Файл: Каждая ос состоит из трех обязательных частей Ядро.docx

Классификация ОС

Классификация – это разделение объектов одного множества на различные группы по каким-либо признакам (группы могут пересекаться).

ОС могут классифицироваться по следующим показателям:

• 
  количество пользователей: однопользовательские (MS-DOS, Windows – работает только один человек) и многопользовательские (VM, Unix – ресурсы делятся между несколькими пользователями);
  

• 
  Многопользовательские системы всегда многозадачны.
  

• 
  доступ: пакетные (OS 360), интерактивные (Windows, Unix), системы реального времени (QNX, Neutrino, RSX);
  
• 
  количество решаемых задач: однозадачные (MS-DOS) и многозадачные (Windows, Unix);
  
• 
  функциональность: несетевые (MS-DOS) и сетевые (Windows NT, Unix – представляют свои ресурсы всем клиентам сети);
  
• 
  совместимость: односовместимые и многосовместимые. Различие в том, только ли своё программное обеспечение они способны выполнять. Существуют win-совместимые ОС и dos-совместимые.
  
• 
  строение ядра: микроядерные и монолитные. Микроядро – это малая по размеру, управляющая часть ОС. Выполняет только лишь основные функции. Преимущества: высокая скорость работы, высокая степень безопасности; недостатки: медленная работа с периферийными устройствами. У монолитных ОС размеры ядра большие, т.к. в них включены программы для работы с периферийными устройствами.
  
• 
  интерфейс: командные (текстовые) ОС и графические.
  

однозадачный режим (MS-DOS) – режим, в котором все ресурсы ЭВМ предоставляются лишь одной программе, которая выполняет обработку данных. В этом режиме не допускается параллельное выполнение приложений (полная многозадачность) и не допускается приостановка одного приложения для запуска другого (вытесняющая многозадачность). В то же время параллельно с однозадачными ОС возможна работа специальных программ, называемых резидентными. Такие программы не опираются на ОС, а непосредственно работают с процессором, используя его систему прерываний. В MS-DOS все драйверы устройств загружаются как резидентные программы. Резидентные программы запускаются как обычные программы, только они после загрузки и выполнения некоторых действий как бы заканчивают свою работу, то есть на экране появляется приглашение DOS, и пользователь может запускать другие программы. Однако на самом деле часть оперативной памяти ПК остается занятой резидентной программой.

---

МНОГОЗАДАЧНЫЙ режим – режим, в котором несколько независимых друг от друга программ выполняют обработку данных одновременно, деля ресурсы ЭВМ между собой. Многозадачность бывает вытесняемая (когда время выполнения делится между программами по приоритету, сначала выполняется программа с большим приоритетом, остальные находятся в ожидании) и параллельная (т.е. все процессы идут одновременно – параллельно, если одна программа забирает какой-то ресурс системы, то другие получат доступ к нему лишь после ее завершения). Вытесняемая многозадачность реализована в ОС Windows 95/NT, Unix, невытесняемая – в Windows 3.11. При вытесняемой многозадачности нарушить работу системы труднее, чем при невытесняемой. Истинная многозадачность применима только для компьютера с несколькими процессорами. В этом случае каждая программа выполняется на своем процессоре.

Краткий обзор существующих ОС:

1. MS-DOS

Появилась в результате соглашения фирм Microsoft и IBM. Это однопользовательская, однозадачная система, несетевая, с текстовым интерфейсом, частично совместимая с системой CP/M.

2. CP/M

Однозадачная, несетевая, однопользовательская, с текстовым интерфейсом.

3. MSX-DOS

Однопользовательская, однозадачная система, с текстовым интерфейсом, обладает сетевыми возможностями, совместима с форматом MS-DOS.

4. UNIX

Предназначена для сетевого использования, многозадачная, многопользовательская, текстовый интерфейс. Система ориентирована на 32-разрядные процессоры.

5. Net Ware

Разработана фирмой Novell. Многопользовательская, многозадачная, текстовый интерфейс, ни с кем не совместима. В последней версии появился графический интерфейс.

6. Mac OS

Разработана для компьютеров фирмы Apple. Многопользовательская, многозадачная, интерфейс графический.

7. Palm OS

В этой ОС нет понятия «клавиатура» и «дискета». Сетевая, однопользовательская, интерфейс графический. Работа ведется с помощью мыши.

8. Wince

Сетевая, однопользовательская, интерфейс графический. Совместима с Windows 95.

9. OS/2

Разработана фирмой IBM, частично совместима с Windows, но превосходит ее по многим параметрам. Многозадачная система, используется в проективно-конструкторных организациях. Для домашнего использования неприменима.

10. Windows

---

95

Первая графическая ОС, разработанная фирмой Microsoft. Сетевая, многозадачная, однопользовательская.

11. Windows 98, NT, 2000, XP

Сетевая, многозадачная, многопользовательская, с графическим интерфейсом. Windows NT предназначена для работы в сетях и на мощных рабочих станциях.

Управление заданиями

Основными понятиями управления прохождением задач в ЭВМ являются процесс, задача, работа, программа, ресурс, дисциплина распределения ресурса.

Процесс – минимальный программный объект, обладающий собственными системными ресурсами (запущенная программа).

Классификация процессов:

• 
  По временным характеристикам различают интерактивные процессы, пакетные процессы и процессы реального времени.
  

