Определение операционной системы и основные функции ОС

Определение операционной системы и основные функции ОС

Операционная система - комплекс программ, обеспечивающих интерфейс между аппаратурой компьютера, прикладными программами и пользователем компьютера.

Все функции, выполняемые ОС, подчинены решению двух основных задач:

организации эффективной работы аппаратуры компьютера;

обеспечению удобного использования ресурсов компьютера как прикладными программами, так и пользователем, работающим с компьютером.

Принято выделять четыре основных группы функций, выполняемых системой.

q Управление устройствами. Имеются в виду все периферийные устройства, подключаемые к компьютеру, – клавиатура, монитор, принтеры, диски и т.п.

q Управление данными. Под этим старинным термином сейчас понимается работа с файлами, хотя были времена, когда обращение к данным на магнитных носителях выполнялось путем указания адреса размещения данных на устройстве, а понятия файла не существовало.

q Управление процессами. Эта сторона работы ОС связана с запуском и завершением работы программ, обработкой ошибок, обеспечением параллельной работы нескольких программ на одном компьютере.

q Управление памятью. Оперативная память компьютера – это такой ресурс, которого всегда не хватает. В этих условиях разумное планирование использования памяти является важнейшим фактором эффективной работы.

< По выбору преподавателя рассказать подробнее об одной из основных функций ОС >

Структура операционных систем и ядро системы

Операционные системы принято делить на две части:

Ядро – это резидентная часть системы, т.е. к ядру относится тот программный код, который постоянно находится в памяти в течение всей работы системы.

Остальные модули ОС являются транзитными, т.е. подгружаются в память с диска по мере необходимости на время своей работы.

К транзитным частям системы относятся:

q утилиты (utilities) – отдельные системные программы, решающие частные задачи, такие как форматирование и проверку диска, поиск данных в файлах, мониторинг (отслеживание) работы системы и многое другое;

q системные библиотеки подпрограмм, позволяющие прикладным программам использовать различные специальные возможности, поддерживаемые системой (например, библиотеки для графического вывода, для работы с мультимедиа и т.п.);

q интерпретатор команд – программа, выполняющая ввод команд пользователя, их анализ и вызов других модулей для выполнения команд;

q системный загрузчик – программа, которая при запуске ОС (например, при включении питания) обеспечивает загрузку системы с диска, ее инициализацию и старт;

q другие виды программ, в зависимости от конкретной системы.

Ядро – это часть ОС, работающей в привилегированном режиме.

Программы, работающие в режиме ядра, имеют полный, неограниченный доступ ко всем ресурсам компьютера: его командам, адресам, портам ввода/вывода и т.п.

Особую роль в структуре системы играют драйверы устройств. Эти программы, предназначенные для обслуживания конкретных периферийных устройств. Они почти всегда являются резидентными и работают в режиме ядра. Но в отличие от самого ядра, которое изменяется только при появлении новой версии ОС, набор используемых драйверов весьма мобилен и зависит от набора устройств, подключенных к данному компьютеру

Принципы фон Неймана

Принципы фон Неймана состоят в следующем.

1. Компьютер должен включать следующие модули: управляющий блок (контроллер), арифметический блок, память, блоки ввода/вывода.

2. Строение компьютера не должно зависеть от решаемой задачи, программа должна храниться в памяти.

3. Инструкции и их операнды (то есть данные) должны также храниться в той же памяти

4. Память делится на ячейки одинакового размера, порядковый номер ячейки считается ее адресом (1 ячейка эквивалентна 1 байту).

5. Программа состоит из серии последовательно выполняемых элементарных инструкций, которые обычно не содержат значения операнда (указывается только его адрес) - поэтому программа не зависит от обрабатываемых данных. Инструкции выполняются одна за другой, в том порядке, в котором они находятся в памяти.

6. Для изменения порядка выполнения инструкций используются инструкции условного или безусловного перехода.

7. Инструкции и данные (то есть операнды, результаты или адреса) представляются в виде двоичных сигналов и в двоичной системе счисления.

