Перечислите основные функции оперативной системы

Современные операционные системы обеспечивают:

- управление выполнением программ;

- управление памятью;

- управление вводом-выводом;

- управление файловой системой;

- обработку прерываний;

- управление работой аппаратных устройств компьютера;

- взаимодействие с ОС пользователей и программ (пользовательский интерфейс ОС);

- многозадачный режим;

- многопользовательский режим;

- установку операционной системы на компьютере;

- включение и исключение функциональных компонент в составе Ос;

- настройку параметров операционной системы;

- загрузку операционной системы при включении компьютера;

- автоматическое определение текущей конфигурации устройств компьютера

- тестирование устройств компьютера и функциональных подсистем ОС и исправление возможных нарушений;

- разделение между подпрограммами ресурсов компьютера (оперативной памяти, времени процессора, внешней памяти, периферийных устройств и др.);

- безопасность функционирования компьютера: защита памяти, используемой одной программой или пользователем, от использования другой программой или пользователем;

- корректность совместного владения данными несколькими программами или

пользователями.

40) Что такое ядро операционной системы и утилиты операционной системы?

Ядро — главная управляющая программа операционной системы. Ядро загружается в оперативную память при выключении компьютера, всегда находится в оперативной памяти, первым начинает выполнятся и является основной работающей программой компьютера. Все прочие программные модули ОС служат для выполнения конкретных функций операционной системы (они называются утилитами ОС). Утилиты загружаются в оперативную память при запуске, выполняются и затем выгружаются (то есть занимаемая ими память освобождается) после окончания своей работы. В этом они абсолютно равнозначны прикладным программам.

41) Что такое управление выполнением программ?

Каждая операционная система характеризуется своими способами управления выполнением программ. Вначале в компьютере могла работать только одна программа, и она всегда располагалась с начала оперативной памяти — с нулевого адреса. При одновременном размещении нескольких программ в оперативной памяти адрес расположения программы в оперативной памяти может меняться от запуска к запуску. Также могут меняться адреса размещения данных, используемых программой, в том числе тех, которые читаются из внешних источников (или записываются туда). В такой ситуации невозможно оперировать с данными, используя их абсолютные адреса в оперативной памяти. Эта проблема решается за счет использования при программировании относительных адресов.

Пусть машинная программа оформлена как единый набор данных (программный код), который должен быть загружен в оперативную память компьютера и выполнен. Так как местоположение программы в оперативной памяти заранее неизвестно, то целесообразно представлять адрес байта внутри блока после размещения программы в виде суммы смещения байта относительно начала блока (или относительного адреса) и начального адреса размещения блока в оперативной памяти. Смещение в программном коде для данного байта после компиляции известно, а адрес размещения одинаков для всех байтов программы Он определяется в момент размещения программы или данных в оперативной памяти компьютера. После этого нужная адресация обеспечивается технологией работы самого процессора. Все адреса в командах программы представляются в форме смещения относительно начала программы. При запуске программы фиксируется и запоминается в особом регистре начальный адрес размещения программы в памяти. При выполнении команды процессор прибавляет эту величину к адресу, указанному в команде. Другая часть функций управления выполнением программ связана с выполнением подпрограмм (см. вопрос 35).

42) Что такое управление памятью?

В ситуации, когда на компьютере работает много программ, очень важно отслеживать, какие участки оперативной памяти ИСПОЛЬЗУЮТСЯ ТОЙ ИЛИ ИНОЙ программой. Эти данные все время меняются по мере возникновения и завершения процессов. Соответствующая функция операционной системы называется функцией управления памятью. Каждая операционная система умеет отличать занятые участки памяти от свободных. Для этого используются два способа. Первый способ заключается в разбиении всей оперативной памяти на блоки. В начале каждого блока размещается участок, содержащий информацию о занятости блока. При втором способе адреса и размеры блоков памяти, выделенных программе, сведены в таблицу.

43)— 44) Что такое управление вводом-выводом? Перечислите основные функции утилиты ввода-вывода.

Скорость обмена информацией между оперативной памятью и внешними устройствами во много раз меньше скорости работы процессора. Поэтому оптимальное использование ресурсов компьютера возможно только тогда, когда операции обмена информацией с внешними устройствами не приостанавливают работу процессора. С другой стороны, операции ввода-вывода многочисленны, но стандартны и мало отличаются от программы к программе. Например, ввод информации предполагает наличие многих типовых действий, кроме собственно ввода. В частности, необходимо:

- определить номер порта ввода-вывода, соответствующего устройству;

- проверить физическое наличие устройства;

- установить, включено или выключено требуемое устройство;

- проверить, установлен ли на этом устройстве носитель информации (например, магнитный диск);

- сверить код носителя информации;

- найти место требуемой информации на носителе;

- подготовить считывающее устройство для считывания требуемой информации (например, установить магнитную головку над дорожкой диска).

