Какая главная задача любой ОС? Операционная система - система управления компьютером, процессами его работы, внутренней памятью и действиями пользователя вообще. Предлагаем читателю подробнее рассмотреть ОС с данного аспекта.
Что это?
Безусловно, в первую очередь, операционная система - система управления. Приведем более полное определение ОС: комплекс из управляющих и обрабатывающих приложений. С одной стороны, они выступают в качестве интерфейса между устройствами вычислительной системы и прикладными приложениями, программами. С другой стороны, операционная система - система управления определенными устройствами, вычислительными процессами. Именно ОС эффективно распределяют вычислительные ресурсы между вычислительными процессами, надежно организуют вычисления в системе.
Вам будет интересно:Три способа, как удалить "Зону" с компьютера
Если мы обратимся к логической структуре типичной вычислительной системы, то ОС будет здесь занимать промежуточное положение между устройствами, имеющими собственную микроархитектуру, машинный язык, встроенные микропрограммы с одной стороны и прикладными приложениями с другой.
Что касается разработчиков программного обеспечения, то ОС позволяет им абстрагироваться от особенностей функционирования и реализации устройств, предоставив минимально необходимый функциональный набор.
Вам будет интересно:Три примера использования функции ЕСЛИ в Excel
В большинстве вычислительных комплексов операционная система - система управления. Это основная, самая важная (а в каких-то случаях и единственная) часть программного системного обеспечения. Если обратиться к конкретным примерам, то наиболее популярной ОС будет продукт "Майкрософт" - Windows ("Окна").
Управление операционными системами
Многих интересует вопрос, существуют ли специализированные программы для управления операционными системами? Такое построение предложения некорректно. Ведь операционная система сама по себе является комплексом программ, управляющим компьютерными ресурсами, выстаивающим диалог между пользователем и устройством.
Поэтому тут "масло масляное": управление управлением. Существует комплекс прикладных программ, которыми "заведует" операционная система.
Основные функции ОС
Операционная система - управление ресурсами компьютера. Это главная задача ОС. Прямо из нее вытекает набор следующих функций:
- Исполнение различных запросов программ. Как то: ввод и вывод информации, запуск и остановка прикладных программ и приложений, освобождение, выделение памяти и проч.
- Предоставление стандартизированного доступа к периферийным устройствам (например, устройством ввода-вывода).
- Управление оперативной памятью компьютера: распределение ее между активными процессами, общая организация виртуальной памяти.
- Управление доступом к данным, что находятся на энергонезависимых носителях. Например, на оптических, жестких дисках и проч.
- Сохранение сведений по ошибкам системы.
- Обеспечение пользовательского интерфейса.
Вам будет интересно:"Дропбокс". Что это за штука и как ей пользоваться?
Командные языки - диалог с пользователем
Каким образом возможно управление данными операционных систем? Как и в большинстве интерактивных комплексов, пользователь может влиять на функционирование ОС, используя специальные командные языки.
Что же это? Командный язык - это компьютерный язык, на котором человек взаимодействует с интерактивной системой. Почему же командный? Каждая строка, что вводится человеком на терминале и отправляется системе, воспринимается в качестве команды пользователя по отношению к ОС.
Если рассматривать нишу командных языков со стороны общей системы языков взаимодействия человека с компьютером, то они будут относиться к разряду интерпретируемых. Их антагонисты - комплиментируемые языки.
Рассмотрим разницу между ними: комплиментируемым называется язык, если он требует, чтобы любая конструкция на нем была настолько замкнутой, что могла бы обеспечить возможность изолированной обработки без привлечения дополнительных языковых конструкций. В ином случае ее понимание не может гарантироваться. Интерпретируемые языки понятны и без соответствия подобному требованию.
Управление процессами
Рассмотрим управление процессами в операционных системах. ОС контролирует следующую деятельность, с ними связанную:
- Как создание, так и удаление процессов.
- Синхронизация.
- Планирование.
- Коммуникация.
- Разрешение тупиковых ситуаций.
Надо отметить, что за время своей "жизни" процесс многократно изменяет собственное состояние:
- Новый. Только что созданный процесс.
- Выполняемый. Команды программы в это время выполняются в CPU.
