После включения компьютера производится загрузка ОС с системного диска в оперативную память. Загрузка должна выполняться в соответствии с программой загрузки – загрузчика ОС.
Управление ресурсами машины.
Структура операционной системы:
Ядро– переводит команды с языка программ на язык «машинных кодов», понятный компьютеру.
Драйверы – программы, управляющие устройствами. Любому устройству соответствует свой драйвер.
Интерфейс– оболочка, с помощью которой пользователь общается с компьютером.
В составОС входит специальная программа — командный процессор, которая запрашивает у пользователя команды и выполняет их.
Для упрощения работы пользователя в состав современных ОС, и в частности в состав Windows, входят программные модули, создающие графический пользовательский интерфейс. В операционных системах с графическим интерфейсом пользователь может вводить команды посредством мыши, тогда как в режиме командной строки необходимо вводить команды с помощью клавиатуры.
Операционная система содержит также сервисные программы, или утилиты. Такие программы позволяют обслуживать диски (проверять, сжимать, дефрагментировать и т. д.), выполнять операции с файлами (архивировать и т. д.), работать в компьютерных сетях и т. д.
Состав ОС Обычно в состав ОС входят исполняемые и объектные модули стандартных для данной ОС форматов, библиотеки различных типов, модули исходного текста программ, программные модули специального формата (например, загрузчик ОС, драйверы ввода-вывода), конфигурационные файлы, файлы документации, модули справочной системы и т.д
Какой-либо единой архитектуры ОС не существует, но существуют универсальные подходы к структурированию ОС. разделение всех ее модулей на две группы:
· ядро – модули, выполняющие основные функции ОС (управление процессами, памятью, устройствами ввода-вывода). Ядро составляет сердцевину операционной системы, без него ОС является полностью неработоспособной.
· модули, выполняющие вспомогательные функции ОС.
Оболочка ОС— интерпретатор команд операционной системы, обеспечивающий интерфейс для взаимодействия пользователя с функциями системы. Интерпрета́тор — программа (разновидность транслятора) или аппаратное средство, выполняющее интерпретацию (покомандный, построчный анализ, обработка и тут же выполнение исходной программы или запроса (в отличие от компиляции, при которой программа транслируется без её выполнения). В общем случае, различают оболочки с двумя типами интерфейса для взаимодействия с пользователем: текстовый пользовательский интерфейс (TUI) и графический пользовательский интерфейс (GUI). Ути́лита— компьютерная программа, расширяющая стандартные возмож-ти оборудования и ОС, выполняющая узкий круг специфических задач. Утилиты предоставляют доступ к возможностям (параметрам, настройкам), недоступным без их применения, либо делают процесс изменения некоторых параметров проще (автоматизируют его).
Порядок загрузки ОС
ОС загружается при включении компьютера.
После включения ПК его процессор начинает работу. Первая выполняемая команда, находящаяся по определенному адресу, например, FFFF000 передает управление программе инициализации BIOS, к/я с помощью программы POST проверяет, что устройства компьютера работают корректно. Затем происходит переход к следующему этапу - поиску начального загрузчика операционной системы. Он может находиться на жестком диске, на дискете, на CD-ROM. Поэтому компьютер опрашивает перечисленные устройства по очереди, в определенном порядке, до тех пор, пока не обнаружит требуемую информацию.Если загрузчик найден не будет, будет выведено сообщение об ошибке, а процесс загрузки будет остановлен. Если BIOS обнаружит загрузочное устройство, он считает с него начальный загрузчик и передаст ему управление.В случае жесткого диска, начальный загрузчик называется главной загрузочной записью. Обычно он ищет активный раздел жесткого диска, загружает загрузочный сектор данного раздела и передает ему управление. Этот загрузочный сектор, как правило, зависит от операционной системы. Он должен загрузить в память ядро операционной системы и передать ему управление. Если активного раздела не существует, или загрузочный сектор активного раздела некорректен, MBR может загрузить резервный начальный загрузчик и передать управление ему. Резервный начальный загрузчик должен выбрать раздел (зачастую с помощью пользователя), загрузить его загрузочный сектор и передать ему управление. После этого будет загружена в ОЗУ остальная часть операционной системы.
POST- самотестирование после включения. Проверка аппаратного обеспечения компьютера, выполняемая при включении.
ОС обычно хранится во внешней памяти компьютера – на диске. При включении компьютера она считывается с дисковой памяти и размещается в оперативной памяти. Этот процесс называется загрузкой операционной системы.
Диск, на котором находятся файлы ОС и с которого производится ее загрузка, называется системным.
Программы могут выполняться, только если они находятся в оперативной памяти, поэтому файлы ОС необходимо загрузить в оперативную память.
После включения компьютера производится загрузка ОС с системного диска в оперативную память. Загрузка должна выполняться в соответствии с программой загрузки – загрузчика ОС.
Поэтапно загрузку ОС можно представить следующим образом:
В компьютере находится ПЗУ(энергонезависимое постоянное запоминающее устройство), содержащее программы тестирования компьютера и первого этапа загрузки ОС, это BIOS (Basic Input/Output System – базовая система ввода-вывода). После включения питания компьютера или нажатия кнопки Reset на системном блоке компьютера или одновременного нажатия комбинации клавиш {Ctrl+Alt+Del} на клавиатуре процессор начинает выполнение программы самотестирования компьютера POST (Power-ON Self Test). Производится тестирование работоспособности процессора, памяти и других аппаратных средств компьютера. Причем информация о ходе этого процесса высвечивается на экране дисплея.
(В процессе тестирования сначала могут выдаваться диагностические сообщения в виде коротких и длинных звуковых сигналов (н-р, , 5 коротких - ошибка процессора и др.)
Сначала производится тестирование и настройка аппаратных средств, затем начинается загрузка ОС. На этом этапе процессор обращается к диску и ищет в 1 секторе диска наличие небольшой программы-загрузчика Master Boot, к/я затем ищет на диске основной загрузчик Boot Sector (сектор начальной загрузки - часть диска, зарезервированная для программы самозагрузки ОС), загружает его в память и передает ему управление. Далее основной загрузчик ищет остальные модули операционной системы и загружает их в оперативную память. После окончания загрузки ОС управление передается командному процессору.
Состав ОС:
Большинство ОС состоит из следующих основных модулей: базовая система ввода-вывода (BIOS – Basic Input Output System); загрузчик операционной системы (Boot Record); ядро ОС; драйверы устройств; командный процессор; внешние команды (файлы).
• Базовая система ввода-вывода (BIOS) – это набор микропрограмм, реализующих основные низкоуровневые операции ввода-вывода. Они хранятся в ПЗУ компьютера и записываются туда при изготовлении материнской платы.
• Загрузчик операционной системы – это короткая программа, находящаяся в первом секторе любого загрузочного диска. Функция этой программы заключается в считывании в память основных дисковых файлов ОС и передаче им дальнейшего управления ЭВМ.
• Драйверы устройств – это программы, управляющие работой внешних (периферийных) устройств на физическом уровне. Они дополняют систему ввода-вывода ОС и обеспечивают обслуживание новых устройств. Драйверы загружаются в память компьютера при загрузке операционной системы; необходимость и порядок их загрузки указываются в специальных файлах конфигурации.
Виды операционных систем
1) На самом верхнем уровне находятся ОС для мэйнфреймов.
2) Уровнем ниже находятся серверные ОС. Серверы представляют собой или очень большие персональные компьютеры, или даже мэйнфреймы. Эти ОС одновременно обслуживают множество пользователей и позволяют им делить между собой программно-аппаратные ресурсы. Серверы также предоставляют возможность работы с печатающими устройствами, файлами или Internet.
3) Следующую категорию составляют ОС для персональных компьютеров. Их работа заключается в предоставлении удобного интерфейса для одного пользователя. Такие системы широко используются в повседневной работе. Основными ОС в этой категории являются Windows 98, Windows 2000, операционная система компьютера Macintosh и Linux.
4) Еще один вид ОС - это системы реального времени. Главным параметром таких систем является время. Например, в системах управления производством компьютеры, работающие в режиме реального времени, собирают данные о промышленном процессе и используют их для управления оборудованием. Если, например, по конвейеру передвигается автомобиль, то каждое действие должно быть осуществлено в строго определенный момент времени.
5) Встроенные операционные системы используются в карманных компьютерах и бытовой технике.
6) Самые маленькие операционные системы работают на смарт-картах, представляющих собой устройство размером с кредитную карту и содержащих центральный процессор.
Существуют и другие ОС. Известная компания Apple производит компьютеры Macintosh с современной ОС MacOS. Эти компьютеры используются преимущественно издателями и художниками. Фирма IBM производит ОС OS/2. Операционная система OS/2 такого же класса надёжности и защиты, как и Windows NT.
ряд требований ксовременным ОС: Эффективное управление ресурсами. Поддержка: мультизадачности; виртуальной памяти; многопроцессорной обработки; Расширяемость - возможность внесения изменений и дополнений в ОС без нарушения ее целостности. Переносимость - возможность переноса кода ОС с одной аппаратной платформы на другую. Совместимость - возможность выполнения в ОС прикладных программ, созданных для других ОС.
Примеры сетевых операционных систем: Novell NetWare, Microsoft Windows (95, NT, XP, Vista, Seven)
Существует несколькосхем классификации операционных систем.Я приведу классификацию по некоторым признакам с точки зрения пользователя.
По числу одновременно выполняемых задач операционные системы могут быть разделены на два класса:
однозадачные (например, MS-DOS)
- многозадачные (Unix, OS/2, Windows).
По числу одновременно работающих пользователей ОС можно разделить на:
- однопользовательские (MS-DOS, Windows 3.x);
- многопользовательские(Windows NT, Unix).
Наиболее существенно отличие заключается в наличии у многопользовательских систем механизмов защиты персональных данных каждого пользователя.
Многопроцессорные системы состоят из двух или более центральных процессоров, осуществляющих параллельное выполнение команд. Многопроцессорная обработка реализована в таких ОС, как Linux, Solaris, Windows NT и в ряде других. Многопроцессорные ОС разделяют на – Симметричные (на каждом процессоре функционирует одно и то же ядро)и Асимметричные (процессоры неравноправны: главный и подчин.).
По тому, какие из функций операционных систем реализованы и каким было уделено больше внимания, а каким меньше, системы можно разделить на несколько классов:
1) Дисковые ОС. Как правило, представляют собой некий набор подпрограмм. ДОС загружает пользовательскую программу в память и передает ей управление.
2) ОС общего назначения. К этому классу относятся системы, берущие на себя выполнение всех основных функций ОС. Как правило, в таких системах уделяется большое внимание защите самой системы, программного обеспечения и пользовательских данных от ошибочных и злонамеренных программ и пользователей.
3) Системы реального времени, предназначенные для облегчения разработки приложений реального времени - программ, управляющих некомпьютерным оборудованием с жесткими ограничениями по времени.
4)Системы виртуальных машин. Это ОС, допускающая одновременную работу нескольких программ, но создающая при этом для каждой программы иллюзию того, что машина находится в полном ее распоряжении,
Процессом, по существу, называют программу в момент выполнения.