• Operační systém. Funkce prováděné systémem. operační systém Windows. Účel a hlavní funkce operačních systémů. Složení operačního systému

    Operační systém (OS) je komplex vzájemně propojených systémových programů pro organizaci interakce uživatele s počítačem a spouštění všech ostatních programů. OS označuje složení systémového softwaru a je jeho hlavní součástí. Operační systémy: MS DOS 7.0, Windows Vista Business, Windows 2008 Server, OS/2, UNIX, Linux.

    Hlavní funkce OS:

    správa počítačových zařízení (zdrojů), tzn. koordinovaný provoz veškerého hardwaru PC: standardizovaný přístup k periferním zařízením, správa RAM atd.

    řízení procesů, tzn. provádění programů a jejich interakce s počítačovými zařízeními.

    řídit přístup k datům na energeticky nezávislém médiu (jako je pevný disk, CD atd.), obvykle pomocí souborového systému.

    zachování struktury souborů.

    uživatelské rozhraní, tzn. dialog s uživatelem.

    Další funkce:

    paralelní nebo pseudoparalelní provádění úkolů (multitasking).

    interakce mezi procesy: výměna dat, vzájemná synchronizace.

    ochrana samotného systému a také uživatelských dat a programů před škodlivými akcemi uživatelů nebo aplikací.

    diferenciace přístupových práv a víceuživatelský režim provozu (autentizace, autorizace).

    Operační prostředí Windows vyvinuté společností Microsoft pro počítače kompatibilní s IBM.

    Okna plní tyto hlavní funkce:

    • Pohodlné, intuitivní grafické uživatelské rozhraní.
    • Multitasking, tzn. spuštění více programů současně.
    • Sjednocení využití hardwarových prostředků počítače.

    Funkce Windows:

    • Pravidla pro psaní programu. Pro práci v prostředí Windows musí být program napsán podle určitých pravidel, která se výrazně liší od pravidel přijatých v MS-DOS.

    Windows také umožňuje spouštění programů napsaných pro MS DOS, ale programy nemohou využívat výhod systému Windows.

    • GUI uživatelské rozhraní ve Windows je založeno na myšlence okenního rozhraní, které je také přijato v řadě dalších moderních operačních systémů (například UNIX). Každý program má své vlastní okno, ve kterém se vyměňují zprávy s uživatelem. Pro přehlednost Windows hojně využívají ikony (piktogramy) znázorňující jednotlivé programy.

    Rozhraní Windows je navíc do značné míry standardizované, což uživatelům usnadňuje učení se nového softwaru.

    • multitasking. Režim multitasking umožňuje spouštět několik aplikací současně, například textový procesor, databázi, hru, a přepínat mezi nimi.
    • Komunikace mezi aplikacemi. Navíc je možná výměna dat mezi aplikacemi, což umožňuje například informace vytvořené v tabulkovém procesoru přenést přes schránku do textového dokumentu.

    Části, které tvoří počítač, se nazývají moduly. Mezi všemi moduly jsou hlavní moduly, bez kterých není provoz počítače možný, a zbývající moduly, které se používají k řešení různých problémů: vstup a výstup grafických informací, připojení k počítačové síti atd.

    Osobní počítače se obvykle skládají z následujících hlavních modulů:

    Systémová jednotka.

    Systémová jednotka obsahuje všechny hlavní součásti počítače:

    základní deska;

    Elektronické obvody (procesor, ovladače zařízení atd.);

    Pohonná jednotka;

    Pohony (pohony).

    Charakteristika hlavních PC modulů

    Základní deska

    Základní deska (systémová, hlavní) deska je ústřední součástí každého počítače. Základní deska obecně obsahuje centrální procesor, koprocesor, řadiče, které zajišťují komunikaci mezi centrálním procesorem a periferními zařízeními, RAM, mezipaměť, prvek ROM-BIOS, baterii, generátor krystalových hodin a sloty pro připojení dalších zařízení.

    Celkový výkon základní desky není určen pouze tím hodinová frekvence, ale také množství data zpracovává za jednotku času centrální procesor, stejně jako šířka autobusu výměnu dat mezi různými zařízeními na základní desce.

    Přístav– vícebitový vstup nebo výstup v zařízení.

    procesor

    Obecně je procesor chápán jako zařízení, které provádí soubor operací s daty prezentovanými v digitální podobě. V kontextu výpočetní techniky je to procesor centrální procesorová jednotka, který má schopnost vybírat, dekódovat a provádět příkazy a také vysílat a přijímat informace z jiných zařízení.

    Výroba moderních osobních počítačů začala, když byl procesor vyroben ve formě samostatného mikroobvodu.

    Vlastnosti procesoru:

    1. zpracování dat podle daného programu - funkce ALU;

    2. softwarové řízení provozu počítačových zařízení - funkce řídící jednotky (řídicí zařízení).

    Součástí procesoru jsou i registry – řada speciálních paměťových buněk.

    Registry plní dvě funkce:

    Krátkodobé uložení čísla nebo příkazu;

    Provádění některých operací na nich.

    Výkon CPU je charakterizován následujícími hlavními parametry:

    1. Frekvence hodin;

    2. stupeň integrace;

    3. vnitřní a vnější bitová hloubka zpracovávaných dat;

    4. paměť, která může být adresována CPU.

    Paměť

    CPU má přístup k datům v RAM. Práce počítače s uživatelskými programy začíná po načtení dat z externí paměti do RAM.

    RAM pracuje synchronizovaně s CPU a má rychlý přístupový čas. RAM ukládá data pouze při zapnutém napájení. Výpadek napájení vede k nevratné ztrátě dat, takže uživateli, který pracuje s velkým množstvím dat po dlouhou dobu, se doporučuje pravidelně ukládat mezivýsledky na externí média.

    Periferní zařízení lze rozdělit do několika skupin podle jejich funkčního účelu:

    1. I/O zařízení- určené pro zadávání informací do PC, jejich výstup ve formátu nezbytném pro obsluhu nebo výměnu informací s jinými PC. Externí disky, modemy lze připsat tomuto typu PU.

    2. Výstupní zařízení– určené k zobrazování informací ve formátu požadovaném operátorem. Tento typ periferií zahrnuje: tiskárnu, monitor, audio systém.

    3. Vstupní zařízení– Vstupní zařízení jsou zařízení, jejichž prostřednictvím lze zadávat informace do počítače. Jejich hlavním účelem je realizovat dopad na stroj. Mezi tyto typy periferií patří: klávesnice, skener, grafický tablet atd.

    4. Další odpalovací zařízení- jako je manipulátor "myš", který pouze poskytuje pohodlné ovládání grafického rozhraní operačních systémů PC a nenese výrazné funkce vstupu nebo výstupu informací; WEB-kamery, které usnadňují přenos obrazových a zvukových informací na internetu nebo mezi jinými počítači. To druhé lze ovšem připsat i vstupním zařízením, a to díky možnosti ukládat foto, video a audio informace na magnetická nebo magnetooptická média.

    Grafický editor

    Mezi softwarové nástroje pro tvorbu a zpracování vektorové grafiky patří grafické editory (například Adobe Illustrator, Macromedia Freehand, CorelDraw) a vektorizéry (tracery) - specializované balíčky pro převod rastrových obrázků na vektorové (například Adobe StreamLine, CorelTrace). Vektorový editor Adobe Illustrator je jedním z obecně uznávaných lídrů mezi programy této třídy. Jeho zvláštní výhoda spočívá v dobře zavedené interakci s ostatními produkty Adobe, především s balíčky Photoshop a PageMaker. Tyto aplikace jsou vyrobeny ve stejném stylu a tvoří kompletní balíček. Vektorový editor Macromedia Freehand s jednoduchým a přátelským rozhraním je pohodlný nástroj pro začátečníky. Program je malý a rychlý. Nenáročná na hardwarové zdroje umožňuje pracovat na počítačích střední třídy. Nástroje programu jsou dostatečné pro vývoj složitých dokumentů a pouze v některých prvcích jsou horší než výkonnější nástroje Adobe Illustrator a CorelDraw. Balíček je speciálně upraven pro spolupráci s programem pro rozložení počítače QuarkXPress. Vektorový editor CorelDraw je historicky, zejména v Rusku, považován za hlavní balík pro tvorbu a zpracování vektorové grafiky na platformě Windows. Mezi jeho přednosti patří pokročilý řídicí systém a rozsáhlé nástroje pro nastavení parametrů nástroje. Pokud jde o schopnost vytvářet nejsložitější umělecké kompozice, CorelDraw znatelně převyšuje konkurenci. Rozhraní programu je však obtížné zvládnout. Adobe StreamLine tracer právem zaujímá přední místo ve své třídě programů. Přestože jsou k dispozici výkonnější balíčky orientované na kreslení, jsou velmi náročné na hardwarové zdroje a jsou mnohem dražší. StreamLine umožňuje doladit parametry vektorizace, což zlepšuje její přesnost. Vektorizace je užitečná především pro převod kreseb, černobílých kreseb a další jednoduché grafiky bez polotónů. Obrazy ve stupních šedi a barevné obrázky se zpracovávají hůře a výsledek vyžaduje značné zjemnění, aby se přiblížil originálu. Mezi programy pro tvorbu obrázků na platformě Macintosh stojí za zmínku balíček bitmapového malování a úpravy obrázků PixelPaint Pro od Pixel Resources. Mezi programy pro počítačové malování pro grafické stanice Silicon Graphics (SGI) zaujímá zvláštní místo balíček StudioPaint 3D od Alias ​​​​Wavefront, který umožňuje malovat různými nástroji („štětci“) v reálném čase přímo na trojrozměrné modely. Balíček pracuje s neomezeným počtem obrazových vrstev a poskytuje 30 úrovní vrácení předchozí akce (zpět), zahrnuje operace korekce barev a „spline brushe“, jejichž „tah“ lze bod po bodu upravovat jako spline křivku. StudioPaint 3D podporuje tablet s citlivým perem, které umožňuje umělci nakreslit tradiční skicu od ruky a poté přenést kresbu do balíčků 3D modelování nebo animace a sestavit 3D model ze skici. Program pro tvorbu a zpracování trojrozměrné grafiky 3D Studio Max od Kinetix byl původně vytvořen pro platformu Windows. Tento balíček je považován za „poloprofesionální“. Jeho zdroje jsou však dostačující pro vývoj vysoce kvalitních trojrozměrných snímků neživých předmětů. Charakteristickými rysy balíčku jsou podpora velkého množství hardwarových akcelerátorů 3D grafiky, výkonné světelné efekty a velké množství doplňků vytvořených společnostmi třetích stran. Srovnatelná nenáročnost na hardwarové zdroje umožňuje pracovat i na počítačích střední třídy. Z hlediska modelování a animace je však balíček 3D Studio Max horší než pokročilejší softwarové nástroje.

    Operační systém je sada systémových a obslužných programů, která spravuje zdroje výpočetního systému a poskytuje uživatelské rozhraní, software-hardware a softwarové rozhraní.

    Spoléhá se na základní software, BIOS (Základní Input-Output System). Programy, které běží pod operačním systémem, se nazývají aplikace. Výpočetní systémové prostředky jsou chápány jako množství paměti RAM, čas procesoru, externí paměť, externí zařízení.

    Operační systém poskytuje následující typy rozhraní:

    1. rozhraní mezi uživatelem a softwarem a hardwarem počítače (uživatelské rozhraní);

    2. rozhraní mezi softwarem a hardwarem (rozhraní software-hardware);

    3. rozhraní mezi různými typy softwaru (softwarové rozhraní).

    Všechny operační systémy poskytují dávkový a interaktivní režim provozu.

    V dávkovém režimu operační systém automaticky provádí danou sekvenci příkazů.

    V režimu dialogu< операционная система находится в ожидании команды пользователя, получив её, приступает к исполнению, а после завершения возвращает отклик и ждёт очередной команды. Диалоговый режим работы основан на использовании прерываний. Прерыванием называется способность операционной системы прервать текущую работу и отреагировать на события, вызванные пользователем с помощью управляющих устройств.

    Podle způsobu implementace uživatelského rozhraní se rozlišují negrafické a grafické operační systémy.

    Negrafické operační systémy používají rozhraní příkazového řádku. Hlavním ovládacím zařízením je v tomto případě klávesnice. Ovládací příkazy se zadávají jako některá slova do pole příkazového řádku, kde je lze upravovat. Provádění příkazu začíná nejčastěji po stisknutí určité klávesy.

    Grafické operační systémy poskytují sofistikovanější rozhraní, které kromě klávesnice používá jako ovládací zařízení myš. Provoz grafického operačního systému je založen na interakci aktivních a pasivních ovládacích prvků na obrazovce. Aktivním ovládáním je ukazatel myši, jehož pohyb po obrazovce je synchronizován s pohybem myši. Pasivní ovládací prvky jsou grafické ovládací prvky aplikací: tlačítka na obrazovce, ikony, přepínače, rozevírací seznamy, nabídky atd.

    Většina moderních grafických operačních systémů je multitasking. Řídí distribuci prostředků výpočetního systému mezi aplikacemi a poskytují:

    1. schopnost spouštět více aplikací současně;

    2. schopnost vyměňovat si data mezi aplikacemi;

    3. možnost sdílení softwaru, hardwaru a síťových zdrojů výpočetního systému několika aplikacemi.


    Podobné informace.


    Operační systém je prostředníkem mezi počítačem a uživatelem, zajišťuje jejich interakci a je zodpovědný za spouštění programů. Nejznámější zástupci: Linux, Microsoft, Mac OS a tak dále. V tomto článku se budeme zabývat složením a funkcemi.Budeme mluvit o obecných parametrech bez odkazu na konkrétní OS.

    Z čeho se skládá operační systém?

    Než budeme mluvit o tom, jaké jsou funkce operačních systémů, zvážíme, z čeho se skládá.

    1. Softwarový modul, který spravuje systém souborů.
    2. Ovladače zařízení. Zajišťují správnou funkci každého hardwarového prvku počítače a také výměnu informací s jinými zařízeními.
    3. Procesor, který reaguje na uživatelské příkazy.
    4. Servisní programy. S jejich pomocí lze pracovat v počítačových sítích s disky a soubory.
    5. Moduly, které poskytují grafické prostředí pro uživatele.
    6. Systém nápovědy, který vám pomůže najít odpověď na jakoukoli otázku týkající se operačního systému a práce s ním.

    Funkce operačních systémů se mohou lišit v závislosti na jejich typu. Existuje několik klasifikací. Pojďme se podívat na ty hlavní.

    1. Podle počtu současně pracujících uživatelů OS se rozlišují: jednouživatelské (staré verze, např. MS-DOS, Windows 3.x, starší verze OS / 2) a víceuživatelské (např. UNIX , Windows NT).

    2. Podle počtu současně prováděných úloh: single-tasking (např. MSX, MS-DOS) a multitasking Windows 95, UNIX).

    Co dělá operační systém?

    Zvažte nyní hlavní funkce operačního systému:

    • provádění uživatelských příkazů na vyžádání (spouštění a zavírání programů, vstup a výstup informací, uvolnění další paměti atd.);
    • přístup k (tiskárna, myš, klávesnice atd.);
    • načtení softwaru do paměti RAM a jeho spuštění;
    • cvičení paměti;
    • ukládání dat o chybách a poruchách v systému;
    • poskytování rozhraní uživateli;
    • přístup a správa dalších paměťových médií.

    To znamená, že všechny akce prováděné osobou prostřednictvím vstupních nástrojů jsou prováděny počítačem pomocí operačního systému. To vám umožní poskytovat pohodlné. Existují také další funkce operačních systémů:

    • multitasking;
    • diferenciace přístupových práv;
    • efektivní alokace zdrojů mezi procesy;
    • ochrana systému a uživatelských dat;
    • interakce mezi procesory a jejich synchronizace.

    Systémový shell, na který jsme tak zvyklí, nám poskytuje možnost pohodlně využívat počítačové prostředky. Účelem a funkcemi operačních systémů je pohodlí komunikace se strojem, strukturování a automatizace procesů. Vývojáři a tvůrci shellů pro osobní počítače v průběhu let usnadnili život nám, běžným uživatelům, programátorům, zaváděním nových funkcí a omezením ruční práce. Existuje dokonce názor, že v blízké budoucnosti stroje z velké části nahradí člověka.

    Zvláštní místo mezi softwarovými nástroji všech typů zaujímají operační systémy, které jsou jádrem softwaru.

    Operační systém je sada programů, které poskytují:

    • * řízení zdrojů, tzn. koordinovaný provoz veškerého počítačového hardwaru;
    • * řízení procesů, tzn. provádění programů, jejich interakce s počítačovými zařízeními, s daty;
    • * uživatelské rozhraní, tzn. dialog mezi uživatelem a počítačem, provádění určitých jednoduchých příkazů - operace zpracování informací.

    Tato definice operačního systému již odkazuje na jeho funkce, proto se podívejme na tyto funkce podrobněji.

    Operační systémy jsou typem softwaru, který je nejvíce závislý na stroji a zaměřují se na konkrétní modely počítačů, protože přímo ovládají svá zařízení nebo, jak se říká, poskytují rozhraní mezi uživatelem a počítačovým hardwarem.

    Do té míry, do jaké je nutné porozumět funkcím operačních systémů, lze hardware počítače považovat za sestávající z následujících prvků:

    • * centrální procesor mající specifickou architekturu (struktura registrů, sada a forma instrukcí, formát zpracovávaných dat atd.) a vyznačující se výkonem, tzn. počet jednoduchých operací provedených za jednotku času, jakož i další kvality;
    • * paměť s náhodným přístupem, charakterizovaná kapacitou (objem) a rychlostí výměny dat (především s centrálním procesorem);
    • * periferní zařízení, mezi nimiž jsou;
    • * vstupní zařízení (klávesnice, myš, skener atd.);
    • * výstupní zařízení (displej, tiskárna, plotr atd.);
    • * externí paměťová zařízení (mechaniky pro magnetické a optické disky, zařízení pro práci s páskami atd.);
    • * multimediální zařízení.

    Všechna tato hardwarová zařízení jsou souhrnně označována jako počítačové prostředky.

    Ve srovnání s RAM mají externí úložná zařízení prakticky neomezenou kapacitu. Kapacita vestavěného úložiště osobních počítačů - pevného disku - je tedy obvykle 50-100krát větší než množství paměti RAM. Pro ostatní zařízení - disketové mechaniky a optické disky - se používají vyměnitelná média, nicméně doba přístupu k informacím na externích úložných zařízeních je mnohem delší než k informacím v RAM (tisíckrát). Vstupně-výstupní zařízení také pracují pomaleji než centrální procesor.

    Za dobu existence počítačů prošly operační systémy výrazným vývojem. První operační systémy byly tedy jednouživatelské a jednoúlohové. Efektivita využití počítačových zdrojů se v tomto případě ukázala jako nízká kvůli výpadkům všech funkčních periferních zařízení počítače kromě jednoho. Například při zadávání dat byla centrální procesorová jednotka, výstupní zařízení a externí úložná zařízení nečinná.

    S tím, jak rostly možnosti, výkon a poměry nákladů počítačových zařízení, se situace stala neúnosnou, což vedlo ke vzniku multitasking operační systémy, které zůstaly jednouživatelské.

    Takové operační systémy umožňují řazení úloh do fronty pro provádění, paralelní provádění úloh, sdílení počítačových zdrojů mezi běžícími úlohami. Takže například jedna úloha může provádět vstup dat, další může provádět centrální procesor, třetí může vydávat data a čtvrtá může zařazovat do fronty. Nejdůležitějším technickým řešením, které takové příležitosti poskytlo, je vzhled vlastních procesorů (řadičů) v externích zařízeních.

    Při multitaskingu:

    • * v paměti RAM je několik uživatelských úloh;
    • * provozní doba procesoru je rozdělena mezi programy, které jsou v paměti RAM a jsou připraveny ke zpracování procesorem;
    • * Paralelně s prací procesoru probíhá výměna informací s různými externími zařízeními.

    Nejdokonalejší a nejkomplexnější multi-user multi-tasking operační systémy, které umožňují současné provádění mnoha úloh mnoha uživateli sdílení zdrojů počítač podle priorit uživatele a ochrana dat každého uživatele před neoprávněným přístupem. V tomto případě běží operační systém sdílení času, těch. slouží mnoha uživatelům, z nichž každý pracuje ze svého vlastního terminálu.

    Podstata režimu sdílení času je následující. Každému programu, který je v paměti RAM a je připraven ke spuštění, je přidělen pevný časový interval nastavený v souladu s prioritou uživatele (interval multiplexování). Pokud není program v tomto intervalu vykonán do konce, jeho provádění je násilně přerušeno a program je převeden na konec fronty. Další program je převzat z hlavy fronty, která se provede během odpovídajícího intervalu multiplexu, poté přejde na konec fronty atd. podle cyklického algoritmu. Pokud je interval multiplexování dostatečně malý (~200 ms) a průměrná délka fronty programů připravených ke spuštění je malá (~10), pak se další časový úsek přiděluje programu každé 2 s. Za těchto podmínek žádný z uživatelů prakticky nepociťuje zpoždění, protože jsou srovnatelné s reakční dobou člověka.

    Jednou z variant režimu sdílení času je režim na pozadí, kdy program s nižší přednost pracuje na pozadí programu s vyšší prioritou. Práce v reálném čase je podobná práci sekretářky manažera. Sekretářka se zabývá aktuálními záležitostmi, dokud šéf nedá naléhavý rozkaz. soubor procesoru operačního počítače

    Kromě uvažovaných způsobů organizace výpočetního procesu se stále více rozšiřuje schéma, ve kterém počítač řídí nějaký externí proces, zpracovává data a informace přímo pocházející z řídicího objektu. Protože určujícím faktorem jsou data skutečně pocházející z řídicího objektu, nazývá se tento režim režim v reálném čase, a jeho organizace je přiřazena specializovanému operačnímu systému.

    Zastavme se u některých pojmů, které jsou důležité pro pochopení principů fungování všech operačních systémů (OS).

    pojem proces hraje klíčovou roli a zavádí se ve vztahu ke každému programu jednotlivého uživatele. Řízení procesů (jako celku a každého zvlášť) je nejdůležitější funkcí OS. Při provádění programů na centrálním procesoru je třeba rozlišovat následující charakteristické stavy (obr. 1):

    • * potomek - příprava podmínek pro provedení zpracovatelem;
    • * aktivní stav (nebo "Účet") - přímé provedení zpracovatelem;
    • * očekávání - kvůli použití jakéhokoli požadovaného zdroje;
    • * připravenost - program se nespustí, ale jsou poskytnuty všechny prostředky nezbytné pro provedení programu, kromě centrálního procesoru;
    • * konec - normální nebo abnormální ukončení provádění programu, po kterém mu není poskytnut procesor a další prostředky.

    Rýže. 1.

    Pojem „zdroj“ ve vztahu k výpočetní technice je třeba chápat jako funkční prvek výpočetního systému, který lze přiřadit k procesu po určitou dobu. Spolu s fyzickými zdroji - skutečnými počítačovými zařízeními - lze pomocí moderních operačních systémů vytvářet a využívat virtuální (imaginární) zdroje, což jsou modely fyzických. Z hlediska důležitosti jsou virtuální prostředky jedním z nejdůležitějších konceptů pro budování moderních operačních systémů. Virtuální prostředek je model nějakého fyzického prostředku, který je vytvořen pomocí jiného fyzického prostředku. Například charakteristickým představitelem virtuálního zdroje je RAM. Počítače mají zpravidla omezené množství paměti RAM (fyzické). Funkčně lze její objem zvětšit částečným zápisem obsahu RAM na magnetický disk. Pokud je tento proces organizován tak, že uživatel vnímá veškerou rozšířenou paměť jako RAM, pak se taková „RAM“ paměť nazývá virtuální.

    Nejúplnějším projevem konceptu virtuality je koncept virtuálního stroje, který je výchozím bodem pro programování ve vyšších jazycích, jako je Pascal. Virtuální stroj je idealizovaný model skutečného stroje, který izoluje uživatele od hardwarových funkcí konkrétního počítače, reprodukuje architekturu skutečného stroje, ale má vylepšené vlastnosti:

    • * nekonečná paměť s libovolně zvolenými způsoby přístupu k jejím datům;
    • * jeden (nebo několik) procesů popsaných v uživatelsky přívětivém programovacím jazyce;
    • * libovolný počet externích zařízení s libovolnou kapacitou a přístupem.

    Pojem přeruší provádění programu je základem pro vytvoření jakéhokoli operačního systému. Z celé řady důvodů přerušení je třeba rozlišit dva typy: první a druhý druh. Systémová přerušení prvního druhu nastávají, když proces v aktivním stavu potřebuje buď získat nějaký zdroj, nebo se ho vzdát, nebo provést nějakou akci se zdrojem. Do této skupiny patří také tzv. interní přerušení spojená s chodem procesoru (například aritmetické přetečení nebo zmizení pořadí v operacích s pohyblivou řádovou čárkou). Systémové příčiny přerušení druhého druhu jsou způsobeny potřebou synchronizace mezi paralelními procesy.

    Při zpracování každého přerušení je třeba provést následující posloupnost akcí:

    • * Vnímání požadavku na přerušení;
    • * zapamatování stavu přerušeného procesu, určeného hodnotou programového čítače a dalších registrů procesoru;
    • * předání řízení přerušujícímu programu, pro který je do programového čítače zadána adresa odpovídající tomuto typu přerušení;
    • * obsluha přerušení;
    • * Obnovení přerušeného procesu.

    Ve většině počítačů jsou první tři fáze implementovány hardwarem a zbytek - blokem programů pro zpracování přerušení operačního systému. V současné době se používá mnoho typů různých operačních systémů pro počítače různých typů, ale v jejich struktuře existují obecné principy. Jako součást mnoha operačních systémů lze vyčlenit určitou část, která je základem celého systému a nazývá se jádro. Jádro obsahuje nejběžněji používané moduly, jako je modul řízení přerušení systému, prostředky pro distribuci takových základních zdrojů, jako je RAM a procesor. Programy, které tvoří jádro, jsou při načítání OS umístěny v RAM, kde jsou neustále umístěny a používány během provozu počítače. Takové programy se nazývají rezidenční. Rezidentní programy také zahrnují programy ovladačů, které řídí činnost periferních zařízení.

    Důležitou součástí OS je příkazový procesor- program zodpovědný za interpretaci a provádění nejjednodušších příkazů zadaných uživatelem a jeho interakci s jádrem OS. Operační systém by navíc měl obsahovat bohatou sadu utility- obvykle malé programy, které obsluhují různá počítačová zařízení (například utilita pro formátování magnetických disků, utilita pro obnovu bezmyšlenkovitě smazaných souborů atd.).

    Hlavní funkce:

    • · Spouštění na žádost programů těch docela elementárních (nízkoúrovňových) akcí, které jsou společné většině programů a často se vyskytují téměř ve všech programech (vstup a výstup dat, spouštění a zastavování jiných programů, alokace a uvolnění další paměti, atd.).
    • Načítání programů do RAM a jejich spouštění.
    • · Standardizovaný přístup k periferním zařízením (I/O zařízení).
    • · Správa paměti s náhodným přístupem (distribuce mezi procesy, organizace virtuální paměti).
    • · Správa přístupu k datům na energeticky nezávislých médiích (jako je pevný disk, optické disky atd.) organizovaných v konkrétním systému souborů.
    • · Poskytování uživatelského rozhraní.
    • · Síťové operace, podpora zásobníku síťových protokolů.

    Další funkce:

    • · Paralelní nebo pseudoparalelní provádění úkolů (multitasking).
    • · Efektivní distribuce zdrojů výpočetního systému mezi procesy.
    • · Diferenciace přístupu různých procesů ke zdrojům.
    • · Organizace spolehlivých výpočtů (nemožnost jednoho výpočetního procesu záměrně nebo omylem ovlivnit výpočty v jiném procesu) je založena na diferenciaci přístupu ke zdrojům.
    • · Interakce mezi procesy: výměna dat, vzájemná synchronizace.
    • · Ochrana samotného systému i uživatelských dat a programů před akcemi uživatele (škodlivými nebo nevědomými) nebo aplikacemi.
    • · Víceuživatelský režim provozu a rozlišení přístupových práv (viz autentizace, autorizace).

    Operační systém je sada softwarových nástrojů, které řídí počítačový hardware a aplikační programy, jakož i jejich vzájemnou interakci a interakci s uživatelem. Ve většině počítačových systémů jsou operační systémy hlavní částí systémového softwaru.

    Operační systém funguje jako spojovací článek mezi hardwarem počítače na jedné straně a spustitelnými programy a také uživatelem na straně druhé. Operační systém je obvykle uložen v externí paměti počítače – na disku. Když zapnete počítač, je načten z diskové paměti a umístěn do RAM. Tento proces se nazývá bootování operačního systému.

    Operační systém lze nazvat softwarovou nadstavbou řídicího zařízení počítače. Skrývá před uživatelem složité zbytečné detaily interakce se zařízením a tvoří mezi nimi vrstvu. Díky tomu jsou lidé osvobozeni od velmi pracné práce spojené s organizováním interakce s počítačovým hardwarem.

    Operační systém na jedné straně funguje jako rozhraní mezi hardwarem počítače a uživatelem s jeho úkoly, na druhé straně je navržen tak, aby efektivně využíval zdroje výpočetního systému a organizoval spolehlivé výpočty.

    Hlavní funkce operačních systémů:

    Standardizovaný přístup k periferním zařízením (I/O zařízení).

    Správa RAM (alokace mezi procesy, virtuální paměť).

    Řízení přístupu k datům na energeticky nezávislých médiích (jako je pevný disk, CD atd.) organizovaných v konkrétním systému souborů.

    Uživatelské rozhraní.

    Síťové operace, podpora zásobníku protokolů.

    Paralelní nebo pseudoparalelní provádění úkolů (multitasking).

    Interakce mezi procesy: výměna dat, vzájemná synchronizace.

    Ochrana samotného systému, ale i uživatelských dat a programů, před akcemi uživatelů (škodlivými nebo nevědomými) nebo aplikacemi.

    Rozlišení přístupových práv a víceuživatelský režim provozu (autentizace, autorizace).

    Různé modely počítačů používají operační systémy s různými architekturami a schopnostmi. K provozu vyžadují různé zdroje. Poskytují různé stupně služeb pro programování a práci s hotovými programy. V závislosti na počtu současně zpracovávaných úloh a počtu uživatelů, kterým může operační systém sloužit, existují čtyři hlavní třídy operačních systémů:


    Jednouživatelský single-tasking, který podporuje jednu klávesnici a může pracovat pouze s jednou (v tuto chvíli) úlohou;

    Jednouživatelské single-tasking s tiskem na pozadí, které umožňují kromě hlavního úkolu spustit ještě jeden úkol navíc, obvykle zaměřený na tisk informací. To urychluje práci při vydávání velkého množství informací pro tisk;

    Multitasking pro jednoho uživatele, který umožňuje jednomu uživateli zpracovávat několik úloh paralelně. Například k jednomu počítači lze připojit několik tiskáren, z nichž každá bude pracovat pro "svůj vlastní" úkol;

    Multi-user multitasking, který umožňuje více uživatelům spouštět více úloh na stejném počítači. Tyto operační systémy jsou velmi složité a vyžadují značné strojové zdroje.

    Nejběžnější operační systémy jsou:

    Mac OS je operační systém společnosti Apple Corporation.

    OS/2 je operační systém od IBM.

    Windows je operační systém společnosti Microsoft Corporation.

    Linux je obecný název pro operační systémy podobné Unixu založené na stejnojmenném jádru a knihovnách a systémových programech pro něj zkompilovaných, vyvinutých jako součást projektu GNU.

    Systémový software je určen především k obsluze samotného počítače, k řízení provozu jeho zařízení. Hlavní částí systémového softwaru je operační systém (OS).

    F operační systém (základní software) je soubor programů, které doplňují funkce technické podpory a realizují propojení uživatelů počítače s jeho fyzickými prostředky.

    OS je komplexní softwarový systém, který řídí provoz počítače. Organizuje dialog s uživatelem, poskytuje pohodlný přístup ke zdrojům a řídí provádění všech programů. Po zapnutí počítače se operační systém nahraje do paměti RAM počítače. Přesněji řečeno, jádro OS je načteno do RAM z magnetického disku, tedy té části systému, která musí být vždy v RAM za chodu počítače. Disk, na kterém je OS uložen a ze kterého se načítá, se nazývá systémový disk.

    Každý operační systém, bez ohledu na typ, plní tři hlavní funkce:

    – správa počítačových zařízení;

    – interakce s uživatelem;

    - práce se soubory.

    MS-DOS podporuje single-tasking, zatímco Windows podporuje multitasking. Provozní režim single-tasking znamená, že v tuto chvíli lze na počítači spustit pouze jeden program, který uživatel spustí ke spuštění (inicializovaný uživatelem). A teprve po dokončení tohoto programu může uživatel inicializovat další program.

    Multitaskingový režim počítače znamená, že uživatel může spouštět několik aplikačních programů najednou a pracovat s nimi současně. Spuštěné programy se nazývají aktivní úlohy a všechny se zobrazují jako ikony na hlavním panelu Windows. Například můžete současně spouštět programy "Kalkulačka", "Poznámkový blok", "Malování"; okna těchto programů se objeví na obrazovce. Uživatel, který se pohybuje z jednoho okna do druhého, může s těmito aplikacemi pracovat postupně. Při takových přechodech se předchozí program neuzavře, to znamená, že se nevyjme z paměti RAM a je připraven pokračovat ve své práci kdykoli, jakmile se uživatel vrátí do svého okna.

    Často dochází k situaci, kdy některý ze spuštěných programů vyžaduje dlouhou dobu pro svou práci. Například velké matematické výpočty nebo kontrola disků na viry. V tomto případě se tento program spouští na pozadí, to znamená, že jeho provádění se nezastaví, dokud není zcela dokončeno, a zároveň (na jeho pozadí) může uživatel provádět nějakou operativní práci s jinými programy, např. můžete například zadat text do textového editoru.



    Jeden z aspektů řídicí funkce operačního systému se projevuje v podpoře režimu multitaskingu: řízení procesoru a RAM. Pro současné provádění více programů musí operační systém mezi ně rozdělit procesorový čas, hlídat umístění těchto programů a dat v paměti, aby se vzájemně nerušily (oddělená paměť).

    Správa externích počítačových zařízení je dalším aspektem první funkce operačního systému. Operační systém obsahuje speciální programy pro správu externích zařízení, které se nazývají ovladače externích zařízení. Pro každý typ a každý konkrétní model externího zařízení existuje ovladač. Někdy OS automaticky vybere příslušný ovladač, někdy se o něj musí postarat uživatel.

    Naučit se pracovat na počítači znamená především naučit se pracovat s operačním systémem. Obvykle je uživatel, který je zvyklý pracovat v prostředí konkrétního OS, konfrontován s neznámým systémem, s neobvyklou situací na obrazovce, zmaten. V počítačové terminologii se termín uživatelské rozhraní používá k označení způsobu interakce programu s uživatelem. Je velmi pohodlné, když je uživatelské rozhraní jednotné. Příkladem takového jednotného rozhraní je prostředí dialogového prostředí Norton Commander (NC). Jeho analogy jsou implementovány v různých operačních systémech. Nepříliš kompetentní uživatel možná neví, s jakým OS pracuje, ale umí se orientovat v NC rozhraní. Příkladem dalšího jednotného rozhraní systému je plocha Windows. Jedná se o objektově orientované grafické prostředí. S příchodem nových verzí Windows jej lze v některých ohledech vylepšit, ale základní principy zůstanou zachovány pro zachování kontinuity, pro pohodlí uživatele.

    Základní uživatelské dovednosti pro práci s operačním systémem jsou následující:

    – být schopen najít požadovaný program a inicializovat jeho provádění;

    – být schopen provádět základní operace se soubory: kopírovat, přesouvat, mazat, přejmenovávat, prohlížet obsah souborů;

    – získat informace nápovědy o stavu počítače, o zaplnění disků, o velikostech a typech souborů.

    Operační systém komunikuje s uživatelem v dialogovém (interaktivním) režimu ve tvaru:

    <Приглашение ОС> - <Команда, отдаваемая пользователем>

    Takové schéma je univerzální. V závislosti na použitém rozhraní se však může lišit jak forma pozvánky, tak způsob předání příkazu. Pokud práce probíhá bez použití jakéhokoli pohodlného dialogového prostředí, pak uživatel komunikuje s OS prostřednictvím příkazového řádku. To je možné například při práci s MS-DOS. Na obrazovce na příkazovém řádku se objeví znakový kurzor, což znamená, že systém je připraven přijmout příkaz. Obvykle je na příkazovém řádku také uvedena aktuální jednotka a aktuální adresář, se kterými OS může pracovat. Uživatel by měl takový stav příkazového řádku vnímat jako výzvu systému k zadání příkazu. Poté uživatel zadá požadovaný příkaz pomocí klávesnice. Zároveň musí striktně dodržovat syntaxi příkazu, jinak nebude akceptován. Například:

    C:\> sopy filel.txt A:\file2.txt

    Před znakem „>“ jsou zobrazeny informace zobrazené na řádku OS, které označují aktuální jednotku (C) a aktuální adresář (kořen). Po ikoně ">" se zaznamená příkaz zadaný uživatelem. Jeho smyslem je zkopírovat soubor s názvem filel.txt z aktuální jednotky a adresáře do kořenového adresáře jednotky A pod novým názvem file2.txt.

    Sada příkazů, kterým operační systém rozumí, tvoří příkazový jazyk OS. V tomto režimu komunikace - režimu příkazového řádku musí uživatel znát příkazový jazyk se všemi podrobnostmi o jeho syntaxi. Nyní je velmi vzácné pracovat na PC v režimu příkazového řádku. Dialogové shelly jsou hlavním komunikačním prostředkem. Ale bez ohledu na to, zda se dialogové okno používá nebo ne, každý OS má svůj vlastní příkazový jazyk.

    Při práci s dialogovým shellem uživatel také generuje příkazy OS, pouze v tomto případě používá pomocné nástroje, které mu zjednodušují práci. Při práci s shelly je znakem výzvy OS vzhled prostředí (rozhraní) shellu na obrazovce: NC panely nebo plocha Windows. Uživatel zadává příkazy výběrem z nabídek zobrazených na obrazovce stisknutím funkčních kláves nebo jakékoli skupiny kláves. Použití shellů osvobozuje uživatele od nutnosti znát podrobnosti syntaxe příkazového jazyka OS. Uživatel však musí přesně pochopit, jaké příkazy může dávat a jak to udělat. Rozhraní moderních shellů OS je uživatelsky velmi přívětivé. Používá četné formy nápověd a vysvětlení.

    Třetí funkcí operačního systému je práce se soubory. Tato práce se provádí pomocí oddílu OS, který se nazývá souborový systém. Při práci s MS-DOS nesmí název souboru obsahovat více než 8 znaků - latinská písmena a číslice; pro Windows může být název souboru delší (až 255 znaků) a umožňuje použití ruských písmen.

    Všechny soubory v počítači, stejně jako informace, jsou rozděleny do dvou typů: programové soubory (nazývají se také spustitelné soubory) a datové soubory. Paměť pevného disku (pevného disku) lze rozdělit na části (logické disky), z nichž každá má přiřazen svůj vlastní název (C:, D: atd.), tedy v tomto případě pojmy fyzické a rozlišují se logické disky. Pokud má počítač pouze disketové jednotky, můžete jednoduše mluvit o jednotkách A: nebo B:, aniž byste použili přídomky „logický“ nebo „fyzický“.

    Koncept „stromu“ adresářů je typický pro operační systémy, které pracují s hierarchickými strukturami souborů (MS-DOS a Windows). Hierarchické struktury jsou jedním z běžných způsobů organizace dat (spolu se síťovými a tabulkovými). Vizuální znázornění struktury souborů dává strom - grafické znázornění hierarchie adresářů (složek) na disku. Jediný způsob, jak se dostat z jednoho podadresáře do druhého, je backtracking (posun nahoru po "stromu") a pak pohyb dolů novým směrem. Úplný název souboru ve WINDOWS tedy zahrnuje název jednotky, cestu k souboru na jednotce a skutečný název a příponu souboru.

    Přečtěte si více: