Операционная система.

Операционная система – программа, которая управляет общими действиями машины (ЭВМ) или группы машин, объединенных в сеть. Операционная система обеспечивает связь пользователей с ПК.

Однопроцессорные машины 40 – 50-х годов 20 века не были ни гибкими, ни эффективными. Выполнение программ требовало трудоемких приготовлений (помещение перфокарт в устройство для считывания и т.п.) и рассматривалось как отдельное действие.

Операционные системы были созданы для упрощения процесса установки программы и ускорения переходов между заданиями. Одним из самых ранних усовершенствований было разделение пользователя и оборудования, что исключало перемещение людей по комнате, в которой находилась машина. Нанимался оператор вычислительной машины, который управлял действиями машины. Если кто-то хотел, чтобы была выполнена некоторая программа, он должен был предоставить ее оператору вместе с данными и специальными указаниями по ее исполнению, а затем вернуться позже за результатами. В свою очередь оператор загружал эти материалы в запоминающее устройство машины, откуда операционная система могла их извлечь и выполнить программу. Такая организация вычисления стала началом пакетной обработки данных, когда все задачи собираются в один пакет, а затем выполняются без дальнейшего участия пользователя.

В операционных системах с пакетной обработкой задания, помещенные в запоминающее устройство, ждали выполнения в очереди заданий. Очередь - это способ организации хранения данных, при котором объекты (в нашем случае задания) упорядочены по принципу «первым вошел - первым обслужен». То есть объекты выбираются из очереди в том же порядке, в котором они помещаются в нее. В действительности большинство очередей заданий не строго следуют этой структуре, так как в большинстве операционные систем предусмотрены приоритеты заданий. В результате выполнение одного задания может быть отложено из-за другого задания, которое имеет более высокий приоритет.

Главным недостатком обычной пакетной обработки является то, что пользователь не имеет доступа к программе после того, как она помещается в очередь заданий. Такой подход допустим в некоторых прикладных задачах, например, таких как обработка платежных ведомостей, когда данные и все указания задаются заранее. Однако такой подход недопустим, когда пользователю нужно общаться с программой во время ее выполнения. В качестве примера можно привести системы резервирования, в которых о бронировании или аннулировании должно сообщаться сразу, системы редактирования текста, в которых документы строятся динамично, а также компьютерные игры, в которых взаимодействие с машиной является основным свойством.

Для удовлетворения этих потребностей были разработаны операционные системы, которые позволяли вести диалог с пользователем во время выполнения программы через отдаленный терминал или рабочую станцию. Этот процесс называется интерактивной, или диалоговой, обработкой данных. Интерактивные операционные системы требуют, чтобы время, затрачиваемое машиной на выполнение задач, было совместимо с действиями аппаратных средств. Для решения таких задач используется обработка данных в реальном времени.

Если бы интерактивные системы единовременно обслуживали только одного пользователя, то обработка данных в реальном времени не представляла бы никаких трудностей. Но компьютеры были дорогими, поэтому с каждой машиной работали несколько пользователей. Следовательно, как правило, несколько пользователей одновременно нуждались в интерактивных услугах, и обработка в реальном времени была проблемой. Если операционная система в режиме обслуживания нескольких пользователей следует дисциплине последовательного выполнения заданий, то только один пользователь может работать в режиме реального времени.

Решением этой проблемы стала разработка новой операционной системы, чередующей выполнение разных заданий с помощью процесса, который называется разделением времени. При такой обработке время разделяется на интервалы, или кванты, и на выполнение задания отводится только один квант времени. По истечении каждого интервала времени текущее задание откладывается и начинается выполнение другого. При быстрой смене исполняемых заданий создается эффект выполнения нескольких заданий одновременно. В зависимости от типа заданий ранние системы с разделением времени могли обслуживать в реальном времени одновременно до 30 пользователей.

Сегодня разделение времени применяется в системах индивидуального и коллективного пользования, хотя в первых оно обычно называется многозадачностью из-за иллюзии одновременного выполнения нескольких задач. Независимо от того, является ли среда однопользовательской или многопользовательской, применение разделения времени повышает эффективность машины.

В последние годы потребности в обмене информацией привели к широкому распространению связанных систем вычислительных машин, которые называют сетями (сеть – многопроцессорная операционная система). С помощью сети пользователи коллективно используют ресурсы (пакеты прикладных программ, средства хранения данных и т.п.). Программное обеспечение, управляющее работой сети, можно рассматривать как операционную систему сети.

Сети представляют собой многопроцессорные системы, объединяющие компьютеры, каждый из которых может содержать только один центральный процессор. Другие многопроцессорные системы представляют собой отдельные компьютеры, содержащие несколько процессоров. [1]