Kreiranje Windows OS-a. Struktura Windows OS-a

OPERATIVNI SISTEMI, NJIHOVA SVRHA I RAZLIČITE

Operativni sistem (OS) je skup programa koji obavljaju dvije glavne funkcije: pružanje pogodnosti korisniku virtuelna mašina i povećanje efikasnosti korišćenja računara uz racionalno upravljanje njegovim resursima.

Virtuelna mašina je funkcionalni ekvivalent imaginarnog računara sa datom konfiguracijom, modelovanom softverom i hardverom stvarnog računara. OS skriva od korisnika karakteristike fizičke lokacije informacija na diskovima i upravlja prekidima (prekid procesa računanja uzrokovanim zahtjevima za servisiranje drugih uređaja), upravlja tajmerima i RAM-om. Kao rezultat, korisnik dobija virtuelnu mašinu koja implementira rad na logičkom nivou.

Za moderne operativne sisteme važe sljedeći zahtjevi:

kompatibilnost - OS mora uključivati alate za pokretanje aplikacija pripremljenih za druge operativne sisteme;
prenosivost - osiguravanje mogućnosti prijenosa OS-a s jedne hardverske platforme na drugu;
pouzdanost i tolerancija grešaka - uključuje zaštitu OS od unutrašnjih i vanjskih grešaka, kvarova i kvarova;
sigurnost - OS mora sadržavati sredstva za zaštitu resursa nekih korisnika od drugih;
proširivost - OS treba da omogući lakoću naknadnih izmena i dopuna;
performanse - sistem mora imati dovoljnu brzinu.

Na osnovu broja istovremeno obavljenih zadataka, operativni sistemi su jedno-tasking (MS DOS, rane verzije PC DOS) i multi-tasking (OS/2, UNIX, Windows).

Operativni sistemi sa jednim zadatkom pružaju korisniku virtuelnu mašinu i uključuju alate upravljanje fajlovima, periferne uređaje i sredstva komunikacije s korisnikom. Operativni sistemi za više zadataka dodatno upravljaju podelom zajedničkih resursa između zadataka. Multitasking može biti bez prevencije (NetWare, Windows 3/95/98) ili preventivni (Windows NT, OS/2, UNIX). U prvom slučaju, po završetku, sam aktivni proces prenosi kontrolu na OS da odabere drugi proces iz reda čekanja. U drugom, odluku o prebacivanju procesora iz jednog procesa u drugi donosi OS.

Na osnovu broja korisnika koji istovremeno rade, operativni sistemi se dele na jednokorisničke (MS DOS, Windows 3x, rane verzije OS/2) i višekorisničke (UNIX, WINDOWS NT). Višekorisnički sistemi sadrže sredstva za zaštitu korisničkih informacija od neovlaštenog pristupa.

Mrežni OS sadrži sredstva za prijenos podataka između računala preko komunikacijskih linija i implementaciju protokola za prijenos podataka.

Pored OS-a fokusiranih na određenu vrstu hardverske platforme, postoje mobilni OS-i koji su lako prenosivi na različite tipove računara (UNIX). U takvim OS-ovima, lokacije zavisne od hardvera su lokalizirane i ponovno se pišu kada se sistem prenese. Hardverski nezavisan dio implementiran je u programskom jeziku visoki nivo, po pravilu, u C jeziku, a ponovo se kompajlira kada. prelazak na drugu platformu.

Trenutno, oko 90% računara koristi Windows OS. Šira klasa OS je namijenjena za korištenje na serverima. Ova klasa OS uključuje UNIX porodicu, Microsoft razvoj (MS DOS i Windows), Novell mrežne proizvode i IBM Corporation.

UNIX - višekorisnički, multi-tasking OS, uključuje prilično moćna sredstva za zaštitu programa i datoteka različitih korisnika. UNIX OS je strojno neovisan, što osigurava visoku mobilnost OS-a i laku prenosivost aplikativnih programa na računare različitih arhitektura. Važna karakteristika OS-a UNIX porodica su njegova modularnost i opsežan skup uslužnih programa koji omogućavaju stvaranje povoljnog radnog okruženja za programere korisnika (tj. sistem je posebno efikasan za stručnjake - aplikativne programere).

Bez obzira na verziju, zajedničke karakteristike UNIX-a su višekorisnički način rada sa sredstvima zaštite podataka od neovlaštenog pristupa; implementacija multitasking obrade u režimu podjele vremena; prenosivost sistema pisanjem glavnog dijela u C jeziku.

Nedostatak UNIX-a je što je veoma intenzivan resursima, a za male jednokorisničke sisteme zasnovane na personalni računari najčešće je suvišan.

Općenito, OS UNIX porodice je prvenstveno usmjeren na velike lokalne (korporativne) i globalne mreže koje ujedinjuju rad hiljada korisnika. UNIX i njegova verzija LINUX postali su široko rasprostranjeni na Internetu, gdje je strojna nezavisnost OS-a od najveće važnosti.

MS DOS OS se široko koristio za personalne računare izgrađene na Intel 8088-80486 procesorima.

