Системное программное обеспечение. Операционная система, назначение, состав и основные функции

Системное программное обеспечение.Операционная система, назначение, состав и основные функции 1. Определение операционной системы 2. ОС как расширенная машина 3. ОС как система управления ресурсами 4. Классификация ОС 5. Особенности алгоритмов управления ресурсами 6. Особенности аппаратных платформ 7. Особенности областей использования 8. Особенности методов построения 9. Состояние процессов 10. Обзор сетевых операционных систем 11. Операционные системы реального времени (ОСРВ) Определение операционной системы Операционная система в наибольшей степени определяет облик всей вычислительной системы в целом.

Несмотря на это, пользователи, активно использующие вычислительную технику, зачастую испытывают затруднения при попытке дать определение операционной системе. Частично это связано с тем, что ОС выполняет две по существу мало связанные функции: обеспечение пользователю-программисту удобств посредством предоставления для него расширенной машины и повышение эффективности использования компьютера путем рационального управления его ресурсами.

ОС как расширенная машина

В каждом случае та абстрактная, воображаемая машина, с которой, благод... п. Например, для организации чтения блока данных с гибкого диска программ... Использование большинства компьютеров на уровне машинного языка затруд... Программа, которая скрывает от программиста все реалии аппаратуры и пр...

ОС как система управления ресурсами

ОС как система управления ресурсами. Другой взгляд, снизу вверх, дает представление об ОС как о некотором м... Управление ресурсами включает решение двух общих, не зависящих от типа... В соответствии со вторым подходом функцией ОС является распределение п... Ниже приведена классификация ОС по нескольким наиболее основным призна...

Особенности алгоритмов управления ресурсами

От эффективности алгоритмов управления локальными ресурсами компьютера... Поэтому, характеризуя сетевую ОС, часто приводят важнейшие особенности... Вытесняющая и невытесняющая многозадачность. Важнейшим разделяемым рес... Основным различием между вытесняющим и невытесняющим вариантами многоз... Важным свойством операционных систем является возможность распараллели...

Особенности аппаратных платформ

Особенности аппаратных платформ. Среди перечисленных типов компьютеров могут встречаться как однопроцес... Очевидно, что ОС большой машины является более сложной и функционально... Недавно этой компанией заключено соглашение с корпорацией Microsoft о ... Наиболее ярким примером такой ОС является популярная система UNIX.

Особенности областей использования

Системы пакетной обработки предназначались для решения задач в основно... В системах пакетной обработки переключение процессора с выполнения одн... Очевидно, что такой порядок снижает эффективность работы пользователя.... Так как в системах разделения времени каждой задаче выделяется только ... Для этих систем мультипрограммная смесь представляет собой фиксированн...

Особенности методов построения

Кроме того, серверы хорошо защищены друг от друга, как и любые пользов... • Построение ОС на базе объектно-ориентированного подхода дает возможн... • Наличие нескольких прикладных сред дает возможность в рамках одной О... Многие современные операционные системы поддерживают одновременно прик... Концепция множественных прикладных сред наиболее просто реализуется в ...

Состояние процессов

В многозадачной (многопроцессной) системе процесс может находиться в о... При активизации процесс переходит в состояние ВЫПОЛНЕНИЕ и находится в... В это же состояние процесс переходит из состояния ОЖИДАНИЕ, после того... Жизненный цикл процесса начинается с состояния ГОТОВНОСТЬ, когда проце... Состояние процессов.

Обзор сетевых операционных систем

Сетевая операционная система масштаба предприятия прежде всего должна ... Обзор сетевых операционных систем. Сетевые ОС могут быть разделены на две группы: масштаба отдела и масшт... Корпоративная сетевая ОС должна поддерживать более сложные сервисы. По... ОС для отделов или рабочих групп обеспечивают набор сетевых сервисов, ...

приложения и принтеры, причем делать это для большего количества пользователей и объема данных и с более высокой производительностью.

Кроме того, сетевая ОС масштаба предприятия обеспечивает возможность соединения разнородных систем - как рабочих станций, так и серверов. Например, даже если ОС работает на платформе Intel, она должна поддерживать рабочие станции UNIX, работающие на RISC-платформах.

