Программное обеспечение, его классификация. Понятие операционных систем

1. Тема 1.
“Программное обеспечение, его
классификация. Понятие
операционных систем.”
1. Программное обеспечение и его классификация
2. Понятие операционных систем
3. Типы операционных систем
4. Особенности алгоритмов управления ресурсами
5. Режимы работы и функции ОС

2. Программным обеспечением (ПО) вычислительной машины
называют совокупность программ и сопровождающей их
документации, позволяющая использовать вычислительную
машину для решения задач.
1. Программное обеспечение и его
классификация
Различают:
 системное (общее) и
 прикладное (специальное) ПО.

3.  операционную систему (ОС),
 систему программирования
(СП),
 системные обслуживающие
программы, средства
 контроля и диагностики
устройств ЭВМ.
По функциональному назначению в системном
ПО выделяют:

4. Операционная система - это комплекс управляющих
программ, обеспечивающих функционирование
вычислительной машины, включая планирование и
управление ресурсами ЭВМ, решение задач (выполнение
прикладных и обслуживающих программ) по запросам
пользователей, управление вводом-выводом данных.
Система программирования понимают комплекс
средств для разработки и отладки программ. В систему
программирования включают языки программирования,
трансляторы, различные обслуживающие программы для
редактирования текстов и отладки программ.

5.  Системные обслуживающие программы предназначены
для выполнения типовых действий по подготовке
носителей информации (магнитных дисков и лент) к
записи на них данных, копирования, переименования и
удаления файлов и т.п.
 Прикладное ПО разрабатывается и используется для реше-
ния конкретных задач пользователей ЭВМ и включает при-
кладные программы и пакеты программ.
Средство контроля и диагностики служат для проверки
исправности отдельных устройств машины и локализации
выявленных неисправностей.

6. 2. Понятие операционных систем
Операционная система это:
– системная программа, обеспечивающая управление всеми
устройствами ЭВМ, а также реализующая интерфейс с
пользователем.
– программа, которая выполняет функции посредника между
пользователем и компьютером.
– комплекс программ, которые обеспечивают управление
аппаратурой ЭВМ, планирование эффективного использования её
ресурсов и решение задач по заданиям пользователей.
Основная цель ОС, обеспечивающей работу ЭВМ в любом из
описанных режимов, - динамическое распределение ресурсов и
управление ими в соответствии с требованиями вычислительных
процессов (задач).

7. Ресурсом является всякий объект, который может
распределяться операционной системой между
вычислительными процессами в ЭВМ.
Различают:
 аппаратные и
 программные ресурсы ЭВМ.

8. Функции ОС реализуются рядом
вычислительных процессов, которые
сами потребляют ресурсы (память,
процессорное время и др.)
Вычислительные процессы,
относящиеся к ОС, управляют
вычислительными процессами,
созданными по запросу
пользователей.

9. 3. Типы операционных систем
 ОС пакетной обработки – это система, которая
обрабатывает пакет
заданий, подготовленных одним или разными
пользователями.
 ОС разделения времени – обеспечивают
одновременное
обслуживание многих пользователей, позволяя
каждому пользователю взаимодействовать со
своим заданием в режиме диалога.
 Диалоговые ОС - гарантируют оперативное
выполнение
запросов в течение заданного интервала времени.

10. 4. Особенности алгоритмов управления
ресурсами
По числу одновременно выполняемых задач операционные
системы могут быть разделены на два класса:
• однозадачные (например, MS-DOS, MSX) и
• многозадачные (OC EC, OS/2, UNIX, Windows 95).
Однозадачные ОС в основном выполняют функцию предоставления
пользователю виртуальной машины, делая более простым и
удобным процесс взаимодействия пользователя с компьютером.
Многозадачные ОС, кроме вышеперечисленных функций,
управляют разделением совместно используемых ресурсов, таких
как процессор, оперативная память, файлы и внешние устройства.

