КАТЕГОРИИ:


Астрономия- (809) Биология- (7483) Биотехнологии- (1457) Военное дело- (14632) Высокие технологии- (1363) География- (913) Геология- (1438) Государство- (451) Демография- (1065) Дом- (47672) Журналистика и СМИ- (912) Изобретательство- (14524) Иностранные языки- (4268) Информатика- (17799) Искусство- (1338) История- (13644) Компьютеры- (11121) Косметика- (55) Кулинария- (373) Культура- (8427) Лингвистика- (374) Литература- (1642) Маркетинг- (23702) Математика- (16968) Машиностроение- (1700) Медицина- (12668) Менеджмент- (24684) Механика- (15423) Науковедение- (506) Образование- (11852) Охрана труда- (3308) Педагогика- (5571) П Архитектура- (3434) Астрономия- (809) Биология- (7483) Биотехнологии- (1457) Война- (14632) Високи технологии- (1363) География- (913) Геология- (1438) 1065) House- (47672) Журналистика и масови медии- (912) Изобретения- (14524) Чужди езици- (4268) Компютри- (17799) Изкуство- (1338) История- (13644) Компютри- (11121 ) Художествена литература (373) Култура- (8427) Лингвистика- (374 ) Медицина- (12668 ) Naukovedenie- (506) Образование- (11852) Защита на труда- ( 3308) Педагогика- (5571) P Политика- (7869) Право- (5454) Приборостроение- (1369) Программирование- (2801) Производство- (97182) Промышленность- (8706) Психология- (18388) Религия- (3217) Связь- (10668) Сельское хозяйство- (299) Социология- (6455) Спорт- (42831) Строительство- (4793) Торговля- (5050) Транспорт- (2929) Туризм- (1568) Физика- (3942) Философия- (17015) Финансы- (26596) Химия- (22929) Экология- (12095) Экономика- (9961) Электроника- (8441) Электротехника- (4623) Энергетика- (12629) Юриспруденция- (1492) Ядерная техника- (1748) Олимпиада- (1312) Политика- (7869) Право- (5454) Инструменти- ( 1369) Програмиране- (2801) Производство- (97182) Промишленост- (8706) Психология- (18388) Земеделие- (299) Социология- (6455) Спорт- (42831) Строителство- (4793) Търговия- (5050) Транспорт- (2929) Туризъм- (1568) Физика- (3942) ) Химия- (22929 ) Екология- (12095) Икономика- (9961) Електроника- (8441) Електротехника- (4623) Енергетика- (12629 )

Компоненти на операционната система




Частта от операционната система, която дефинира интерфейса между операционната система и потребителя, се нарича shell . Задачата на черупката е да взаимодейства с потребителя на машината. Съвременните черупки изпълняват тази задача, като използват графичен потребителски интерфейс, в който върху екрана на компютъра се представят като икони обекти, като например файлове и програми. Тези системи позволяват на потребителите да издават команда с едно кликване върху иконата. По-ранни черупки, комуникирани с потребителя, използвайки текстови съобщения , написани от клавиатурата и показани на екрана.

Въпреки че корпусът на операционната система играе важна роля при осигуряването на функционалността на устройството, той все още е просто интерфейс между потребителя и основния компонент на операционната система. Разделянето в корпуса и вътрешната част на операционната система (ядрото) се подчертава от факта, че някои системи позволяват на потребителя да избере обвивката, с която е удобно да работи. Например, потребителите на операционната система UNIX имат възможност да избират между различни черупки. Ранните версии на Microsoft Windows бяха в основата си заместващи черупки за MS-DOS.

GUI. Основният компонент на съвременния графичен потребителски интерфейс е мениджърът на прозорци (мениджър на прозорци), който поставя прозорци на екрана на компютъра и следи за кое приложение принадлежи прозореца. Когато дадено приложение трябва да покаже нещо на екрана, той уведомява мениджъра на прозорците за него, което поставя изображението в прозореца на приложението. По същия начин, когато потребителят кликне върху бутона на мишката, мениджърът на прозорци изчислява местоположението на показалеца на екрана и информира съответното приложение за предприетите действия.

Ядрото на операционната система съдържа програми, които осигуряват функционирането на компютъра:

1) програма за управление на файлове (разпространява достъп до файлове и дисково пространство за създаване на нови файлове),

2) драйвери на устройства (конвертиране на общи искания към заявки, които са разбираеми за конкретни устройства);

3) модул за управление на паметта (разпределя пространство в паметта)

4) Scheduler (разпределя пространство в таблицата на процеса),

5) диспечер (разпределя времето на резене).

Програмата за управление на файлове (файлов мениджър) е функционална част от операционната система, която осигурява съхранение на данни на дискове и достъп до тях. Програмата за управление на файлове координира използването на устройствата за съхранение на устройството. По-конкретно, програмата за управление на файлове съхранява всички файлове, съхранявани в устройството, включително информация къде се намират, с кои потребители е разрешено да работят с тях, кои части на устройството са свободни да записват нови файлове или да разширяват съществуващите файлове.



За да бъде удобно за потребителя да работи с файлове, повечето програми за управление на файлове ви позволяват да групирате файлове в директории (папки). Този подход помага на потребителите да организират файлове според собствените си цели. Освен това, поради факта, че директории могат да включват други директории, наречени поддиректории, можете да създадете йерархични файлови структури.

Достъп до файла на други програми, използващи програмата за управление на файлове. Процедурата започва, като поиска от програмата за управление на файловете достъп до файла, като се използва процес, наречен отваряне на файла. Ако програмата за управление на файлове позволява достъп, тя предоставя информацията, необходима за намиране и обработка на файла. Тази информация се съхранява в област на паметта, наречена файлов дескриптор. С помощта на файловия дескриптор се извършват отделни операции във файла.

Принципът на организация на файловата система в семействата на операционни системи MS DOS и Windows е табличен. Дисковата повърхност се счита за триизмерна матрица, чиито размери са номерата на повърхността, цилиндъра и сектора. Данните за това, къде се записва в диск конкретен файл, се съхраняват в системната област на диска в специални таблици за разпределяне на файлове (FAT таблици). Файловата система определя организацията и средствата за обслужване на структурата на файловете, превръщайки FAT таблиците в йерархична структура, която осигурява бърз и удобен достъп до данните, лесен и удобен за потребителя начин за определяне на адреса на данните. Операциите, извършвани от операционната система при обслужването на файловата структура: 1) създаване на файлове и задаване на имена на тях; 2) създаването на директории и задаването на имена; 3) преименувайте файлове и директории; 4) копиране и преместване на файлове и директории; 5) изтриване на файлове и директории; 6) навигиране през структурата на файловете за достъп до посочения файл, директория; 7) управление на файлови атрибути, които определят степента на достъп до файла: R (Само за четене) е само за четене, H (скрит) е скрит, S (System) е системен файл, A (Архивиране) е архивиран файл.

Друг компонент на ядрото на операционната система е набор от драйвери за устройства , които са програми, които взаимодействат с контролери (или понякога директно с периферни устройства), за да могат устройствата да изпълняват задачи, зададени на машина. Всеки драйвер е проектиран специално за конкретно устройство (като принтер, дисково устройство или монитор) и преобразува общите заявки в поредица от по-официални стъпки, които са разбираеми за устройството, свързано към този драйвер. Например, драйверът за принтер съдържа програми за четене и декриптиране на информация за състоянието на този принтер. Следователно, други софтуерни елементи не трябва да имат технически формалности за отпечатване на файл. Вместо това, други програми просто да помолят водача да отпечата файла и да се погрижи за формалностите по него. По този начин другите програми не зависят от характеристиките на отделно устройство. В резултат на това разполагаме с операционна система, която може да бъде конфигурирана да работи с различни периферни устройства, като просто инсталира подходящия драйвер.

Друг компонент на ядрото на операционната система се нарича модул за управление на паметта . Той отговаря за управлението на начина, по който машината използва RAM. Тези отговорности са сведени до минимум при условия, при които машината трябва да изпълнява само една задача едновременно. В тези случаи програмата на текущата задача се поставя в паметта, изпълнява се и след това се заменя от програма, която изпълнява следващата задача. Въпреки това, по отношение на колективното използване на машината или на мултитаскинга, когато машината трябва да изпълнява няколко задачи едновременно, модулът за управление на паметта има по-широк кръг от отговорности. В тези случаи програмите и наборите от данни трябва да се поставят в RAM едновременно, всеки в своята област, разпределен от модула за управление на паметта. Тъй като се изпълняват различни задачи, модулът за управление на паметта трябва да отговаря на техните изисквания за паметта и да следи кои памети в момента са свободни.

Задачата на модула за управление на паметта е още по-сложна, когато площта на паметта, необходима за завършване на задачата, надвишава наличното пространство в устройството. В този случай модулът за управление на паметта може да създаде илюзията за допълнително пространство чрез преместване на програми между RAM и устройството за съхранение. Да предположим например, че се изисква 256 MB памет и има само 128 MB RAM. За да се създаде илюзията за по-голяма част от паметта, модулът за управление на паметта разделя необходимото пространство на елементи, наречени страници, и съхранява тяхното съдържание на устройства за съхранение. (Обикновено размерът на една страница не надвишава няколко килобайта.) Тъй като в даден момент от времето не се изискват всички страници, модулът за управление на паметта поставя само необходимите страници в RAM; По този начин задачата се изпълнява така, сякаш всички 256 MB памет са налични. Такава памет се нарича виртуална .

Също така в сърцевината на операционната система е включен scheduler и dispatcher . Те изпълняват задачи, свързани с координацията на процесите. При системите за споделяне на времето, планиращият определя кои действия ще се изпълняват и диспечерът разпределя време между тези действия. Планиращият следи за процесите, които се провеждат в момента, записва нови и изтрива тези, които вече са завършени.

Стартирането на операционната система се извършва чрез процедура, наречена зареждане и извършвана от машината всеки път, когато е включена. Защо ни е необходима тази процедура?

Централният процесор е проектиран по такъв начин, че когато машината е включена, програмният брояч съдържа предварително зададен адрес на паметта. И в тази клетка на паметта процесорът очаква да намери първата команда, която да бъде изпълнена. За да се гарантира наличието на желаната програма, тази част от паметта е структурирана така, че нейното съдържание да не се променя. Тази памет се нарича ROM ROM. Когато кодът е поставен в ROM, той остава там, независимо дали компютърът е включен или изключен.

За да стартирате устройството, ROM устройството съдържа клетки с памет, в които централният процесор очаква да открие команди, когато машината е включена. Малка програма, съхранена в тази област, се нарича стартираща програма . Той се изпълнява автоматично, когато машината е включена, и показва на централния процесор, че е необходимо да се прехвърлят данни от определената област на постоянното устройство за съхранение в летливата, т.е. памет. В повечето случаи тези данни са операционната система. Веднага след като операционната система бъде поставена в RAM, програмата за зареждане на инструкции инструктира процесора да превключи към изпълнението на програмата от този регион на паметта. От този момент нататък действията на машината вече се контролират от операционната система. На повечето компютри програмата за стартиране първо се опитва да извлече операционната система от флопи диска.

Действия за координиране на машината. Изпълнението на програмата е динамична дейност, чиито свойства се променят във времето. Тази дейност се нарича процес. Сегашното състояние на дейността се нарича състоянието на процеса. Това състояние включва частта от програмата, която се изпълнява (стойността в командния брояч), както и стойността на другите CPU регистри и съответните клетки памет. Същата програма може да бъде свързана с няколко процеса (например в споделена система двама потребители могат едновременно да редактират два различни документа).

В един типичен компютър за споделяне на времето, много процеси се конкурират за реално време. Операционната система координира всички процеси с помощта на Scheduler и диспечера.

Планиращият следи за процесите, които се провеждат в момента, записва нови и изтрива тези, които вече са завършени. За да следи процесите, Scheduler поставя информация за тях в областта на RAM, която се нарича таблица на процеса . Всеки път, когато на компютър е назначена задача, планиращият създава процес за това, като постави нови данни в таблицата на процеса.

Диспечерът е ядровият компонент на операционната система, който контролира изпълнението на планираните процеси. При системи с времеразделяне този проблем се решава чрез разделяне на времето на кратки интервали (не повече от 50 ms), които се наричат ​​кванти, и превключване на централния процесор от един процес в друг. Процедурата за промяна на процеса се нарича процес за превключване. Когато времето, определено за процеса завърши (времевия отрязък), таймерът генерира сигнал, който се нарича сигнал за прекъсване. Централният процесор спира изпълнението на текущия цикъл на машината, съхранява информация за текущия процес и започва да изпълнява програма, наречена прекъсвач, който в системите за споделяне на времето е част от контролера. Тогава диспечерът избира процеса с най-висок приоритет от таблицата за процеса, рестартира таймера и позволява на избрания процес да стартира своето времево поле. Ако процесът протича по-малко от квантовата, сигналът за прекъсване ще бъде генериран по-рано. Основното предимство на системите за споделяне на времето е способността да спрете и след това да възобновите процеса.

Някои процедури блокират прекъсванията (т.е. процедурата не може да бъде прекъсната - например проверка на състоянието на принтера и изпращането на данни към него) и след изпълнението на процедурата се изпълнява командата за разрешаване на прекъсването. [1, 2]