Назначение операционной системы

Развитие операционных систем непосредственно связано с развитием вычислительной техники. С увеличением производительности компьютерных систем постепенно менялся, расширялся и качественно усложнялся, круг задач, решаемых компьютерными системами. Соответственно изменились и требования, предъявляемые к операционным системам. В настоящий момент можно сформулировать ряд задач, для решения которых должна быть предназначена ОС. Эти задачи можно разделить на четыре основных составляющих:

1. Организация удобного интерфейса между приложениями и пользователями, с одной стороны, и аппаратурой компьютера, с другой стороны. Сюда можно отнести:

a. Разработка программ. ОС предоставляет различные инструменты разработки (от библиотек API до редактора)

b. Исполнение программ. ОС берёт на себя все задачи по загрузке программы в память, предоставлению для программ единообразного интерфейса ввода-вывода различных устройств, подготовке ресурсов и т.п.

c. Доступ к устройствам ввода-вывода. Для управления любым устройством необходимо знать технические параметры и специфический для данного устройства набор команд. Операционная система скрывает сложность взаимодействия с устройствами и предоставляет пользователю удобный универсальный пользовательский интерфейс всех устройств, а программисту — удобный программный интерфейс использующий простые команды чтения и записи.

d. Контролируемый доступ к файлам. Доступ к файлам контролируется ОС в зависимости от типа и структуры файла и описанных прав субъекта, желающего получить доступ к файлу. Кроме того контролируют и урегулируются конфликтные ситуации, возникающие в случае одновременного доступа.

e. Системный доступ. ОС управляет доступом к совместно используемой и общедоступной вычислительной системе в целом, а также к отдельным системным ресурсам, защищает от несанкционированного использования и разрешает конфликтные ситуации.

f. Обнаружение ошибок и их обработку. ОС имеет собственные средства контроля возникающих ошибок исполняемых программ и аппаратуры, а также имеет возможность самостоятельно обрабатывать эти ошибки, в случае если конкретная обработка возникшей ошибки не предусмотрена программистами в соответствующей программе или драйвере аппаратуры.

g. Учёт использования ресурсов. ОС, зачастую, имеет встроенные средства учёта потребления и доступа к ресурсам, примером могут служить счётчики (counters) потребления сетевого трафика в ОС Linux и система аудита действий с файлами в ОС Windows версии 2000 и старше.

2. Организация эффективного использования ресурсов компьютера в зависимости от некоторого выбранного разработчиками ОС критерия эффективности. Критерии выбираются разработчиками в зависимости от назначения ОС. К примеру, для системы, контролирующей некий технический процесс (конвейерная сборка, полёт вертолёта), критерием эффективности будет служить минимальное время реакции на возникающие внешние события, а для настольного компьютера — обязательная корректная обработка всех действия пользователя (реакции на нажатия клавиш, возможность снять задачу, сохранность данных), даже если какие-то программы работают нестабильно. Управление ресурсами включает решение ряда общих задач, не зависимо от типа ресурса:

a. Планирование (распределение) — определение, какому процессу, когда и в каком количестве (если ресурс может выделяться частями) следует выделить этот ресурс.

b. Отслеживание состояния ресурса

c. Учёт использования ресурса

d. Урегулирование конфликтов, возникающих при запросе ресурсов процессами

3. Облегчение процессов эксплуатации аппаратных и программных средств вычислительной системы. Сюда можно отнести служебные программы, обеспечивающие резервное копирование, архивацию данных, проверку, очистку, дефрагментацию дисковых устройств, программы диагностики, средства восстановления данных и прочее.

4. Возможность развития. Многие современные ОС устроены так, что допускают эффективную разработку, тестирование и внедрение новых системных функций, не прерывая процесса функционирования системы.