Слои программного обеспечения компьютерной системы . Определение ОС.

Слои программного обеспечения компьютерной системы. Определение ОС.

 

 

Операцио́нная систе́ма, сокр. ОС (англ. operating system, OS) — комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между устройствами вычислительной системы и прикладными программами, а с другой стороны — предназначены для управления устройствами, управления вычислительными процессами, эффективного распределения вычислительных ресурсов между вычислительными процессами и организации надёжных вычислений. Это определение применимо к большинству современных операционных систем общего назначения.

 

Архитектура ОС UNIX и ее элементы, понятие ядра ОС.

Самый общий взляд на архитектуру UNIX позволяет увидеть двухуровневую модель системы, состоящую из пользовательской и системной части (ядра). Ядро непосредственно взаимодействует с аппаратной частью компьютера, изолируя прикладные программы (процессы в пользовательской части операционной системы) от особенностей ее архитектуры. Ядро имеет набор услуг, предоставляемых прикладным программам посредством системных вызовов. Таким образом, в системе можно выделить два уровня привилегий: уровень системы (привиегии специального пользователя root) и уровень пользователя (привилегии всех остальных пользователей).

 

Важной частью системных программ являются демоны. Демон – это процесс, выполняющий опеределенную функцию в системе, который запускается при старте системы и не связан ни с одним пользовательским терминалом. Демоны предоставляют пользователям определенные сервисы, примерами которых могут служить системный журнал, веб-сервер и т.п.. Аналогом демонов в операционной системе Windows NT и более поздних версиях являются системные службы.

 

Ядро UNIX

Ядроì (kernel) — центральная часть операционной системы (ОС), обеспечивающая приложениям координированный доступ к ресурсам компьютера, таким как процессорное время, память, внешнее аппаратное обеспечение, внешнее устройство ввода и вывода информации. Также обычно ядро предоставляет сервисы файловой системы и сетевых протоколов.

 

 

Операционная система UNIX обладает классическим монолитным ядром (см. «Архитектура операционной системы»), в котором можно выделить следующие основные части:

Файловая подсистема

Доступ к структурам ядра осуществляется через файловый интерфейс.

Управление процессами

Сюда входит управление параллельным выполнением процессов (планирование и диспетчеризация), виртуальной памятью процесса, и взаимодействием между процессами (сигналы, очереди сообщений и т.п.).

Драйверы устройств

Драйверы устройств делятся на символьные и блочные по типу внешнего устройства. Для каждого из устройств определен набор возможных операций (открытие, чтение и т.д.). Блочные устройства кэшируются с помощью специального внутреннего механизма управления буферами.

Благодаря тому, что в UNIX аппаратно-независимая часть явно отделена, это семейство операционных систем может быть с минимальными затратами перенесено на новые аппаратные платформы.

Видно, что ядро операционной системы UNIX является классическим для многозадачной многопользовательской операционной системы, поэтому оно широко используется в обучении системному программированию и теории операционных систем.

 

 

Понятие оболочки Shell(функции и возможности). Примеры оболочек.

Оболочка операционной системы (от англ. shell «оболочка») — интерпретатор команд операционной системы, обеспечивающий интерфейс для взаимодействия пользователя с функциями системы.

В общем случае, различают оболочки с двумя типами интерфейса для взаимодействия с пользователем: текстовый пользовательский интерфейс (TUI) и графический пользовательский интерфейс (GUI).

Примеры оболочек.

Текстовый пользовательский интерфейс, ТПИ (англ. Text user interface, TUI; также Character User Interface, CUI) — разновидность интерфейса пользователя, использующая при вводе-выводе и представлении информации исключительно набор буквенно-цифровых символов и символов псевдографики. Характеризуется малой требовательностью к ресурсам аппаратуры ввода-вывода (в частности, памяти) и высокой скоростью отображения информации, поэтому широко использовался на начальном этапе развития вычислительной техники. Также, его разновидность — интерфейс командной строки — имеет отдельные преимущества в юзабилити перед графическим интерфейсом. Поэтому программы, основанные на ТПИ, имеют некоторое распространение до настоящего времени, особенно в специфических сферах и на маломощном оборудовании.

 

Графи ì ческий интерфе ì йс по ì льзователя, графический пользовательский интерфейс (англ. Graphical user interface, GUI) — разновидность пользовательского интерфейса, в котором элементы интерфейса (меню, кнопки, значки, списки и т. п.), представленные пользователю на дисплее, исполнены в виде графических изображений.

В отличие от интерфейса командной строки, в GUI пользователь имеет произвольный доступ (с помощью устройств ввода — клавиатуры, мыши, джойстика и т. п.) ко всем видимым экранным объектам (элементам интерфейса) и осуществляет непосредственное манипулирование ими. Чаще всего элементы интерфейса в GUI реализованы на основе метафор и отображают их назначение и свойства, что облегчает понимание и освоение программ неподготовленными пользователями.

 

Windows

7-Zip — бесплатный файловый архиватор для Windows с высокой степенью сжатия.

 

WinRAR — мощная программа для работы с разнообразными популярными форматами архивов файлов.

