Функциональные компоненты ОС

Рассмотрим понятие ресурса. Под ресурсом понимается любой объект, кото-

рый может быть использован вычислительным процессом (распределен в процессе

вычислений).

Основные ресурсы:

- аппаратные – процессоры, память, внешние устройства;

- информационные – данные и программы.

Программы ОС группируются согласно выполняемым функциям и называются под-

системами ОС. Все подсистемы разделяются на два больших класса по следующим

признакам:

- по типам локальных ресурсов, которыми управляет ОС; соответствующие под-

системы – подсистемы управления ресурсами;

- по специфические задачи, применимым ко всем ресурсам; соответствующие под-

системы – подсистемы, общие для всех ресурсов.

Основные подсистемы управления ресурсами – это подсистемы:

· управления процессами;

· управления памятью;

· управления файлами и внешними устройствами.

Общие для всех ресурсов – это подсистемы:

· прикладного программного и пользовательского интерфейсов;

· защиты данных и администрирования.

Охарактеризуем их и далее перейдем к их рассмотрению в рамках отдельных тем.

Управление процессами.

Эта подсистема – важнейшая часть ОС. Процесс кратко можно определить как «про-

грамму в стадии выполнения». Реально это некоторый исполняемый код, содержащий

обращения к функциям операционной системы и через их посредство получающий дос-

туп к ресурсам. Таким образом, процесс можно также определить как некоторую заявку

на потребление системных ресурсов.

Подсистема управления процессами планирует выполнение процессов и выполня-

ет следующие функции:

- распределяет процессорное время между несколькими одновременно существу-

ющими в системе процессами;

- занимается созданием, переключением состояния и уничтожением процессов;

- обеспечивает процессы необходимыми системными ресурсами;

- поддерживает синхронизацию процессов;

- обеспечивает взаимодействие процессов.

Управление памятью.

Функциями подсистемы управления памятью являются:

- отслеживание свободной и занятой памяти;

- выделение памяти процессам и ее освобождение при завершении процесса;

- защита памяти процесса;

- вытеснение процессов из оперативной памяти на диск при ее нехватке и возвра-

щение в оперативную память при освобождении места в ней (механизм виртуаль-

ной памяти);

- настройка адресов программы на конкретную область физической памяти.

Управление файлами и внешними устройствами.

Управление файлами и внешними устройствами осуществляется совместной ра-

ботой двух подсистем – файловой системы и подсистемы ввода-вывода.

Файловая система (ФС), экранирует сложности взаимодействия с реальной аппара-

турой при работе с данными. ФС виртуализирует для пользователя набор данных на

внешнем накопителе в виде файла – последовательности байтов, имеющей символь-

ное имя. Файлы группируются в каталоги.

 

Требования к современным ОС

Суть требований к функциональности ОС состоит в управлении ресурсами и обес-

печении интерфейса пользователя и прикладных программ.

Помимо этого, к операционным системам предъявляется целый ряд важных эксп-

луатационных требований.

· Расширяемость – возможность внесения изменений без нарушения целостности

системы. Расширяемость достигается за счет модульной структуры ОС: программы

строятся из набора отдельных модулей, взаимодействующих только через функцио-

нальный интерфейс.

· Переносимость. В идеале код ОС должен легко переноситься с процессора одного

типа на процессор другого типа и с аппаратной платформы одного типа на аппаратную

платформу другого типа. Поскольку переносимые ОС имеют несколько вариантов реали-

зации для разных платформ, это свойство называют также многоплатформенностью.

· Совместимость. Если ОС имеет средства для выполнения прикладных программ,

написанных для других операционных систем, то она обладает совместимостью с эти-

ми ОС. Различают: совместимость на уровне двоичных кодов (исполняемых программ);

на уровне исходных текстов; поддержку пользовательских интерфейсов других ОС.

· Надежность и отказоустойчивость. Система должна быть защищена от внут-

ренних и внешних ошибок, сбоев и отказов. Ее действия должны быть предсказуемы,

а приложения не должны иметь возможности наносить вред ОС.

Эти свойства обеспечиваются архитектурными решениями, положенными в осно-

ву ОС, качеством их реализации (отлаженностью кода) и программной поддержкой

аппаратных средств обеспечения отказоустойчивости (например, источников беспе-

ребойного питания).

· Безопасность. Заключается в защите данных и других ресурсов от несанк-

ционированного доступа. Обеспечивается средствами аутентификации (опреде-

ления легальности пользователя), авторизации (предоставления дифференци-

рованных прав доступа к ресурсам), аудита (фиксации «подозрительных» с точ-

ки зрения безопасности событий).

· Производительность – настолько хорошее быстродействие и время реакции, на-

сколько это позволяет аппаратная платформа. Определяется архитектурой ОС, много-

образием функций, качеством кода, возможностью использования высокопроизводитель-

ной аппаратной платформы.