Подготовка жесткого диска к установке операционной системы Linux

На примере ОС Mandriva Linux:

Следует выбрать (установить флажок) «ручная разметка диска».

Для создания первого раздела (подкачки) следует щелкнуть на неразмеченной (белой) области, а затем на появившейся кнопке «Создать».

В окне «Создать новый раздел» установить размер 1024 Мб, тип файловой системы (выводится после щелчка на кнопке со стрелкой) – Linux swap (выбрать из списка). Щелкнуть на кнопке «OK».

На экране снова отобразится таблица разметки. Для создания второго раздела следует снова щелкнуть на неразмеченной (белой) области, а затем на появившейся кнопке «Создать».

В окне «Создать новый раздел» установить максимально возможный размер, оставить предложенный тип файловой системы – journalized FS: ext4. Щелкнуть на кнопке «OK». Следует обратить внимание, что точкой монтирования должен быть указан корень файловой системы («/»).

На экране снова отобразится таблица разметки. Для завершения разметки щелкнуть на кнопке «Готово». Только после этого начнется запись таблицы разделов на диск и его форматирование.

На примере ОС Debian:

Перед разметкой производится поиск оборудования. Затем отображается запрос о методе разметки диска. Следует выбрать «Вручную». На экране отобразится список разделов. Следует выбрать Vbox Harddisk. На запрос «Создать новую пустую таблицу разделов?» ответить «Да».

Вначале создается раздел подкачки. На экране отобразится таблица разделов (разметки диска). Следует выбрать «Свободное место» и «Создать новый раздел». Установить размер раздела «1 GB». Тип нового раздела - логический, местоположение – Начало свободного пространства.

Настройки раздела: нажать Enter на пункте «Использовать как» и выбрать «раздел подкачки». Далее выбрать «настройка раздела закончена».

Снова установить подсветку на свободном месте, нажать Enter и приступить к созданию основного раздела: «Создать новый раздел», размер – принять по умолчанию, тип нового раздела – первичный, метка «загрузочный» - включена. После этого выбрать пункт «Закончить разметку и записать изменения на диск». На запрос «Записать изменения на диск?» ответить «Да».

Типы файлов в Linux

В основном пользователь имеет дело с файлами трех типов:

q Обычными файлами (предназначенными для хранения данных);

q Каталогами;

q Файлами-ссылками

Каталог - это список ссылок на файлы и другие каталоги. Каталог, на который есть ссылка в данном каталоге, называется подкаталогом или вложенным каталогом. Каталог НЕ СОДЕРЖИТ ФАЙЛОВ, он только ССЫЛАЕТСЯ на них. Каталог – это файл особого типа (“d” – от “directory”)

В файловой системе Linux нет папок и документов. Есть каталоги и файлы, возможности которых значительно шире. Имена файлов могут содержать любые символы, кроме “/”. В именах файлов различаются прописные и строчные буквы, поэтому “student”, “Student” и “STUDENT” – это ТРИ разных имени

В большинстве современных файловых систем используется иерархическая модель организации данных: существует ОДИН каталог – корневой, объединяющий данные. Этот каталог содержит файлы и подкаталоги. Структуру файловой системы можно наглядно представить в виде дерева.

В Linux нет понятия «буква диска»: ВСЕ носители представлены как ветви корневого каталога. Дерево каталогов в математическом смысле является ориентированным графом без циклов, в котором в каждую вершину входит ровно одно ребро.

Стандарт FHS устанавливает правила именования и имена основных каталогов корня файловой системы, а также тип данных, которые могут попасть в тот или иной каталог

Файловая система ОС Linux

Linux поддерживает множество файловых систем. До недавнего времени основной была ext2fs. Файловая система ext3fs – отличается поддержкой журналирования.