- Ожидающий. Процесс ожидает завершения какого-либо события. Чаще всего последним выступает операция ввода/вывода.
- Готовый. Процесс, что ожидает освобождения CPU.
- Завершенный. Процесс, что полностью завершил свою работу.
Отметим, что переход из одного такого состояния в другое не может быть произвольным.
Во многих ОС информация о каждом процессе хранится в специальной таблице операционных процессов. Каждый из них представлен в операционной системе определенным набором данных. Это комплекс значений, параметров, что характеризуют текущее состояние процесса. Он и используется ОС для управления прохождением конкретного процесса через компьютер.
Как создается вычислительный процесс в данном случае? Здесь два пути: непосредственно введенной с клавиатуры командой либо через командный файл. Процесс включает в себя как минимум загрузку приложения и создание специальных управляющих блоков.
В результате этого появляется качественно новый процесс, который позже включается в мультипрограммную смесь. После этого ОС уже начинает его видеть. Сам процесс находится в состоянии готовности.
Таблица процессов ОС
Процессы, таким образом, функционируют, работают под управлением операционной системы. Представим краткую таблицу процессов ОС:
- Раздел "Управление процессом": регистры, счетчики команд, указатели стека, состояние процесса, его приоритет, параметры планирования, идентификаторы процессов, родительские процессы, группы процессов, время запуска процесса, процессорное использованное время.
- Раздел "Управление памятью": указатели на текстовые сегменты, указатели на сегменты данных, указатели на сегменты стека.
- "Управление файлами": рабочие каталоги, корневой каталог, идентификаторы пользователя, дескрипторы файла, идентификаторы группы.
Управление памятью
Разберем еще один важный аспект: управление памятью в операционных системах.
Необходимо отметить, что именно память - важнейший ресурс, что требует наиболее тщательного управления со стороны мультипрограммных ОС. Чем же обеспечивается ее особая роль? Процессор может исполнять инструкции приложений, программ лишь в том случае, если они находятся в компьютерной памяти.
В ранних ОС управление памятью было простым: программа и ее необходимые данные загружались с какого-либо внешнего накопителя данных (оптического диска, перфоленты, магнитной ленты и прочее) в память компьютера. С появлением мультипрограммирования ситуация в корне изменилась. Возникла новая задача: распределение памяти компьютера между несколькими работающими приложениями.
Главные задачи ОС по управлению памятью
Продолжаем рассказывать о средствах управления в операционных системах. Выделим главные задачи ОС по управлению памятью компьютера:
- Отслеживание сегментов свободной и занятой памяти.
- Выделение памяти определенным процессам и освобождение ее по их окончании.
- Вытеснение как кодов, так и данных процессов из оперативной памяти на диск - полное или частичное. Применяется в том случае, когда объемов основной памяти недостаточно для размещения в ней всех процессов. Когда ОП освобождается, операционная система возвращает процессы на место.
- Настройка адресов программ и приложений на конкретные зоны физической памяти.
Дополнительные функции ОС по управлению памятью ПК
Рассмотрим дополнительные задачи, которые выполняет в данном случае система:
- Динамическое распределение памяти устройства. Под этим подразумевается выполнение запросов приложений на выделение им дополнительного резервуара памяти на время выполнения.
- Создание новых информационных служебных структур - буферов, описателей потоков и процессов.
- Защита памяти. Состоит в том, чтобы не позволить конкретному выполняемому процессу записывать или читать данные, относящиеся к иному действию.
Как мы уже говорили, оперативной памяти хватает не для всех процессов. Поэтому ОС подключает внешнюю, дисковую. Это заключается в следующих действиях системы:
- Подкачка. Здесь процесс полностью загружается в память для дальнейшей работы.
- Виртуальная память. В этом случае процесс частично загружается для выполнения какой-либо задачи.
Еще раз отметим, что большие процессы лишь временно выгружаются ОС на жесткий диск. После того как "оперативка" освобождается, система возвращает их снова на место.
Операционная система - это целый комплекс программного обеспечения, осуществляющий управление компьютером. То есть его памятью, процессами, ресурсами. Еще одна важная функция ОС: выстроить взаимодействие компьютерной системы с человеком, пользователем. Это достигается при использовании специальных инструментов - командных языков.