 

Universal Extractor — простая программа, служащая для извлечения данных из архивов практически любых типов.

 

IZArc — бесплатный архиватор для Windows, поддерживающий большое количество форматов.

 

HaoZip — мощный бесплатный архиватор со множеством полезных и удобных дополнительных возможностей.

 

PeaZip — свободный бесплатный архиватор и графическая оболочка для других архиваторов.

 

TUGZip — простой в использовании архиватор, поддерживающий большое количество форматов.

 

Unix and Linux

Ark – программа для работы с архивами для среды KDE. Может работать как самостоятельная программа так и вызываться через контекстное меню KDE.

Atool - cценарий для управления файловыми архивами различных типов (tar, tar+gzip, zip и т.д.).

Btar - это архиватор, совместимый с tar, который позволяет использовать сжатие, шифрование, дифференциальный бэкап и обладает устойчивостью к частичным повреждениям архива.

Bzip2 - небольшая консольная утилита для эффективного сжатия данных.

Comprez - простая, безопасная и удобная оболочка к утилитам сжатия и распаковки файлов и каталогов.

 

Понятие контекста процесса.

Для возобновления выполнения процесса необходимо сохранить информацию о состоянии ОС: Контекст – информация, которая отражает состояние операционной среды, та информация, которая необходима для выполнения процесса: • Состояние регистров (программный счетчик, регистра указатель стека и т.д.) • Режим работы процессора • Указатели на открытые файлы • Информация о незавершенных операциях ввода/вывода • Коды ошибок, выполняемых системных вызовов

 

Файловая система

Файловая система - это методы и структуры данных, которые используются операционной системой для хранения файлов на диске или его разделе. О файловой системе также говорят, ссылаясь на раздел или диск, используемый для хранения файлов или тип файловой системы.

Нужно видеть разницу между диском или разделом и установленной на нем файловой системой. Некоторые программы (например, программы установки файловой системы) при обращении к диску или разделу используют прямой доступ к секторам. Если на этом месте была файловая система, то она будет серьезно повреждена. Большинство программ взаимодействуют с диском посредством файловой системы, и, следовательно, их работа будет нарушена, если на разделе или диске никакая система не установлена (или тип файловой системы не соответствует требуемуму).

Перед тем, как раздел или диск могут быть использованы в качестве файловой системы, она должна быть инициализирована, а требуемые данные перенесены на этот диск. Этот процесс называется созданием файловой системы.

 

Архитектура клиент-сервер

Клиент – компьютер, подключенный к вычислительной сети.

Сервер (server) – компьютер, предоставляющий свои ресурсы клиентам сети. Различают следующие виды серверов.

Архитектура клиент-сервер - архитектура распределенной вычислительной системы, в которой приложение делится на клиентский и серверный процессы.

В зависимости от того, как распределены логические компоненты приложения между клиентами и серверами, различают четыре модели архитектуры клиент-сервер:

- модель "файл-сервер";

- модель "сервер базы данных";

- модель "сервер транзакций";

- модель "сервер приложений".

 

Классификация.

Существует множество способов классификации сетей. Основным критерием классификации принято считать способ администрирования. То есть в зависимости от того, как организована сеть и как она управляется, её можно отнести к локальной, распределённой, городской или глобальной сети. Управляет сетью или её сегментом сетевой администратор. В случае сложных сетей их права и обязанности строго распределены, ведётся документация и журналирование действий команды администраторов.

Компьютеры могут соединяться между собой, используя различные среды доступа: медные проводники (витая пара), оптические проводники (оптические кабели) и через радиоканал (беспроводные технологии). Проводные, оптические связи устанавливаются через Ethernet, беспроводные — через Wi-Fi, Bluetooth, GPRS и прочие средства. Отдельная локальная вычислительная сеть может иметь связь с другими локальными сетями через шлюзы, а также быть частью глобальной вычислительной сети (например, Интернет) или иметь подключение к ней.

Чаще всего локальные сети построены на технологиях Ethernet или Wi-Fi. Для построения простой локальной сети используются маршрутизаторы, коммутаторы, точки беспроводного доступа, беспроводные маршрутизаторы, модемы и сетевые адаптеры.

Маршрутизация в локальных сетях используется примитивная, если она вообще необходима. Чаще всего это статическая либо динамическая маршрутизация (основанная на протоколе RIP).

Иногда в локальной сети организуются рабочие группы — формальное объединение нескольких компьютеров в группу с единым названием.

Сетевой администратор — человек, ответственный за работу локальной сети или её части. В его обязанности входит обеспечение и контроль физической связи, настройка активного оборудования, настройка общего доступа и предопределённого круга программ, обеспечивающих стабильную работу сети.

Технологии локальных сетей реализуют, как правило, функции только двух нижних уровней модели OSI - физического и канального. Функциональности этих уровней достаточно для доставки кадров в пределах стандартных топологий, которые поддерживают LAN: звезда, общая шина, кольцо и дерево

 

Особенности и недостатки.

