Операционни системи. Функции. Базови понятия

  • Операционни системи.Функции. Базови понятия

          Въведение

    Операционната система (ОС) е системно програмно осигуряване (СПО), което следи за коректното използване и оптималната работа на компонентите на компютърната система (КС)

    ОС отговаря за управлението на всички устройства  и  обезпечава на потребителите достъпен интерфейс за работа с приложното програмно осигуряване (ППО) и техническото осигуряване (ТО)

          Функции на операционната система

    ОС изпълнява две основни, практически несвързани помежду си функции:

    1. Виртуална машина,
    2. Управление на компютърните ресурси;

            Виртуална машина - ОС “отстранява” необходимостта от непосредствена работа с ТО, предоставяйки достъпен и потребителски ориентиран интерфейс, както и “скрива” множество действия свързани с прекъсванията, организацията на паметта, взаимоблокировка на процесите и т.н.

                  Т.е ОС предлага абстракция, която е по-проста и удобна за работа с ТО

             Управление на компютърните ресурси - Работата на ОС се състои в осигуряване на организирано и контролирано разпределение на компютърните ресурси - технически (процесор, памет, устройства за вход-изход и т.н.), информационни (файлове и бази данни) и програмни - различните програми, състезаващи се за използването им

    Основната задача на ОС е следене за използването на ресурсите, обработка на запитванията за използване на ресурсите, разрешаване на конфликти при заявки за използване на едни и същи ресурси от различни програми и потребители. Управлението на ресурсите включва в себе си два начина на разпределение:

             по време,

             в пространството;

            Функции на ОС

            По време - Когато ресурсите се разпределят във времето, различните потребители и програми ги използват по ред. ОС определя, колко дълго един ресурс ще се използва по време, кой ще бъде следващия потребител (програма) и колко дълго ще го използва той

            В пространството - Вместо по ред, всеки един потребител (програма), получава част от ресурса. Обикновено оперативната памет (ОП) се разпределя между няколко работещи програми. Ако ОП е достатъчно голяма, за да съхранява няколко програми, по-ефективно е те да се разположат едновременно, отколкото само една от тях. ОС се грижи за решаване на проблемите за защитата на паметта и справедливото й разпределение

          Базови понятия

    За всяка ОС съществува набор от базови понятия, които са много важни за разбиране на общата концепция на ОС

    Такива понятия са:

             Процеси,

             Взаимоблокировка,

             Управление на паметта,

             Вход-изход на данните,

             Файлове,

             Защита,

             Обвивка,

             Системни извиквания;

          Процеси

    Процес се нарича програма в момент на изпълнение

    Всеки един процес е свързан с неговото адресно пространство – списък на адреси в паметта, минимален и максимален, които процесът може да чете и в които може да записва данни

    Адресното пространство съдържа - самата програма, данните и стека й

    С всеки процес са свързани набор от специални регистри, включващ - Брояч на командите (PCProgram Counter), Указател на стека (SPStack Pointer), Дума за състояние на процесора (PSWProcessor Status Word),

    В режим на времеделение, периодично ОС “спира” работата на даден процес, който е изразходвал определената за него част от работното време и “пуска” друг. Ако процесът е бил спрян преди да завърши, то по-късно той трябва да бъде пуснат в същото състояние, в което е бил спрян

    Следователно цялата информация за процеса, трябва да се съхранява за времето на неговото спиране

    При много ОС цялата информация за всеки един процес се съхранява в таблица на ОС, наречена таблица на процесите. Тя представлява масив от структури, по една за всеки един съществуващ процес. Така всеки един спрян процес се състои от образ на паметта, за неговото адресно пространство (core image) и компоненти на таблицата на процесите

            Процеси

    Главните системни извиквания, управляващи процесите са свързани със създаването и приключването на процесите