Состав вычислительной системы. Классификация по. Слои программного обеспечения и их взаимодействие. Определение ос icon

Состав вычислительной системы. Классификация по. Слои программного обеспечения и их взаимодействие. Определение ос


Скачать 250.25 Kb.
НазваниеСостав вычислительной системы. Классификация по. Слои программного обеспечения и их взаимодействие. Определение ос
страница1/4
Размер250.25 Kb.
ТипДокументы
  1   2   3   4

  1. Состав вычислительной системы. Классификация ПО. Слои программного обеспечения и их взаимодействие. Определение ОС

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Любая вычислительная система состоит, во первых из того, что в англоязычных странах принято называть словом hardware, или техническое обеспечение: процессор, память, монитор, дисковые устройства и т.д., объединенные магистральным соединением, которое называется шиной.

Во-вторых, вычислительная система состоит из программного обеспечения. Все программное обеспечение принято делить на две части: прикладное и системное. К прикладному программному обеспечению, как правило, относятся разнообразные банковские и прочие бизнес-программы, игры, текстовые процессоры и т. п. Под системным программным обеспечением обычно понимают программы, способствующие функционированию и разработке прикладных программ.

Слои программного обеспечения:


 Здесь выделено отдельно наиболее общая часть системного программного обеспечения – операционная система!
Операционная система (ОС) – это программа, которая обеспечивает возможность рационального использования оборудования компьютера удобным для пользователя образом.c:\users\kristina\desktop\1-1.gif

.

Существует много точек зрения на то, что такое операционная система. Невозможно дать ей адекватное строгое определение.



  1. ^ Различные роли ОС: как виртуальная машина, как менеджер ресурсов, как защитник, как ядро.

_______________________________________________________________________________________

Операционная система как виртуальная машина

При разработке ОС широко применяется абстрагирование, которое является важным методом упрощения и позволяет сконцентрироваться на взаимодействии высокоуровневых компонентов системы, игнорируя детали их реализации. В этом смысле ОС представляет собой интерфейс между пользователем и компьютером.

Архитектура большинства компьютеров на уровне машинных команд очень неудобна для использования прикладными программами. Например, работа с диском предполагает знание внутреннего устройства его электронного компонента – контроллера для ввода команд вращения диска, поиска и форматирования дорожек, чтения и записи секторов и т. д. Ясно, что средний программист не в состоянии учитывать все особенности работы оборудования (в современной терминологии – заниматься разработкой драйверов устройств), а должен иметь простую высокоуровневую абстракцию, скажем, представляя информационное пространство диска как набор файлов. Файл можно открывать для чтения или записи, использовать для получения или сброса информации, а потом закрывать. Это концептуально проще, чем заботиться о деталях перемещения головок дисков или организации работы мотора. Аналогичным образом, с помощью простых и ясных абстракций, скрываются от программиста все ненужные подробности организации прерываний, работы таймера, управления памятью и т. д. Более того, на современных вычислительных комплексах можно создать иллюзию неограниченного размера оперативной памяти и числа процессоров. Всем этим занимается операционная система. Таким образом, операционная система представляется пользователю виртуальной машиной, с которой проще иметь дело, чем непосредственно с оборудованием компьютера.
^
Операционная система как менеджер ресурсов
Операционная система предназначена для управления всеми частями весьма сложной архитектуры компьютера. Представим, к примеру, что произойдет, если несколько программ, работающих на одном компьютере, будут пытаться одновременно осуществлять вывод на принтер. Мы получили бы мешанину строчек и страниц, выведенных различными программами. Операционная система предотвращает такого рода хаос за счет буферизации информации, предназначенной для печати, на диске и организации очереди на печать. Для многопользовательских компьютеров необходимость управления ресурсами и их защиты еще более очевидна. Следовательно, операционная система, как менеджер ресурсов, осуществляет упорядоченное и контролируемое распределение процессоров, памяти и других ресурсов между различными программами.
^
Операционная система как защитник пользователей и программ
Если вычислительная система допускает совместную работу нескольких пользователей, то возникает проблема организации их безопасной деятельности. Необходимо обеспечить сохранность информации на диске, чтобы никто не мог удалить или повредить чужие файлы. Нельзя разрешить программам одних пользователей произвольно вмешиваться в работу программ других пользователей. Нужно пресекать попытки несанкционированного использования вычислительной системы. Всю эту деятельность осуществляет операционная система как организатор безопасной работы пользователей и их программ. С такой точки зренияоперационная система представляется системой безопасности государства, на которую возложены полицейские и контрразведывательные функции.
^
Операционная система как постоянно функционирующее ядро

Наконец, можно дать и такое определение: операционная система – это программа, постоянно работающая на компьютере и взаимодействующая со всеми прикладными программами. Казалось бы, это абсолютно правильное определение, но, как мы увидим дальше, во многих современных операционных системахпостоянно работает на компьютере лишь часть операционной системы, которую принято называть ее ядром.

Как мы видим, существует много точек зрения на то, что такое операционная система. Невозможно дать ей адекватное строгое определение. Нам проще сказать не что есть операционная система, а для чего она нужна и что она делает. Для выяснения этого вопроса рассмотрим историю развития вычислительных систем.

  1. ^ История эволюции вычислительных систем. Отличительные характеристики систем каждог исторического этапа.

____________________________________________________________________________
^
Первый период (1945–1955 гг.). Ламповые машины. Операционных систем нет.
Первые шаги в области разработки электронных вычислительных машин были предприняты в конце Второй мировой войны. В середине 40-х были созданы первые ламповые вычислительные устройства и появился принцип программы, хранящейся в памяти машины (John Von Neumann, июнь 1945 г.).
Вычислительная система выполняла одновременно только одну операцию (ввод-вывод или собственно вычисления). Отладка программ велась с пульта управления с помощью изучения состояния памяти и регистров машины. В конце этого периода появляется первое системное программное обеспечение: в 1951–1952 гг. возникают прообразы первых компиляторов с символических языков (Fortran и др.), а в 1954 г. Nat Rochester разрабатывает Ассемблер для IBM-701.
Существенная часть времени уходила на подготовку запуска программы, а сами программы выполнялись строго последовательно. Такой режим работы называется последовательной обработкой данных. В целом первый период характеризуется крайне высокой стоимостью вычислительных систем, их малым количеством и низкой эффективностью использования.
^
Второй период (1955 г.–начало 60-х). Компьютеры на основе транзисторов. Пакетные операционные системы.
С середины 50-х годов начался следующий период в эволюции вычислительной техники, связанный с появлением новой технической базы – полупроводниковых элементов. Применение транзисторов вместо часто перегоравших электронных ламп привело к повышению надежности компьютеров. Теперь машины могут непрерывно работать достаточно долго, чтобы на них можно было возложить выполнение практически важных задач. Снижается потребление вычислительными машинами электроэнергии, совершенствуются системы охлаждения. Размеры компьютеров уменьшились. Снизилась стоимость эксплуатации и обслуживания вычислительной техники.
Изменяется сам процесс прогона программ. Теперь пользователь приносит программу с входными данными в виде колоды перфокарт и указывает необходимые ресурсы. Такая колода получает название задания. Оператор загружает задание в память машины и запускает его на исполнение. Полученные выходные данные печатаются на принтере, и пользователь получает их обратно через некоторое (довольно продолжительное) время.
Появляются первые системы пакетной обработки, которые просто автоматизируют запуск одной программы из пакета за другой и тем самым увеличивают коэффициент загрузки процессора . При реализации систем пакетной обработки был разработан формализованный язык управления заданиями, с помощью которого программист сообщал системе и оператору, какую работу он хочет выполнить на вычислительной машине. Системы пакетной обработки стали прообразом современных операционных систем, они были первыми системными программами, предназначенными для управления вычислительным процессом.
^
Третий период (начало 60-х – 1980 г.). Компьютеры на основе интегральных микросхем. Первые многозадачные ОС.
Следующий важный период развития вычислительных машин относится к началу 60-х – 1980 г. В это время в технической базе произошел переход от отдельных полупроводниковых элементов типа транзисторов к интегральным микросхемам. Вычислительная техника становится более надежной и дешевой. Растет сложность и количество задач, решаемых компьютерами. Повышается производительность процессоров.
Повышению эффективности использования процессорного времени мешает низкая скорость работы механических устройств ввода-вывода (быстрый считыватель перфокарт мог обработать 1200 перфокарт в минуту, принтеры печатали до 600 строк в минуту). Вместо непосредственного чтения пакета заданий с перфокарт в память начинают использовать его предварительную запись, сначала на магнитную ленту, а затем и на диск. Когда в процессе выполнения задания требуется ввод данных, они читаются с диска. Точно так же выходная информация сначала копируется в системный буфер и записывается на ленту или диск, а печатается только после завершения задания. Вначале действительные операции ввода-вывода осуществлялись в режиме off-line, то есть с использованием других, более простых, отдельно стоящих компьютеров. В дальнейшем они начинают выполняться на том же компьютере, который производит вычисления, то есть в режиме on-line.
В системах разделения времени пользователь получил возможность эффективно производить отладку программы в интерактивном режиме и записывать информацию на диск, не используя перфокарты, а непосредственно с клавиатуры. Появление on-line-файлов привело к необходимости разработки развитых файловых систем.
^
Четвертый период (с 1980 г. по настоящее время). Персональные компьютеры. Классические, сетевые и распределенные системы.
Следующий период в эволюции вычислительных систем связан с появлением больших интегральных схем (БИС). В эти годы произошло резкое возрастание степени интеграции и снижение стоимости микросхем. Компьютер, не отличающийся по архитектуре от PDP-11, по цене и простоте эксплуатации стал доступен отдельному человеку, а не отделу предприятия или университета. Наступила эра персональных компьютеров. Первоначально персональные компьютеры предназначались для использования одним пользователем в однопрограммном режиме, что повлекло за собой деградацию архитектуры этих ЭВМ и их операционных систем (в частности, пропала необходимость защиты файлов и памяти, планирования заданий и т. п.).
^
Компьютеры стали использоваться не только специалистами, что потребовало разработки "дружественного" программного обеспечения.

В середине 80-х стали бурно развиваться сети компьютеров, в том числе персональных, работающих под управлением сетевых или распределенных операционных систем.

В сетевых операционных системах пользователи могут получить доступ к ресурсам другого сетевого компьютера, только они должны знать об их наличии и уметь это сделать. Каждая машина в сети работает под управлением своей локальной операционной системы, отличающейся от операционной системы автономного компьютера наличием дополнительных средств (программной поддержкой для сетевых интерфейсных устройств и доступа к удаленным ресурсам), но эти дополнения не меняют структуру операционной системы.

^ Распределенная система, напротив, внешне выглядит как обычная автономная система. Пользователь не знает и не должен знать, где его файлы хранятся – на локальной или удаленной машине – и где его программы выполняются. Он может вообще не знать, подключен ли его компьютер к сети. Внутреннее строениераспределенной операционной системы имеет существенные отличия от автономных систем.






  1. Пояснить понятие мультипрограммирование. Для чего служит и как реализуется?


Мультипрограммирование — способ организации выполнения нескольких программ на одном компьютере.

Разделяют мультипрограммирование в пакетных системах, системах реального времени и мультипрограммирование в системах разделения времени.
  1   2   3   4

Похожие:

Состав вычислительной системы. Классификация по. Слои программного обеспечения и их взаимодействие. Определение ос iconСостав вычислительной системы. Классификация по. Слои программного обеспечения и их взаимодействие. Определение ос
Любая вычислительная система состоит, во первых из того, что в англоязычных странах принято называть словом hardware, или техническое...
Состав вычислительной системы. Классификация по. Слои программного обеспечения и их взаимодействие. Определение ос iconПонятие системного программного обеспечения и прикладного программного обеспечения. Отличие спо и ппо. Кольцевая схема вычислительной системы
То комплекс программ, которые обеспечивают эффективное управление компонентами компьютерной системы, такими как процессор, оперативная...
Состав вычислительной системы. Классификация по. Слои программного обеспечения и их взаимодействие. Определение ос iconТема Программное обеспечение ЭВМ
Классификация программного обеспечения 1 Краткий обзор прикладного и сервисного программного обеспечения 2 Что такое операционная...
Состав вычислительной системы. Классификация по. Слои программного обеспечения и их взаимодействие. Определение ос iconПрактическая работа №1. Установка операционной системы Windows. Состав системного программного обеспечения ос windows. Цель работы
Практическая работа №1. Установка операционной системы Windows. Состав системного программного обеспечения ос windows
Состав вычислительной системы. Классификация по. Слои программного обеспечения и их взаимодействие. Определение ос iconИнструкция по обновлению программного обеспечения при помощи программы FlashTool
Программа FlashTool используется для загрузки программного обеспечения в память телефона Fly. Прошивка телефона производится для...
Состав вычислительной системы. Классификация по. Слои программного обеспечения и их взаимодействие. Определение ос iconКафедра программного обеспечения вычислительной техники курсовая работа (проект)
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Состав вычислительной системы. Классификация по. Слои программного обеспечения и их взаимодействие. Определение ос iconСведения о себе
Среднее специальное (факультет Вычислительной Техники и Программного обеспечения (ВТиПО) Центрально-Азиатского Технико-Экономического...
Состав вычислительной системы. Классификация по. Слои программного обеспечения и их взаимодействие. Определение ос iconК вопросу о классификации программных ошибок Березкин Д. В. Определение понятия «ошибка в программе»
Классификация ошибок в зависимости от их места в жизненном цикле программного изделия 14
Состав вычислительной системы. Классификация по. Слои программного обеспечения и их взаимодействие. Определение ос iconДисциплина к госэкзамену 2014г для пиэ "Вычислительные машины, сети и системы телекоммуникаций"
Дайте определение телекоммуникационной вычислительной сети и ее основных компонентов
Состав вычислительной системы. Классификация по. Слои программного обеспечения и их взаимодействие. Определение ос iconДисциплина к госэкзамену 2012г для пиэ "Вычислительные машины, сети и системы телекоммуникаций"
Дайте определение телекоммуникационной вычислительной сети и ее основных компонентов
Состав вычислительной системы. Классификация по. Слои программного обеспечения и их взаимодействие. Определение ос iconПравила построения сетевых графиков Расчет временных параметров сетевых графиков. Оптимизация сетевого графика
Основные понятия теории систем (классификация, определение, качество функционирования системы, характеристики элементов, порядок...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Документы


При копировании материала укажите ссылку ©ignorik.ru 2015

контакты
Документы