Операционные системы семейства Linux - наиболее динамично развивающееся семейство ОС. Незаконченность установления полной упорядоченности ресурсов, некоторая сложность в освоении обычными пользователями и неполное признание производителями ПО - вот основные недостатки Linux. Преимуществ гораздо больше, это: Массовость - то есть общественная доступность проекта, участие в нём программистов со всего мира. Благодаря массовости быстрее выявляются изъяны, создаются новые дистрибутивы; Открытость ОС Linux сделала её потрясающей сферой для работы программиста; Бесплатность ОС говорит сама за себя; Развитая оболочка делает эту систему более профессиональной; наконец система безопасности в этой ОС продумана с особой тщательностью. Linux - это особая идеология, которая возможно вскоре покорит мир, придя на смену гегемонии Windows.

Windows и Linux трудно сравнивать "на равных" из-за следующих факторов:

• Исторически слово «Linux» означает ядро операционной системы. Операционные системы на основе ядра Linux, утилит проекта GNU исторически называют GNU/Linux, но в последнее время имя упрощают до «Linux», что не везде приветствуется.
• Linux — это не определённая ОС, их более 600, среди них есть те, которые отличаются друг от друга значительно, а некоторые совсем немного.
• И Windows, и Linux поставляются в различных конфигурациях. Особенно Linux, для которой существует огромное количество вариантов, некоторые из них предназначены для узкого круга задач.
• Цена и широта технической поддержки различаются у разных поставщиков, а также в зависимости от версии и дистрибутива
• Производители оборудования могут устанавливать дополнительное ПО с операционной системой, которое делает доступные функции системы разнообразнее. Иногда они даже спонсируют продавца, снижая цену продукта для пользователя.
• Данные, полученные от маркетинговых подразделений, и результаты тестирования могут расходиться.
• Microsoft распространяет Windows под разными лицензиями (закрытыми). Дистрибутивы Linux, со своей стороны, могут содержать проприетарные компоненты.

С точки зрения пользователя UNIX устроен примерно так:

1. Ядро. Работает с устройствами, управляет памятью и процессами.

2. Текстовая подсистема, работа с системой через терминал. Причем для управления всеми возможностями ОС достаточно только текстовой подсистемы. Возможно вход через эту подсистему многих пользователей. Богатый набор как встроенных утилит, так и приложений, работающих в текстовом режиме.

3. Графическая подсистема Xwindow. Запускается как процесс в системе.

4. Система удаленного доступа в текстовом режиме. Позволяет полноценную работу с ОС в текстовом режиме. Потребляет мало ресурсов. Позволяет работать на сравнительно слабых компьютерах одновременно десяткам и сотням пользователей. Количество сессий ограничено ресурсами компьютеров.

5. Система удаленного доступа в графическом режиме. Позволяет одновременно работать нескольким пользователям в графическом режиме. Количество сессий ограничено ресурсами компьютеров.

6. Система передачи графического окна приложения на другой компьютер. Позволяет запустив приложение на одном компьютере, управлять им с другого компьютера, через окно приложения, передаваемое на этот другой компьютер. Количество сессий ограничено ресурсами компьютеров.

Windows

1. Ядро. Работает с устройствами, управляет памятью и процессами, управляет графической подсистемой.

2. Графическая подсистема. Обеспечивает интерфейс с пользователем. Приоритетная система для пользовательского интерфейса.

3. Текстовая подсистема. Обеспечивает текстовый интерфейс с пользователем. Текстовый интерфейс весьма урезанный. Набор утилит текстового режима как встроенных, так и других производителей весьма куцый. Синтаксис и состав команд текстового режима меняется от версии к версии. Запускается только поверх графического режима.

4. Система удаленного доступа. Появилась впервые, как встроенная в систему, в Windows NT Server 4.0. До этого были только продукты других фирм. В связи с тем, что запускается полноценная графическая сессия, кушает очень много ресурсов. Наличие системы удаленного доступа и количество одновременных сессий может вообще отсутствовать или быть ограничено в разных версиях из коммерческих соображений.

 

Жесткие ссылки

Для создания дополнительных жестких ссылок на существующий файл (но не на директорию, даже не смотря на то, что записи. и.. существуют в системе в виде жестких ссылок) используется команда ln.

Символические ссылки

Для создания символических ссылок используется команда ln с опцией -s. При создании символических ссылок используются имена файлов или директорий, которые могут быть как абсолютными, так и относительными. Если вы используете относительные имена, то, как правило, подразумевается, что создаваемые ссылки будут располагаться в текущей рабочей директории; в противном случае создаваемые вами ссылки будут относительными по отношению к другой точке файловой системы. В листинге 3 показаны два способа создания символических ссылок на файл file1, а также то, как вместо двух жестких ссылок (которые мы не смогли создать в листинге 2) создать две символические ссылки.

Слои программного обеспечения компьютерной системы. Определение ОС.

 

 

Операцио́нная систе́ма, сокр. ОС (англ. operating system, OS) — комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между устройствами вычислительной системы и прикладными программами, а с другой стороны — предназначены для управления устройствами, управления вычислительными процессами, эффективного распределения вычислительных ресурсов между вычислительными процессами и организации надёжных вычислений. Это определение применимо к большинству современных операционных систем общего назначения.