Время существования интерактивного процесса определяется реакцией ЭВМ на запрос обслуживания и составляет секунды. Процессы реального времени имеют гарантированное время окончания работы и время реакции миллисекунды. Пакетные процессы запускаются один вслед за другим и время реакции часы и более.

• 
  По генеалогическому признаку различают порождающие и порожденные процессы.
  
• 
  По результативности различают эквивалентные, тождественные и равные процессы.
  

Все они имеют одинаковый конечный результат. Эквивалентные процессы имеют разные трассы и реализуются в различных алгоритмах. Тождественные процессы реализуются по одной программе, но имеют разные трассы. Одинаковые процессы реализуются по одной программе и имеют одинаковые трассы.

• 
  По времени развития процессы делятся на последовательные, параллельные и комбинированные (для последних есть точки, где существуют оба процесса, и точки, в которых существует только один процесс).
  
• 
  По месту развития процессы делятся на внутренние (на центральном процессоре) и внешние (на внешних процессорах).
  
• 
  По принадлежности к ОС процессы бывают системные (исполняют программу из состава ОС) и пользовательские.
  
• 
  По связности различают процессы:
  

а) взаимосвязанные (связь может быть пространственно-временная, управляющая, информационная);

б) изолированные – слабо связанные;

в) информационно-независимые (используют совместные ресурсы, но информационные базы свои);

г) взаимодействующие – имеют информационные связи и разделяют общие структуры данных;

---

д) взаимосвязанные по ресурсам;

е) конкурирующие.

Порядок взаимосвязи процессов определяется правилами синхронизации. Процессы могут находиться в отношении:

а) предшествования – один всегда находится в активном состоянии раньше, чем другой;

б) приоритетности – процесс переводится в активное состояние, если нет процессов с более высоким приоритетом;

в) взаимного исключения – в процессе используется общий критический ресурс, и процессы не могут развиваться одновременно: если один из них использует критический ресурс, то другой находится в состоянии ожидания.

Ресурс - любой потребляемый (расходуемый) объект. По запасам ресурсы подразделяются на исчерпаемые и неисчерпаемые.

Процессор – любое устройство в составе ЭВМ, способное автоматически выполнять допустимые для него действия (процессоры, каналы и устройства, работающие с каналами).

Классификация ресурсов:

• 
  По признаку реальности ресурсы делятся на физические и виртуальные (последние только в отдельных свойствах схожи с физическими ресурсами).
  
• 
  По возможности расширения свойств делятся на эластичные и жесткие (не допускающие виртуализации).
  
• 
  По степени активности разделяются на пассивные и активные (могут выполнять действия по отношению к другим ресурсам).
  
• 
  По времени существования: постоянные (доступны во все время процесса: и до, и после его работы) и временные.
  
• 
  По степени важности: основные и второстепенные (допускают альтернативное развитие процесса при их отсутствии).
  
• 
  По функциональной избыточности при распределении: дорогой, но предоставляемый быстро, и дешевый, но предоставляемый с ожиданием.
  
• 
  По структуре: простые и составные. Простой может быть только в двух состояниях – доступен или занят.
  
• 
  По характеру использования: последовательные и параллельные.
  
• 
  По форме реализации: жесткие (не допускают копирования) и мягкие (допускают тиражирование).
  

Дисциплина распределения ресурса – определяет порядок использования многими процессами того или иного ресурса, который в каждый момент времени обслуживает только один процесс.

---

Управление процессами

Процесс – это программный модуль, выполняемый в ЦП.

ОС контролирует следующую деятельность:

• 
  создание и удаление процессов;
  
• 
  планирование процессов;
  
• 
  синхронизация;
  
• 
  коммуникация;
  
• 
  разрешение тупиковых ситуаций.
  

Процесс включает:

• 
  программный код;
  
• 
  данные;
  
• 
  содержимое стека;
  
• 
  содержимое адресного и других регистров процессора.
  

Программа – это план действий, а процесс – это само действие. Для одной программы могут быть созданы несколько процессов. За время существования процесс многократно изменяет свое состояние.

Состояния процесса:

• 
  новый (только что создан);
  
• 
  выполняемый (команды программы выполняются в ЦП);
  
• 
  ожидающий (процесс ожидает завершения некоторого события);
  
• 
  готовый (процесс ожидает освобождения ЦП);
  
• 
  завершенный (завершил свою работу).
  

Переход из одного состояния в другое не может выполняться произвольно, для этого в ОС существует таблица управления процессом.

Планирование процессов. Понятие очереди.

Распределение процессов между имеющимися ресурсами носит название планирование процессов. Одним из методов планирования процессов, ориентированных на эффективную загрузку ресурсов, является метод очередей ресурсов. Новые процессы находятся во входной очереди, часто называемой очередью работ – заданий.

Входная очередь располагается во внешней памяти, во входной очереди процессы ожидают освобождения ресурса – адресного пространства основной памяти.

Готовые к выполнению процессы располагаются в основной памяти и связаны очередью готовых процессов. Процессы в этой очереди ожидают освобождения ресурса процессорное время.

Процесс в состоянии ожидания завершения операции ввода-вывода находится в одной из очередей к оборудованию ввода-вывода.

При прохождении через ПК процесс мигрирует между различными очередями под управлением программы, которая называется планировщик.

ОС, обеспечивающая режим мультипрограммирования, обычно включает 2 планировщика – долгосрочный и краткосрочный. Долгосрочный планировщик решает, какой из процессов, находящихся во входной очереди, должен быть переведен в очередь готовых процессов в случае освобождения ресурсов памяти.

---