В основном пользователь имеет дело с файлами трех типов:

q Обычными файлами (предназначенными для хранения данных);

q Каталогами;

q Файлами-ссылками

Каталог - это список ссылок на файлы и другие каталоги. Каталог, на который есть ссылка в данном каталоге, называется подкаталогом или вложенным каталогом. Каталог НЕ СОДЕРЖИТ ФАЙЛОВ, он только ССЫЛАЕТСЯ на них. Каталог – это файл особого типа (“d” – от “directory”)

В файловой системе Linux нет папок и документов. Есть каталоги и файлы, возможности которых значительно шире. Имена файлов могут содержать любые символы, кроме “/”. В именах файлов различаются прописные и строчные буквы, поэтому “student”, “Student” и “STUDENT” – это ТРИ разных имени

Содержимое файла связывается с его именем при помощи жестких ссылок. Файл не будет удален, пока на него есть хотя бы одна жесткая ссылка.

Cимволическая ссылка - это просто файл, в котором содержится имя другого файла

Добавить файлу еще одно имя (создать еще одну жесткую ссылку на файл) можно утилитой ln

ln <имя_файла> <новое_имя_файла>

Создать символическую ссылку на файл text: ln –s text text-newlink

В большинстве современных файловых систем используется иерархическая модель организации данных: существует ОДИН каталог – корневой, объединяющий данные. Этот каталог содержит файлы и подкаталоги. Структуру файловой системы можно наглядно представить в виде дерева.

В Linux нет понятия «буква диска»: ВСЕ носители представлены как ветви корневого каталога. Дерево каталогов в математическом смысле является ориентированным графом без циклов, в котором в каждую вершину входит ровно одно ребро.

Стандарт FHS устанавливает правила именования и имена основных каталогов корня файловой системы, а также тип данных, которые могут попасть в тот или иной каталог

Согласно стандарту в корневом каталоге должны быть следующие каталоги:

q /bin – исполняемые файлы самых необходимых системных утилит Linux;

q /boot – файлы, необходимые для загрузки и восстановления системы: файлы загрузчика GRUB, образы ядра Linux и другие файлы, относящиеся к загрузке Linux;

q /dev – файлы устройств – все имеющиеся в системе файлы-дырки, предназначенные для обращения к устройствам, например: /dev/tty2 виртуальная консоль 2;

q /etc – каталог конфигурационных файлов;

q /home – каталог пользовательских файлов. При создании пользователя в этом каталоге обязательно создается подкаталог для него (например, для пользователя nadubik – каталог /home/nadubik);

q /lib – содержит библиотеки и модули ядра;

q /root – домашний каталог пользователя root;

q /sbin – системные утилиты (программы из этого каталога имеет право запускать только root);

q /tmp – каталог для временных файлов;

q /usr – пользовательские программы, документация, исходные коды ядра и программ и т.д.;

q /var – каталог для постоянно меняющихся данных (очередь печати, почтовые ящики, журналы системы и т.п.).

Определение операционной системы и основные функции ОС

Операционная система - комплекс программ, обеспечивающих интерфейс между аппаратурой компьютера, прикладными программами и пользователем компьютера.

Все функции, выполняемые ОС, подчинены решению двух основных задач:

организации эффективной работы аппаратуры компьютера;

обеспечению удобного использования ресурсов компьютера как прикладными программами, так и пользователем, работающим с компьютером.

Принято выделять четыре основных группы функций, выполняемых системой.

q Управление устройствами. Имеются в виду все периферийные устройства, подключаемые к компьютеру, – клавиатура, монитор, принтеры, диски и т.п.

q Управление данными. Под этим старинным термином сейчас понимается работа с файлами, хотя были времена, когда обращение к данным на магнитных носителях выполнялось путем указания адреса размещения данных на устройстве, а понятия файла не существовало.

q Управление процессами. Эта сторона работы ОС связана с запуском и завершением работы программ, обработкой ошибок, обеспечением параллельной работы нескольких программ на одном компьютере.

q Управление памятью. Оперативная память компьютера – это такой ресурс, которого всегда не хватает. В этих условиях разумное планирование использования памяти является важнейшим фактором эффективной работы.

< По выбору преподавателя рассказать подробнее об одной из основных функций ОС >