11. По числу одновременно работающих пользователей ОС делятся на:
• однопользовательские (MS-DOS,
Windows 3.x, ранние версии OS/2);
• многопользовательские (UNIX,
Windows NT).
Главным отличием многопользовательских систем от
однопользовательских является наличие средств защиты
информации каждого пользователя от несанкционированного
доступа других пользователей. Следует заметить, что не всякая
многозадачная система является многопользовательской, и не всякая
однопользовательская ОС является однозадачной.

12. Среди множества существующих вариантов реализации
многозадачности можно выделить две группы алгоритмов:
 невытесняющая многозадачность
(NetWare, Windows 3.x);
 вытесняющая многозадачность
(Windows NT, OS/2, UNIX).
Основное различие - степень централизации механизма
планирования процессов.
В первом случае механизм планирования процессов целиком
сосредоточен в операционной системе,
а во втором - распределен между системой и прикладными
программами.

13.  Важным свойством операционных систем является
возможность распараллеливания вычислений в рамках одной
задачи. Многонитевая ОС разделяет процессорное время не
между задачами, а между их отдельными ветвями (нитями).
 Другим важным свойством ОС является отсутствие или
наличие в ней средств поддержки многопроцессорной обработки
- мультипроцессирование. Мультипроцессирование приводит к
усложнению всех алгоритмов управления ресурсами.

14. Многопроцессорные ОС по способу организации
вычислительного процесса подразделяются на:
 асимметричные ОС и
 симметричные ОС.
Асимметричная ОС целиком выполняется только на одном из
процессоров системы.
Симметричная ОС полностью децентрализована и использует весь
пул процессоров.

15. 5. Режимы работы и функции ОС
• В вычислительной системе есть физические ресурсы, для
успешного функционирования которых используются логические
(виртуальные) ресурсы.
• Любая операционная система (ОС) оперирует некоторыми
сущностями, которые вместе со способами управления ими во
многом характеризуют ее свойства. К таким сущностям могут
относиться понятия файла, процесса, объекта, и т.д.
• Процесс - это некоторая сущность, которая присутствует
практически во всех ОС.

16.  Управление процессами:
Управление использованием времени центрального
процессора.
Управление «подкачкой» и буфером ввода.
Управление разделяемыми ресурсами.
 Основные проблемы управления процессами:
Управление использование времени центрального
процессора
Управление «подкачкой» и буфером ввода
Управление разделяемыми ресурсами.

17. Конструкция ОС:
Ядро - обычно резидентная часть ОС, то есть та часть, которая не
участвует в процессах подкачки и работает в режиме ОС, или в
режиме супервизора.
Вокруг ядра наращиваются программы управления ресурсами
вычислительной системы.
Первый уровень в основном состоит из драйверов физических
устройств.
Следующий уровень - управление логическими устройствами.
И так далее.
Чем дальше уровень от ядра, тем большая абстрактность имеет
место быть.

18. Выбор алгоритма почти целиком определяется теми критериями
эффективности, которые используются для оценки эффективности
работы ОС.
Первый факт это то, что те алгоритмы, которые реализованы в системе
планирования распределением времени ЦП во многом определяют
эксплуатационные свойства вычислительной системы.
Второй факт - система реального времени.
Гарантированно, ОС Windows не будет управлять какими-то
объектами, у которых это реальное время очень критично.

19. Управление подкачкой и буфером ввода
 Здесь алгоритмы планирования нужные, но не столь
критичные. В реальных системах зачастую
совмещается буфер подкачки, т.е. то пространство на
внешних носителях, куда осуществляется откачка
информации из оперативной памяти, и буфер ввода
процессов. Это первое замечание.
 Второе замечание. Современные ОС достаточно «ленивы» и
откачку зачастую осуществляют не единицами блоков памяти
процессов, а откачивается весь процесс.
Здесь возникает два вопроса:
 каков критерий замещения процесса и
 каков критерий выбора из буфера процесса.

20. Спасибо за внимание!