Операционные системы 2011 (1114689), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Все это повлияло и на развитие и структуру операционных систем,которые вслед за аппаратурой приобрели модульную организацию с унификациеймежмодульных интерфейсов. В операционных системах появились специальныепрограммы управления устройствами — драйверы устройств, которые имелистандартные интерфейсы, позволявшие при аппаратной модификации компьютерадостаточно просто обеспечивать программный доступ к новым или модифицированнымустройствам.
Кроме того, для обеспечения простоты и «дружественности» общенияпользователя с различными устройствами компьютера появились виртуальныеустройства, драйверы которых предоставляли пользователю набор единых правил работыс группой внешних устройств, что позволило создавать программы, не зависящие от типовиспользуемых внешних устройств. Операционные системы компьютеров третьего8поколения предоставляли новые режимы использования компьютеров, одним из такихрежимов был диалоговый режим доступа к компьютеру. Вершиной идей, заложенных воперационные системы компьютеров третьего поколения, стала операционная системаUnix, которая открыла направление развития комплексной стандартизациипользовательских интерфейсов, как на уровне интерфейсов командных языков, так и наразличных уровнях программных интерфейсов от правил взаимодействия с драйверамиустройств до интерфейсов с прикладными системами.Завершение формирования сегодняшнего понятия операционной системы можетбыть связано с появлением четвертого и последующих поколений компьютеров, впостроении которых использовалась элементная база, основанная на большихинтегральных схемах.
Компьютеры четвертого поколения, в первую очередь,ассоциируются с персональными компьютерами, совершившими в полном смысле словареволюцию в массовом распространении информационных технологий. Компьютер изинструмента прикладного программиста стал повседневным, массово распространенными доступным оборудованием. В связи с этим возник целый ряд проблем, решение которыхпотребовалось в операционных системах. В первую очередь это совершенствование«дружественности» пользовательских интерфейсов, упрощающих взаимодействиепользователя и операционной системы. Здесь лидирующую позицию занимаютоперационные системы компании Microsoft, которые в полном смысле слова совершилиреволюцию в обеспечении массовости освоения компьютера. Активное развитиеполучили сетевые технологии, что привело к появлению сетевых и распределенныхоперационных систем.
В этот период времени наибольшее развитие получила всемирнаясеть Internet. В свою очередь возникли задачи обеспечения операционными системамибезопасности хранения и передачи данных.ЧетвертоеПоколения компьютеровдрайверы устройств,виртуальные устройстваСервисные, управляющиепрограммы,ПервоеПакетная обработка, мониторнымисистемами, супервизорами,мультипрограммирование, языкиуправления заданиями, файловаясистемаВторое«дружественность» пользовательскихинтерфейсов, сетевых и распределенныхоперационных систем, Internet, вычислительнаясистемаТретьеВремяРис. 3.Этапы эволюции.На данном этапе в результате эволюции понятий образовалось достаточно полное иоднозначное определение того, что называется операционной системой, определенатиповая структура операционной системы и функции ее основных компонентов.9Сформировались принципиально новые разновидности операционных систем и режимовиспользования компьютеров.Следует отметить тот факт, что развитие компьютеров, системного программногообеспечения, методов применения вычислительной техники показали, что единственнымпериодом истории, когда аппаратная часть разрабатывалась исключительно в качествевычислителя без учета потребностей поддержки решения задач организациивычислительного процесса был период создания и производства компьютеров первогопоколения.
На сегодняшний день аппаратура и программное обеспечение современныхкомпьютеров представляют единую взаимозависимую вычислительную систему, вкоторой многие функции операционной системы нельзя рассматривать вне контекстааппаратной поддержки компьютера, а многие аппаратные возможности сложнорассматривать вне контекста операционных систем (Рис. 3).1.1Основы архитектуры вычислительной системыСовременный компьютер и его программное обеспечение невозможнорассматривать в отдельности друг от друга.
Рассматривая функционирование компьютера,мы всегда имеем в виду функционирование системы, в которой интегрированыаппаратура компьютера и его программное обеспечение. Результатом этой интеграцииявляется вычислительная система (ВС), возможности и эксплуатационные качествакоторой определяются как аппаратурой компьютера, так и функционирующим на немпрограммным обеспечением. Вычислительную систему можно определить, каксовокупность аппаратных и программных средств, функционирующих в единой системе ипредназначенных для решения задач определенного класса. Рассмотрим структурнуюорганизацию вычислительной системы.1.1.1 Структура ВСТрадиционным представлением структуры вычислительной системы являетсяпирамида (Рис.
4). Каждый из уровней пирамиды определяет свой уровень абстракциисвойств вычислительной системы. Основанием является аппаратный уровеньвычислительной системы — это основа всей иерархии, так как многие характеристики ифункциональные возможности последующих программных уровней существенноопределяются свойствами аппаратуры компьютера, находящегося в основевычислительной системы.Представление о возможностях и свойствах конкретной вычислительной системыформируются с позиций каждого из уровней структурной организации. Таквычислительная система представляется пользователю прикладной системы, работающейна компьютере, в виде совокупности возможностей этой прикладной системы.
Примеромможет служить игровой автомат, являющийся компьютером, на котором функционируетоперационная система, а также игровая программа, которая в данном случае являетсяприкладной системой. Пользователю данной специализированной вычислительнойсистемы ее свойства представляются в виде функциональных возможностей игровойпрограммы и итоговой производительностью системы (если процессор компьютерамаломощный, до динамика игры может быть недостаточной).Другой пример — компьютер, используемый для обучения школьников языкупрограммирования. Это означает, что для школьника или его учителя свойства даннойвычислительной системы будут представляться с позиций уровня системыпрограммирования, построенной на основе транслятора языка программирования, накотором идет обучение.
Представление свойств вычислительной системы в данном случаебудет формироваться из пользовательского интерфейса системы программирования всочетании со свойствами и производительностью аппаратных компонентов компьютера.10ПрикладныесистемыСистемыпрограммированияУправление логическими/виртуальными устройствамиУправление физическимиустройствамиВСОСАппаратные средстваРис. 4.Структура вычислительной системы.Взаимосвязи уровней иерархической структуры вычислительной системы, иххарактеристики могут проявляться как в виде непосредственных межуровневыхинтерфейсов, определенных однозначным набором правил использования объектоводного уровня другим, так и косвенным влиянием одного уровня на другой. Примеромподобного косвенного взаимодействия может служить влияние, оказываемое нахарактеристики функционирования всей вычислительной системы в целом,производительности или емкости аппаратных компонентов компьютера (внешнихустройств, процессора, оперативной памяти, линий связи и пр.).
В качестве иллюстрациирассмотрим вычислительную систему, имеющую канал связи, обеспечивающий доступ вИнтернет со скоростью 64 Kbps. Данная система сможет обеспечить достаточнокомфортные условия для интенсивной работы в Интернете одного–двух пользователей.Если количество пользователей возрастет до 10, будут возникать задержки при обработкезапросов, что снизит качество работы пользователей. При росте числа пользователей до100, организовать их интенсивную работу в Интернете на данной вычислительной системене представляется возможным, т.к. пропускная способность канала связи не справится спотоком запросов, поступающих от пользователей.
Таким образом, проявляется косвенноевлияние пропускной способности канала связи на эксплуатационные характеристики (иликачества) вычислительной системы.Рассмотрим основные характеристики и суть взаимосвязи уровней пирамиды,представляющей структуру вычислительной системы.1.1.2 Аппаратный уровень ВСИтак, аппаратный уровень вычислительной системы определяется наборомаппаратных компонентов и их характеристик, используемых вышестоящими уровнямииерархии и оказывающих влияние на эти уровни.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
