Операционные системы для автономного компьютера

Пользовательский интерфейс

Операционная система  должна обеспечивать удобный интерфейс  не только для прикладных программ, но и для человека, работающего  за терминалом. Этот человек может  быть конечным пользователем, администратором  ОС или программистом.В ранних операционных системах пакетного режима функции пользовательского интерфейса были сведены к минимуму и не требовали наличия терминала. Команды языка управления заданиями набивались на перфокарты, а результаты выводились на печатающее устройство.Современные ОС поддерживают развитые функции пользовательского интерфейса для интерактивной работы за терминалами двух типов: алфавитно-цифровыми и графическими.При работе за алфавитно-цифровым терминалом пользователь имеет в своем распоряжении систему команд, мощность который отражает функциональные возможности данной ОС. Обычно командный язык ОС позволяет запускать и останавливать приложения, выполнять различные операции с файлами и каталогами, получать информацию о состоянии ОС (количество работающих процессов, объем свободного пространства на дисках и т. п.), администрировать систему. Команды могут вводиться не только в интерактивном режиме с терминала, но и считываться из так называемого командного файла, содержащего некоторую последовательность команд.Программный модуль ОС, ответственный за чтение отдельных команд или же последовательности команд из командного файла, иногда называют командным интерпретатором.Ввод команды может быть упрощен, если операционная система поддерживает графический пользовательский интерфейс. В этом случае пользователь для выполнения нужного действия с помощью мыши выбирает на экране нужный пункт меню или графический символ.

2.ОС как виртуальная машина

Виртуализация один из важных инструментов разработки компьютерных систем, а сами виртуальные машины используются в самых разных областях.

Виртуальные машины разрабатываются  большим количеством специалистов, преследующих самые разные цели, и  в этой области существует не так  уж много общепринятых концепций. Поэтому  лучше всего будет рассмотреть  понятие виртуализации и всё  разнообразие архитектур виртуальных  машин в единой перспективе.

Преимущества  виртуальных машин:

● Возможность работать одновременно в нескольких системах, осуществлять сетевое взаимодействие между ними.

● Возможность сделать «снимок» текущего состояния системы и содержимого дисков одним кликом мыши, а затем в течение очень короткого промежутка времени вернуться в исходное состояние.

● Простота создания резервной копии операционной системы (не надо создавать никаких образов диска, всего лишь требуется скопировать папку с файлами виртуальной машины).

● Возможность иметь на одном компьютере неограниченное число виртуальных машин с совершенно разными операционными системами и их состояниями.

Отсутствие необходимости  перезагрузки для переключения в  другую операционную систему.

Недостатки виртуальных  машин:

● Потребность в наличии достаточных аппаратных ресурсов для функционирования нескольких операционных систем одновременно.

● Операционная система работает несколько медленнее в виртуальной машине, нежели на «голом железе». Однако, в последнее время показатели производительности гостевых систем значительно приблизились к показателям физических ОС (в пределах одних и тех же ресурсов), и вскоре, за счет улучшения технологий реализации виртуальных машин, производительность гостевых систем практически будет равна реальным.

● Существуют методы определения того, что программа запущена в виртуальной машине (в большинстве случаев, производители систем виртуализации сами предоставляют такую возможность). Вирусописатели и распространители вредоносного программного обеспечения, конечно же, в курсе этих методов и в последнее время включают в свои программы функции обнаружения факта запуска в виртуальной машине, при этом никакого ущерба вредоносное ПО гостевой системе не причиняет.

● Различные платформы виртуализации пока не поддерживают полную виртуализацию всего аппаратного обеспечения и интерфейсов. В последнее время количество поддерживаемого аппаратного обеспечения стремительно растет у всех производителей платформ виртуализации. Помимо основных устройств компьютера, уже поддерживаются сетевые адаптеры, аудиоконтроллеры, интерфейс USB 2.0, котроллеры портов COM и LPT и приводы CD-ROM. Но хуже всего обстоят дела с виртуализацией видеоадаптеров и поддержкой функций аппаратного ускорения трехмерной графики.

3.ОС как система управления ресурсами

Операционная система  не только предоставляет пользователям  и программистам удобный интерфейс  к аппаратным средствам компьютера, но и является механизмом, распределяющим ресурсы компьютера.

К числу основных ресурсов современных вычислительных систем могут быть отнесены такие ресурсы, как процессоры, основная память, таймеры, наборы данных, диски, накопители на магнитных  лентах, принтеры, сетевые устройства и т.д.

Управление ресурсами  включает решение следующих общих, не зависящих от типа ресурса задач:

● Планирование ресурса — то есть определение, какому процессу, когда и в каком количестве (если ресурс может выделяться частями) следует выделить данный ресурс;

● Удовлетворение запросов на ресурсы;

● Отслеживание состояния и учет использования ресурса — то есть поддержание оперативной информации о том, занят или свободен ресурс и какая доля ресурса уже распределена;

● Разрешение конфликтов между процессами.

Для решения этих общих  задач управления ресурсами разные ОС используют различные алгоритмы, особенности которых в конечном счете и определяют облик ОС в  целом, включая характеристики производительности, область применения и даже пользовательский интерфейс.Задача организации эффективного совместного использования ресурсов несколькими процессами является весьма сложной, и сложность эта порождается в основном случайным характером возникновения запросов на потребление ресурсов. В мультипрограммной системе образуются очереди заявок от одновременно выполняемых программ к разделяемым ресурсам компьютера: процессору, странице памяти, к принтеру, к диску. Операционная система организует обслуживание этих очередей по разным алгоритмам: в порядке поступления, на основе приоритетов, кругового обслуживания и т. д. Анализ и определение оптимальных дисциплин обслуживания заявок является предметом специальной области прикладной математики — теории массового обслуживания. Эта теория иногда используется для оценки эффективности тех или иных алгоритмов управления очередями в операционных системах. Очень часто в ОС реализуются и эмпирические алгоритмы обслуживания очередей, прошедшие проверку практикой.Таким образом, управление ресурсами составляет важную часть функций любой операционной системы, в особенности мультипрограммной. В отличие от функций расширенной машины большинство функций управления ресурсами выполняются операционной системой автоматически и прикладному программисту недоступны.

Сетевые и распределенные ОС

В зависимости от того, какой  виртуальный образ создает ОС для того, чтобы подменить им реальную аппаратуру, различаются сетевые  и распределенные ОС.

Сетевая ОС не полностью  скрывает распределенную природу сети, то есть является виртуальной сетью. Работая в сетевой ОС, пользователь хотя и может запустить задание на любой машине, всегда знает, на какой машине выполняется его задание. По умолчанию задание выполняется на той машине, на которой пользователь сделал логический вход. Часто под сетевой ОС понимается набор ОС отдельных компьютеров сети.

Магистральным направлением развития сетевых ОС является прозрачности сетевых ресурсов. В идеальном  случае сетевая ОС должна предоставить пользователю сетевые ресурсы в  виде ресурсов единой централизованной виртуальной машины. Для такой ОС используют специальное название - распределенная ОС. Пользователь распределенной ОС, вообще говоря, не имеет сведений о том, на какой машине выполняется его работа. В настоящее время практически все сетевые ОС еще очень далеки от идеала истинной распределенности.

 

 

 

 

 

 

4.Сетевые и распределенные ОС

В зависимости от того, какой  виртуальный образ создает операционная система для того, чтобы подменить  им реальную аппаратуру компьютерной сети, различают сетевые ОС и распределенные ОС.Сетевая ОС предоставляет пользователю некую виртуальную вычислительную систему, работать с которой гораздо проще, чем с реальной сетевой аппаратурой. В то же время эта виртуальная система не полностью скрывает распределенную природу своего реального прототипа, то есть является виртуальной сетью.При использовании ресурсов компьютеров сети пользователь сетевой ОС всегда помнит, что он имеет дело с сетевыми ресурсами и что для доступа к ним нужно выполнить некоторые особые операции, например отобразить удаленный разделяемый каталог на вымышленную локальную букву дисковода или поставить перед именем каталога еще и имя компьютера, на котором тот расположен. Пользователи сетевой ОС обычно должны быть в курсе того, где хранятся их файлы, и должны использовать явные команды передачи файлов для перемещения файлов с одной машины на другую.

Работая в среде сетевой  ОС, пользователь хотя и может запустить задание на любой машине компьютерной сети, всегда знает, на какой машине выполняется его задание. По умолчанию пользовательское задание выполняется на той машине, на которой пользователь сделал логический вход. Если же он хочет выполнить задание на другой машине, то ему нужно либо выполнить логический вход в эту машину, используя команду типа remote login, либо ввести специальную команду удаленного выполнения, в которой он должен указать информацию, идентифицирующую удаленный компьютер.

Магистральным направлением развития сетевых операционных систем является достижение как можно более  высокой степени прозрачности сетевых  ресурсов. В идеальном случае сетевая  ОС должна представить пользователю сетевые ресурсы в виде ресурсов единой централизованной виртуальной  машины. Для такой операционной системы  используют специальное название —  распределенная ОС, или истинно распределенная ОС.

Распределенная ОС, динамически и автоматически распределяя работы по различным машинам системы для обработки, заставляет набор сетевых машин работать как виртуальный унипроцессор. Пользователь распределенной ОС, вообще говоря, не имеет сведений о том, на какой машине выполняется его работа.

Распределенная ОС существует как единая операционная система  в масштабах вычислительной системы. Каждый компьютер сети, работающей под управлением распределенной ОС, выполняет часть функций этой глобальной ОС. Распределенная ОС объединяет все компьютеры сети в том смысле, что они работают в тесной кооперации друг с другом для эффективного использования всех ресурсов компьютерной сети.

Функциональные  компоненты сетевой ОС:

1) Средства управления  локальными ресурсами - реализуют  все функции автономного компьютера 

● Распределение памятью;

● Планирование и диспетчеризацию процессов;

● Управление внешней памятью;

● Интерфейс с пользователем и пр.

2) Сетевые средства можно  разделить на три компонента:

● Серверная часть ОС - предоставляет локальные ресурсы в общее пользование;

● Клиентская часть ОС - средства доступа к удаленным ресурсам и услугам;

● Транспортные средства ОС, которые совместно с коммуникационной системой обеспечивает передачу сообщений в сети.