Trenutno MS DOS Praktično se ne koristi za upravljanje personalnim računarima. Međutim, ne treba smatrati da je u potpunosti iscrpio svoje mogućnosti i izgubio na značaju. Niski zahtjevi za hardverskim resursima čine DOS obećavajućim za praktičnu upotrebu. Tako je 1997. godine kompanija CaShega započela rad na prilagođavanju DR DOS-a (analogno MS DOS-u) tržištu ugrađenih OS za male uređaje visoke preciznosti spojenih na Internet i intranet mreže. Ovi uređaji uključuju kase, faksove, personalne digitalne asistente, elektronske sveske i sl.

OS Windows - ovo je porodica operativni sistemi, uključujući: Windows 3.1, Windows za radne grupe 3.11, Windows 9X, Windows NT, Windows 2000, Windows ME (prve dvije se obično nazivaju operativne ljuske, pošto je DOS instaliran zasebno za njih). Windows 95 karakterizira jednostavnost instalacije, nizak nivo zaštite podataka i otpornost na kvarove aplikacija. Windows 95 ima intuitivno sučelje, podržava plug-and-play tehnologiju i sadrži ugrađene alate za umrežavanje.

Windows 98 je razvoj Windows 95. Ova verzija je čvrsto integrisana sa Internet Explorer Web pretraživačem i sadrži veliki broj drajvera za stare i nove uređaje. Korisnici primjećuju pojednostavljeni proces instalacije OS-a i niže zahtjeve za procesorskom snagom, memorijom i prostorom na disku u odnosu na NT. Jedna od varijanti Windows-a je Windows SE. Ova linija OS je dizajnirana za upotrebu na laptop računarima. Windows CE je 32-bitni objektno orijentisani operativni sistem za više zadataka sa ugrađenim funkcijama za uštedu energije. Verzija Windows CE 3.0 (2000) bliža je po svojim mogućnostima sistemima u realnom vremenu. Glavni dio ovog kompaktnog OS-a je upisan u flešljivi ROM laptop računara. Windows NT 5.0 ili Windows 2000 je potpuno 32-bitni OS sa prioritetnim multitaskingom, poboljšanom implementacijom memorije i dizajniran je od temelja imajući na umu pouzdanost, sigurnost i funkcije upravljanja. Windows 2000 dolazi u četiri verzije: Windows 2000 Professional, Windows 2000 Server, Windows 2000 Advanced Server i Windows 2000 DataCenter Server. Ove verzije se razlikuju po broju usluga i programa uključenih u isporuku, te stepenu hardverske podrške.

operativni sistem OS/2 (Operativni sistem/2) je jednokorisnički multitasking OS, jednosmjerni (MS DOS -> OS/2) softver kompatibilan sa MS DOS-om i dizajniran za rad sa MP 80386 i novijim (IBM PC i PS/2). OS/2 može istovremeno izvršiti do 16 programa (svaki od njih u svom memorijskom segmentu), ali među njima postoji samo jedan pripremljen za MS DOS.

Važne karakteristike OS/2 su prisustvo korisničkog interfejsa sa više prozora; softverska sučelja za rad sa sustavom baze podataka; efektivni softverski interfejsi za rad u lokalnim mrežama. Nedostaci OS/2 uključuju, prije svega, relativno mali obim softverskih aplikacija razvijenih do danas.

Porodica operativnih sistema Windows je 32-bitni operativni sistem koji omogućava obavljanje više zadataka i višenitnu obradu aplikacija. Podržavaju grafičko korisničko sučelje prilagođeno korisniku, mogućnost zaštićenog načina rada, kompatibilnost sa programima u stvarnom načinu rada i mogućnosti umrežavanja. Windows uključuje Plug and Play hardversku podršku, dugačka imena datoteka i poboljšanu robusnost.

32-bitni znači da su operacije na 32-bitnim podacima ovdje brže nego na 16-bitnim podacima. 32-bitne Windows aplikacije rade u svom adresnom prostoru, koji nije dostupan drugim programima. Ovo štiti aplikacije od međusobnih grešaka. Ako jedna aplikacija ne uspije, druga nastavlja normalno funkcionirati. Neuspješna aplikacija može biti prekinuta.

Multitasking pruža mogućnost paralelnog rada sa nekoliko aplikacija. Dok je jedan od njih zauzet, na primjer, štampanjem dokumenta ili primanjem e-pošte s interneta, drugi može ponovo izračunati tabelu ili obaviti drugi koristan posao.

Multithreading omogućava aplikacijama dizajniranim na specifičan način da istovremeno pokreću više vlastitih procesa. Na primjer, kada se radi s tabelom s više niti, korisnik će moći ponovo izračunati u jednoj tablici dok ispisuje drugu i učitava treću u memoriju. Dok jedna nit čeka, na primjer, da završi komunikacijsku operaciju sa sporim perifernim uređajem, druga može nastaviti raditi svoj posao.

Prepoznatljiva karakteristika Windows je objektno orijentisani pristup izgradnji sistema. Na nivou korisnika, objektni pristup se izražava u činjenici da je interfejs privid stvarnog sveta, a rad sa mašinom se svodi na radnje sa poznatim objektima. Tako se fascikle mogu otvarati, stavljati u aktovku, dokumenti pregledavati, ispravljati, premeštati sa jednog mesta na drugo, baciti u smeće, poslati faks ili pismo primaocu itd. Korisnik radi sa zadacima i prijave na isti način kao i sa dokumentima na njegovom stolu. Objektno orijentirani pristup implementiran je kroz model desktop– primarni Windows objekat. Poslije Windows boot prikazuje se na ekranu. Na radnoj površini mogu se nalaziti različiti objekti: programi, fascikle sa dokumentima (tekstovi, slike, tabele), prečice do programa ili fascikli.

Prečice omogućavaju pristup programu ili dokumentu sa više lokacija bez stvaranja više fizičkih kopija datoteke. Na radnoj površini možete postaviti ne samo ikone aplikacija i pojedinačnih dokumenata, već i foldere. Fascikle su drugo ime za direktorije.

Značajna inovacija u Windows-u je bila traka zadataka. Uprkos malom funkcionalnost, čini mehanizam multitaskinga jasnijim i uvelike ubrzava proces prebacivanja između aplikacija. Spoljno, traka zadataka je traka, koja se obično nalazi na dnu ekrana, koja sadrži dugmad za aplikacije i dugme Start. Na desnoj strani se obično nalazi sat i male ikone programa koji su trenutno aktivni.

Windows vam omogućava rad sa audio i video datotekama različitih formata. Značajno dostignuće Windows-a bili su njegovi ugrađeni programi za kompjutersku komunikaciju. Komunikacija Windows alati dizajniran za obični korisnici i ne zahtijevaju posebna znanja. Ovi alati uključuju mogućnosti lokalne mreže i globalne mreže, postavljanje modema, povezivanje na e-mail i mnogo više.

U Windows operativnom sistemu, miš se široko koristi pri radu sa prozorima i aplikacijama. Obično se miš koristi za odabir teksta ili grafičkih objekata, čekiranje i poništavanje potvrdnih okvira, biranje komandi menija, dugmad na traci sa alatkama, manipulisanje kontrolama u dijalozima, „pomeranje“ dokumenata u prozorima.

U Windows-u se aktivno koristi i desni taster miša. Postavljanjem pokazivača preko objekta od interesa i desnim klikom, možete proširiti kontekstni meni , koji sadrži najčešće naredbe primjenjive na ovaj objekt.

Prilikom isključivanja, ne možete jednostavno isključiti računar bez pravilnog isključivanja sistema - to može dovesti do gubitka nekih nesačuvanih podataka. Za pravilno gašenje potrebno je sačuvati podatke u svim aplikacijama sa kojima je korisnik radio, ugasiti sve prethodno pokrenute DOS aplikacije, otvoriti meni dugmeta “Start” i izabrati komandu “Isključi”.

Devedesetih godina skoro svi operativni sistemi koji su zauzimali istaknuto mesto na tržištu postali su mrežni. OS je dobio alate za rad sa svim važnijim tehnologijama lokalnih (Ethernet, Fast Ethernet, Token Ring, FDDI) i globalnih (ISDN, ATM) mreža. Posebna pažnja tokom protekle decenije bio je fokusiran na mrežne operativne sisteme preduzeća. Odlikuje ih sposobnost da dobro i stabilno rade u velikim mrežama, što je tipično za velika preduzeća, i sposobnost da neometano rade na različitim hardverskim platformama. Tri lidera u klasi korporativnih OS su Novell NetWare 4 i 5.0, Microsoft Windows NT 4.0 i Windows 2000, kao i UNIX sistemi različitih proizvođača hardverskih platformi.

Za korporativni OS veoma je važno imati centralizovane alate za administraciju i upravljanje koji omogućavaju, u jednoj bazi podataka, pohranjivanje naloga desetina hiljada korisnika, računara, komunikacionih uređaja i softverskih modula dostupnih na korporativnoj mreži.

Zahtjevi za moderne operativne sisteme

Glavni zahtev za operativni sistem je da obavlja osnovne funkcije efikasnog upravljanja resursima i da obezbedi pogodan interfejs za korisničke i aplikativne programe. Moderni OS obično mora podržavati višeprogramsku obradu, virtualnu memoriju, grafičko korisničko sučelje s više prozora i mnoge druge neophodne funkcije i usluge. Osim ovih funkcija funkcionalne potpunosti, OS-u se nameću ništa manje važni operativni zahtjevi:

Proširivost. Dok računarski hardver postaje zastareo za nekoliko godina, korisni vek operativnog sistema može se meriti decenijama. Primjer je UNIX OS. Stoga se operativni sistemi uvijek evolucijski mijenjaju tokom vremena. Promjene OS obično uključuju stjecanje novih svojstava, kao što je podrška za nove tipove vanjskih uređaja ili nove mrežne tehnologije. Ako je OS kod napisan na način da se dodaci i promjene mogu izvršiti bez narušavanja integriteta sistema, onda se takav OS naziva proširivim.

Prenosivost. U idealnom slučaju, OS kod bi trebao biti lako prenosiv s jednog tipa procesora na drugi tip procesora, i sa jednog tipa hardverske platforme (koja se razlikuje ne samo po tipu procesora, već i po načinu na koji je cjelokupni hardver računara organiziran) do drugu vrstu hardverske platforme. Ovo svojstvo OS-a se naziva i višeplatforma.

Kompatibilnost. Postoji nekoliko “dugotrajnih” popularnih operativnih sistema (varijante UNIX, MS-DOS, Windows Z.x, Windows NT, OS/2), za koje je razvijen širok spektar aplikacija. Stoga je za korisnika koji iz ovog ili onog razloga prelazi s jednog OS na drugi, mogućnost pokretanja poznate aplikacije na novom OS-u vrlo atraktivna. Ako OS ima sredstva za pokretanje aplikativnih programa napisanih za druge operativne sisteme, onda se kaže da je kompatibilan sa ovim operativnim sistemima.

Pouzdanost i tolerancija grešaka. Sistem mora biti zaštićen i od unutrašnjih i od eksternih grešaka, kvarova i kvarova. Njegove radnje bi trebale biti predvidive, a aplikacije ne bi trebale moći da naškode OS-u. Pouzdanost i tolerancija na greške OS-a prvenstveno su određene arhitektonskim rješenjima koja su u njegovoj osnovi, kao i kvalitetom njegove implementacije (glatkost koda).

Performanse. OS bi trebao biti brz i brz koliko to dozvoljava hardverska platforma. Na performanse OS-a utiču arhitektura OS-a, raznovrsnost funkcija, kvalitet programiranja koda i mogućnost pokretanja OS-a na platformi visokih performansi (višeprocesorska).

Sigurnost. Savremeni OS mora zaštititi podatke i druge resurse računarskog sistema od neovlašćenog pristupa. Da bi OS imao sigurnosna svojstva, mora imati alate za autentifikaciju - utvrđivanje zakonitosti korisnika, autorizaciju ~ odobravanje legalnim korisnicima prava pristupa resursima, reviziju - snimanje svih događaja sumnjivih za sigurnost sistema. Sigurnosno svojstvo je posebno važno za mrežne operativne sisteme.

zaključci

Istorija OS-a seže oko pola veka unazad. Bio je i u velikoj mjeri određen razvojem elementarne baze i računarske opreme

Prvi digitalni računari, koji su se pojavili početkom 40-ih, radili su bez operativnih sistema, sve zadatke organizacije računarskog procesa rešavao je ručno svaki programer sa kontrolne table

Prototip modernih operativnih sistema bili su monitorski sistemi iz sredine 50-ih, koji su automatizovali radnje operatera da dovrše paket zadataka.

U periodu 1965-1975. Implementirani su gotovo svi osnovni koncepti koji su svojstveni modernim operativnim sistemima: multiprogramiranje, višeprocesiranje, multiterminalni način rada, virtuelna memorija, sistemi datoteka, kontrolu pristupa i rad na mreži

Od sredine 70-ih počela je široka upotreba UNIX-a, OS jedinstvenog za to vrijeme, koji je bio relativno lako prenosiv na različite tipove računara.

Početak 80-ih godina povezan je s pojavom personalnih računara. To je zahtijevalo razvoj “user-friendly interfejsa”. Personalni računari su podstakli eksplozivan rast lokalne mreže, kao rezultat toga, podrška za mrežne funkcije postala je preduslov za operativne sisteme personalnih računara.

U 90-im godinama gotovo svi operativni sistemi koji su zauzimali istaknuto mjesto na tržištu postali su mrežni. OS je dobio alate za rad sa svim važnijim tehnologijama lokalnih (Ethernet, Fast Ethernet, Token Ring, FDDI) i globalnih (ISDN, ATM) mreža.

Posebna pažnja je posvećena mrežnim operativnim sistemima preduzeća tokom protekle decenije. Odlikuje ih sposobnost da dobro i stabilno rade u velikim mrežama, što je tipično za velika preduzeća, i sposobnost neometanog rada na različitim hardverskim platformama.

Modul3 .

SOFTVER RAČUNARSKOG SISTEMA

Predavanje 2. Windows operativni sistem

Predavanje 2. Windows operativni sistem. 3

Karakteristike operacionih sala Windows sistemi. 3

Prednosti prioritetnog multitaskinga i višenitnog rada. 3

Plug-and-Play tehnologija. 4

Grafičko korisničko sučelje. 5

Windows XP koncept. 5

Windows XP korisnički interfejs. 7

Osnovni elementi interfejsa na ekranu. 7

Start Menu. 10

Traka zadataka. 15

Prečice za programe, datoteke i fascikle. 19

Pokretanje programa.. 20

Početak i kraj Windows rad XP. 20

Windows u Windows sistemu. 22

Prozor aplikacije i prozor dokumenta. 22

Prozor dijaloga. 23

Upravljanje prozorima. 24

Dodatne funkcije Windows XP-a. 26

Rad sa CD-ovima. 26

Rad sa digitalnim fotografijama. 28

Windows XP sistem pomoći. 29

Pretraživač Windows XP. 31

Ugrađene Windows XP aplikacije. 34

Program kalkulatora. 35

Grafički urednik Paint 37

Uređivači teksta Notepad i WordPad. 39

Windows Media Player. 40

Kreiranje slajd filma sa koristeći Windows Movie Maker. 43

Karakteristike Windows operativnih sistema

Operativni sistemi Windows porodice, počevši od Windows verzije 95, imaju zajedničke karakteristike, a ključne su:

· jednostavnost rada postignuta korišćenjem grafičkog interfejsa, Plug-and-Play tehnologije podrške za samokonfigurisanje opreme, ugrađene mrežne podrške, poboljšanog sistema obuke i pomoći, dozvoljenosti korišćenja dugih naziva fajlova, itd.;

· povećane performanse zahvaljujući Windows svojstvima kao što su preventivni multitasking i multithreading, povećana tolerancija na pad, brže štampanje, prisustvo visoko efikasnih multimedijalnih komponenti, itd.;

· kompatibilnost sa postojećim MS-DOS aplikacijama i prethodnim verzijama Windows-a, podrška za bilo koji hardver i drajvere uređaja, mrežna kompatibilnost sa drugim mrežnim operativnim sistemima (u daljem tekstu OS).

Pogledajmo detaljnije osnovne principe i tehnologije Windows-a.

Prednosti prioritetnog multitaskinga i višenitnog rada

Windows OS pruža mogućnost obavljanja više zadataka istovremeno. Svaki od zadataka, različitih po sadržaju, rješava se gotovo istovremeno u svom prozoru (otuda i porijeklo samog naziva prozori - „prozori“). Informacije o pozvanim programima u obliku ikona se prikazuju na Trake zadataka. Međutim, uprkos utisku, u stvarnosti obični računari (sa jednom centralnom procesorskom jedinicom) ne mogu da obavljaju veliki broj zadataka. različite aplikacije u istom trenutku. Obično računari rade na jednom zadatku. Međutim, pojedinačne operacije se mogu izvoditi vrlo velikom brzinom. Na ovaj način, operativni sistem se može vrlo brzo prebaciti s jedne aplikacije na drugu, ostavljajući korisniku utisak da aplikacije rade istovremeno.

Najranije verzije Windows-a (kao što je Windows 3.11) zahtijevale su da svaka aplikacija "dobrovoljno" prenese kontrolu nad centralnom procesorskom jedinicom u različitim tačkama tokom zadatka, omogućavajući operativnom sistemu da prenese kontrolu na drugi pokrenuti program. Ovaj način rada naziva se način rada kooperativni multitasking. Štaviše, svaka aplikacija je mogla uzeti onoliko CPU vremena koliko je smatrala potrebnim, a često ova ili ona aplikacija „nije htela“ da deli resurse centralnog procesora, tj. operativni sistem nije mogao "vratiti red".

Moderne verzije Windows-a podržavaju ovaj način rada preventivni multitasking, što je savršenije. Zasnovan je na prioriteti. Prioritet je vrijednost koja odražava važnost aplikacije.

Svaka aplikacija ima neki prioritet. Operativni sistem dodeljuje vreme procesora pokrenutoj aplikaciji prema trenutnim prioritetima. Operativni sistem ne mora čekati dok se aplikacija ili neka operacija u njoj ne odrekne kontrole nad CPU resursima kako bi prenio kontrolu na drugi program višeg prioriteta. Kažu da je aplikacija višeg prioriteta pomiče manji prioritet. To vam omogućava da izbjegnete tzv smrzava se sistemima.

Windows takođe koristi princip od multithreading.

Višenitno - Ovo je poseban mehanizam predviđen za 32-bitne aplikacije koji omogućava kreiranje i izvršavanje više niti unutar jedne aplikacije. protok ( thread) je dio programa kojem se može dodijeliti CPU vrijeme i udio resursa zajedno sa ostalim dijelovima programa za istovremeno izvršenje. Na primjer, uređivač teksta, koji se sastoji od nekoliko niti, može značajno povećati brzinu obrade pojedinačnih operacija i pojednostaviti rad korisnika: jedna nit može kontrolirati unos teksta s tipkovnice i prikazati ga na ekranu, druga može istovremeno izvršiti neku pozadinsku operaciju, na primjer, spelovanje provera, a treći može da štampa dokument na štampaču.

Raspodjelu vremena između aktivnih aplikacija u Windows-u vrši jezgro operativnog sistema, a podrška za preventivni multitasking osigurava nesmetano prebacivanje između istovremeno pokrenutih aplikacija i ne dozvoljava jednoj aplikaciji da zauzme sve sistemske resurse.

Plug-and-Play tehnologija

Plug-and-Play tehnologija ("plug and play"), koja se koristi u Windows-u, vam to omogućava ručna podešavanja povežite nove uređaje na računar, na primer, štampač ili laserski plejer. Fokusiran je na podršku bilo koje vrste uređaja, uključujući monitore, video kartice, štampače, zvučne kartice, modemi, CD-ROM pogoni, razne kontrolere tvrdog diska.

OS samostalno kreira i modificira konfiguracijske datoteke, prepoznaje specifične tehnički uređaj i vrši svoje automatsko podešavanje. Automatski bira drajver za rad ovog uređaja.

Vozači(driver - drajver, drajver) - sistemski programi koji obezbeđuju rad štampača, disk jedinica, ekrana, tastatura i drugih eksternih računarskih uređaja.

Microsoft obezbeđuje 32-bitne drajvere za sve glavne Plug-and-Play uređaje. Proizvođači posebne opreme sami razvijaju takve programe. Ako instalirate uređaj za koji je potreban drajver koji nije uključen u Windows, od vas će biti zatraženo da ubacite instalacionu disketu koja sadrži potreban drajver za taj uređaj. Dodatni uređaji povezani posebnim master programi, koji sami prepoznaju uređaj ili odmah traže dodatne informacije, čime se pojednostavljuje proces povezivanja uređaja.

na kursu "Sistemski softver"

Vanredni profesor, Katedra za IKT, Grodno State University

dr.sc. tech. Livak Elena Nikolaevna

Prilikom pripreme predavanja koristili smo se

„Alatka

na više korisnika multioperativni sistemi" (Internet resurs)

Klasifikacija operativnih sistema

Operativni sistemi se razlikuju

ü karakteristike implementacije internih algoritama za upravljanje glavnim računarskim resursima (procesorima, memorijom, uređajima),

ü karakteristike korištenih metoda projektovanja,

ü vrste hardverskih platformi,

ü kriterijumi efikasnosti,

ü karakteristike implementacije mrežnih rješenja

ü i mnoge druge nekretnine.

Karakteristike algoritama za upravljanje resursima

Efikasnost cjelokupnog OS-a u cjelini u velikoj mjeri zavisi od efikasnosti algoritama upravljanja računarskim resursima. Stoga, kada karakteriziraju OS, često navode najvažnije karakteristike implementacije OS funkcija za upravljanje procesorima, memorijom i vanjskim uređajima

Po načinu obrade zadataka Postoje operativni sistemi koji omogućavaju jednoprogramski ili višeprogramski rad.

Jednoprogramski OS uglavnom obavljaju funkciju pružanja korisniku virtuelne mašine, čineći proces interakcije između korisnika i računara jednostavnijim i praktičnijim.

Oni uključuju alate za upravljanje perifernim uređajima, alate za upravljanje datotekama i alate za komunikaciju korisnika.

Multiprogramiranje ili multitasking , je način organizacije računarskog procesa u kojem se na jednom procesoru istovremeno izvršava više programa (stvara se izgled istovremenog izvršavanja više programa).

Komentar. Općenito govoreći, multiprogramiranje i višezadaćnost su slični koncepti, ali nisu sinonimi. Glavna fundamentalna razlika:

Multiprogramiranje je paralelno izvršavanje nekoliko aplikacija, u ovom slučaju programer ne brine o mehanizmima za organizovanje paralelnog rada;

Multitasking pretpostavlja da programer brine o paralelnom izvršavanju i interakciji aplikacija.

U savremenoj tehničkoj i naučno-popularnoj literaturi one ne prave razliku.

višeprogramski OS, pored jednoprogramskih OS funkcija, oni kontroliraju podjelu zajedničkih resursa kao što su procesor, RAM, datoteke i eksterne uređaje.

Po broju istovremenih korisnika OS se dijele na:

jednokorisnički (MS-DOS, Windows 3.x, rane verzije OS/2);
višekorisnički (UNIX, Windows NT).

Glavna razlika između sistema za više korisnika i sistema za jednog korisnika je dostupnost sredstava za zaštitu informacija svakog korisnika od neovlaštenog pristupa drugih korisnika.

!!! Treba napomenuti da nije svaki sistem za više zadataka višekorisnički, niti svaki jednokorisnički OS nije jednozadačan.

Najvažniji zajednički resurs je procesorsko vrijeme. Metoda raspodjele procesorskog vremena između nekoliko istovremeno postojećih procesa (ili niti) u sistemu u velikoj mjeri određuje specifičnosti OS-a. Među mnogim postojećim opcijama za implementaciju multitaskinga, mogu se razlikovati dvije grupe algoritama:

multitasking bez prevencije (NetWare, Windows 3.x);
preventivni multitasking (Windows NT, OS/2, UNIX).

At multitasking bez prevencije Aktivni proces radi sve dok na vlastitu inicijativu ne da kontrolu operativnom sistemu tako da iz reda odabere drugi proces spreman za pokretanje.

At preventivni multitasking Odluku o prebacivanju procesora iz jednog procesa u drugi donosi operativni sistem, a ne sam aktivni proces.

Važno svojstvo operativnih sistema je mogućnost paralelizacije proračuna unutar jednog zadatka.

Operativni sistemi se dijele na one koji podržavaju i one koji ne podržavaju multi-threading.

Višenitni OS ne dijeli vrijeme procesora između zadataka, već između njihovih pojedinačnih grana (niti).

Još jedna važna karakteristika OS-a je nedostatak ili prisustvo alata za podršku multiprocesiranju u njemu - multiprocesiranje.

Višeprocesiranje je način organizovanja računarskog procesa u sistemima sa više procesora, u kojima se više zadataka (procesa, niti) može istovremeno izvršavati na različitim procesorima sistema.

Višeprocesiranje dovodi do komplikacija svih algoritama upravljanja resursima.

Moderni operativni sistemi su uveli funkcije za podršku višeprocesnoj obradi podataka. Takve karakteristike su dostupne u Sun-ovom Solarisu 2.x, Open Serveru 3.x kompanije Santa Crus Operations, IBM-ovom OS/2, Microsoftovom Windows NT-u i Novell-ovom NetWare-u 4.1.

Višeprocesorski operativni sistemi se mogu klasifikovati metodom organizacije računarskog procesa u sistemu sa višeprocesorskom arhitekturom: asimetrični OS i simetrični OS .

Asimetrični OS radi u potpunosti na samo jednom od sistemskih procesora, distribuirajući zadatke aplikacija na preostale procesore.

Simetrični OS je potpuno decentraliziran i koristi sve procesore, dijeleći ih između sistemskih i aplikacijskih zadataka.

Komentar. Pogledali smo karakteristike OS-a koje se odnose na upravljanje samo jednom vrstom resursa – procesorom.

Međutim, na izgled operativnog sistema u cjelini i mogućnosti njegove upotrebe u određenom području u velikoj mjeri utiču karakteristike drugih lokalnih podsistema za upravljanje resursima – podsistema za upravljanje memorijom, datotekama i ulazno-izlaznim uređajima.

VJEŽBA. Samostalno pokušajte da klasifikujete OS prema karakteristikama implementacije podsistema za upravljanje drugim resursima.

Karakteristike hardverskih platformi

Na svojstva operativnog sistema direktno utiče hardver na kojem je dizajniran.

Operativni sistemi su klasifikovani prema vrsti hardvera.

· personalni kompjuteri,

· mini kompjuteri,

mainframe,

klasteri

· i kompjuterske mreže.

Očigledno OS veliki auto je složeniji i funkcionalniji od OS personalnog računara. Dakle, u OS velikih mašina funkcije za planiranje toka izvršenih zadataka se implementiraju korištenjem složenih prioritetnih disciplina i zahtijevaju više računarske snage nego u OS personalnih računara. Slična je situacija i sa ostalim funkcijama.

Mrežni OS uključuje sredstva za prijenos poruka između računala preko komunikacijskih linija koja su potpuno nepotrebna u samostalnom OS-u.

Ostali zahtjevi se odnose na klaster operativne sisteme. Klaster je labavo povezana kolekcija nekoliko računarskih sistema koji rade zajedno za pokretanje zajedničkih aplikacija i predstavljeni su korisniku unificirani sistem. Uz specijalnu opremu za operaciju klaster sistemi Potrebna je i softverska podrška operativnog sistema, koja se uglavnom svodi na sinhronizaciju pristupa zajedničkim resursima, otkrivanje grešaka i dinamičku rekonfiguraciju sistema.

Uz OS koji su usmjereni na vrlo specifičnu vrstu hardverske platforme, postoje operativni sistemi koji su posebno dizajnirani tako da se lako mogu prenijeti sa jednog tipa računara na drugi tip računara, tzv. mobilni OS (hardverski nezavisan). Najupečatljiviji primjer takvog OS je popularni UNIX sistem.

U ovim sistemima, hardverski zavisna mesta su pažljivo lokalizovana, tako da kada se sistem prenese na novu platformu, samo se ona prepisuju. Način da se olakša prenos ostatka OS-a je da se napiše u mašinski nezavisnom jeziku, kao što je C, koji je razvijen za programiranje operativnih sistema.

Kriterijumi efikasnosti OS

Multiprogramiranje se koristi za poboljšanje efikasnosti računarskog sistema.

Efikasnost se može shvatiti kao

§ ukupni kapacitet računarskog sistema;

§ korisničko iskustvo, na primjer, mogućnost interaktivnog rada za više korisnika ili mogućnost jednog korisnika da radi sa više aplikacija na jednoj mašini;

§ reaktivnost sistema – to jest, sposobnost sistema da izdrži unaprijed određene (moguće vrlo kratke) vremenske intervale između pokretanja programa i dobijanja rezultata.

U zavisnosti od izabranog kriterijuma efikasnosti, operativni sistemi se dele na:

§ sistemi serijska obrada(na primjer, OC EC),

sistemi za podjelu vremena (UNIX, VMS),
sistemi u realnom vremenu (QNX, RT/11).

Batch Processing Systems koriste se za rješavanje problema uglavnom računske prirode koji ne zahtijevaju brze rezultate.

Osnovni cilj i kriterijum efikasnosti ovakvih sistema je maksimalna propusnost, odnosno rešavanje maksimalnog broja zadataka u jedinici vremena.

Šema rada sistema batch obrade podataka:

ü na početku rada formira se paket zadataka, svaki zadatak sadrži zahtjev za sistemskim resursima;

ü iz ovog paketa zadataka formira se višeprogramska mješavina, odnosno više zadataka koji se istovremeno izvršavaju. Za istovremeno izvršavanje biraju se zadaci koji imaju različite zahtjeve za resursima, kako bi se osiguralo uravnoteženo opterećenje svih uređaja računara; (u multiprogramskoj mješavini poželjno je istovremeno prisustvo računskih zadataka i I/O intenzivnih zadataka).

Dakle, izbor novog zadatka iz paketa zadataka zavisi od unutrašnje situacije u sistemu, odnosno bira se „profitabilan“ zadatak.

Þ Takvi operativni sistemi ne mogu garantovati završetak određenog zadatka u određenom vremenskom periodu.

U sistemima za grupnu obradu, prebacivanje procesora s pokretanja jednog zadatka na izvođenje drugog događa se samo ako sam aktivni zadatak napusti procesor, na primjer, zbog potrebe da se izvrši I/O operacija. Dakle, jedan zadatak može dugo zauzeti procesor, što onemogućuje izvršavanje interaktivnih zadataka.

Þ interakcija korisnika sa kompjuter, na kojem je instaliran sistem batch obrade, svodi se na to da on donese zadatak, preda ga dispečeru-operateru i na kraju dana, nakon kompletiranja kompletnog paketa zadataka, dobije rezultat. Očigledno, ovaj aranžman smanjuje efikasnost korisnika.

Glavni nedostatak Sistemi grupne obrade - izolacija korisnika-programera od procesa obavljanja njegovih zadataka.

Sistemi za podjelu vremena dizajniran da ispravi nedostatke sistema za serijsku obradu podataka.

Svaki korisnik sistema podjele vremena ima terminal sa kojeg može voditi dijalog sa svojim programom.

Svakom zadatku je dodijeljen samo dio procesorskog vremena,

Þ Nijedan zadatak ne zauzima dugo CPU, a vrijeme odgovora je prihvatljivo.

Ako je kvant odabran dovoljno mali, tada svi korisnici istovremeno rade na istoj mašini stiče se utisak da svako od njih isključivo koristi mašinu.

Sistemi za podjelu vremena imaju nižu propusnost od sistema za serijsku obradu jer

1) svaki zadatak koji korisnik pokrene je prihvaćen za izvršenje, a ne onaj koji je „koristan“ sistemu,

2) vreme rada se povećava, jer se procesor sve češće prebacuje sa zadatka na zadatak.

Dakle, kriterijum efikasnosti sistema za podjelu vremena nije maksimalna propusnost, već pogodnost i efikasnost korisnika.

Sistemi u realnom vremenu koriste se za upravljanje raznim tehničkim objektima, kao što su mašina alatka, satelit, naučna eksperimentalna instalacija ili tehnološki procesi, kao što su galvanski vod, proces visoke peći itd.

Postoji maksimalno dozvoljeno vrijeme tokom kojeg se mora izvršiti jedan ili drugi program koji kontrolira objekt, inače može doći do nesreće: satelit će napustiti zonu vidljivosti, eksperimentalni podaci koji dolaze od senzora će biti izgubljeni, a debljina galvanskog sloja premaz neće odgovarati normi.

dakle, Kriterijum efikasnosti sistema u realnom vremenu je njihova sposobnost da izdrže unapred određene vremenske intervale između pokretanja programa i dobijanja rezultata (kontrolne akcije).

Ovo vrijeme se naziva vrijeme reakcije sistema, a odgovarajuće svojstvo sistema naziva se reaktivnost.

Za ove sisteme višeprogramska mješavina je fiksni skup unaprijed izrađenih programa, a izbor programa za izvršenje se vrši na osnovu trenutnog stanja objekta ili u skladu sa rasporedom planiranih radova.

Komentar. Neki operativni sistemi mogu kombinovati svojstva sistema različite vrste, na primjer, neki zadaci se mogu obavljati u režimu grupne obrade, a neki u realnom vremenu ili režimu dijeljenja vremena. U takvim slučajevima, način grupne obrade se često naziva pozadinski način rada.

Karakteristike OS arhitekture

Kada se opisuje operativni sistem, često se navode osnovni koncepti koji su u njegovoj osnovi.

Osnovni koncepti uključuju:

· načini za izgradnju jezgra OS-a;

· konstrukcija zasnovana na OO pristupu;

· prisustvo nekoliko aplikativnih okruženja;

· organizacija distribuiranog OS-a.

Metodama izgradnje OS kernela se dijele na

monolitni (Windows, Linux - možemo sami sastaviti kernel, uključujući module i drajvere koje smatramo prikladnim da uključimo);
mikrokernel (QNX).

Većina OS koristi monolitnog jezgra, koji je sastavljen kao jedan program koji radi u privilegovanom režimu e i korištenjem brzih prijelaza s jedne procedure na drugu, ne zahtijeva prebacivanje iz privilegovanog u korisnički način rada i obrnuto.

Alternativa je da se napravi OS zasnovan na mikrokernelu, koji takođe radi u privilegovanom režimu i radi samo minimum funkcija upravljanja opremom, dok funkcije OS višeg nivoa obavljaju specijalizirane OS komponente - serveri koji rade u korisničkom modu.

Nedostatak: OS je sporiji jer su česti prijelazi između privilegovanog i korisničkog načina rada.

Prednost je što je OS fleksibilniji - njegove funkcije se mogu proširiti, modificirati ili suziti dodavanjem, modificiranjem ili isključivanjem servera korisničkog načina rada. Osim toga, serveri su dobro zaštićeni jedan od drugog, kao i svi korisnički procesi.

Izgradnja OS zasnovanog na objektno orijentisanom pristupu omogućava korišćenje svih njegovih prednosti, koje su se dokazale na nivou aplikacije, unutar operativnog sistema, a to su:

akumulacija uspješnih rješenja u obliku standardnih objekata, mogućnost kreiranja novih objekata na osnovu postojećih pomoću mehanizma nasljeđivanja,
dobra zaštita podataka zbog njihove inkapsulacije u internim strukturama objekta, što podatke čini nedostupnim za neovlaštenu upotrebu izvana,
strukturisana priroda sistema koji se sastoji od skupa dobro definisanih objekata.

Dostupnost više okruženja aplikacija omogućava istovremeno pokretanje aplikacija razvijenih za nekoliko operativnih sistema unutar jednog OS-a.

Mnogi moderni operativni sistemi istovremeno podržavaju MS-DOS, Windows, UNIX (POSIX), OS/2 ili barem neki podskup ovog popularnog skupa. Koncept višestrukih aplikacijskih okruženja najlakše je implementirati u OS baziran na mikrojezgru.

Distribuirana organizacija operativnog sistema omogućava vam da pojednostavite rad korisnika i programera u mrežnim okruženjima.

Distribuirani OS implementira mehanizme koji omogućavaju korisniku da zamisli i percipira mrežu u obliku tradicionalnog računara s jednim procesorom.