Файл: Функции операционных систем персональных компьютеров.pdf

ФУНКЦИИ ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

Основные функции ОС:

• управление устройствами компьютера (ресурсами), т.е. согласованная работа всех аппаратных средств ПК: стандартизованный доступ к периферийным устройствам, управление оперативной памятью и др.
• управление процессами, т.е. выполнение программ и их взаимодействие с устройствами компьютера.
• управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как жесткий диск, компакт-диск и т.д.), как правило, с помощью файловой системы.
• ведение файловой структуры.
• пользовательский интерфейс, т.е. диалог с пользователем.

Дополнительные функции:

• параллельное или псевдопараллельное выполнение задач (многозадачность).
• взаимодействие между процессами: обмен данными, взаимная синхронизация.
• защита самой системы, а также пользовательских данных и программ от злонамеренных действий пользователей или приложений.
• разграничение прав доступа и многопользовательский режим работы (аутентификация, авторизация).

Операционная система представляет комплекс системных и служебных программных средств. С одной стороны, она опирается на базовое программное обеспечение компьютера, входящее в его систему ВIOS (базовая система ввода-вывода), с другой стороны, она сама является опорой для программного обеспечения более высоких уровней — прикладных и большинства служебных приложений. Приложениями операционной системы принято называть программы, предназначенные для работы под управлением данной системы.

Основная функция всех операционных систем — посредническая. Она заключаются в обеспечении нескольких видов интерфейса:

• интерфейса между пользователем и программно-аппаратными средствами компьютера (интерфейс пользователя);
• интерфейса между программным и аппаратным обеспечением (аппаратно-программный интерфейс);
• интерфейса между разными видами программного обеспечения (программный интерфейс).

Все операционные системы способны обеспечивать как пакетный, так и диалоговый режим работы с пользователем. В пакетном режиме операционная система автоматически исполняет заданную последовательность команд. Суть диалогового режима состоит в том, что операционная система находится в ожидании команды пользователя и, получив ее, приступает к исполнению, а исполнив, возвращает отклик и ждет очередной команды. Диалоговый режим работы основан на использовании прерываний процессора и прерываний BIOS (которые, в свою очередь, также основаны на использовании прерываний процессора) Опираясь на эти аппаратные прерывания, операционная система создает свой комплекс системных прерываний. Способность операционной системы прервать текущую работу и отреагировать на события, вызванные пользователем с помощью управляющих устройств, воспринимается нами как диалоговый режим работы.

---

Все операционные системы обеспечивают свой автоматический запуск. Для дисковых операционных систем в специальной (системной) области диска создается запись программного кода. Обращение к этому коду выполняют программы, находящиеся в базовой системе ввода-вывода (BIOS). Завершая свою работу, они дают команду на загрузку и исполнение содержимого системной области диска.

BIOS — базовая система ввода-вывода (англ. Basic Input/Output System), которая хранится в материнской плате компьютера. BIOS начинает работу сразу при включении ПК, система запускает аппаратные компоненты и программу для загрузки Windows или другой операционной системы.

BIOS был разработан в далеком 1975 году, когда никто не мог и представить жесткий диск на 2 Тб. Сегодня это обычный объем памяти для домашнего компьютера. BIOS не поддерживает жесткие диски такого объема — это одна из причин, по его постепенно вытесняет UEFI.

Новые компьютеры используют UEFI — универсальный интерфейс расширяемой прошивки (англ. Unified Extensible Firmware Interface), но его все равно по старинке называют «биос», чтобы не путать пользователей лишний раз. UEFI — это современное решение, которое поддерживает жесткие диски большего объема, быстрее загружается, имеет понятный графический интерфейс и поддерживает управление мышью!

BIOS используется загрузки ОС, проверки работоспособности «железа» и настройки ПК. Например, для изменения конфигурации жесткого диска, порядка загрузки ОС (с жесткого диска, флешки или другого носителя) и установки системного времени. Эти настройки сохранятся в памяти материнской платы.

