меню от контекстного?
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Основная литература
1. Карпов В.Е., Коньков К.А. Основы операционных систем. – М.: ИНТУИТ.РУ «Интернет-университет информационных технологий», 2004.
2. Иртегов Д.В. Введение в операционные системы. – СПб.: БХВ-Петербург, 2003.
3. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Сетевые операционные системы. – СПб.: Питер, 2003.
Дополнительная литература
1. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: Учебник. 2-е изд., перераб. и доп. / А.П. Пятибратов, Л.П. Гудыно, А.А. Кириченко; Под ред. А.П. Пятибратова. – М.: Финансы и статистика, 2001.
2. Гордеев А.В., Молчанов А.Ю. Системное программное обеспечение. – СПб.: Питер, 2003.
3. Курячий Г.В. Операционныя система UNIX. – М.: ИНТУИТ.РУ «Интернет-университет информационных технологий», 2004.
4. Нильсен К. Windows 2000 изнутри. – М.: ДМК, 2000.
5. Мюллер Дж., Чоудри П. Microsoft Windows 2000. Настройка и оптимизация производительности. – М.: ЭКОМ, 2000.
6. Назаров С.В. Администрирование локальных сетей Windows NT/2000/.NET. – М.: Финансы и статистика, 2003.
7. Галатенко В.А. Основы информационной безопасности / Под ред. члена-корреспондента РАН В.Б. Бетелина. – М.: ИНСТИТУТ.РУ «Интернет-университет информационных технологий», 2003.
8. Партыка Т.Л., Попов И.И. Операционные системы, среды и оболочки. – М.: Инфра-М, 2005.
9. Рихтер Д. Windows для профессионалов. – М.: Русская редакция, 2002.
10. Столингс В. Операционные системы. 4-е изд. – M.: Издательский дом «Вильямс», 2002.
11. Таненбаум Э. Современные операционные системы. 2-е изд. – СПб.: Питер, 2002.
ОГЛАВЛЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА КАК УПРАВЛЯЮЩЕЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
1.1. Понятие операционной системы
1.2. Функции и компоненты операционной системы
1.3 Ядро операционной системы
1.4 Этапы развития операционных систем
1.5 История развития операционных систем
1.6. Семейства операционных систем
1.7. Место операционных систем среди программного обеспечения ЭВМ
1.8. Классификация операционных систем
1.9. Принципы построения операционных систем
1.10. Переносимость ОС
Контрольные вопросы
ГЛАВА 2. АРХИТЕКТУРА ОС
2.1. Архитектура на базе ядра в привилегированном режиме
2.2.Микроядерная архитектура
Контрольные вопросы
ГЛАВА 3. ФАЙЛОВАЯ СИСТЕМА
3.1. Назначение файловой системы
3.2. Имена и типы файлов
3.3. Логическая организация файлов
3.4. Физическая организация файлов
3.5. Модели и архитектуры файловых систем
Контрольные вопросы
ГЛАВА 4. УПРАВЛЕНИЕ АППАРАТНЫМИ УСТРОЙСТВАМИ ЭВМ
4.1. Обработка прерываний как основа работы систем реального времени
4.1.1. Виды прерываний
4.1.2. Драйверы устройств
4.1.3. Независимый от устройств слой операционной системы
4.1.4. Пользовательский слой программного обеспечения
4.2. Управление вводом-выводом
4.2.1. Физическая организация устройств ввода-вывода
4.2.2. Организация программного обеспечения ввода-вывода
4.3. Мультипроцессорная обработка
Контрольные вопросы
ГЛАВА 5. УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ В ЭВМ
5.1. Состояние процессов
5.2. Контекст и дескриптор процесса
5.3. Алгоритмы планирования процессов
5.4. Операции над процессами
5.5. Многозадачность и многонитевость
5.6. Тупиковые ситуации и их предотвращение
5.8. Приоритеты в вычислительных системах
5.9. Диспетчеризация процессов
Контрольные вопросы
ГЛАВА 6. УПРАВЛЕНИЕ РЕСУРСАМИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
6.1. Типы адресов
6.2. Методы управления памятью
6.3. Буферизация
6.4. Организация виртуальной памяти
6.5. Защита и блокировка памяти
Контрольные вопросы
ГЛАВА 7. СЕТЕВЫЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
Структура сетевой операционной системы
Одноранговые сетевые ОС и ОС с выделенными серверами
ОС для рабочих групп и ОС для сетей масштаба предприятия
ГЛАВА 8. Microsoft Windows
8.1. Семейство ОС компании Microsoft.
8.2. Семейство ОС для карманных компьютеров.
8.3. Рыночная доля Windows
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
– Конец работы –
Используемые теги: операционные, системы, среды, оболочки0.076
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ, СРЕДЫ И ОБОЛОЧКИ
Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов