Современные операционные системы, особенности, область применения, Упражнения и задачи из Информатика

Скачай Современные операционные системы, особенности, область применения и еще Упражнения и задачи в формате PDF Информатика только на Docsity! МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ Тюменский индустриальный университет Институт сервиса и отраслевого управления «Кафедра бизнес - информатики и математики» Контрольная работа по дисциплине «Цифровая культура» На тему «Современные операционные системы, особенности, область применения». ВАРИАНТ №21 Выполнил студент: 1-ого курса Гр. Тюмень ТИУ 2023 2 СОДЕРЖАНИЕ Введение 3 1 Назначение операционных систем 4 1.1 Понятие об операционной системе 4 1.2 Взаимодействие пользователя с компьютером 4 1.3 Использование ресурсов 5 1.4 Облегчение процессов вычислительной системы 6 2 Возможность развития 6 2 Функции операционной системы 6 2.1 Управление процессами 7 2.2 Управление памятью 7 2.3 Защита памяти 7 2.4 Управление файлами 8 2.5 Управление внешними устройствами 8 2.6 Защита данных и администрирование 8 2.7 Интерфейс прикладного программирования 9 3 Пользовательский интерфейс 9 3 Состав операционной системы 9 3.1 Ядро 9 3.2 Командный процессор 9 3.3 Драйверы устройств 10 3.4 Утилиты 10 3.5 Справочная система 10 4 Перспективы развития 11 Заключение 12 Список сокращений 13 Список использованных источников 14 5 Обнаружение ошибок и их обработка — это еще один очень важный момент в назначении ОС. При работе компьютерной системы могут происходить разнообразные сбои за счет внутренних и внешних ошибок в аппаратном обеспечении, различного рода программных ошибок (переполнение, попытка обращения к ячейке памяти, доступ к которой запрещен и др.). В каждом случае ОС выполняет действия, минимизирующие влияние ошибки на работу приложения (от простого сообщения об ошибке до аварийной остановки программы). И, наконец, учет использования ресурсов. ОС имеет средства учета использования различных ресурсов и отображения параметров производительности вычислительной системы. Эта информация важна для настройки (оптимизации) вычислительной системы с целью повышения ее производительности. [1] 1.3 Использование ресурсов Организация эффективного использования ресурсов компьютера. ОС также является своеобразным диспетчером ресурсов компьютера. К числу основных ресурсов современных вычислительных систем относятся основная память, процессоры, таймеры, наборы данных, диски, накопители на МЛ, принтеры, сетевые устройства, и др. Перечисленные ресурсы определяются операционной системой между выполняемыми программами. В отличие от программы, которая является статическим объектом, выполняемая программа – это динамический объект, который называется процессом и является базовым понятием современных ОС. Управление ресурсами вычислительной системы с целью наиболее эффективного их использования является вторым назначением операционной системы. Критерии эффективности, в соответствии с которыми ОС организует управление ресурсами компьютера, могут быть различными. Например, в одном случае наиболее важным является пропускная способность вычислительной систем, в другом – время ее реакции. Зачастую ОС должны удовлетворять нескольким, противоречащим друг другу критериям, что доставляет разработчикам серьезные трудности. Управление ресурсами включает решение ряда общих, не зависящих от типа ресурса задач. Планирование ресурса – определение процесса, для которого необходимо выделить ресурс. Здесь предопределяется, когда и в каком качестве должен выделиться данный ресурс. Удовлетворение запросов на ресурсы – выделение ресурсов процессам; мониторинг состояния и учет использования ресурса – поддержание оперативной информации о задействовании ресурса и использовании его доли. Разрешение конфликтов между процессами, претендующими на один и тот же ресурс. Для решения этих общих задач управления ресурсами разные ОС используют различные алгоритмы, что в итоге и определяет облик ОС в целом, включая характеристики производительности, область применения и даже пользовательский интерфейс. [1] 6 1.4 Облегчение процессов вычислительной системы Облегчение процессов эксплуатации аппаратных и программных средств вычислительной системы. Ряд операционных систем имеет в своем составе наборы служебных программ, обеспечивающие резервное копирование, архивацию данных, проверку, очистку и дефрагментацию дисковых устройств и др. Кроме того, современные ОС имеют достаточно большой набор средств и способов диагностики и восстановления работоспособности системы. Сюда относятся: - диагностические программы для выявления ошибок в конфигурации операционной системы; - средства восстановления последней работоспособной конфигурации; - средства восстановления поврежденных и пропавших системных файлов и др. [1] 1.5 Возможность развития Современные ОС организуются таким образом, что допускают эффективную разработку, тестирование и внедрение новых системных функций, не прерывая процесса нормального функционирования вычислительной системы. Большинство операционных систем постоянно развиваются (нагляден пример Windows). Происходит это в силу следующих причин. [1] Для удовлетворения пользователей или нужд системных администраторов ОС должны постоянно предоставлять новые возможности. Например, может потребоваться добавить новые инструменты для контроля или оценки производительности, новые средства ввода-вывода данных (речевой ввод). Другой пример – поддержка новых приложений, использующих окна на экране дисплея. [1] В каждой ОС есть ошибки. Время от времени они обнаруживаются и исправляются. Отсюда постоянные появления новых версий и редакций ОС. Необходимость регулярных изменений накладывает определенные требования на организацию операционных систем. Очевидно, что эти системы должны иметь модульную структуру с четко определенными межмодульными связями. Важную роль играет хорошая и полная документированность системы. [1] 2 Функции операционной системы Функции ОС обычно группируются либо в соответствии с типами локальных ресурсов, которыми управляет ОС, либо в соответствии со специфическими задачами, применимыми ко всем ресурсам. Совокупности модулей, выполняющих такие группы функций, образуют подсистемы операционной системы. Наиболее важными