Главная
страница 1страница 2 ... страница 4страница 5

О С 2004 Л-01



Тема лекции «Введение. 1. Принципы построения операционных систем»


Введение 2

1. Принципы построения операционных систем 5

1.1. Принципы работы вычислительной системы 5

1.2. Режимы работы операционных систем 6

1.2.1. Режимы обработки данных 6

1.2.1.1. Однопрограммные режимы обработки данных 7

1.2.1.2. Многопрограммные режимы обработки данных 8

1.2.2. Режимы и дисциплины обслуживания 8

1.2.2.1. Режимы обслуживания 8

1.2.3.2. Дисциплины обслуживания 9

1.3. Классификация операционных систем 9

1.3.1. Особенности алгоритмов управления ресурсами 10

1.3.1.1. Поддержка многозадачности 10

1.3.1.2. Поддержка многонитевости 10

1.3.2. Особенности аппаратных платформ 11

1.3.3. Особенности областей использования 12

1.3.4. Особенности методов построения 13

1.4. Основные принципы построения операционных систем 14

1.5. Пользовательский интерфейс операционных систем 15

1.5.1. Классификация интерфейсов 15

1.5.2. Пакетная технология. 16

1.5.3. Технология командной строки. 16

1.5.4. Графический интерфейс 17

1.5.4.1. Простой графический интерфейс. 17

1.5.4.2. WIMP - интерфейс 18

1.5.5. Речевая технология 18

1.5.6. Биометрическая технология ("Мимический интерфейс".) 19

1.5.7. Семантический (Общественный) интерфейс. 19

Контрольные вопросы 19

Приложение к лекции 1 20





Введение


Эффективность применения средств вычислительной техники (СВТ) определяется техническим совершенством аппаратной части электронных вычислительных машин (ЭВМ) и вычислительных систем (ВС), качеством программного обеспечения (ПО) и квалификацией персонала, эксплуатирующего СВТ.

Дисциплина "Операционные системы и системное программирование" имеет цель дать знания и практические навыки в области разработки, отладки и применения современных операционных систем и системного программного обеспечения. Она является одной из основных по специальности, базируется на знании дисциплин: "Математика", "Физика", "Информатика" и обеспечивает изучение следующих дисциплин: "Теория автоматического управления", "Теоретические основы автоматизированного управления", "Электронные вычислительные машины, микропроцессорные средства и организация вычислительных систем", "Цифровые сети интегрального обслуживания", "Военная техника комплексов АСУ".

Появление общего программного обеспечения в ЭВМ относят к 1953 г., когда в СССР появилась одна из первых теоретических работ по автоматизации программирования для цифровых ЭВМ (А.П.Ершов), а в Массачусетском технологическом институте (США) была создана экспериментальная "операционная система", применявшаяся в учебных целях. Затем появились специализированные операционные системы (ОС) для обслуживания оборонных вычислительных систем реального времени. Однако эти разработки имели экспериментальный, исследовательский характер и широкого распространения в то время не получили. Тем не менее потребности практического использования ЭВМ в различных предметных областях, необходимость более эффективного использования ЭВМ, повышение производительности труда разработчиков программного обеспечения, а также стремление расширить рынок сбыта ЭВМ вызвали стремительный прогресс в создании теории и инструментальных средств общего программного обеспечения вычислительных систем. В приложении к лекции приведена таблица, где показаны основные даты в истории ОС и ПО.

История развития общего ПО и операционных систем тесно связана с историей развития аппаратуры вычислительных систем. Более подробно с историей развития вычислительной техники и системного программного обеспечения можно ознакомиться по материалам, размещенным на Интернет-сайтах: http://aab.fromru.com, http://aab46.by.ru, http://aab46.narod.ru.

