Besturingssysteem: doel en classificatie van besturingssystemen. Algemene kenmerken en basismechanismen van het Windows-besturingssysteem
Het besturingssysteem bepaalt voor een groot deel het uiterlijk van een computersysteem. Moderne computersystemen bestaan uit processors, geheugen, timers, verschillende soorten schijven, magneetbanddrives, printers, netwerkcommunicatieapparatuur en andere apparaten die complexe besturingsmechanismen vereisen. Het besturingssysteem moet alle bronnen van de computer zodanig beheren dat een maximale efficiëntie van de werking ervan wordt gegarandeerd. Volgens dit is de belangrijkste functie van het besturingssysteem het distribueren van processors, geheugen, andere apparaten en gegevens tussen computerprocessen die strijden om deze bronnen. Resourcemanagement omvat het oplossen van de volgende taken, onafhankelijk van het type resource:
resourceplanning, d.w.z. het bepalen aan wie, wanneer en in welke hoeveelheid een bepaalde hulpbron moet worden toegewezen;
controle over de toestand van de hulpbron, d.w.z. het bijhouden van operationele informatie over de vraag of een hulpbron bezet is of niet, hoeveel van de hulpbron al is toegewezen en hoeveel gratis is.
De effectiviteit van het gehele netwerkbesturingssysteem als geheel hangt grotendeels af van de effectiviteit van algoritmen voor het beheer van lokale computerbronnen.
Besturingssystemen verschillen in de implementatiekenmerken van algoritmen voor computerresourcebeheer, gebruiksgebieden en vele andere kenmerken. Afhankelijk van de kenmerken van het processorbesturingsalgoritme worden besturingssystemen dus onderverdeeld in single-tasking en multi-tasking, single-user en multi-user, single-processor en multiprocessor-systemen, evenals lokaal en netwerk.
Single-tasking en multi-tasking besturingssystemen. Op basis van het aantal gelijktijdig uitgevoerde taken worden besturingssystemen onderverdeeld in twee klassen:
enkelvoudige taak(bijvoorbeeld MS-DOS, MSX);
multitasking(EU-besturingssysteem, OS/2, Unix, Windows-familiebesturingssysteem), enz.
Single-tasking besturingssysteem vervullen voornamelijk de functie om de gebruiker een virtuele machine te bieden, waardoor de gebruikersinterface met de computer eenvoudiger en handiger wordt. Besturingssystemen met één taak omvatten beheertools voor randapparatuur, tools voor bestandsbeheer en tools voor gebruikerscommunicatie.
Multitasking besturingssysteem Beheer, naast de bovenstaande functies, de verdeling van gedeelde bronnen, zoals de processor, RAM, bestanden en externe apparaten.
Preventieve en niet-preventieve multitasking. De belangrijkste gedeelde bron is processortijd. De methode voor het verdelen van de processortijd tussen verschillende gelijktijdig bestaande computerprocessen in het systeem bepaalt grotendeels de kenmerken van het besturingssysteem. Onder de vele bestaande manieren om multitasking te implementeren, kunnen twee groepen algoritmen worden onderscheiden:
Niet-preventieve multitasking (NetWare, Windows 3.x);
Preventieve multitasking (Windows NT, OS/2, Unix).
Het belangrijkste verschil tussen preventief en niet-preventief multitasking-algoritme is de mate van centralisatie van de planning van computerprocessen. In het eerste geval wordt de planning van computerprocessen volledig toegewezen aan het besturingssysteem, en in het tweede geval wordt deze verdeeld tussen het besturingssysteem en de applicatieprogramma's. Bij niet-preventieve multitasking loopt het actieve computerproces totdat het applicatieprogramma zelf, op eigen initiatief, het besturingssysteem instrueert om een ander proces uit de wachtrij te selecteren dat gereed is om te worden uitgevoerd. Bij preventieve multitasking wordt de beslissing om de processor van het ene actieve computerproces naar het andere over te zetten, genomen door het besturingssysteem zelf, en niet door het applicatieprogramma.
Afhankelijk van de gebruiksgebieden zijn multitasking-besturingssystemen onderverdeeld in drie typen:
batchverwerkingssystemen(bijvoorbeeld EU OS);
time-sharing-systemen(Unix, VMS, Windows, Linux);
realtime systemen(QNX, RT/11).
Batchverwerkingssystemen zijn ontworpen om problemen op te lossen van een aard die geen snelle resultaten vereisen. Het belangrijkste doel en criterium voor de effectiviteit van batchverwerkingssystemen is maximale doorvoer, d.w.z. het maximale aantal problemen per tijdseenheid oplossen. Om dit doel te bereiken gebruiken batchverwerkingssystemen de volgende volgorde van gegevensverwerking: aan het begin van het werk wordt een batch taken gevormd, elke taak bevat een vereiste voor systeembronnen; uit dit takenpakket wordt een set gelijktijdig uitgevoerde taken gevormd. Voor gelijktijdige uitvoering worden taken geselecteerd die verschillende eisen stellen aan de middelen. Dit wordt gedaan om een evenwichtige belasting op alle apparaten van de computer te garanderen. Zo is de gelijktijdige aanwezigheid van computationele en I/O-intensieve taken wenselijk.
De keuze voor een nieuwe taak uit een takenpakket is dus afhankelijk van de interne situatie in het systeem, d.w.z. de meest optimale, “winstgevende” taak wordt geselecteerd. Bijgevolg is het in dergelijke besturingssystemen onmogelijk om de voltooiing van een bepaalde taak binnen een bepaalde tijdsperiode te garanderen. In batchverwerkingssystemen vindt het overschakelen van de processor van het uitvoeren van de ene taak naar het uitvoeren van een andere taak alleen plaats als de actieve taak zelf de processor verlaat, bijvoorbeeld vanwege de noodzaak om een I/O-bewerking uit te voeren. Het is duidelijk dat een dergelijk algoritme voor het rekenproces de efficiëntie van het werk van de gebruiker in de interactieve modus vermindert, maar het blijft tot op de dag van vandaag relevant om hoge prestaties te garanderen bij het verwerken van grote hoeveelheden informatie, vooral in toegepaste informatiesystemen.
Systemen voor het delen van tijd. In time-sharing-systemen krijgt elke taak een klein stukje processortijd toegewezen, neemt geen enkele taak de processor lang in beslag en zijn responstijden acceptabel. Als het kwantum klein genoeg wordt gekozen, betekent dit de parallelle uitvoering van verschillende programma's die binnen hetzelfde computersysteem bestaan. Het is duidelijk dat dergelijke systemen een lagere doorvoersnelheid hebben dan batchverwerkingssystemen, omdat elke taak die door de gebruiker wordt gestart, wordt geaccepteerd voor uitvoering, en niet de taak die “voordelig” is voor het systeem. Het criterium voor de effectiviteit van timesharingsystemen is niet de maximale processordoorvoer, maar de interactieve prestaties van de gebruiker.
Realtime systemen(RV OS) worden gebruikt om verschillende technische objecten (zoals een werktuigmachine, satelliet, wetenschappelijke experimentele installatie) of technologische processen (plateerlijn, hoogovenproces, enz.) te besturen. OS RV wordt ook gebruikt in het bankwezen. Het efficiëntiecriterium voor real-time systemen is hun vermogen om vooraf bepaalde tijdsintervallen te weerstaan tussen het starten van een programma en het verkrijgen van een resultaat (controleactie). Deze tijd wordt de reactietijd van het systeem genoemd, en de overeenkomstige eigenschap van het systeem wordt reactiviteit genoemd. Tot de meest bekende RTOS voor de IBM PC behoren RTMX, AMX, OS-9000, FLEX OS, QNX, enz. Van de genoemde besturingssystemen heeft de RT OS QNX de meest complete set tools, die 32-bit draait toepassingen en kan werken in combinatie met de besturingssysteemfamilie Unix.
Sommige besturingssystemen kunnen de eigenschappen van verschillende soorten systemen combineren. Sommige taken kunnen bijvoorbeeld in batchverwerkingsmodus worden uitgevoerd, en andere in realtime of in time-sharingmodus. In dergelijke gevallen wordt de batchverwerkingsmodus vaak de achtergrondmodus genoemd.
Multiplayer- en singleplayer-modi. Op basis van het aantal gelijktijdige gebruikers kunnen besturingssystemen worden onderverdeeld in een gebruiker(MS-DOS, Windows 3.x) en meerdere gebruikers(Unix, Windows NT, Windows XP, Linux).
Het belangrijkste verschil tussen systemen voor meerdere gebruikers en systemen voor één gebruiker is is de beschikbaarheid van middelen om de informatie van elke gebruiker te beschermen tegen ongeoorloofde toegang door andere gebruikers. Opgemerkt moet worden dat niet elk multitaskingsysteem voor meerdere gebruikers geschikt is en dat niet elk besturingssysteem voor één gebruiker single-tasking is.
Multiprocessor- en single-processorsystemen. Een andere belangrijke eigenschap van het besturingssysteem is de afwezigheid of aanwezigheid van ondersteuning voor meerdere processen. Tegenwoordig wordt het gebruikelijk om ondersteuningsfuncties voor meerdere processen in het besturingssysteem te introduceren. Dergelijke functies zijn beschikbaar in Solaris 2.x van Sun, Open Server 3.x van Santa Crus Operations, OS/2 van IBM, Windows NT van Microsoft en NetWare 4.1 van Novell.
In een systeem met multiprocessing OS-gegevens kan als volgt worden verdeeld volgens de methode om het rekenproces te organiseren: asymmetrisch besturingssysteem en symmetrisch besturingssysteem. Asymmetrisch besturingssysteem wordt volledig uitgevoerd op slechts één van de systeemprocessors, waarbij applicatietaken over de overige processors worden verdeeld. Symmetrisch besturingssysteem is volledig gedecentraliseerd en gebruikt het volledige aantal processors, waarbij deze worden verdeeld over systeem- en applicatietaken.
Een van de belangrijke kenmerken van de OS-classificatie is hun indeling netwerk en lokaal.
Netwerk besturingssysteem zijn ontworpen om de bronnen te beheren van computers die op een netwerk zijn aangesloten met het doel gegevens te delen.
Ze bieden middelen om de toegang tot informatie, de integriteit en veiligheid ervan af te bakenen, evenals andere mogelijkheden voor het gebruik van netwerkbronnen.
Het netwerkbesturingssysteem vormt de basis van elk computernetwerk.
Enerzijds is elke computer op het netwerk tot op zekere hoogte autonoom onder netwerkbesturingssysteem verwijst naar de volledige reeks besturingssystemen van individuele computers die met elkaar communiceren met het doel berichten uit te wisselen en bronnen te delen volgens uniforme regels - protocollen.
Aan de andere kant, netwerk besturingssysteem is het besturingssysteem van een afzonderlijke computer die hem de mogelijkheid biedt om in een netwerk te werken.
In de meeste gevallen worden besturingssystemen geïnstalleerd op een of meer redelijk krachtige servercomputers die uitsluitend bedoeld zijn voor het bedienen van het netwerk en gedeelde bronnen.
Alle andere besturingssystemen worden als lokaal netwerk beschouwd en kan worden gebruikt op elke pc die als werkstation op het netwerk is aangesloten. Elk werkstation heeft zijn eigen lokale netwerkbesturingssysteem, dat verschilt van het besturingssysteem van een stand-alone computer door de aanwezigheid van extra tools waarmee de computer in een netwerk kan werken.
Lokaal netwerkbesturingssysteem dit type heeft geen fundamentele verschillen met het besturingssysteem van een zelfstandige computer, maar bevat noodzakelijkerwijs softwareondersteuning voor netwerkinterfaceapparaten (netwerkadapterstuurprogramma), evenals hulpmiddelen voor inloggen op afstand op andere computers in het netwerk en hulpmiddelen voor toegang externe bestanden, maar deze toevoegingen veranderen de structuur van het besturingssysteem zelf niet significant.
In een netwerkbesturingssysteem Een afzonderlijke machine kan in verschillende delen worden verdeeld:
hulpmiddelen voor het beheer van lokale computerbronnen: functies voor het verdelen van RAM tussen plannings- en verzendingsprocessen, het beheren van processors in machines met meerdere processors, het beheren van randapparatuur en andere functies voor het beheren van lokale besturingssysteembronnen;
middelen om de eigen middelen en diensten voor openbaar gebruik ter beschikking te stellen– servergedeelte van het besturingssysteem (server). Deze tools bieden bijvoorbeeld vergrendeling van bestanden en records, wat nodig is om ze te kunnen delen; het onderhouden van mappen met namen van netwerkbronnen; het verwerken van verzoeken voor externe toegang tot uw eigen bestandssysteem en database; het beheren van wachtrijen met verzoeken van externe gebruikers naar hun randapparatuur;
manier om toegang te vragen tot bronnen en diensten op afstand en het gebruik ervan– clientgedeelte van het besturingssysteem. Dit onderdeel herkent en stuurt verzoeken naar externe bronnen van applicaties en gebruikers door naar het netwerk, waar het verzoek in lokale vorm van de applicatie komt en in een andere vorm naar het netwerk wordt verzonden die voldoet aan de vereisten van de server. Het clientgedeelte ontvangt ook reacties van servers en converteert deze naar een lokaal formaat, zodat voor de applicatie de uitvoering van lokale en externe verzoeken niet van elkaar te onderscheiden is;
Communicatiemiddelen voor besturingssystemen, met behulp waarvan berichten op het netwerk worden uitgewisseld. Dit deel biedt adressering en buffering van berichten, selectie van de berichttransmissieroute over het netwerk, transmissiebetrouwbaarheid, enz., d.w.z. is een middel om berichten over te brengen.
Besturingssysteem (OS) is een georganiseerde reeks programma's (systemen) die fungeert als interface tussen computerhardware en gebruikers. Het biedt gebruikers een reeks hulpmiddelen om het ontwerp, de programmering, het debuggen en het onderhoud van programma's te vergemakkelijken, terwijl tegelijkertijd de toewijzing van middelen wordt beheerd om een efficiënte werking te garanderen.
Besturingssystemen (OS) zijn geclassificeerd:
over de kenmerken van algoritmen voor resourcebeheer – lokaal En netwerk Besturingssysteem. Lokale besturingssystemen beheren de bronnen van een individuele computer. Netwerkbesturingssystemen zijn betrokken bij het beheer van netwerkbronnen;
door het aantal gelijktijdig uitgevoerde taken - enkelvoudige taak En multitasking . Besturingssystemen met één taak vervullen de functie om de gebruiker een virtuele computer te bieden, waardoor hij een eenvoudige en handige interface krijgt voor interactie met de computer, hulpmiddelen voor het beheren van randapparatuur en bestanden. Multitasking OS beheert, naast de bovenstaande functies, de verdeling van gedeelde bronnen zoals de processor, RAM, bestanden en externe apparaten;
door het aantal gelijktijdig werkende gebruikers - een gebruiker En meerdere gebruikers . Het belangrijkste verschil tussen systemen voor meerdere gebruikers en systemen voor één gebruiker is de beschikbaarheid van middelen om de informatie van elke gebruiker te beschermen tegen ongeoorloofde toegang door andere gebruikers;
parallelliseer berekeningen indien mogelijk binnen één taak - ondersteuning voor multithreading . Een besturingssysteem met meerdere threads verdeelt de processortijd niet tussen taken, maar tussen hun afzonderlijke takken: threads;
door de methode van het verdelen van de processortijd tussen verschillende gelijktijdig bestaande processen of threads in het systeem - niet-preventieve multitasking En preventief multitasken . Bij niet-preventieve multitasking is het procesplanningsmechanisme volledig geconcentreerd in het besturingssysteem, en bij preventieve multitasking wordt het verdeeld tussen het systeem en de applicatieprogramma's. Bij niet-preventieve multitasking loopt het actieve proces totdat het vrijwillig de controle overdraagt aan het besturingssysteem om een ander proces uit de wachtrij te selecteren dat gereed is om te worden uitgevoerd. Bij preventieve multitasking wordt de beslissing om de processor van het ene proces naar het andere over te zetten genomen door het besturingssysteem, en niet door het actieve proces zelf;
door de afwezigheid of aanwezigheid van fondsen ondersteuning voor meerdere verwerkingen . Multiprocessorbesturingssystemen kunnen op hun beurt worden geclassificeerd op basis van de manier waarop het computerproces is georganiseerd in een systeem met een multiprocessorarchitectuur: asymmetrisch OS en symmetrisch Besturingssysteem. Een asymmetrisch besturingssysteem draait volledig op slechts één van de systeemprocessors en verdeelt de applicatietaken over de overige processors. Een symmetrisch besturingssysteem is volledig gedecentraliseerd en gebruikt de volledige set processors, waarbij deze wordt verdeeld over systeem- en applicatietaken;
door hardwareoriëntatie - besturingssystemen persoonlijke computers , servers , mainframes , clusters ;
afhankelijk van hardwareplatforms – afhankelijk En mobiel . In mobiele besturingssystemen zijn hardware-afhankelijke plaatsen zodanig gelokaliseerd dat wanneer het systeem naar een nieuw platform wordt overgebracht, alleen deze worden herschreven. Een manier om de overdracht van een besturingssysteem naar een ander type computer te vergemakkelijken, is door het bijvoorbeeld in een machine-onafhankelijke taal te schrijven: MET;
door specifieke gebruiksgebieden - OS batchverwerking , tijd delen , echte tijd . Batchverwerkingssystemen zijn ontworpen om rekenproblemen op te lossen waarvoor geen snelle resultaten nodig zijn. Het belangrijkste doel en criterium voor de effectiviteit van batchverwerkingssystemen is maximale doorvoer, dat wil zeggen het oplossen van het maximale aantal taken per tijdseenheid. Bij timesharingsystemen krijgt elke gebruiker een terminal ter beschikking van waaruit hij een dialoog met zijn programma kan voeren. Elke taak krijgt een stukje processortijd toegewezen, zodat geen enkele taak de processor te lang in beslag neemt. Als het tijdsdeel klein wordt gekozen, krijgen alle gebruikers die tegelijkertijd op één computer werken de indruk dat elk van hen uitsluitend de machine gebruikt. Real-time systemen worden gebruikt om verschillende technische objecten te besturen wanneer er een maximaal toegestane tijd is waarin een bepaald objectbesturingsprogramma moet worden uitgevoerd. Als u het programma niet op tijd afrondt, kan dit tot een noodsituatie leiden. Het criterium voor de effectiviteit van real-time systemen is dus hun vermogen om vooraf bepaalde tijdsintervallen te weerstaan tussen het starten van een programma en het verkrijgen van een resultaat - een controleactie;
over de structurele organisatie en concepten die ten grondslag liggen aan:
volgens de methode om de kern van het systeem te construeren - monolithische kern of microkernel-benadering . Besturingssystemen die een monolithische kernel gebruiken, worden als één programma gecompileerd, draaien in de bevoorrechte modus en maken gebruik van snelle overgangen van de ene procedure naar de andere, zonder dat er hoeft te worden overgeschakeld van de bevoorrechte naar de gebruikersmodus en omgekeerd. Bij het bouwen van een besturingssysteem op basis van een microkernel dat in de geprivilegieerde modus werkt en slechts een minimum aan hardwarebeheerfuncties uitvoert, worden functies op een hoger niveau uitgevoerd door gespecialiseerde OS-componenten - softwareservers die in de gebruikersmodus draaien. Met dit ontwerp werkt het besturingssysteem langzamer, aangezien er vaak overgangen plaatsvinden tussen de geprivilegieerde modus en de gebruikersmodus, maar het systeem is flexibeler en de functies ervan kunnen worden aangepast door servers in de gebruikersmodus toe te voegen of uit te sluiten;
gebaseerd op objectgeoriënteerde aanpak ;
volgens beschikbaarheid meerdere applicatieomgevingen binnen één besturingssysteem, zodat u applicaties kunt uitvoeren die zijn ontwikkeld voor meerdere besturingssystemen. Het concept van meerdere applicatieomgevingen wordt het eenvoudigst geïmplementeerd in een besturingssysteem dat is gebaseerd op een microkernel, waarop verschillende servers werken, waarvan sommige de applicatieomgeving van een bepaald besturingssysteem implementeren;
Door distributie van besturingssysteemfuncties tussen computers op het netwerk. Een gedistribueerd besturingssysteem implementeert mechanismen die de gebruiker de mogelijkheid bieden om het netwerk voor te stellen en waar te nemen als een computer met één processor. Tekenen van een gedistribueerd besturingssysteem zijn de aanwezigheid van een enkele helpservice voor gedeelde bronnen en een tijdservice, het gebruik van een extern procedureaanroepmechanisme om softwareprocedures over machines te distribueren, multi-threaded verwerking, waarmee u berekeningen binnen één taak kunt parallelliseren. en voer deze taak tegelijkertijd uit op verschillende computers in het netwerk, evenals de aanwezigheid van andere gedistribueerde services.
De OS-structuur bestaat uit de volgende modules:
basismodule (OS-kernel) - bestuurt de werking van programma's en het bestandssysteem, biedt toegang daartoe en uitwisseling van bestanden tussen randapparaten;
opdrachtprocessor - decodeert en voert gebruikersopdrachten uit die voornamelijk via het toetsenbord worden ontvangen;
stuurprogramma's voor randapparatuur - software zorgt voor consistentie tussen de werking van deze apparaten en de processor (elk randapparaat verwerkt informatie anders en in een ander tempo);
aanvullende serviceprogramma's (hulpprogramma's) - maken het communicatieproces tussen de gebruiker en de computer handig en veelzijdig.
Over het algemeen voert het besturingssysteem de volgende vier functies uit:
andere programma's voorziet van een bepaald type dienst (via hulpprogramma's), zoals het toewijzen en toewijzen van geheugen, het synchroniseren van het rekenproces en het organiseren van de relatie tussen verschillende processen in het computersysteem;
biedt bescherming (tot op zekere hoogte) van andere programma's tegen de gevolgen van verschillende bijzondere situaties die zich voordoen tijdens de machine-implementatie van dit programma, zoals onderbrekingen en machinestoringen;
implementeert, met verschillende mate van complexiteit, het principe van de ‘virtuele machine’, waardoor een groep programma’s gedeelde computerbronnen kan gebruiken, zoals een processor (processors) en hoofdgeheugen;
organiseert en bewaakt de implementatie van managementprincipes bij het oplossen van problemen als het waarborgen van gegevensbescherming tegen ongeoorloofde toegang en het implementeren van een prioriteitssysteem voor programmatoegang tot computerbronnen.
Biedt werk met langetermijngeheugenapparaten zoals magnetische schijven, tapes, optische schijven, enz.
Biedt standaardtoegang tot verschillende invoer-/uitvoerapparaten zoals terminals, modems en printers.
Biedt een gebruikersinterface. Sommige systemen zijn beperkt tot de opdrachtregel, terwijl andere voor 90% uit gebruikersinterfacetools bestaan.
Meer geavanceerde besturingssystemen bieden ook de volgende functies:
Parallelle (meer precies, pseudo-parallel, als de machine slechts 1 processor heeft) uitvoering van verschillende taken.
Het verdelen van computerbronnen tussen taken.
Het organiseren van de interactie van taken met elkaar.
Interactie van gebruikersprogramma's met niet-standaard externe apparaten.
Organisatie van machine-to-machine-interactie en het delen van bronnen.
Het beschermen van systeembronnen, gegevens en gebruikersprogramma's, lopende processen en zichzelf tegen foutieve en kwaadwillige acties van gebruikers en hun programma's.
Het besturingssysteem is ontworpen om de uitvoering van gebruikersprogramma's te controleren en computercomputerbronnen te plannen en te beheren.
Het besturingssysteem fungeert enerzijds als een interface tussen de computerhardware en de gebruiker met zijn taken, anderzijds is het ontworpen voor het efficiënte gebruik van computersysteembronnen en de organisatie van betrouwbaar computergebruik.
Bestandsbeheersystemen zijn ontworpen om gemakkelijker toegang te bieden tot gegevens die als bestanden zijn georganiseerd.
In plaats van toegang op laag niveau tot gegevens door specifieke fysieke adressen op te geven, maakt het bestandsbeheersysteem logische toegang mogelijk door een bestandsnaam op te geven.
Elk bestandsbeheersysteem bestaat niet op zichzelf: het is ontworpen om op een specifiek besturingssysteem en met een specifiek bestandssysteem te werken. Dat wil zeggen dat het bestandsbeheersysteem kan worden geclassificeerd als een besturingssysteem.
Maar vanwege het feit dat:
- 1) met een aantal besturingssystemen kunt u met verschillende bestandssystemen werken (een van meerdere, of meerdere tegelijk); en er kan een extra bestandssysteem worden geïnstalleerd (d.w.z. ze zijn onafhankelijk);
- 2) het eenvoudigste besturingssysteem kan werken zonder bestandssystemen; Bestandsbeheersystemen zijn toegewezen aan een aparte groep systeemprogramma's.
Merk op dat bestandsbeheersystemen in de gespecialiseerde literatuur vaak worden geclassificeerd als besturingssystemen.
Besturingssystemen verschillen in de implementatiekenmerken van algoritmen voor computerresourcebeheer en in de gebruiksgebieden.
Afhankelijk van het processorbesturingsalgoritme zijn besturingssystemen dus onderverdeeld in:
- · Single-tasking en multi-tasking.
- · Single-user en multi-user.
- · Systemen met één processor en meerdere processors.
- · Lokaal en netwerk.
Op basis van het aantal gelijktijdig uitgevoerde taken worden besturingssystemen onderverdeeld in twee klassen:
- · Eén taak (MS DOS).
- · Multitasken (OS/2, Unix, Windows).
Systemen met één taak maken gebruik van hulpmiddelen voor het beheer van randapparatuur, hulpmiddelen voor bestandsbeheer en middelen om met gebruikers te communiceren. Multitasking-besturingssystemen gebruiken alle functies van besturingssystemen met één taak en beheren ook de verdeling van gedeelde bronnen: processor, RAM, bestanden en externe apparaten.
Afhankelijk van de gebruiksgebieden zijn multitasking-besturingssystemen onderverdeeld in drie typen:
- · Batchverwerkingssystemen (OS EC).
- · Time-sharing-systemen (Unix, Linux, Windows).
- · Realtimesystemen (RT11).
Batchverwerkingssystemen zijn ontworpen om problemen op te lossen die geen snelle resultaten vereisen. Het belangrijkste doel van een bis maximale doorvoer of het oplossen van het maximale aantal taken per tijdseenheid.
Deze systemen bieden hoge prestaties bij het verwerken van grote hoeveelheden informatie, maar verminderen de efficiëntie van de gebruiker in de interactieve modus.
In time-sharing-systemen krijgt elke taak een kleine hoeveelheid tijd toegewezen om te voltooien, en geen enkele taak neemt de processor lang in beslag. Als deze tijdsperiode minimaal wordt gekozen, ontstaat de schijn van gelijktijdige uitvoering van meerdere taken. Deze systemen hebben een lagere bandbreedte, maar bieden een hoge gebruikersefficiëntie in interactieve modus.
Realtimesystemen worden gebruikt om een technologisch proces of technisch object te besturen, bijvoorbeeld een vliegtuig, een werktuigmachine, enz.
Op basis van het aantal gelijktijdig werkende gebruikers op een computer, worden besturingssystemen onderverdeeld in single-user (MS DOS) en multi-user (Unix, Linux, Windows 95 - XP).
Bij besturingssystemen voor meerdere gebruikers past elke gebruiker de gebruikersinterface voor zichzelf aan, d.w.z. kunt uw eigen sets snelkoppelingen en groepen programma's maken, een individueel kleurenschema instellen, de taakbalk naar een handige plaats verplaatsen en nieuwe items aan het Start-menu toevoegen.
In besturingssystemen voor meerdere gebruikers zijn er middelen om de informatie van elke gebruiker te beschermen tegen ongeoorloofde toegang door andere gebruikers.
Besturingssystemen met meerdere processors en één processor. Een van de belangrijke eigenschappen van het besturingssysteem is de aanwezigheid van ondersteuning voor multiprocessing-gegevensverwerking. Dergelijke tools bestaan in OS/2, Net Ware en Windows NT. Op basis van de manier waarop het computerproces is georganiseerd, kunnen deze besturingssystemen worden onderverdeeld in asymmetrisch en symmetrisch.
Een van de belangrijkste kenmerken van de classificatie van computers is hun indeling in lokaal en netwerk. Lokale besturingssystemen worden gebruikt op standalone pc's of pc's die als client in computernetwerken worden gebruikt.
Lokale besturingssystemen bevatten een clientgedeelte van de software voor toegang tot externe bronnen en services. Netwerkbesturingssystemen zijn ontworpen om de bronnen te beheren van pc's die op een netwerk zijn aangesloten, met als doel bronnen te delen. Ze bieden krachtige middelen om de toegang tot informatie, de integriteit ervan en andere mogelijkheden voor het gebruik van netwerkbronnen te beperken.
software antivirus systeembestand
Definitie 1 :Besturingssysteem is een set speciale software die is ontworpen om het laden, starten en uitvoeren van andere (gebruikers)programma's te beheren, en om computercomputerbronnen te plannen en te beheren.
Het besturingssysteem vormt een op zichzelf staande omgeving die niet aan enige programmeertaal is gekoppeld. Elk toepassingsprogramma is gekoppeld aan een besturingssysteem en kan alleen worden gebruikt op computers met een vergelijkbare systeemomgeving (of er moet de mogelijkheid zijn om programma's te converteren).
Er zijn twee benaderingen om het concept van OS te beschouwen.
Besturingssysteem als uitgebreide machine : Het gebruik van de meeste computers op machinetaalniveau is moeilijk, vooral als het om invoer/uitvoer gaat. Om bijvoorbeeld het lezen van een gegevensblok van een diskette te organiseren, kan een programmeur zestien verschillende opdrachten gebruiken, die elkvereist13 parameters, zoals het bloknummer op de schijf, het sectornummer op de track, enz. Wanneer de schijfbewerking is voltooid, retourneert de controller 23 waarden die de aanwezigheid en soorten fouten weerspiegelen, die uiteraard moeten worden geanalyseerd. Zelfs als je niet bekend raakt met de echte problemen van I/O-programmering, is het duidelijk dat er niet veel programmeurs zijn die bereid zouden zijn om zich rechtstreeks met het programmeren van deze bewerkingen bezig te houden. Bij het werken met een schijf hoeft de programmeur-gebruiker deze alleen maar weer te geven als een bepaalde reeks bestanden, die elk een naam hebben.
Vanuit dit oogpunt is de functie van het besturingssysteem dat wel de gebruiker voorzien van een uitgebreide of virtuele machine die gemakkelijker te programmeren en te bedienen is dan de daadwerkelijke hardware waaruit de echte machine bestaat.
Besturingssysteem als resourcemanagementsysteem: volgens de tweede benadering is dat de OS-functie toewijzing van processors, geheugen, apparaten en gegevens aan processen die strijden om deze bronnen. Het besturingssysteem moet alle computerbronnen op een zodanige manier beheren dat een maximale efficiëntie van zijn werking wordt gegarandeerd.
Hulpbronnenbeheer omvat het oplossen van twee algemene taken die niet afhankelijk zijn van het type hulpbron:
planning van hulpbronnen - dat wil zeggen, bepalen aan wie, wanneer en voor deelbare hulpbronnen - en in welke hoeveelheid het nodig is een bepaalde hulpbron toe te wijzen;
het volgen van de status van een hulpbron - dat wil zeggen, het bijhouden van operationele informatie over de vraag of de hulpbron bezet is of niet, en voor deelbare hulpbronnen - hoeveel van de hulpbron al is gedistribueerd en hoeveel gratis is.
Classificatie van besturingssystemen
Laten we eens kijken naar de belangrijkste functies van het besturingssysteem voor het beheren van processors, geheugen en externe apparaten van een zelfstandige computer.
1. Ondersteunt multitasken. Op basis van het aantal gelijktijdig uitgevoerde taken kunnen besturingssystemen in twee klassen worden verdeeld:
enkelvoudige taak (bijvoorbeeld MSDOS, MSX);
multitasken (EU OS, OS/2, UNIX, Windows 95).
Eén taak Besturingssystemen vervullen voornamelijk de functie om de gebruiker een virtuele machine te bieden, waardoor het interactieproces tussen de gebruiker en de computer eenvoudiger en handiger wordt. Besturingssystemen met één taak omvatten beheertools voor randapparatuur, tools voor bestandsbeheer en tools voor gebruikerscommunicatie.
Multitasking Het besturingssysteem beheert, naast het uitvoeren van de bovenstaande functies, de verdeling van gedeelde bronnen zoals de processor, RAM, bestanden en externe apparaten.
2. Ondersteunt de modus voor meerdere gebruikers. Op basis van het aantal gelijktijdig werkende OS-gebruikers zijn ze onderverdeeld in:
voor één gebruiker (MSDOS, Windows 3.x,);
meerdere gebruikers (UNIX, WindowsNT).
Preventieve en niet-preventieve multitasking. De belangrijkste gedeelde bron is processortijd. De methode voor het verdelen van de processortijd tussen verschillende gelijktijdig bestaande processen (of threads) in het systeem bepaalt grotendeels de specifieke kenmerken van het besturingssysteem. Onder de vele bestaande opties voor het implementeren van multitasking kunnen twee groepen algoritmen worden onderscheiden:
niet-preventieve multitasking;
preventief multitasken
Ondersteuning voor multithreading. Een belangrijke eigenschap van het besturingssysteem is de mogelijkheid om berekeningen binnen één taak te parallelliseren. Een besturingssysteem met meerdere threads verdeelt de processortijd niet tussen taken, maar tussen hun afzonderlijke takken (threads).
Multiverwerking. Een andere belangrijke eigenschap van het besturingssysteem is de afwezigheid of aanwezigheid van ondersteuning voor meerdere processen - multiverwerking. Multiprocessing leidt tot de complicatie van alle algoritmen voor resourcebeheer.