И только после этого начинается непосредственный обмен данными оперативной памяти с внешним устройством. При этом надо еще отслеживать возможные повреждения на поверхности диска или сбои при чтении информации с магнитной поверхности диска. Каждая ошибка на этапе ввода или вывода должна обрабатываться определенным образом. Все подобные операции входят в состав подсистемы управления вводом-выводом.

45) Что такое управление прерываниями? Для чего они нужны?

Важным элементом управления процессом вычисления в компьютере являются прерывания.

В частности, прерывание является средством обеспечения независимой параллельной работы различных устройств компьютера. С этой целью всегда, когда необходимо выполнить некоторую независимую операцию (например, ввод с клавиатуры), соответствующее устройство посылает процессору прерывание. По этому прерыванию процессор должен приостановить нормальный ход выполнения текущей программы и произвести некоторые промежуточные вспомогательные действия. Прерывание также возникает в случае появления ошибочных вычислений (например, в случае деления на ноль) или в случае сбоев при взаимодействии с устройствами компьютера.

Прежде, чем выполнить очередную команду, процессор проверяет, не поступило ли какое-то прерывание. Если поступило, то определяется номер прерывания. Затем процессор начинает выполнять стандартную программу обработки прерывания, соответствующую номеру полученного прерывания. Программа обработки прерывания прежде всего запоминает состояние регистров процессора и некоторых других параметров текущей программы, а затем выполняет действия, специфицированные прерыванием. В заключение программа обработки г восстанавливает состояние регистров процессора и возвращается к выполнению текущей программы (если другое действие не предусмотрено программой обработки прерывания).

Прерывание работы процессора по запросу внешних устройств устраняет необходимость выполнения им неэффективных операций по систематической проверке готовности внешних устройств к обмену данными и снижает затраты времени на ожидание готовности периферийного устройства к обмену. Прерывания необходимы при обмене данными с большим числом асинхронно работающих внешних устройств.

46) Что такое интерфейс операционной системы? Каков интерфейс МS DОS?

Все взаимодействие с операционной системой идет через запросы пользователя или прикладной программы к операционной системе и вывод результатов выполнения запроса в текстовой или графической форме. Способ, которым это взаимодействие организовано, называется пользовательским интерфейсом операционной системы. Например, в системе М 1)О запросы к ОС формулируются в форме текстовых команд, а ответы — в форме текстовых сообщений.

47) Что такое мультизадачность?

Это возможность операционной системы работать одновременно с несколькими программами. Операционная система Windows ориентирована на мультизадачный режим выполнения программ. Программы, предназначенные для работы под управлением ‘ могут обмениваться сообщениями с ядром операционной системы и друг с другом. Считается, что основное состояние каждой программы — состояние ожидания. В этом состоянии программа находится до тех пор, пока к ней не придет сообщение с указанием выполнить то или иное действие. Это сообщение присылается от операционной системы или от другой программы. После выполнения требуемого действия программа снова оказывается в состоянии ожидания. Это означает, что память, выделенная ей, не освобождается, а все необходимые сведения о программе хранятся в соответствующей таблице операционной системы.

48) Что такое режим разделения времени при работе операционной системы? Режимом разделения времени называется такая организация многозадачной и многопользовательской работы программ на одном компьютере, при которой каждой программе в зависимости от приоритета выделяется квант времени, в течение которого работает только эта программа. При этом постоянно в оперативной памяти компьютера находится только небольшая часть программы, а основная ее часть загружается на время выполнения программы и выгружается (освобождается) после окончания выделенного программе кванта времени.

Часто используется такой вариант работы, когда на компьютере работает одна основная (как правило, интерактивная) программа, которая часто находится в режиме ожидания, и другая (вычислительная) программа, требующая большого количества времени процессора или внешних устройств. Когда первая программа ждет, вторая работает, когда первая программа начинает работать, вторая останавливается. В таком случае говорят, что вторая программа работает в фоновом режиме.

49) Что в системе UNIX называется процессом?

Система UNIX имеет особенности, выгодно отличающие ее от других операционных систем. В ее основу положена концепция процессов. Процессом называется любой экземпляр запущенной программы (программой в UNIX называется просто файл откомпилированной программы). Каждый процесс с точки зрения UNIX представляет собой программу, выполняемую на своем виртуальном компьютере и использующую свою виртуальную память. Одни процесс может запускать другой процесс (процесс-отец и процесс-сын). При этом совершенно неважно, на каком компьютере запускается тот или иной процесс и на каком носителе какого компьютера расположены данные, используемые данным процессом.

Дата добавления: 2015-04-24