Эффективность и требования, предъявляемые к операционным системам

Классификация операционных систем

Организация работ по вводу в эксплуатацию автоматизированной системы

Внедрение автоматизированной системы– это процесс постепенного перехода от существующей системы к новой, автоматизированной. Внедрение проводится параллельно с разработкой проектной документации. Процесс внедрения включает большой комплекс работ, связанных с совершенствованием структуры управления, организации информационно-вычислительного центра, подбором и подготовкой кадров, вводом в эксплуатацию информационной базы.

Совершенствование структуры управления предприятием проводится по следующим направлениям: разработка наиболее рациональной структуры и функции управленческих служб; широкое использование математических методов; применение безбумажной технологии обработки данных; подбор и подготовка кадров.

При внедрении автоматизированной системы необходимо учитывать человеческий фактор. Внедряемая система должна быть достаточно простой и понятной. Необходима большая предварительная работа по подготовке персонала к условиям новой работы.

Все многообразие существующих (и ныне не использующихся) ОС можно классифицировать по множеству различных признаков. Остановимся на основных классификационных признаках.

1. По назначению ОС делятся на универсальные и специализированные:

ü специализированные – работают с фиксированным набором программ (функциональных задач), обусловленного невозможностью использования универсальной ОС по соображениям эффективности, надежности, защищенности и т.п., а также вследствие специфики решаемых задач;

ü универсальные – рассчитаны на решение любых задач пользователей, но, как правило, форма эксплуатации вычислительной системы может предъявлять особые требования к ОС, т.е. к элементам ее специализации.

2. По способу загрузки можно выделить:

ü загружаемые (большинство);

ü постоянные – постоянно находящиеся в памяти вычислительной системы – специализированные и используются для управления работой специализированных устройств (например, в БЦВМ баллистической ракеты или спутника, научных приборах, автоматических устройствах различного назначения и др.).

3. По поддержке многозадачности (многопрограммности), т.е. по числу одновременно выполняемых задач:

ü однопрограммные (однозадачные) – (MS-DOS, MSX) предоставляют пользователю виртуальную машину, делая более простым и удобным процесс взаимодействия пользователя с компьютером; они также имеют средства управления файлами, периферийными устройствами и средства общения с пользователем;

ü многопрограммные (многозадачные) – (ОС ЕС ЭВМ, OS/360, OS/2, UNIX, Windows) кроме свойств однопрограммных систем, управляют разделением совместно используемых ресурсов (процессор, память, файлы и т.д.), это позволяет значительно повысить эффективность вычислительной системы.

4. По поддержке многопользовательского режима, т.е. по числу одновременно работающих пользователей ОС делятся:

ü однопользовательские (MS-DOS, Windows 3х, ранние версии OS/2) – может быть мультипрограммной системой;

ü многопользовательские (UNIX, Windows NT/2000/2003/XP/Vista) – наличие средств защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей.

5. По видам многопрограммной работы, т.е. по способу распределения времени между несколькими одновременно существующими в системе процессами (или потоками):

ü не вытесняющая многопрограммность (Windows3.x, NetWare) – активный процесс выполняется до тех пор, пока он сам не отдает управление операционной системе;

ü вытесняющая многопрограммность (Windows 2000/2003/XP, OS/2, Unix) – решение о переключении процессов принимает операционная система, либо когда ОС разделяет процессорное время между отдельными ветвями (потоками, волокнами) одного процесса.

6. По возможности многопроцессорной обработки, т.е. отсутствие или наличие средств поддержки многопроцессорной обработки:

ü без поддержки мультипроцессирования (Windows 3.x, Windows 95);

ü с поддержкой мультипроцессирования (Solaris, OS/2, UNIX, Windows NT/2000/2003/XP) – классифицируются по способу организации вычислительного процесса на асимметричные ОС (выполняются на одном процессоре, распределяя прикладные задачи по остальным процессорам) и симметричные ОС (децентрализованная система).

7. По области использования и форме эксплуатации, т.е. в соответствии с использованными при их разработке критериями эффективности:

ü системы пакетной обработки (OS/360, OC EC) – предназначались для решения задач в основном вычислительного характера, не требующих быстрого получения результатов. Критерий создания ОС – максимальная пропуская способность при хорошей загрузке всех ресурсов компьютера. В таких системах пользователь отстранен от компьютера;

ü системы разделения времени (UNIX, VMS) – обеспечивают удобство и эффективность работы пользователя, который имеет терминал и может вести диалог со своей программой;

ü системы реального времени (QNX, RT/11) – предназначены для управления техническими объектами (станок, спутник, технологический процесс, например доменный и т.п.), где существует предельное время на выполнение программ, управляющих объектом.

8. По аппаратной платформе (типу вычислительной техники), для которой они предназначаются, операционные системы делят на следующие группы:

ü для смарт-карт – некоторые из них могут управлять только одной операцией, например, электронным платежом. Некоторые являются JAVA-ориентированным и содержат интерпретатор виртуальной машины JAVA. Апплеты JAVA загружаются на карту и выполняются JVM-интерпретатором. Некоторые из таких карт могут одновременно управлять несколькими апплетами JAVA, что приводит к многозадачности и необходимости планирования.

ü встроенные операционные системы – управляют карманными компьютерами (lialm OS, Windows CE – Consumer Electronics – бытовая техника), мобильными телефонами, телевизорами, микроволновыми печами и т.п.;

ü для персональных компьютеров – например, Windows 9.x, Windows ХР, Linux, Mac OSX и др.;

ü операционные системы мини-ЭВМ – например, RT-11 для PDP-11 – OC реального времени, RSX-11 M для PDP-11 – ОС разделения времени, UNIX для PDP-7;

ü операционные системы мэйнфреймов (больших машин) – например, OS/390, происходящая от OS/360 (IBM) – предполагает одновременно три вида обслуживания: пакетную обработку, обработку транзакций (например, работа с БД, бронирование авиабилетов, процесс работы в банках) и разделение времени;

ü серверные операционные системы – например, UNIX, Windows 2000, Linux – область применения – ЛВС, региональные сети, Intranet, Internet.

ü кластерные операционные системы – кластер – слабо связанная совокупность нескольких вычислительных систем, работающих совместно для выполнения общих приложений и представляющихся пользователю единой системной, например, Windows 2000 Cluster Server, Windows 2008 Server, Sun Cluster (базовая ОС – Solaris).

К операционным системам современных компьютеров предъявляется ряд требований.

Главное требование – выполнение основных функций эффективного управления ресурсами и обеспечения удобного интерфейса для пользователя и прикладных программ. Современная ОС должна поддерживать мультипрограммную обработку, виртуальную память, свопинг ((от англ. слова swapping - подкачка, обмен) механизм выгрузки для высвобождения места из оперативной памяти в виртуальную память временно не используемых данных, и подкачки в оперативную память недостающей страницы виртуальной памяти, затребованной программой), развитый интерфейс пользователя (многооконный графический, аудио -, менюориентированный и т.д.), высокую степень защиты, удобство работы, а также выполнять многие другие необходимые функции и услуги.

Кроме этих требований функциональной полноты, к ОС предъявляется ряд важных эксплуатационных требований:

ü эффективность – степень соответствия системы своему назначению, которая оценивается некоторым множеством показателей эффективности. Поскольку ОС представляет собой сложную программную систему, она использует для собственных нужд значительную часть ресурсов компьютера. Часто эффективность ОС оценивают ее производительностью (пропускной способностью) – количеством задач пользователей, выполняемых за некоторый промежуток времени, временем реакции на запрос пользователя и др.

ü надежность и отказоустойчивость – операционная система должна быть так же надежна, как компьютер, на котором она работает. Система должна быть защищена как от внутренних, так и от внешних сбоев и отказов. В случае ошибки в программе или аппаратуре система должна обнаружить ошибку и попытаться исправить положение или, по крайней мере, постараться свести к минимуму ущерб, нанесенный этой ошибкой пользователям. Надежность и отказоустойчивость – определяются архитектурными решениями, положенными в ее основу, а также отлаженностью программного кода (основные отказы и сбои ОС в основном обусловлены программными ошибками в ее модулях). Кроме того, важно, чтобы компьютер имел резервные дисковые массивы, источники бесперебойного питания и др., а также программную поддержку этих средств.

ü безопасность (защищенность) – защита пользователей и от воздействия чужих ошибок, и от попыток злонамеренного вмешательства (несанкционированного доступа), с этой целью в ОС должны быть средства аутентификации – определения легальности пользователей, авторизации – предоставления легальным пользователям установленных им прав доступа к ресурсам, и аудита – фиксации всех потенциально опасных для системы событий. В сетевых к задаче контроля доступа добавляется задача защиты данных, передаваемых по сети.

ü предсказуемость – т.е. требования, которые пользователь может предъявить к системе, в большинстве случаев непредсказуемы. В то же время пользователь предпочитает, чтобы обслуживание не очень сильно менялось в течение предположительного времени. В частности, запуская свою программу в системе, пользователь должен иметь основанное на опыте работы с этой программной приблизительное представление, когда ему ожидать выдачи результатов.

ü расширяемость – в отличие от аппаратных средств компьютера полезная жизнь операционных систем измеряется десятками лет (ОС UNIX, MS-DOS). Операционные системы изменяются со временем, как правило, за счет приобретения новых свойств, например, поддержки новых типов внешних устройств или новых сетевых технологий. Если программный код модулей ОС написан таким образом, что дополнения и изменения могут вноситься без нарушения целостности системы, то такую ОС называют расширяемой. Операционная система может быть расширяемой, если при ее создании руководствовались принципами модульности, функциональной избыточности, функциональной избирательности и параметрической универсальности.

ü переносимость – в идеальном случае код ОС должен легко переноситься с процессора одного типа на процессор другого типа и с аппаратной платформы (которые различаются не только типом процессора, но и способом организации всей аппаратуры компьютера) одного типа на аппаратную платформу другого типа. Переносимые ОС имеют несколько вариантов реализации для разных платформ, такое свойство ОС называется также многоплатформенностью. Достигается это свойство за счет того, что основная часть ОС пишется на языке высокого уровня (например С, C++ и др.) и может быть легко перенесена на другой компьютер (машинно-независимая часть), а некоторая меньшая часть ОС (программы ядра) является машинно-зависимой и разрабатывается на машинном языке другого компьютера.

ü совместимость – существует несколько «долгоживущих» популярных ОС (разновидности UNIX, MS-DOS, Windows3.x, Windows NT, OS/2), для которых наработана широкая номенклатура приложений. Для пользователя, переходящего с одной ОС на другую, очень привлекательна возможность – выполнить свои приложения в новой операционной системе. Если ОС имеет средства для выполнения прикладных программ, написанных для других операционных систем, то она совместима с этими системами. Следует различать совместимость на уровне двоичных кодов и совместимость на уровне исходных текстов. Кроме того, понятие совместимости включает также поддержку пользовательских интерфейсов других ОС.

ü удобство – средства ОС должны быть простыми и гибкими, а логика ее работы ясна пользователю. Современные ОС ориентированы на обеспечение пользователю максимально возможного удобства при работе с ними. Необходимым условием этого стало наличие у ОС графического пользовательского интерфейса и всевозможных мастеров – программ, автоматизирующих активизацию функций ОС, подключение периферийных устройств, установку, настройку и эксплуатацию самой ОС.

ü масштабируемость – позволяет управлять компьютером с различным числом процессов, обеспечивая линейное (или почти такое) возрастание производительности при увеличении числа процессоров. В масштабируемой ОС реализуется симметричная многопроцессорная обработка. С масштабируемостью связано понятие кластеризации – объединения в систему двух (и более) многопроцессорных компьютеров. Правда, кластеризация направлена не столько на масштабируемость, сколько на обеспечение высокой готовности системы.

Дата добавления: 2014-01-07