Funcțiile de bază ale sistemelor de operare
Scopul sistemului de operare
Sistemul de operare al unui computer este un set de programe interdependente care acționează ca o interfață între aplicații și utilizatori, pe de o parte, și hardware-ul computerului, pe de altă parte. În conformitate cu această definiție, OS execută două grupuri de funcții:
- furnizarea utilizatorului sau a programatorului, în locul hardware-ului actual al calculatorului, a unei mașini virtuale extinse, cu care este mai convenabil să lucreze și care este mai ușor de programat;
- Creșterea eficienței utilizării calculatorului prin gestionarea rațională a resurselor sale în conformitate cu un anumit criteriu.
OS ca mașină virtuală
Pentru a rezolva cu succes problemele lor, un utilizator modern sau chiar un programator de aplicații poate face fără o cunoaștere aprofundată a dispozitivului hardware al computerului. Nu are nevoie să știe cum funcționează diversele componente electronice și componente electromecanice ale computerului. Prin furnizarea unei interfețe de utilizator și a unei interfețe de programare a aplicațiilor, OS eliberează atât utilizatorul, cât și programatorul să cunoască detaliile hardware-ului.
OS ca sistem de gestionare a resurselor
Printre resursele principale ale sistemelor moderne de calcul sunt resurse precum procesoare, memorie principală, cronometre, seturi de date, discuri, unități de bandă, imprimante, dispozitive de rețea și altele. Gestionarea resurselor include soluția următoarelor sarcini comune, independente de tipul resursei:
- planificarea resurselor - determinarea procesului, când și în ce cantitate (dacă resursele pot fi alocate în părți), această resursă ar trebui alocată;
- satisfacerea cererilor de resurse;
- Urmărirea stării și contabilizarea utilizării resurselor - adică păstrarea informațiilor operaționale despre disponibilitatea sau libertatea resurselor și despre ce parte din resurse este deja alocată;
- rezolvarea conflictelor între procese.
Componentele funcționale ale sistemului de operare
Cele mai importante subsisteme ale managementului este subsistemului proces de management, memorie, fișiere și dispozitive externe, și subsisteme care sunt comune pentru toate resursele, sunt subsisteme ale interfeței cu utilizatorul, protecția și administrarea datelor.
Un proces este o unitate de lucru a unui sistem de calcul, care poate fi definită ca o aplicație pentru consumul de resurse de sistem.
Pentru ca procesul să fie efectuat, sistemul de operare trebuie să îl atribuie
- Zona de memorie RAM în care vor fi plasate codurile și datele de proces,
- dați-i cantitatea necesară de timp CPU.
- Accesul la resurse, cum ar fi fișierele și dispozitivele I / O.
Pentru fiecare proces nou creat, sistemul de operare generează structuri de informații despre sistem care conțin
- date privind necesitățile procesului în resursele sistemului informatic,
- date privind resursele alocate efectiv.
- date auxiliare care caracterizează istoricul procesului din sistem (ce fracțiune din timpul petrecut în procesele de I / O și ceea ce privește calculele), starea sa actuală (activă sau blocată),
- gradul de privilegiu de proces (valoarea priorității).
Într-un sistem multiprogram, pot exista simultan mai multe procese care susțin aceleași resurse, de aceea responsabilitățile OS includ:
- menținând cozi de solicitări de procesare a resurselor, de exemplu, cozile la procesor, la imprimantă, la portul serial.
- Protecția resurselor alocate acestui proces de alte procese.
- organizarea partajării resurselor, de exemplu, care permite accesul la o anumită zonă de memorie la mai multe procese.
- Stocarea și recuperarea contextul procesului - registrele de stare și informațiile contorului de program, modul de operare procesor, indicii pentru a deschide fișiere de operații neîndeplinite de intrare-ieșire, coduri de eroare, executate în conformitate cu procesul de apeluri de sistem, etc ...
- sincronizarea proceselor, permițând procesului să suspende executarea acestuia înainte de apariția unui eveniment în sistem, de exemplu finalizarea operației I / O realizată la cererea sa de către sistemul de operare.
Astfel, schemele subsistemului de control al procesului de proces, care este, alocă timp CPU între mai multe procese existente simultan în sistem, este implicat în procesele de creare și distrugere, prevede procesele necesare resurse de sistem, sprijină procesul de sincronizare și asigură comunicarea între procese
Memoria este pentru proces ca o resursă importantă ca procesor, deoarece procesul poate fi efectuat de către procesor numai dacă codurile și datele sale (nu neapărat toate) sunt în RAM. Managementul memoriei include
Există o mare varietate de algoritmi de alocare a memoriei. Acestea pot fi diferite în zonele de memorie numerice alocate procesului (sub forma unei zone unice continuă sau sub forma unor regiuni neadiacente), gradul de libertate a zonelor de frontieră (fixate rigid sau dinamic mutat). În unele sisteme, alocarea memoriei este efectuată de pagini de dimensiune fixă, iar în altele de segmente de lungime variabilă. Una dintre cele mai populare moduri de gestionare a memoriei în sistemele de operare moderne este memoria virtuală.
Protecția memoriei este capacitatea de a proteja selectiv o sarcină de la scrierea sau citirea memoriei atribuite unei alte sarcini. Programele corect scrise nu încearcă să acceseze memoria alocată altora. Cu toate acestea, programele reale conțin adesea erori, în urma cărora astfel de încercări sunt uneori făcute. Instrumentele de protecție a memoriei implementate în sistemul de operare trebuie să împiedice accesul neautorizat al proceselor în zonele de memorie străine.
2.3 Gestionarea fișierelor și a dispozitivelor externe
Atunci când execută funcțiile sale, sistemul de fișiere interacționează îndeaproape cu subsistemul de control al dispozitivelor externe. care, la cererile sistemului de fișiere, transferă date între discuri și RAM. Subsistemul de gestionare a dispozitivului extern, denumit și subsistemul I / O, acționează ca o interfață pentru toate dispozitivele conectate la computer. Programul care gestionează un anumit model al unui dispozitiv extern și ia în considerare toate caracteristicile acestuia este, de obicei, numit driverul acestui dispozitiv (de pe unitatea engleză - pentru a gestiona, a conduce). Driverul poate gestiona un singur model de dispozitiv sau un grup de dispozitive de un anumit tip. Menținerea unei interfețe de programare unificate la nivel înalt pentru dispozitive eterogene de I / O este una dintre cele mai importante sarcini ale sistemului de operare. O astfel de interfață unificată în majoritatea sistemelor de operare se bazează pe conceptul de acces la fișiere. Schimbul cu orice dispozitiv extern arată ca un schimb cu un fișier care are un nume și este o secvență nestructurată de octeți. Un fișier poate fi un fișier real pe disc, un terminal alfanumeric, o imprimantă sau un adaptor de rețea. Aici, din nou, avem de-a face cu proprietatea sistemului de operare pentru a înlocui hardware-ul real cu abstracții personalizate și programatoare.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: