На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


реферат Назначение и функции операционной системы

Информация:

Тип работы: реферат. Добавлен: 15.09.2012. Сдан: 2012. Страниц: 10. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


Назначение и функции  операционной системы 
 
Операционные системы для автономного  компьютера
ОС как виртуальная машина
ОС как система управления ресурсами 
Функциональные компоненты операционной системы автономного компьютера
Управление процессами
Управление памятью 
Управление файлами и внешними устройствами
 Защита данных и администрирование 
Интерфейс прикладного программирования
Пользовательский интерфейс 
 Сетевые операционные системы 
 Сетевые и распределенные  ОС 
Два значения термина «сетевая ОС» 
Функциональные компоненты сетевой  ОС
Сетевые службы и сетевые сервисы 
Встроенные сетевые службы и  сетевые оболочки
Одноранговые и серверные сетевые  операционные системы 
ОС в одноранговых сетях 
ОС в сетях с выделенными  серверами 
Требования к современным операционным системам
Выводы .
Задачи и упражнения
 
 Сегодня существует большое  количество разных типов операционных  систем, отличающихся областями  применения, аппаратными платформами  и методами реализации. Естественно,  это обуславливает и значительные  функциональные различия этих  ОС. Даже у конкретной операционной  системы набор выполняемых функций  зачастую определить не так  просто — та функция, которая  сегодня выполняется внешним  по отношению к ОС компонентом,  завтра может стать ее неотъемлемой  частью и наоборот. Поэтому при  изучении операционных систем  очень важно из всего многообразия  выделить те функции, которые  присущи всем операционным системам  как классу продуктов. 
 
 
 
Операционные системы  для автономного компьютера
 
 Операционная система компьютера  представляет собой комплекс  взаимосвязанных программ, который  действует как интерфейс между  приложениями и пользователями  с одной стороны, и аппаратурой  компьютера с другой стороны.  В соответствии с этим определением  ОС выполняет две группы функций: 
 предоставление пользователю  или программисту вместо реальной  аппаратуры компьютера расширенной  виртуальной машины, с которой  удобней работать и которую  легче программировать;
 повышение эффективности использования  компьютера путем рационального  управления его ресурсами в  соответствии с некоторым критерием.
 
 
ОС как виртуальная  машина
 
 Для того чтобы успешно  решать свои задачи, современный  пользователь или даже прикладной  программист может обойтись без  досконального знания аппаратного  устройства компьютера. Ему не  обязательно быть в курсе того, как функционируют различные  электронные блоки и электромеханические  узлы компьютера. Более того, очень  часто пользователь может не  знать даже системы команд  процессора. Пользователь-программист  привык иметь дело с мощными  высокоуровневыми функциями, которые  ему предоставляет операционная  система. 
 
 Так, например, при работе  с диском программисту, пишущему  приложение для работы под  управлением ОС, или конечному  пользователю ОС достаточно представлять  его в виде некоторого набора  файлов, каждый из которых имеет  имя. Последовательность действий  при работе с файлом заключается  в его открытии, выполнении одной  или нескольких операций чтения  или записи, а затем в закрытии  файла. Такие частности, как  используемая при записи частотная  модуляция или текущее состояние  двигателя механизма перемещения  магнитных головок чтения/записи, не должны волновать программиста. Именно операционная система  скрывает от программиста большую  часть особенностей аппаратуры  и предоставляет возможность  простой и удобной работы с  требуемыми файлами. 
 
 Если бы программист работал  непосредственно с аппаратурой  компьютера, без участия ОС, то  для организации чтения блока  данных с диска программисту  пришлось бы использовать более  десятка команд с указанием  множества параметров: номера блока  на диске, номера сектора на  дорожке и т. п. А после  завершения операции обмена с  диском он должен был бы  предусмотреть в своей программе  анализ результата выполненной  операции. Учитывая, что контроллер  диска способен распознавать  более двадцати различных вариантов  завершения операции, можно считать  программирование обмена с диском  на уровне аппаратуры не самой  тривиальной задачей. Не менее  обременительной выглядит и работа  пользователя, если бы ему для  чтения файла с терминала потребовалось  задавать числовые адреса дорожек  и секторов.
 
 Операционная система избавляет  программистов не только от  необходимости напрямую работать  с аппаратурой дискового накопителя, предоставляя им простой файловый  интерфейс, но и берет на  себя все другие рутинные операции, связанные с управлением другими  аппаратными устройствами компьютера: физической памятью, таймерами,  принтерами и т. д. 
 
 В результате реальная машина, способная выполнять только небольшой  набор элементарных действий, определяемых  ее системой команд, превращается  в виртуальную машину, выполняющую  широкий набор гораздо более  мощных функций. Виртуальная машина  тоже управляется командами, но  это уже команды другого, более  высокого уровня: удалить файл  с определенным именем, запустить  на выполнение некоторую прикладную  программу, повысить приоритет  задачи, вывести текст из файла  на печать. Таким образом, назначение  ОС состоит в предоставлении  пользователю/программисту некоторой  расширенной виртуальной машины, которую легче программировать  и с которой легче работать, чем  непосредственно с аппаратурой,  составляющей реальный компьютер  или реальную сеть.
 
 
 
ОС как система управления ресурсами
 
 Операционная система не  только предоставляет пользователям  и программистам удобный интерфейс  к аппаратным средствам компьютера, но и является механизмом, распределяющим  ресурсы компьютера.
 
 К числу основных ресурсов  современных вычислительных систем  могут быть отнесены такие  ресурсы, как процессоры, основная  память, таймеры, наборы данных, диски,  накопители на магнитных лентах, принтеры, сетевые устройства и  некоторые другие. Ресурсы распределяются  между процессами. Процесс (задача) представляет собой базовое понятие  большинства современных ОС и  часто кратко определяется как  программа в стадии выполнения. Программа — это статический  объект, представляющий собой файл  с кодами и данными. Процесс  — это динамический объект, который  возникает в операционной системе  после того, как пользователь  или сама операционная система  решает «запустить программу  на выполнение», то есть создать  новую единицу вычислительной  работы. Например, ОС может создать  процесс в ответ на команду  пользователя  run prgl. exe,  где  prgl. exe  — это имя файла, в  котором хранится код программы.
 
ПРИМЕЧАНИЕ 
 
Во многих современных ОС для  обозначения минимальной единицы  работы ОС используют термин «нить», или  «поток», при этом изменяется суть термина  «процесс». Подробнее об этом рассказывается в главе 4 «Процессы и потоки». В остальных главах мы будем придерживаться упрощенного толкования, в соответствии с которым для обозначения  выполняемой программы будет  использоваться только термин «процесс».
 
 Управление ресурсами вычислительной  системы с целью наиболее эффективного  их использования является назначением  операционной системы. Например, мультипрограммная операционная  система организует одновременное  выполнение сразу нескольких  процессов на одном компьютере, поочередно переключая процессор  с одного процесса на другой, исключая простои процессора, вызываемые  обращениями процессов к вводу-выводу. ОС также отслеживает и разрешает  конфликты, возникающие при обращении  нескольких процессов к одному  и тому же устройству ввода-вывода  или к одним и тем же данным. Критерий эффективности, в соответствии  с которым ОС организует управление  ресурсами компьютера, может быть  различным. Например, в одних системах  важен такой критерий, как пропускная  способность вычислительной системы,  в других — время ее реакции.  Соответственно выбранному критерию  эффективности операционные системы  по-разному организуют вычислительный  процесс. 
 
 Управление ресурсами включает  решение следующих общих, не  зависящих от типа ресурса  задач: 
 планирование ресурса — то  есть определение, какому процессу, когда и в каком количестве (если ресурс может выделяться  частями) следует выделить данный  ресурс;
 удовлетворение запросов на  ресурсы;
 отслеживание состояния и  учет использования ресурса —  то есть поддержание оперативной  информации о том, занят или  свободен ресурс и какая доля  ресурса уже распределена;
 разрешение конфликтов между  процессами.
 
 Для решения этих общих  задач управления ресурсами разные  ОС используют различные алгоритмы,  особенности которых в конечном  счете и определяют облик ОС  в целом, включая характеристики  производительности, область применения  и даже пользовательский интерфейс.  Например, применяемый алгоритм  управления процессором в значительной  степени определяет, может ли  ОС использоваться как система  разделения времени, система пакетной  обработки или система реального  времени. 
 
 Задача организации эффективного  совместного использования ресурсов  несколькими процессами является  весьма сложной, и сложность  эта порождается в основном  случайным характером возникновения  запросов на потребление ресурсов. В мультипрограммной системе  образуются очереди заявок от  одновременно выполняемых программ  к разделяемым ресурсам компьютера: процессору, странице памяти, к принтеру, к диску. Операционная система  организует обслуживание этих  очередей по разным алгоритмам: в порядке поступления, на основе  приоритетов, кругового обслуживания  и т. д. Анализ и определение  оптимальных дисциплин обслуживания  заявок является предметом специальной  области прикладной математики  — теории массового обслуживания. Эта теория иногда используется  для оценки эффективности тех  или иных алгоритмов управления  очередями в операционных системах. Очень часто в ОС реализуются  и эмпирические алгоритмы обслуживания  очередей, прошедшие проверку практикой. 
 
 Таким образом, управление  ресурсами составляет важную  часть функций любой операционной  системы, в особенности мультипрограммной.  В отличие от функций расширенной  машины большинство функций управления  ресурсами выполняются операционной  системой автоматически и прикладному  программисту недоступны.
 
 
 
Функциональные компоненты операционной системы автономного  компьютера
 
 Функции операционной системы  автономного компьютера обычно  группируются либо в соответствии  с типами локальных ресурсов, которыми управляет ОС, либо в  соответствии со специфическими  задачами, применимыми ко всем  ресурсам. Иногда такие группы  функций называют подсистемами. Наиболее важными подсистемами  управления ресурсами являются  подсистемы управления процессами, памятью, файлами и внешними  устройствами, а подсистемами, общими  для всех ресурсов, являются подсистемы  пользовательского интерфейса, защиты  данных и администрирования. 
 
 
 
Управление процессами
 
 Важнейшей частью операционной  системы, непосредственно влияющей  на функционирование вычислительной  машины, является подсистема управления  процессами.
 
 Для каждого вновь создаваемого  процесса ОС генерирует системные  информационные структуры, которые  содержат данные о потребностях  процесса в ресурсах вычислительной  системы, а также о фактически  выделенных ему ресурсах. Таким  образом, процесс можно также  определить как некоторую заявку  на потребление системных ресурсов.
 
 Чтобы процесс мог быть  выполнен, операционная система  должна назначить ему область  оперативной памяти, в которой  будут размещены коды и данные  процесса, а также предоставить  ему необходимое количество процессорного  времени. Кроме того, процессу  может понадобиться доступ к  таким ресурсам, как файлы и  устройства ввода-вывода.
 
 В информационные структуры  процесса часто включаются вспомогательные  данные, характеризующие историю  пребывания процесса в системе  (например, какую долю времени  процесс потратил на операции  ввода-вывода, а какую на вычисления), его текущее состояние (активное  или заблокированное), степень привилегированности  процесса (значение приоритета). Данные  такого рода могут учитываться  операционной системой при принятии  решения о предоставлении ресурсов  процессу.
 
 В мультипрограммной операционной  системе одновременно может существовать  несколько процессов. Часть процессов  порождается по инициативе пользователей  и их приложений, такие процессы  обычно называют пользовательскими.  Другие процессы, называемые системными, инициализируются самой операционной  системой для выполнения своих  функций. 
 
 Поскольку процессы часто  одновременно претендуют на одни  и те же ресурсы, то в обязанности  ОС входит поддержание очередей  заявок процессов на ресурсы,  например очереди к процессору, к принтеру, к последовательному  порту. 
 
 Важной задачей операционной  системы является защита ресурсов, выделенных данному процессу, от  остальных процессов. Одним из  наиболее тщательно защищаемых  ресурсов процесса являются области  оперативной памяти, в которой  хранятся коды и данные процесса. Совокупность всех областей оперативной  памяти, выделенных операционной  системой процессу, называется его  адресным пространством. Говорят,  что каждый процесс работает  в своем адресном пространстве, имея в виду защиту адресных  пространств, осуществляемую ОС. Защищаются и другие типы ресурсов, такие как файлы, внешние устройства  и т. д. Операционная система  может не только защищать ресурсы,  выделенные одному процессу, но  и организовывать их совместное  использование, например разрешать  доступ к некоторой области  памяти нескольким процессам. 
 
На протяжении периода существования  процесса его выполнение может быть многократно прервано и продолжено. Для того чтобы возобновить выполнение процесса, необходимо восстановить состояние  его операционной среды. Состояние  операционной среды идентифицируется состоянием регистров и программного счетчика, режимом работы процессора, указателями на открытые файлы, информацией  о незавершенных операциях ввода-вывода, кодами ошибок выполняемых данным процессом  системных вызовов и т. д. Эта  информация называется контекстом прогресса. Говорят, что при смене процесса происходит переключение контекстов.
 
 Операционная система берет  на себя также функции синхронизации  процессов, позволяющие процессу  приостанавливать свое выполнение  до наступления какого-либо события  в системе, например завершения  операции ввода-вывода, осуществляемой  по его запросу операционной  системой.
 
 В операционной системе нет  однозначного соответствия между  процессами и программами. Один  и тот же программный файл  может породить несколько параллельно  выполняемых процессов, а процесс  может в ходе своего выполнения  сменить программный файл и  начать выполнять другую программу. 
 
 Для реализации сложных программных  комплексов полезно бывает организовать  их работу в виде нескольких  параллельных процессов, которые  периодически взаимодействуют друг  с другом и обмениваются некоторыми  данными. Так как операционная  система защищает ресурсы процессов  и не позволяет одному процессу  писать или читать из памяти  другого процесса, то для оперативного  взаимодействия процессов ОС  должна предоставлять особые  средства, которые называют средствами  межпроцессного взаимодействия.
 
 Таким образом, подсистема  управления процессами планирует  выполнение процессов, то есть  распределяет процессорное время  между несколькими одновременно  существующими в системе процессами, занимается созданием и уничтожением  процессов, обеспечивает процессы  необходимыми системными ресурсами,  поддерживает синхронизацию процессов,  а также обеспечивает взаимодействие  между процессами.
 
 
 
Управление памятью
 
 Память является для процесса  таким же важным ресурсом, как  и процессор, так как процесс  может выполняться процессором  только в том случае, если его  коды и данные (не обязательно  все) находятся в оперативной  памяти.
 
 Управление памятью включает  распределение имеющейся физической  памяти между всеми существующими  в системе в данный момент  процессами, загрузку кодов и  данных процессов в отведенные  им области памяти, настройку  адресно-зависимых частей кодов  процесса на физические адреса  выделенной области, а также  защиту областей памяти каждого  процесса.
 
 Существует большое разнообразие  алгоритмов распределения памяти. Они могут отличаться, например, количеством выделяемых процессу  областей памяти (в одних случаях  память выделяется процессу в  виде одной непрерывной области,  а в других — в виде нескольких  несмежных областей), степенью свободы  границы областей (она может быть  жестко зафиксирована на все  время существования процесса  или же динамически перемещаться  при выделении процессу дополнительных  объемов памяти). В некоторых системах  распределение памяти выполняется  страницами фиксированного размера,  а в других — сегментами  переменной длины. 
 
 Одним из наиболее популярных  способов управления памятью  в современных операционных системах  является так называемая виртуальная  память. Наличие в ОС механизма  виртуальной памяти позволяет  программисту писать программу  так, как будто в его распоряжении  имеется однородная оперативная  память большого объема, часто  существенно превышающего объем  имеющейся физической памяти. В  действительности все данные, используемые  программой, хранятся на диске  и при необходимости частями  (сегментами или страницами) отображаются  в физическую память. При перемещении  кодов и данных между оперативной  памятью и диском подсистема  виртуальной памяти выполняет  трансляцию виртуальных адресов,  полученных в результате компиляции  и компоновки программы, в физические  адреса ячеек оперативной памяти. Очень важно, что все операции  по перемещению кодов и данных  между оперативной памятью и  дисками, а также трансляция  адресов выполняются ОС прозрачно  для программиста.
 
 Защита памяти — это избиpaтeльнaя  способность предохранять выполняемую  задачу от записи или чтения  памяти, назначенной другой задаче. Правильно написанные программы  не пытаются обращаться к памяти, назначенной другим. Однако реальные  программы часто содержат ошибки, в результате которых такие  попытки иногда предпринимаются.  Средства защиты памяти, реализованные  в операционной системе, должны  пресекать несанкционированный  доступ процессов к чужим областям  памяти.
 
 Таким образом, функциями  ОС по управлению памятью являются  отслеживание свободной и занятой  памяти; выделение памяти процессам  и освобождение памяти при  завершении процессов; защита  памяти; вытеснение процессов из  оперативной памяти на диск, когда  размеры основной памяти недостаточны  для размещения в ней всех  процессов, и возвращение их  в оперативную память, когда в  ней освобождается место, а  также настройка адресов программы  на конкретную область физической  памяти.
 
 
 
Управление файлами и  внешними устройствами
 
 Способность ОС к «экранированию»  сложностей реальной аппаратуры  очень ярко проявляется в одной  из основных подсистем ОС —  файловой системе. Операционная  система виртуализирует отдельный  набор данных, хранящихся на внешнем  накопителе, в виде файла —  простой неструктурированной последовательности  байтов, имеющей символьное имя.  Для удобства работы с данными  файлы группируются в каталоги, которые, в свою очередь, образуют  группы — каталоги более высокого  уровня. Пользователь может с  помощью ОС выполнять над файлами  и каталогами такие действия, как поиск по имени, удаление, вывод содержимого на внешнее  устройство (например, на дисплей), изменение  и сохранение содержимого. 
 
Чтобы представить большое количество наборов данных, разбросанных случайным  образом по цилиндрам и поверхностям дисков различных типов, в виде хорошо всем знакомой и удобной иерархической  структуры файлов и каталогов, операционная система должна решить множество  задач. Файловая система ОС выполняет  преобразование символьных имен файлов, с которыми работает пользователь или  прикладной программист, в физические адреса данных на диске, организует совместный доступ к файлам, защищает их от несанкционированного доступа.
 
 При выполнении своих функций  файловая система тесно взаимодействует  с подсистемой управления внешними  устройствами, которая по запросам  файловой системы осуществляет  передачу данных между дисками  и оперативной памятью. 
 
 Подсистема управления внешними  устройствами, называемая также  подсистемой ввода-вывода, исполняет  роль интерфейса ко всем устройствам,  подключенным к компьютеру. Спектр  этих устройств очень обширен.  Номенклатура выпускаемых накопителей  на жестких, гибких и оптических  дисках, принтеров, сканеров, мониторов,  плоттеров, модемов, сетевых адаптеров  и более специальных устройств  ввода-вывода, таких как, например, аналого-цифровые преобразователи,  может насчитывать сотни моделей.  Эти модели могут существенно  отличаться набором и последовательностью  команд, с помощью которых осуществляется  обмен информацией с процессором  и памятью компьютера, скоростью  работы, кодировкой передаваемых  данных, возможностью совместного  использования и множеством других  деталей. 
 
 Программа, управляющая конкретной  моделью внешнего устройства  и учитывающая все его особенности,  обычно называется драйвером  этого устройства (от английского  drive — управлять, вести). Драйвер  может управлять единственной  моделью устройства, например модемом  U-1496E компании ZyXEL, или же группой  устройств определенного типа, например  любыми Hayes-совместимыми модемами. Для  пользователя очень важно, чтобы  операционная система включала  как можно больше разнообразных  драйверов, так как это гарантирует  возможность подключения к компьютеру  большого числа внешних устройств  различных производителей. От наличия  подходящих драйверов во многом  зависит успех операционной системы  на рынке (например, отсутствие  многих необходимых драйверов  внешних устройств было одной  из причин низкой популярности OS/2).
 
 Созданием драйверов устройств  занимаются как разработчики  конкретной ОС, так и специалисты  компаний, выпускающих внешние устройства. Операционная система должна  поддерживать хорошо определенный  интерфейс между драйверами и  остальной частью ОС, чтобы разработчики  из компаний-производителей устройств  ввода-вывода могли поставлять  вместе со своими устройствами  драйверы для данной операционной  системы. 
 
 Прикладные программисты могут  пользоваться интерфейсом драйверов  при разработке своих программ, но это не очень удобно —  такой интерфейс обычно представляет  собой низкоуровневые операции, обремененные большим количеством  деталей. 
 
 Поддержание высокоуровневого  унифицированного интерфейса прикладного  программирования к разнородным  устройствам ввода-вывода является  одной из наиболее важных задач  ОС. Со времени появления ОС UNIX такой унифицированный интерфейс  в большинстве операционных систем  строится на основе концепции  файлового доступа. Эта концепция  заключается в том, что обмен  с любым внешним устройством  выглядит как обмен с файлом, имеющим имя и представляющим  собой неструктурированную последовательность  байтов. В качестве файла может  выступать как реальный файл  на диске, так и алфавитно-цифровой терминал, печатающее устройство или сетевой адаптер. Здесь мы опять имеем дело со свойством операционной системы подменять реальную аппаратуру удобными для пользователя и программиста абстракциями.
 
 
 
Защита данных и администрирование
 
 Безопасность данных вычислительной  системы обеспечивается средствами  отказоустойчивости ОС, направленными  на защиту от сбоев и отказов  аппаратуры и ошибок программного  обеспечения, а также средствами  защиты от несанкционированного  доступа. В последнем случае  ОС защищает данные от ошибочного  или злонамеренного поведения  пользователей системы. 
 
 Первым рубежом обороны при  защите данных от несанкционированного  доступа является процедура логического  входа. Операционная система должна  убедиться, что в систему пытается  войти пользователь, вход которого  разрешен администратором. Функции  защиты ОС вообще очень тесно  связаны с функциями администрирования,  так как именно администратор  определяет права пользователей  при их обращении к разным  ресурсам системы — файлам, каталогам,  принтерам, сканерам и т. п.  Кроме того, администратор ограничивает  возможности пользователей в  выполнении тех или иных системных  действий. Например, пользователю может  быть запрещено выполнять процедуру  завершения работы ОС, устанавливать  системное время, завершать чужие  процессы, создавать учетные записи  пользователей, изменять права  доступа к некоторым каталогам  и файлам. Администратор может  также урезать возможности пользовательского  интерфейса, убрав, например, некоторые  пункты из меню операционной  системы, выводимого на дисплей  пользователя.
 
 Важным средством защиты  данных являются функции аудита  ОС, заключающиеся в фиксации  всех событий, от которых зависит  безопасность системы. Например, попытки удачного и неудачного  логического входа в систему,  операции доступа к некоторым  каталогам и файлам, использование  принтеров и т. п. Список  событий, которые необходимо отслеживать,  определяет администратор ОС.
 
 Поддержка отказоустойчивости  реализуется операционной системой, как правило, на основе резервирования. Чаще всего в функции ОС  входит поддержание нескольких  копий данных на разных дисках  или разных дисковых накопителях.  Резервируются также принтеры  и другие устройства ввода-вывода. При отказе одного из избыточных  устройств операционная система  должна быстро и прозрачным  для пользователя образом произвести  реконфигурацию системы и продолжить  работу с резервным устройством.  Особым случаем обеспечения отказоустойчивости  является использование нескольких  процессоров, то есть мультипроцессирование,  когда система продолжает работу  при отказе одного из процессоров,  хотя и с меньшей производительностью. (Необходимо отметить, что многие  ОС использует мультипроцессорную  конфигурацию компьютера только  для ускорения работы и при  отказе одного из процессоров  прекращают работу.)
 
 Поддержка отказоустойчивости  также входит в обязанности  системного администратора. В состав  ОС обычно входят утилиты, позволяющие  администратору выполнять регулярные  операции резервного копирования  для обеспечения быстрого восстановления  важных данных.
 
 
 
Интерфейс прикладного  программирования
 
 Прикладные программисты используют  в своих приложениях обращения  к ОС, когда для выполнения  тех или иных действий им  требуется особый статус, которым  обладает только операционная  система. Например, в большинстве  современных ОС все действия, связанные с управлением аппаратными  средствами компьютера, может выполнять  только ОС. Помимо этих функций  прикладной программист может  воспользоваться набором сервисных  функций ОС, которые упрощают  написание приложений. Функции такого  типа реализуют универсальные  действия, часто требующиеся в  различных приложениях, такие,  например, как обработка текстовых  строк. Эти функции могли бы  быть выполнены и самим приложением,  однако гораздо проще использовать  уже готовые, отлаженные процедуры,  включенные в состав операционной  системы. В то же время даже  при наличии в ОС соответствующей  функции программист может реализовать  ее самостоятельно в рамках  приложения, если предложенный операционной  системой вариант его не вполне  устраивает.
 
 Возможности операционной системы  доступны прикладному программисту  в виде набора функций, называющегося  интерфейсом прикладного программирования (Application Programming Interface, API). От конечного  пользователя эти функции скрыты  за оболочкой алфавитно-цифрового  или графического пользовательского  интерфейса.
 
 Для разработчиков приложений  все особенности конкретной операционной  системы представлены особенностями  ее API. Поэтому операционные системы  с различной внутренней организацией, но с одинаковым набором функций  API кажутся им одной и той  же ОС, что упрощает стандартизацию  операционных систем и обеспечивает  переносимость приложений между  внутренне различными ОС, соответствующими  определенному стандарту на API. Например, следование общим стандартам API UNIX, одним из которых является  стандарт Posix, позволяет говорить  о некоторой обобщенной операционной  системе UNIX, хотя многочисленные  версии этой ОС от разных  производителей иногда существенно  отличаются внутренней организацией.
 
 Приложения выполняют обращения  к функциям API с помощью системных  вызовов. Способ, которым приложение  получает услуги операционной  системы, очень похож на вызов  подпрограмм. Информация, нужная  ОС и состоящая обычно из  идентификатора команды и данных, помещается в определенное место  памяти, в регистры и/или стек. Затем управление передается  операционной системе, которая  выполняет требуемую функцию  и возвращает результаты через  память, регистры или стеки. Если  операция проведена неуспешно,  то результат включает индикацию  ошибки.
 
 Способ реализации системных  вызовов зависит от структурной  организации ОС, которая, в свою  очередь, тесно связана с особенностями  аппаратной платформы. Кроме того, он зависит от языка программирования. При использовании ассемблера  программист устанавливает значения  регистров и/или областей памяти, а затем выполняет специальную  инструкцию вызова сервиса или  программного прерывания для  обращения к некоторой функции  ОС. При использовании языков  высокого уровня функции ОС  вызываются тем же способом, что  и написанные пользователем подпрограммы, требуя задания определенных  аргументов в определенном порядке. 
 
 
 
Пользовательский интерфейс
 
 Операционная система должна  обеспечивать удобный интерфейс  не только для прикладных программ, но и для человека, работающего  за терминалом. Этот человек может  быть конечным пользователем,  администратором ОС или программистом. 
 
 В ранних операционных системах  пакетного режима функции пользовательского  интерфейса были сведены к  минимуму и не требовали наличия  терминала. Команды языка управления  заданиями набивались на перфокарты, а результаты выводились на  печатающее устройство.
 
 
 Современные ОС поддерживают  развитые функции пользовательского  интерфейса для интерактивной  работы за терминалами двух  типов: алфавитно-цифровыми и  графическими.
 
 При работе за алфавитно-цифровым  терминалом пользователь имеет  в своем распоряжении систему  команд, мощность который отражает  функциональные возможности данной  ОС. Обычно командный язык ОС  позволяет запускать и останавливать  приложения, выполнять различные  операции с файлами и каталогами, получать информацию о состоянии  ОС (количество работающих процессов,  объем свободного пространства  на дисках и т. п.), администрировать  систему. Команды могут вводиться  не только в интерактивном  режиме с терминала, но и  считываться из так называемого  командного файла, содержащего  некоторую последовательность команд.
 
 Программный модуль ОС, ответственный  за чтение отдельных команд  или же последовательности команд  из командного файла, иногда  называют командным интерпретатором. 
 
 Ввод команды может быть  упрощен, если операционная система  поддерживает графический пользовательский  интерфейс. В этом случае пользователь  для выполнения нужного действия  с помощью мыши выбирает на  экране нужный пункт меню или  графический символ.
 
 
 
Сетевые операционные системы
 
 Операционная система компьютерной  сети во многом аналогична  ОС автономного компьютера —  она также представляет собой  комплекс взаимосвязанных программ, который обеспечивает удобство  работы пользователям и программистам  путем предоставления им некоторой  виртуальной вычислительной системы,  и реализует эффективный способ  разделения ресурсов между множеством  выполняемых в сети процессов. 
 
 Компьютерная сеть — это  набор компьютеров, связанных  коммуникационной системой и  снабженных соответствующим программным  обеспечением, позволяющим пользователям  сети получать доступ к ресурсам  этого набора компьютеров. Сеть  могут образовывать компьютеры  разных типов, которыми могут  быть небольшие микропроцессоры,  рабочие станции, мини-компьютеры, персональные компьютеры или  суперкомпьютеры. Коммуникационная  система может включать кабели, повторители, коммутаторы, маршрутизаторы  и другие устройства, обеспечивающие  передачу сообщений между любой  парой компьютеров сети. Компьютерная  сеть позволяет пользователю  работать со своим компьютером  как с автономным и добавляет  к этому возможность доступа  к информационным и аппаратным  ресурсам других компьютеров  сети.
 
 При организации сетевой  работы операционная система  играет роль интерфейса, экранирующего  от пользователя все детали  низкоуровневых программно-аппаратных  средств сети. Например, вместо числовых  адресов компьютеров сети, таких  как МАС-адрес и IP-адрес, операционная  система компьютерной сети позволяет  оперировать удобными для запоминания  символьными именами. В результате  в представлении пользователя  сеть с ее множеством сложных  и запутанных реальных деталей  превращается в достаточно понятный  набор разделяемых ресурсов.
 
  
 
Сетевые и распределенные ОС
 
 В зависимости от того, какой  виртуальный образ создает операционная  система для того, чтобы подменить  им реальную аппаратуру компьютерной  сети, различают сетевые ОС и  распределенные ОС.
 
 Сетевая ОС предоставляет  пользователю некую виртуальную  вычислительную систему, работать  с которой гораздо проще, чем  с реальной сетевой аппаратурой.  В то же время эта виртуальная  система не полностью скрывает  распределенную природу своего  реального прототипа, то есть  является виртуальной сетью. 
 
 При использовании ресурсов  компьютеров сети пользователь  сетевой ОС всегда помнит, что  он имеет дело с сетевыми  ресурсами и что для доступа  к ним нужно выполнить некоторые  особые операции, например отобразить  удаленный разделяемый каталог  на вымышленную локальную букву  дисковода или поставить перед  именем каталога еще и имя  компьютера, на котором тот расположен. Пользователи сетевой ОС обычно  должны быть в курсе того, где  хранятся их файлы, и должны  использовать явные команды передачи  файлов для перемещения файлов  с одной машины на другую.
 
 Работая в среде сетевой  ОС, пользователь хотя и может  запустить задание на любой  машине компьютерной сети, всегда  знает, на какой машине выполняется  его задание. По умолчанию пользовательское  задание выполняется на той  машине, на которой пользователь  сделал логический вход. Если  же он хочет выполнить задание  на другой машине, то ему нужно  либо выполнить логический вход  в эту машину, используя команду  типа remote login, либо ввести специальную  команду удаленного выполнения, в которой он должен указать  информацию, идентифицирующую удаленный  компьютер. 
 
 Магистральным направлением  развития сетевых операционных  систем является достижение как  можно более высокой степени  прозрачности сетевых ресурсов. В идеальном случае сетевая  ОС должна представить пользователю  сетевые ресурсы в виде ресурсов  единой централизованной виртуальной  машины. Для такой операционной  системы используют специальное  название — распределенная ОС, или истинно распределенная ОС.
 
 Распределенная ОС, динамически  и автоматически распределяя  работы по различным машинам  системы для обработки, заставляет  набор сетевых машин работать  как виртуальный унипроцессор. Пользователь  распределенной ОС, вообще говоря, не имеет сведений о том,  на какой машине выполняется  его работа.
 
 Распределенная ОС существует  как единая операционная система  в масштабах вычислительной системы.  Каждый компьютер сети, работающей  под управлением распределенной  ОС, выполняет часть функций этой  глобальной ОС. Распределенная ОС  объединяет все компьютеры сети  в том смысле, что они работают  в тесной кооперации друг с  другом для эффективного использования  всех ресурсов компьютерной сети.
 
  
 
Два значения термина «сетевая ОС»
 
 В настоящее время практически  все сетевые операционные системы  еще очень далеки от идеала  истинной распределенности. Степень  автономности каждого компьютера  в сети, работающей под управлением  сетевой операционной системы,  значительно выше по сравнению  с компьютерами, работающими под  управлением распределенной ОС.
 
 В результате сетевая ОС  может рассматриваться как набор  операционных систем отдельных  компьютеров, составляющих сеть. На разных компьютерах сети  могут выполняться одинаковые  или разные ОС. Например, на всех  компьютерах сети может работать  одна и та же ОС UNIX. Более  реалистичным вариантом является  сеть, в которой работают разные  ОС, например часть компьютеров  работает под управлением UNIX, часть — под управлением NetWare, а остальные — под управлением  Windows NT и Windows 98. Все эти операционные  системы функционируют независимо  друг от друга в том смысле, что каждая из них принимает  независимые решения о создании  и завершении своих собственных  процессов и управлении локальными  ресурсами. Но в любом случае  операционные системы компьютеров,  работающих в сети, должны включать  взаимно согласованный набор  коммуникационных протоколов для  организации взаимодействия процессов,  выполняющихся на разных компьютерах  сети, и разделения ресурсов этих  компьютеров между пользователями  сети.
 
 Если операционная система  отдельного компьютера позволяет  ему работать в сети, то есть  предоставлять свои ресурсы в  общее пользование и/или потреблять  ресурсы других компьютеров сети, то такая операционная система  отдельного компьютера также  называется сетевой ОС.
 
Таким образом, термин «сетевая операционная система» используется в двух значениях: во-первых, как совокупность ОС всех компьютеров сети и, во-вторых, как  операционная система отдельного компьютера, способного работать в сети. Исходя из этого определения следует, что  такие операционные системы, как, например, Windows NT, NetWare, Solaris, HP-UX, являются сетевыми, поскольку все они обладают средствами, которые позволяют их пользователям работать в сети.
 
Функциональные компоненты сетевой ОС

 На рис. 2.1 показаны основные  функциональные компоненты сетевой  ОС:
 средства управления локальными  ресурсами компьютера реализуют  все функции ОС автономного  компьютера (распределение оперативной  памяти между процессами, планирование  и диспетчеризацию процессов,  управление процессорами в мультипроцессорных  машинах, управление внешней памятью,  интерфейс с пользователем и  т. д.);
 сетевые средства, в свою  очередь, можно разделить на  три компонента:
 средства предоставления локальных  ресурсов и услуг в общее  пользование — серверная часть  ОС;
 средства запроса доступа  к удаленным ресурсам и услугам  — клиентская часть ОС;
 транспортные средства ОС, которые  совместно с коммуникационной  системой обеспечивают передачу  сообщений между компьютерами  сети.
 
 
Рис. 2.1. Функциональные компон
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.