Аналогично, серверная ОС, работающая на RISC-компьютере, должна поддерживать DOS, Windows и OS/2. Сетевая ОС масштаба предприятия должна поддерживать несколько стеков протоколов (таких как TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS, DECnet и OSI), обеспечивая простой доступ к удаленным ресурсам, удобные процедуры управления сервисами, включая агентов для систем управления сетью. Важным элементом сетевой ОС масштаба предприятия является централизованная справочная служба, в которой хранятся данные о пользователях и разделяемых ресурсах сети. Такая служба, называемая также службой каталогов, обеспечивает единый логический вход пользователя в сеть и предоставляет ему удобные средства просмотра всех доступных ему ресурсов.

Администратор, при наличии в сети централизованной справочной службы, избавлен от необходимости заводить на каждом сервере повторяющийся список пользователей, а значит избавлен от большого количества рутинной работы и от потенциальных ошибок при определении состава пользователей и их прав на каждом сервере.

Важным свойством справочной службы является ее масштабируемость, обеспечиваемая распределенностью базы данных о пользователях и ресурсах. Такие сетевые ОС, как Banyan Vines, Novell NetWare 4.x, IBM LAN Server, Sun NFS, Microsoft LAN Manager и Windows NT Server, могут служить в качестве операционной системы предприятия, в то время как ОС NetWare 3.x, Personal Ware, Artisoft LANtastic больше подходят для небольших рабочих групп. Критериями для выбора ОС масштаба предприятия являются следующие характеристики: • Органичная поддержка многосерверной сети; • Высокая эффективность файловых операций; • Возможность эффективной интеграции с другими ОС; • Наличие централизованной масштабируемой справочной службы; • Хорошие перспективы развития; • Эффективная работа удаленных пользователей; • Разнообразные сервисы: файл-сервис, принт-сервис, безопасность данных и отказоустойчивость, архивирование данных, служба обмена сообщениями, разнообразные базы данных и другие; • Разнообразные программно-аппаратные хост-платформы: IBM SNA, DEC NSA, UNIX; • Разнообразные транспортные протоколы: TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS, AppleTalk; • Поддержка многообразных операционных систем конечных пользователей: DOS, UNIX, OS/2, Mac; • Поддержка сетевого оборудования стандартов Ethernet, Token Ring, FDDI, ARCnet; • Наличие популярных прикладных интерфейсов и механизмов вызова удаленных процедур RPC; • Возможность взаимодействия с системой контроля и управления сетью, поддержка стандартов управления сетью SNMP. Конечно, ни одна из существующих сетевых ОС не отвечает в полном объеме перечисленным требованиям, поэтому выбор сетевой ОС, как правило, осуществляется с учетом производственной ситуации и опыта.

Операционные системы реального времени (ОСРВ) Операционные системы реального времени (ОСРВ) — управляющее ПО особого типа, которое часто используется для организации работы встроенных компьютерных приложений, для которых характерны ограниченность ресурсов памяти, невысокая производительность, а также требования гарантированного времени отклика, высокого уровня готовности и наличия средств автомониторинга. Операционные системы реального времени сейчас используются практически повсюду.

Они так же распространены, как и их «коллеги» — Windows, Mac OS и Unix, которые управляют программными приложениями и системными компонентами, работающими на стандартных ПК. Операционные системы реального времени применяются для управления компьютерными приложениями и компонентами в сетевых маршрутизаторах и коммутаторах, в автомобилях, в пейджерах и мобильных телефонах, в медицинских приборах, промышленном измерительном и контрольном оборудовании, а также во множестве других прикладных областей.

Одним из основных свойств операционных систем реального времени является их способность изолировать друг от друга приложения, поэтому если в программе возникает сбой или выполняются какие-то нелегальные операции, ОС может быстро блокировать программу, инициировать восстановление и защиту других программ либо самой системы от серий вредоносных команд. Та же самая защита предотвращает переполнение стеков памяти, вызываемое действиями любых программ.

