Особливості алгоритмів керування ресурсами

Від ефективності алгоритмів керування локальними ресурсами комп'ютера багато в чому залежить ефективність всієї мережевої ОС вцілому. Наприклад, у залежності від особливостей використаного алгоритму керування процесором, ОС поділяють на багатозадачні й однозадачні, багатокористувацькі й однокористувацькі, на системи, що підтримують багатониткову обробку і не підтримують її, на багатопроцесорні й однопроцесорні системи.

Підтримка багатозадачності. По числу одночасно виконуваних задач ОС можуть бути розділені на два класи:

· однозадачні (наприклад, MS-DOS, MSX);

· багатозадачні (OC EC, OS/2, UNІ, Wіndows 95).

Однозадачні ОС в основному виконують функцію надання користувачу віртуальної машини, роблячи більш простим і зручним процес взаємодії користувача з комп'ютером. Однозадачні ОС включають засоби керування периферійними пристроями, засоби керування файлами, засоби спілкування з користувачем.

Багатозадачні ОС, крім перерахованих вище функцій, керують поділом спільно використовуваних ресурсів, таких як процесор, ОП, файли і зовнішні пристрої.

Підтримка багатокористувацького режиму. По числу одночасно працюючих користувачів ОС поділяються на:

· однокористувацькі (MS-DOS, Wіndows 3.x, ранні версії OS/2);

· багатокористувацькі (UNІ, Wіndows NT).

Головною відмінністю багатокористувацьких систем від однокористувацьких є наявність засобів захисту інформації кожного користувача від несанкціонованого доступу інших користувачів. Важливо відмітити, що не всяка багатозадачна система є багатокористувацькою, і не всяка однокористувацька ОС є однозадачною.

Виштовхуюча і невиштовхуюча багатозадачність. Найважливішим розподілюваним ресурсом є процесорний час. Спосіб розподілу процесорного часу між декількома одночасно існуючими в системі процесами (чи нитками ) багато в чому визначає специфіку ОС. Серед безлічі існуючих варіантів реалізації багатозадачності можна виділити дві групи алгоритмів:

· невиштовхуюча багатозадачність (NetWare, Wіndows 3.x);

· виштовхуюча багатозадачність (Wіndows NT, OS/2, UNІ).

Основною відмінністю між виштовхуючим і невиштовхуючим варіантами багатозадачності є степінь централізації механізму планування процесів. У першому випадку механізм планування процесів цілком зосереджений в ОС, а в другому - розподілений між системою і ПП. При невиштовхуючій багатозадачності активний процес виконується доти, поки він сам, по власної ініціативі, не віддасть керування ОС для того, щоб та вибрала з черги інший готовий до виконання процес.

Підтримка багатонитковості. Важливою властивістю ОС є можливість розпаралелювання обчислень у рамках однієї задачі. Багатониткова ОС розділяє процесорний час не між задачами, а між їх окремими вітками (нитками).

Багатопроцесорна обробка. Іншою важливою властивістю ОС є відсутність чи наявність у ній засобів підтримки багатопроцесорної обробки - мультипроцесування. Мультипроцесування приводить до ускладнення всіх алгоритмів керування ресурсами.

Революційною подією даного етапу з'явилася промислова реалізація мультипрограмування. (Помітимо, що у вигляді концепції й експериментальних систем цей спосіб організації обчислень існував уже біля десяти років.) В умовах різко зрослих можливостей комп'ютера по обробці й зберіганню даних виконання тільки однієї програми в кожний момент часу виявилося вкрай неефективним. Рішенням стало мультипрограмування — спосіб організації обчислювального процесу, при якому в пам'яті комп'ютера перебувало одночасно кілька програм, що поперемінно виконуються на одному процесорі. Ці вдосконалення значно поліпшили ефективність обчислювальної системи: комп'ютер тепер міг використовуватися майже постійно, а не менш половини часу роботи комп'ютера, як це було раніше.

Мультипрограмні системи пакетної обробки так само, як і їхні однопрограмні попередники, мали за мету забезпечення максимального завантаження апаратури комп'ютера, однак вирішували це завдання більш ефективно. У мультипрограмному пакетному режимі процесор не простоював, поки одна програма виконувала операцію в/в (як це відбувалося при послідовному виконанні програм у системах ранньої пакетної обробки), а перемикався на іншу готову до виконання програму. У результаті досягалося збалансоване завантаження всіх пристроїв комп'ютера, а отже, збільшувалося число завдань, розв'язуваних за одиницю часу.

Особливості апаратних платформ.

Комп'ютерна платформа — сукупність комп'ютерів, сумісних між собою в тім або іншому змісті.