Кроме того, BIOS проводит POST — самотестирование после включения (англ. Power-On Self Test) для проверки конфигурации оборудования. Если что-то не в порядке, выводится сообщение об ошибке или звуковой сигнал. Когда компьютер не включается и слышится «писк» из 8-битной игры — это работа BIOS. Чтобы понять, что именно сломалось, нужно найти инструкцию к материнской плате, которая объяснит значение того или иного звукового сигнала.

Со времени своего создания BIOS почти не развивался качественно. Выходили отдельные дополнения и расширения. Например, ACPI — усовершенствованный интерфейс управления конфигурацией и питанием (англ. Advanced Configuration and Power Interface).

Этот интерфейс упрощал установку BIOS и управление питанием, а также переходом в спящий режим. Однако этого было недостаточно, BIOS безнадежно застрял во временах MS-DOS. Например, BIOS может загружаться только с дисков объемом менее 2,1 Тб. Кроме того, у него есть проблемы с одновременной инициализацией нескольких аппаратных устройств, что приводит к замедлению загрузки на компьютерах с современными комплектующими.

---

В 1998 году компания Intel впервые задумалась о замене BIOS и начала работу над Extensible Firmware Interface (EFI) для недооцененной серии 64-разрядных процессоров Itanium. Для распространения нового интерфейса требовалась широкая поддержка всей отрасли. Apple выбрали EFI для Mac еще в 2006 году, но другие производители не последовали их примеру.

UEFI поддерживает эмуляцию BIOS, так что у пользователей остается возможность работать на устаревших ОС остается. Новый стандарт позволяет избежать ограничений BIOS. UEFI может загружать ОС с дисков, объем которых превышает 2,2 Тб. Фактический предел для них составляет 9,4 зеттабайт. Это примерно в три раза превышает предполагаемый объем всех данных в Интернете.

UEFI поддерживает 32-битный или 64-битный режимы, а его адресное пространство больше, чем у BIOS – что значительно ускоряет загрузку. Кроме того, экран настройки UEFI обладает более гибким функционалом с поддержкой мыши и пользовательским интерфейсом.

Поддержка Secure Boot позволяет проверить, что загрузку ОС не изменила вредоносная программа. UEFI позволяет проводить удаленную настройку и отладку. BIOS так не умеет.

По сути, UEFI — самостоятельная операционная система, работающая поверх прошивки ПК. Она может храниться во флэш-памяти на материнской плате или загружаться из других источников (жесткий диск и другие носители).

Материнские платы с UEFI от разных производителей будут иметь разный интерфейс и функционал. Все зависит от конкретной модели, но базовые настройки будут одинаковыми для любого компьютера.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Операционная система в дальнейшем станет чем-то похожим на веб-браузер, установленный на голое железо. Современный классический интерфейс (разработанный в Xerox PARC и впервые внедренный Apple почти 30 лет назад) отойдет в прошлое. Многие современные составные части ОС станут попросту не нужны, другие скроются от пользователя и превратятся в сервисы API для программистов. Основной задачей ОС станет предоставление возможности запуска клиентской части облачных сервисов. И преимущества, которые имеет Microsoft в современном мире ОС, будет значительно растеряны. Им придется придумывать новые способы привязки к себе пользователей и программистов в новой среде, более конкурентной, по сравнению с нынешней.

Список литературы

1. Голицына О.Л. Информационные системы/ Голицына О.Л., Максимов Н.В., Попов И.И. – Учебное пособие. 2-е изд. М.: ФОРУМ,2016 – 448 с.
2. Таненбаум, Эндрю С. Современные операционные системы. 4-е изд. — СПб. Питер, 2012.
3. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Сетевые операционные системы — СПб.: Питер, 2008.
4. Русскоязычная электронная энциклопедия «Википедия» ru.Wikipedia.org
5. Компоненты Windows 10 [Электронный ресурс]: официальный сайт разработчика / Microsoft Corporation — 2018. — Режим доступа: https://www.microsoft.com/ru-ru/windows/features?section=familiar7

---

---