Построение вычислительных машин основано на трех принципах:


  1. принцип цифрового представления данных (чисел, команд, обозначение операций, букв, слов и т.д.). Единицами данных в ЭВМ являются бит, байт, слово и т.п.;

  2. принцип адресности данных -- все данные и любые объекты программы хранятся в ячейках памяти, имеющих адрес;

  3. принцип программного управления (Ч.Беббидж, 1834 г.) - управление вычислительным процессом осуществляется с помощью программы, находящейся в памяти ЭВМ.

Все универсальные вычислительные машины, в том числе и персональные компьютеры, имеют структуру (рис.В.1), включающую в себя: АЛУ - арифметическо-логическое устройство; УУ - устройство управления; ВУ - внешние устройства; ОЗУ - оперативное запоминающее устройство. Впервые такую структуру вычислительных машин предложил Джон фон Нейман в 1945 г., поэтому ЭВМ с такой структурой называют машинами фон Неймана.

Конкретная аппаратурная реализация схемы изменялась от поколения к поколению ЭВМ. Например, в современных компьютерах АЛУ и УУ объединены в единое устройство - центральный процессор. Кроме того, в ЭВМ ввели систему прерываний. Появились многопроцессорные ЭВМ, позволяющие осуществлять параллельную обработку данных в компьютере. Тем не менее, функциональная структура существующих компьютеров в основном соответствует структуре машины фон Неймана.



Архитектура вычислительной системы - общая логическая организация цифровой вычислительной системы, определяющая процесс обработки данных в конкретной вычислительной системе и включающая методы кодирования данных, состав, назначение, принципы взаимодействия технических средств и программного обеспечения [1,2].


Большинство из выпускаемых сейчас компьютеров выполнено в соответствии с принципом открытой архитектуры, впервые примененном в персональной ЭВМ IBM РС (фирма IBM, 1981г.).



Классификация программных средств

Программное обеспечение вычислительных систем принято делить на следующие виды (рис.В.2):



  • общее (системное) программное обеспечение;

  • специальное программное обеспечение.




Программа для ЭВМ (Computer Program) - упорядоченная последовательность команд, подлежащих обработке.

Прикладная программа (Problem program, Application program) - программа, предназначенная для решения задачи или класса задач в определенной области применения систем обработки данных.

Программное обеспечение (Software) - совокупность программ системы обработки данных и программных документов, необходимых для эксплуатации этих программ.

Пакет прикладных программ (Application program package) - система прикладных программ, предназначенных для решения задач определенного класса.

Общее ПО ВС в свой состав включает:



  • программные средства управления обработкой данных, включая операционные системы;

  • обслуживающие (сервисные) программы (утилиты);

  • инструментальные программные средства.

Специальное ПО делят на следующие виды:

  • прикладные программы (приложение) общего назначения:

  • прикладные программы пользователя.

Прикладные программы общего пользования можно разделить на следующие группы:

  • программы офисного назначения;

  • программы экономического назначения;

  • издательские системы;

  • компьютерная графика, видео, анимация и звук;

  • системы управления базами данных;

  • прочие прикладные программы общего назначения.

Можно видеть, что современные компьютеры и их программное обеспечение глубоко внедрилось практически во все сферы человеческой деятельности - науку, производство, экономику, право и т.д.

Функционирование прикладных программ любого назначения происходит под управлением и при участии программ, относящихся к категории системного программного обеспечения.



Место и функции системного программного обеспечения

Системное ПО играет роль “прослойки” между пользователем и техническими средствами вычислительной системы. На различных этапах работы с компьютером в качестве такой “прослойки” выступают разные программы и пакеты программ системного ПО, выполняя при этом отличающиеся назначением функции.

Основой системного ПО является операционная система.

Операционная система цифровой вычислительной системы - система программ, предназначенная для обеспечения определенного уровня эффективности цифровой вычислительной системы за счет автоматизированного управления ее работой и предоставляемого пользователям набора услуг.

Основными функциями ОС являются:



  • автоматическое выполнение действий по запуску задач в обработку и их завершению;

  • диспетчеризация (планирование обработки задач);

  • распределение памяти между различными задачами;

  • управление ходом выполнения задач в вычислительной системе;

  • распределение задачам необходимых ресурсов ВС;

  • синхронизация выполнения задач;

  • поддержка выполнения операций ввода/вывода данных;

  • ведение учета работы системы (при необходимости).

Выполнение своих функций ОС осуществляется с помощью соответствующих программных комплексов управления, которые носят название супервизорных программ (супервизоров или менеджеров).

Супервизорная программа машинная программа, являющаяся обычно частью операционной системы, которая управляет выполнением других машинных программ и регулирует поток работ в системе управления данными.

Супервизор часть управляющей программы, координирующая распределение ресурсов вычислительной системы.

В целом современные операционные системы представляют собой иерархическую структуру (рис.В.3). В основе иерархии находится аппаратура вычислительной машины, называемая иногда “чистой машиной” или “голым железом”. На следующем уровне иерархии (иногда на следующих нескольких уровнях) находятся некоторые функции ядра операционной системы. В совокупности с этими функциями ядра (называемыми еще “примитивами”) компьютер становится расширенной машине , т.е. машиной, которая представляет для операционной системы и пользователей не только свой машинный язык, но и ряд дополнительных возможностей. Выше над ядром расположены программы ОС для обеспечения выполнения задач пользователя (управления внешними устройствами, обслуживание операций ввода/вывода и т.п.). На вершине иерархии находятся программы пользователя. В подобных иерархических системах принято, как правило, следующее ограничение: допускается обращение только сверху вниз в иерархии, т.е. средства каждого уровня могут обращаться только к тем функциям, которые находятся на ближайшем нижележащем уровне.






Обслуживающие (сервисные) программы (утилиты) предназначены для выполнения различных вспомогательных функций и разделяются на следующие типы: программы-упаковщики (архиваторы); антивирусные программы; программы резервирования; программы диагностики компьютера; программы оптимизации дисков; программы динамического сжатия дисков.

Инструментальные программные средства, называемые также средствами разработки приложений и системами программирования, являются орудием автоматизации разработок программного обеспечения ЭВМ, обеспечивающим повышение производительности труда разработчиков и надежности ПО.

К инструментальным программным средствам относятся:



  • компиляторы и интерпретаторы;

  • автономные отладчики (дебагеры, от англ. Debug “удаление насекомых”);

  • интегрированные оболочки;

  • средства создания приложений типа клиент-сервер и т.п.

Существующие инструментальные программные средства обеспечивают разработчиков ПО всем необходимым набором функций для создания мощного программного обеспечения решения прикладных задач любой мощности для практически всех предметных областей.

следующая страница >>
Смотрите также:
«Введение. Принципы построения операционных систем»
424.92kb.
5 стр.
Лекции Тема Общие принципы построения операционных систем
45.45kb.
1 стр.
Основы операционных систем
325.74kb.
1 стр.
Краткое содержание курса Тема 1: Введение в операционные системы Тема 2: Принципы функционирования операционных систем
27.35kb.
1 стр.
Понятие операционной системы; эволюция развития операционных систем; функции операционных систем и подходы к построению операционных систем
813.11kb.
15 стр.
Понятие операционной системы; эволюция развития операционных систем; функции операционных систем и подходы к построению операционных систем
823.67kb.
4 стр.
Программа по курсу: : «Введение в специальность» (факультатив) (Самолеты специального назначения и физические принципы построения их информационных систем) для специальности 010900 Прикладные математика и физика
61.48kb.
1 стр.
А. Ш. Якубов, Н. В. Коробков
23.73kb.
1 стр.
Лабораторная работа №2 Знакомство с языком gpss
50.61kb.
1 стр.
2 Принципы построения арк
999.32kb.
5 стр.
Лекции Тема Общие принципы построения ЭВМ принципы построения и архитектура ЭВМ
48.3kb.
1 стр.
Введение в unix
1130.29kb.
11 стр.