Различают два типа ОС реального времени: один из них характеризуют «жестким реальным временем», второй — «мягким». Если не выполняется обработка критических ситуаций либо она происходит недостаточно быстро, система жесткого реального времени прерывает операцию и блокирует ее, чтобы не пострадала надежность и готовность остальной части системы.

Системы мягкого реального времени более «снисходительны» и «терпят» определенные, некритичные ошибки.

По мере того как операционные системы реального времени и встроенные компьютеры все чаще используются в критически важных приложениях, разработчики коммерческих систем создают новые ОС реального времени высокой готовности.

Эти продукты включают в себя специальные программные компоненты, которые инициируют предупреждения, запускают системную диагностику для того, чтобы помочь выявить проблему, или автоматически переключаются на резервную систему. Современные RTOS высокой готовности поддерживают шину CompactPCI, разработанную группой PCI Industrial Computer Manufacturers Group для аппаратного обеспечения горячей замены.

Выпускается довольно много операционных систем реального времени. К числу наиболее популярных продуктов относятся VxWorks и VxWorks AE, разработанные компанией Wind River Systems.

Последняя представляет собой архитектуру высокой готовности с распределенной передачей сообщений и поддержкой отказоустойчивости. ОС позволяет программистам изолировать совместно используемые библиотеки, данные и системное программное обеспечение, а также приложения. LynxOS — жесткая ОС реального времени, которая работает с Unix и Java. Операционная система QNX функционирует на процессорах архитектуры Intel и имеет микроядро размером всего 10 Кбайт. К операционным системам реального времени, созданным в научных учреждениях, относится Chimera Университета Карнеги-Меллона, многопроцессорная многозадачная система реального времени, которая упрощает конфигурацию и повторное использование кода программистами.

Chimera предназначена для роботов и автоматизированных систем. Операционная система, созданная в Университете штата Мэриленд, получила название Maruti. Она поддерживает как жесткое, так и мягкое реальное время. В течение многих лет приложения на базе ОС реального времени использовались во встроенных системах специального назначения, а с недавнего времени они стали применяться повсюду, от управляемого компьютером медицинского оборудования до кофеварок.

Новые приложения распределенных вычислений стимулируют создателей операционных систем заниматься исследованиями и разработкой стандартов. Правительственные инициативы, в частности трехлетняя программа комитета Quorum, входящего в американское агентство оборонных исследовательских инициатив Defense Advanced Research Project Agency, также посвящены управлению ресурсами в реальном времени, сетевым вопросам, управлению данными и технологиям промежуточного программного обеспечения. «Комитет занимается вопросами адаптивного планирования, которые позволят распределенным системам взаимодействовать друг с другом и корректным образом совместно использовать ресурсы», — заметил Майк Каглиарди, старший технический специалист Института разработки программного обеспечения Университета Карнеги-Меллона. «Цель в том, чтобы расширить диапазон возможностей, предоставляемых операционными системами реального времени», — подчеркнул Каглиарди. Он сказал, что военные проявляют большой интерес к распределенным приложениям реального времени.

Усилия Quorum направлены на создание технической оболочки для распределенных вычислений реального времени, применяемых как для военных, так и для коммерческих целей.

Эта оболочка будет поддерживать стандартные интерфейсы и интероперабельные компоненты. «Мы рассчитываем найти платформу, которая способна содержать все жесткие и мягкие приложения внутри единой архитектуры», — сказал Каглиарди.

В идеале платформа будет создана на основе открытого стандарта, хотя, как отметил Каглиарди, на это не приходится особо надеяться. «Фактически правила игры определяют стандарты, подготовленные коммерческим рынком», — подчеркнул он. Вне зависимости от того, кто создает универсальную распределенную вычислительную платформу реального времени, операционные системы по-прежнему останутся очень важной технологией, о которой конечные пользователи даже не подозревают. Список литературы 1. Олифер Н. А Олифер В. Г. «Сетевые операционные системы», СПб, 2001 2. Таненбаум Э. «Современные операционные системы» СПб, 2002 3. Джок А. «ОС реального времени», Computerworld, #24/2001 4. Иртегов Д. «введение в ОС» СПб, 2001.