Можна розрізнити як мінімум чотири тлумачення цього терміна, так що одна платформа з погляду одного тлумачення може розпастися на комп'ютери зовсім різних платформ із погляду іншого.

Платформа процесора

Розглядається здатність процесора виконувати той самий код, ігноруючи розходження в їхньому внутрішньому пристрої й інтерфейсі. Прикладом платформи процесора є x86.

Платформа операційної системи

Розглядається сумісність або подібність на рівні операційних систем, наприклад, файлових систем і користувальницького середовища. Прикладом платформи операційної системи є UNIX, див. також POSIX.

Сполучення цього тлумачення й платформи процесора приводить до поняття сумісності на рівні виконуваних файлів.

Віртуальні машини

Розглядається можливість комп'ютерних систем, різних у всіх трьох попередніх змістах, виконувати те саме програмне забезпечення у так називаній віртуальній машині. Прикладом віртуальної машини є Java, здатна працювати на платформах, різних з погляду трьох попередніх тлумачень. Для реалізації віртуальної машини потрібно програмне забезпечення, про яке говорять як про кросплатформенне.

Апаратна платформа

Розглядається сумісність із погляду апаратних компонентів, роботи шин тощо Апаратну платформу називають також архітектурою. Прикладом апаратної платформи є IBM PC.

IBM PC (Personal Computer) – платформа персональних комп'ютерів започаткована у серпні 1981 року фірмою IBM моделлю IBM 5150, загально відомою виключно як IBM PC.

Назва IBM PC протягом двох років була однозначною i відрізняла цей вироб від всіх інших тогочасних персональних комп'ютерів таких як ZX-81 або продукції серії Apple II. Коли у 1983 вийшла нова модель IBM PC/XT, фірма IBM скористалася популярністю назви IBM PC давши їй назву IBM PC/розширений (XT маркетингове скорочення англійського слова extended).

Популярність цією платформи та сумісних з нею виробів – близько 90% світових комп'ютерів – призвела до того, що для більшості споживачів персональний комп'ютер, ПІСІ (англ. personal computer), ототожнюється з продукцією IBM PC.

Апаратне забезпечення (англ. hardware) — комплекс технічних засобів, який включає ЕОМ: зовнішні пристрої, термінали, абонентські пункти тощо, які необхідні для функціонування тієї чи іншої системи; фізична частина ЕОМ.

Комп'ютерна шина (англ. computer bus) служить для передачі даних між окремими функціональними блоками комп'ютера і є сукупністю сигнальних ліній, які мають певні електричні характеристики і протоколи передачі інформації. Шини можуть розрізнятися розрядністю, способом передачі сигналу (послідовні або паралельні, синхронні або асинхронні), пропускною здатністю, кількістю і типами підтримуваних пристроїв, протоколом роботи, призначенням (внутрішня або інтерфейсна).

Традиційно в електроніці шиною звався інформаційний канал, до якого приєднувалася низка пристроїв, які могли читати та передавати дані. Але з розвитком комп'ютерних технологій шинами за аналогією стали називати з'єднання типу точка-точка (наприклад AGP чи HyperTransport), а також канали зі складною диспетчеризацією доступу.

Приклади шин

· ISA

· EISA

· PCI

· AGP

· PCI Express

· HyperTransport

· ATA

· Serial ATA

· SCSI

· Fibre Channel

· USB

· FireWire

· LPC

FWH Аппаратная платформа компьютера — нижний слой многоуровневой организации компьютера (аппаратура, операционная система, прикладное програмное обеспечение), на который опираются ОС и прикладное ПО. Аппаратные платформы отличаются друг от друга процессором, чипсетом и другими компонентами материнской платы. Каждая аппаратная платформа имеет список ОС и прикладных программ, которые могут на ней запускаться.

Платформы-бренды

Одной из наиболее распространённых является платформа PC. На рынке персональных компьютеров также распространены компьютеры Apple. Эти платформы являются широко известными брендами. Debian компилирует свои пакеты для GNU/Linux для трёх архитектур процессоров Intel: IA-32 (x86-32), x86-64, IA64. Также официально создаются пакеты для ещё 8 аппаратных платформ. Пакеты, оптимизированные для конкретных процессоров своих платформ пользователи могут создать сами. Debian GNU/Hurd и GNU/kFreeBSD пока поддерживают меньшее количество платформ.

ОС NetBSD портированна на 60 аппаратных платформ (включающих в общей сложности 17 различных процессорных архитектур). В мире довольно много аппаратных платформ. Ниже перечислены некоторые из них.