Операционная система Современная компьютерная система состоит из множества устройств (процессоров, памяти, дисков и т.д.) Создание программ, которые следят за всеми компонентами, корректно используют их и работают оптимально – трудная задача Для этого компьютер оснащают специальным уровнем ПО, называемом операционной системой (ОС) ОС отвечает за управление всеми устройствами и обеспечивает пользователя имеющими простой, доступный интерфейс программами для работы с аппаратурой

Операционная система Операционная система (ОС) – основа системного ПО Без ОС не возможен доступ к аппаратуре программам компьютера ОС – посредник между пользователем и программными, аппаратными средствами

Операционная система Микроархитектурный уровень – внутренние регистры ЦПУ и АЛУ Машинный язык служит для перемещения данных по компьютеру, выполнения арифметических операций и сравнения величин (пример – запись данных на диск)

Операционная система ОС – это ПО, которое частично избавляет от необходимости общения с аппаратурой напрямую, предоставляя более удобную систему команд Далее идут остальные системные программы, не являющиеся частью ОС ОС запускается и работает в режиме ядра (режим супервизора, кольцо 0) Режим ядра защищен от вмешательства пользователя с помощью аппаратных средств (процессора) Все остальные программы запускаются в пользовательском режиме

Операционная система Операционная система – комплекс программ, которые обеспечивают автоматизацию доступа к аппаратным и программным ресурсам компьютера Две группы функций – расширение возможностей машины (расширенная машина) и управление ее ресурсами (менеджер ресурсов)

Операционная система как расширенная машина ОС избавляет от необходимости напрямую работать с аппаратурой (чтение/запись секторов диска, запуск двигателя привода и т.д.) Реальная машина, способная выполнять только небольшой набор элементарных действий, определяемых системой команд, превращается в виртуальную машину, выполняющую широкий набор более мощных функций (удалить файл, напечатать файл и т.д.) Назначение ОС состоит в предоставлении пользователю расширенной машины, которую легче программировать и с которой легче работать, чем непосредственно с аппаратурой, составляющей реальный компьютер

Операционная система как система управления ресурсами Основные ресурсы – процессор, оперативная память, наборы данных, диски, накопители, сетевые устройства, принтеры и т.д. Ресурсы распределяются между процессами (задачами) Процесс (последовательный вычислительный) – это отдельная программа с ее данными, выполняющаяся на последовательном процессоре. Последовательный процессор – процессор, в котором текущая команда выполняется после завершения предыдущей Примеры процессов – текстовый редактор, браузер и т.д.

Операционная система как система управления ресурсами Ресурс – всякий объект, который может распределяться внутри системы Управление ресурсами включает мультиплексирование (распределение) двумя способами – во времени пространстве Во времени – различные пользователи и программы используют его по очереди (сначала один, потом другой) Использование процессора – разделение по времени ОС определяет продолжительность использования ресурса и кто будет следующий Еще пример – печать на принтере

Операционная система как система управления ресурсами Пространственное мультиплексирование Каждый клиент получает часть ресурса Оперативная память распределяется между несколькими работающими программами, которые все могут одновременно находиться в памяти Управление распределением оперативной памяти и памяти на внешним носителях –задача ОС

Общие задачи управления ресурсами Планирование ресурса – определение, какому процессу, когда и в каком количестве следует выделить ресурс Удовлетворение запросов на ресурсы Отслеживание состояния и учет использования ресурса (поддержание оперативной информации о том, занят ресурс или свободен и какая доля ресурса уже распределена) Разрешение конфликтов между процессами Для каждой задачи разные ОС используют разные алгоритмы

Классификация Однозадачные, многозадачные (сколько программ могут выполнять одновременно) Однопользовательские, многопользовательские (сколько одновременно пользователей могут работать) В многопользовательских ОС необходимо защищать данные и программы каждого пользователя Для идентификации доступа используются механизмы аутентификации, после успешной аутентификации происходит авторизация (назначение прав) Несетевые и сетевые ОС (для работы в глобальных и локальных сетях)

Компоненты ОС Загрузчик Ядро (Центральная часть операционной системы, управляющая выполнением процессов, ресурсами вычислительной системы и предоставляющая процессам координированный доступ к этим ресурсам) Командный процессор (интерпретатор) Драйверы устройств Интерфейс

Интерфейс пользователя Интерфейс пользователя – совокупность средств и методов взаимодействия пользователя с программной системой Интерфейс – текстовый, табличный, графический В текстовом интерфейсе взаимодействие происходит в форме диалога ОС ожидает ввода команд Пользователь должен вводить команды ОС выполняет команду и ждет следующую Диалог протекает в виде обмена текстовыми сообщениями Командная строка – строга приглашения ОС, в которой вводятся команды

Интерфейс пользователя Текстовый интерфейс сложен и мало удобен Разработали оболочки для ОС – вспомогательные программы, которые обеспечивают более удобный для пользователя способ работы с ОС Табличный интерфейс – указание или выбор команды или ее элементов в готовой таблице, а не ввод текста команды Обычно сохраняется возможность текстового интерфейса Элементы интерфейса – кнопка, флажок, список, меню и т.д. Каждый элемент выполняет закрепленные за ним действия

Графический интерфейс Разновидность пользовательского интерфейса, в котором элементы интерфейса (меню, кнопки, значки, списки и т. п.), представленные пользователю на дисплее, исполнены в виде графических изображений Пользователь имеет доступ с помощью клавиатуры, мышки к элементам интерфейса и манипулирует ими

Распространенные ОС Unix-подобные: Solaris, FreeBSD, Linux Mac OS 9, Max OS X (Apple) Linux : Ubuntu, Debian, RedHat & Fedora, Cent OS, SUSE, Arch, Slackware Windows: Windows 9x, Windows 2000, XP, Vista, 7; Windows Server 2000, 2003, 2008