Geum.ru

Лекция csos01. 320201. Принципы построения операционных систем (ОС)

Вид материалаЛекция

Содержание


Назначение операционной системы
Функции операционной системы
Подобный материал:





Лекция CSOS01.320201. Принципы построения операционных систем (ОС),

Понятие и основные функции операционной системы (ОС)

Обзор архитектуры современной операционной системы

Краткая история развития операционных систем семейств UNIX и Windows

Классификация операционных систем

по назначению; по режиму обработки задач; по архитектуре;

по способам взаимодействия с пользователем.

Характиристики операционных систем

эффективность, устойчивость, гибкость, переносимость, безопасность,

совместимость

Основные понятия и принципы работы операционных систем

ресурсы и задачи;

ядро, процессы и системные вызовы;

планировщик процессов, контексты задачи и ядра;

Назначение операционной системы


Операционная система (ОС) - это комплекс аппаратно-программного обеспечения, предназначенный для снижения стоимости программирования, упрощения доступа к системе, повышения эффективности работы.

Цель создания операционной системы - получить экономический выигрыш при использовании системы, путем увеличения производительности труда программистов и эффективности работы оборудования.


1.1. Принцип модульности - основной принцип построения ОС состоит в выделении отдельных функций и оформление их в виде отдельных блоков - "модульный принцип построения". Модуль - программный блок, который реализует определенную функцию и выполнен в соответствии с принятыми межмодульными интерфейсами. Привелегированные, повторно входимые и реентерабельные модули.

1.2. Принцип функциональной избирательности - выделенная часть важных функций, реализуемых резидентным ядром ОС (управление процессами, памятью, устройствами вв и защида данных). Жругие в виде транзитных для ОП программных модулей - вызываемых по необходимости.

1.3. Принцип функциональной избыточности - проведение работы различными средствами имеющимися в системе.

1.4. Принцип генерируемости ОС - возможность изменения конфигурации системы, в зависмости от функций ВС и назначения ОС.

1.5. Принцип виртуализация - построение виртуальных ресурсов различных уровней, от виртуальной машины до виртуальных устройств с новыми или улучшенными характеристиками.

1.6. Принцип независимости программ от внешних устройств - связь программ с устройствами вв производится не на уровне трансляции, а в период ее исполнения. При этом перетрансляция программы для работа с другим или новым устройством не требуется.

1.7. Принцип совместимости - способность выполнять программы написанные для других ОС и версий ОС. Двоичная совместимость и совместимость на уровне исходных кодов. Программы для процессоров разных архитектур.

1.8. Принцип откытости и наращиваемости ОС - использует не только настройки и конфигурации но и доступна для анализа специалистами на всех уровнях и ввода в состав новых модулей (функций).

1.9. Принцип мобильности (переносимость) ОС - легкость переноса на новые арппаратные платформы (исходные тексты на языке высокого уровня, ограниченная зависимость ядра от оборудования и др)

1.10. Принцип обеспечение безопасных вычислений

- защита ресурсов одного пользователя от других;

- установление квот по ресурсам для предотвращения захвата всех;

- защита информации от несанкционированного доступа.

Функции операционной системы:


-     управление процессором, памятью, связанное с распределением оперативной памяти между прикладными программами и устройствами ВВ, защита.

-     связь с пользователем в реальном времени для подготовки устройств к работе, переопределение конфигурации и изменения состояния системы.

-        выполнение операций ввода-вывода; в частности, в состав операционной системы входят программы обработки прерываний от устройств ввода-вывода, обработки запросов к устройствам ввода-вывода и распределения этих запросов между устройствами.

-         управление файлами; основными задачами при этом являются обеспечение защиты, управление выборкой и сохранение секретности хранимой информации.

- сетевые функции, стеки протоколов, сетевые утилиты и приложения клиент-сервер

-         обработка исключительных условий во время выполнения задачи

-         появление арифметической или машинной ошибки, прерываний, связанных с неправильной адресацией или выполнением привилегированных команд.

-         вспомогательные, обеспечивающие организацию сетей, использование служебных программ и языков высокого уровня.


Поколения операционных систем. Генезис ОС

За почти полувековой период своего существования операционные системы прошли сложный путь, насыщенный многими важными событиями. Огромное влияние на развитие операционных систем оказали успехи в совершенствовании элементарной базы и вычислительной аппаратуры. Серьезную эволюцию операционные системы претерпели в связи с новой ролью компьютеров в локальных и глобальных сетях. Важнейшим фактором развития ОС стал Интернет.

История ОС насчитывает примерно полвека. Она во многом определялась и определяется развитием элементной базы и вычислительной аппаратурой.

40-е годы. Первые цифровые вычислительные машины без ОС. Организация вычислительного процесса решается программистом с пульта управления.

50-е годы. Появление прообраза ОС - мониторные системы, автоматизирующие действия оператора по выполнению пакета заданий.

1965-1975 г.г. Переход к интегральным схемам. IBM/360. Реализованы практически все основные концепции, присущие современным ОС: мультипрограммирование, мультипроцессирование, многотерминальный режим, виртуальная память, файловые системы, сетевая работа.

Реализация мультипрограммирования потребовала внесения очень важных изменений в аппаратуру компьютера: привилегированный и пользовательский режимы, средства защиты областей памяти, развитой системы прерываний.

60-е годы. Начаты работы по созданию глобальной сети ARPANET, прообраза Интернет

Середина 70-х годов. Мини-компьютеры. Архитектура значительно упрощена по сравнению с мэйнфреймами, что нашло отражение и в их ОС. Доступность мини-компьютеров стала мощным стимулом для создания локальных сетей. Первые локальные сети строились с помощью нестандартного коммуникационного оборудования и программного обеспечения.

Массовое использование UNIX, которая сравнительно легко переносилась на различные типы компьютеров

Конец 70-х. Создан рабочий вариант стека протоколов TCP/IP. В 1983 году он был стандартизирован. Независимость от производителей, гибкость и эффективность, доказанные успешной работой Интернет, сделала этот стек протоколов основным стеком для большинства ОС.

Начало 80-х. Появление персональных компьютеров. Бурный рост локальных сетей. Поддержка сетевых функций стала необходимым условием.

80-е годы. Приняты основные стандарты на коммуникационные технологии локальных сетей: Ethernet, Token Ring, FDDI. Это позволило обеспечить совместимость сетевых ОС на нижних уровнях.

Начало 90-х. Практически все ОС стали сетевыми. Появились специализированные сетевые ОС (например IOS, работающая в маршрутизаторах)

2000х десятилетие. Особое внимание корпоративным сетевым ОС, для которых характерны высокая степень масштабируемости, поддержка сетевой работы, развитые средства обеспечения безопасности, способность работать в гетерогенной среде, наличие средств централизованного администрирования.