подсистемами управления ресурсами являются подсистемы управления процессами, памятью, файлами и внешними устройствами, а подсистемами, общими для всех ресурсов, являются подсистемы пользовательского интерфейса, защиты данных и администрирования. [2] 7 2.1 Управление процессами Подсистема управления процессами непосредственно влияет на функционирование вычислительной системы. Для каждой выполняемой программы ОС организует один или более процессов. Каждый такой процесс представляется в ОС информационной структурой (таблицей, дескриптором, контекстом процессора), содержащей данные о потребностях процесса в ресурсах, а также о фактически выделенных ему ресурсах (область оперативной памяти, количество процессорного времени, файлы, устройства ввода-вывода и др.). В современных мультипрограммных ОС может существовать одновременно несколько процессов, порожденных по инициативе пользователей и их приложений, а также инициированных ОС для выполнения своих функций (системные процессы). Поскольку процессы могут одновременно претендовать на одни и те же ресурсы, подсистема управления процессами планирует очередность выполнения процессов, обеспечивает их необходимыми ресурсами, обеспечивает взаимодействие и синхронизацию процессов. [2] 2.2 Управление памятью Подсистема управления памятью производит распределение физической памяти между всеми существующими в системе процессами, загрузку и удаление программных кодов и данных процессов в отведенные им области памяти, а также защиту областей памяти каждого процесса. Стратегия управления памятью складывается из стратегий выборки, размещения и замещения блока программы или данных в основной памяти. Соответственно используются различные алгоритмы, определяющие, когда загрузить очередной блок в память, в какое место памяти его поместить и какой блок программы или данных удалить из основной памяти, чтобы освободить место для размещения новых блоков. Одним из наиболее популярных способов управления памятью в современных ОС является виртуальная память. Реализация механизма виртуальной памяти позволяет программисту считать, что в его распоряжении имеется однородная оперативная память, объем которой ограничивается только возможностями адресации, предоставляемыми системой программирования. 2.3 Защита памяти Нарушения защиты памяти связаны с обращениями процессов к участкам памяти, выделенной другим процессам прикладных программ или программ самой ОС. Средства защиты памяти должны пресекать такие попытки доступа путем аварийного завершения программы-нарушителя. 2.4 Управление файлами Функции управления файлами сосредоточены в файловой системе ОС. Операционная система виртуализирует отдельный набор данных, хранящихся на внешнем накопителе, в виде файла – простой неструктурированной 10 3 Состав операционной системы Современные операционные системы имеют сложную структуру, состоящую из множества элементов, где каждый из них выполняет определенные функции по управлению процессами и распределению ресурсов. 3.1 Ядро Ядро ОС – центральная часть операционной системы, обеспечивающая приложениям координированный доступ к файловой системе, и обмену файлами между ПУ. [4] 3.2 Командный процессор Программный модуль ОС, ответственный за чтение отдельных команд или же последовательности команд из командного файла, иногда называют командным интерпретатором. [4] 3.3 Драйверы устройств К магистрали компьютера подключаются различные устройства (дисководы, монитор, клавиатура, мышь, принтер и др.). Каждое устройство выполняет определенную функцию, при этом техническая реализация устройств существенно различается. В состав операционной системы входят драйверы устройств, специальные программы, которые обеспечивают управление работой устройств и согласование информационного обмена с другими устройствами, а также позволяют производить настройку некоторых параметров устройств. Каждому устройству соответствует свой драйвер. [4] 3.4 Утилиты Дополнительные сервисные программы (утилиты) – вспомогательные компьютерные программы в составе общего программного обеспечения, делающие удобным и многосторонним процесс общения пользователя с компьютером. [4] 3.5 Справочная система Для удобства пользователя в состав операционной системы обычно входит также справочная система. Справочная система позволяет оперативно получить необходимую информацию как о функционировании операционной системы в целом, так и о работе ее отдельных модулей. [4] 4 Перспективы развития 11 В настоящее время наблюдается значительное повышение надежности, безопасности и отказоустойчивости ОС; сближение по возможностям ОС для настольных компьютеров и ОС для мобильных устройств. Тенденция к проектам по ОС с открытым кодом – это очень выгодное направление в развитии ОС, так как фирмам-разработчикам необходимы новые идеи, которые им могут предложить молодые программисты. Огромное значение имеет спрос на корпоративные операционные системы, для которых характерны высокая степень масштабируемости, поддержка сетевой работы, развитые средства обеспечения безопасности, способность работать в гетерогенной среде, наличие средств централизованного администрирования и управления. Здесь то и требуется возможность обработки огромного объема данных. [3] Кто-то делает ставку на облачные хранилища, и прогнозирует "вымирание" ОС вовсе. Даже при том, что мы пользуемся облаками, такая перспектива не кажется возможной в ближайшие годы. Я наблюдаю стремление разработчиков к повышению производительности за счет более разумного использования ресурсов (Windows 10 запускается на 28% быстрее, нежели Windows 7), надежности и удобства в использовании. Будь то голосовое управление или различные уникальные нововведения в интерфейс для более дружелюбного взаимодействия. [5] [7] 12 ЗАКЛЮЧЕНИЕ Как мы смогли понять, операционные системы играю колоссальную роль во взаимосвязи пользователя и железа. Самым главным является то, что прогресс не стоит на месте, с каждым днем разрабатываются все более мощные машины, объем обрабатываемых данных растет, вместе с этим также развиваются и совершенствуются ОС, появляются новые идеи для более удобного и эффективного применения накопленных знаний. ОС по своему функционалу двигаются в сторону обеспечения интуитивного взаимодействия пользователя и устройства.