Краткое введение в операционные системы. Учебное пособие. Петр Стащук
Читать онлайн книгу.
ачестве пользователя выступают люди, в чьих интересах осуществляется обработка данных ВС (выполнение сложных расчетов, управление производственными процессами и т. д.). Основным техническим средством (ТС) – компьютеры (ЭВМ), способные эффективно обрабатывать любые виды информации (числовую, текстовую, табличную, графическую, видео, звуковую), предварительно преобразованной в цифровую форму. Программные средства (ПС) представляют собой наборы цифровых кодов (инструкций), управляющих техническими средствами в зависимости от алгоритмов решения конкретных информационных задач пользователя.
На следующем уровне представлена структура двух компонентов верхнего уровня – технических и программных средств.
Любой компьютер состоит из четырех основных компонентов:
• Центральный процессор (ЦП) управляет другими компонентами и выполняет функции обработки информации.
• Оперативная память (ОП) временно хранит обрабатываемую информацию, программные коды и результаты обработки.
• Устройства ввода/вывода (внешние устройства, УВВ) перемещают информацию от/к пользователю.
• Системная магистраль определяет механизм взаимодействия указанных выше компонентов (ЦП, ОП, УВВ).
Конкретные компьютеры могут объединять один или более компонентов каждого типа.
Перейдем к третьему уровню иерархии ВС.
В частности, в структуре ЦП можно выделить:
• Арифметико-логическое устройство (АЛУ) выполняет операции по содержательной обработке информации пользователя.
• Устройство управления (УУ) контролирует как ЦП, так и другие компоненты компьютера
• Регистры (Р) хранят оперативную информацию во время выполнения процессором текущей операции.
• Внутренние связи определяют механизм взаимодействия указанных выше компонентов (АЛУ, УУ, Р).
Убедившись в сложности технических средств современной ВС, рассмотрим программный ее компонент.
Программные средства компьютеров делятся на две категории:
• Системное программное обеспечение (СПО) – программы и пакеты программ (BIOS, операционные системы (ОС), диалоговые оболочки ОС, драйверы внешних устройств, утилиты, трансляторы языков программирования, системы компьютерных коммуникаций…), предназначенные для непосредственного управления процессами взаимодействия физических устройств компьютера.
• Прикладное программное обеспечение (ППО) – пакеты программ, обеспечивающие обработку данных при решении задач пользователя. К ним относятся диалоговые инструментальные (операционные) оболочки языков программирования и средств межкомпьютерной связи, узко специальные программы (информационные модели, обучающие, тестовые, бухгалтерские, банковские…), созданные для конкретных групп пользователей, и универсальные программы для широкого круга пользователей (текстовые и табличные процессоры, графические редакторы, информационно-справочные системы, СУБД и интегрированные пакеты ПП).
ППО базируется (использует при работе) на СПО.
В категории СПО главную роль играют операционные системы. Именно эти программные комплексы в наибольшей степени определяет облик всей ВС в целом. Они являются промежуточным звеном между пользователем (с его ППО) и компьютером и решают две, на первый взгляд, мало связанные задачи:
– обеспечение пользовательского интерфейса – предоставление ему виртуального компьютера,
– повышение эффективности использования компьютера за счет рационального управления его физическими компонентами.
Назначение, функции и определение операционной системы
Пользователь обычно рассматривает ВС в терминах прикладной задачи (т. е. ППО). Если для ее решения использовать язык программирования низкого уровня (приближенный к машинным кодам), то ему придется решать дополнительные задачи по управлению аппаратными средствами (компонентами) компьютера.
ОС ограждает пользователя от непосредственной работы с аппаратурой компьютера и предоставляет ему простой интерфейс, самостоятельно решая низкоуровневые проблемы по управлению аппаратным обеспечением (АО). С этой точки зрения назначением ОС является предоставление пользователю некоторого «расширенного» или виртуального компьютера (среда DOS, UNIX, Windows…), с которым легче работать, чем непосредственно с физическими устройствами, составляющими реальный компьютер.
Типовые процедуры и служебные функции ОС в этом контексте следующие:
• Обеспечение выполнения прикладных программ.
• Доступ к средствам разработки прикладных программ.
• Управление вводом/выводом информации (файловая система и внешние устройства).
• Защита информации от несанкционированного доступа.
• Предотвращение,