Понятие и функции операционной системы. База данных музыкальных компакт-дисков

Министерство  образования РФ

МОУ ВПО «Институт  права и экономики»

Кафедра математических, естественнонаучных и  экономических дисциплин 
 
 
 

Контрольная работа 

по информатике 

Вариант №3 

Теоретический вопрос «Понятие и функции операционной системы»

Практическое задание «База данных музыкальных компакт-дисков» 
 
 

Выполнил:                                                             студентка группы БЗ-10-1                                          

                                                                                   Ананьева А.В.

                                                                                                                                                       

Проверил:                                                                 к.ф.-м.н.

Седых И.А. 
 
 
 
 
 
 

Липецк  2011

Содержание 

Введение …………..……………………………...…………………………………….3

1. Понятие и назначение операционных систем …….……………………………….4

2. Классификация операционных систем…………… ….…………...….…………….7

3. Функции операционных систем……………………...……………………………11

Заключение………………………………………………………………………….…16

Список  используемой литературы…………………………………………………...17 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

  Операционная  система – так называется первая и самая главная программа, благодаря которой становится возможным общение между компьютером и человеком.

    Операционная система (ОС) – это  своего рода буфер-передатчик  между компьютерным железом и  остальными программами. ОС принимает  на себя сигналы-команды, которые  посылают другие программы, и «переводит» их на понятный машине язык. ОС управляет всеми подключёнными к компьютеру устройствами, обеспечивая доступ к ним другим программам. Третья задача ОС обеспечивать удобство работы с компьютером для человека-пользователя.

    Каждая ОС состоит как минимум из 3-х обязательных частей.

    Первая – ядро, командный интерпретатор,  «переводчик» с программного  языка на «железный», язык машинных  кодов.

    Вторая – специализированные  программки для управления различными  устройствами, входящими в состав компьютера. Такие программки называются драйверами – т. е. «водителями», управляющими. Сюда же относятся так называемые «системные библиотеки», используемые как самой операционной системой, так и входящими в её состав программами.

    Третья часть – удобная оболочка, с которой общается пользователь – интерфейс. Это своего рода красивая обёртка, в которую упаковано скучное и не интересное для пользователя ядро. Сравнение с упаковкой удачно ещё и потому, что именно на неё обращают внимание при выборе ОС, – о ядре же, главной части ОС, вспоминают уже потом.

    Цель работы – рассмотрение сущности операционной системы и ее функций.

  Задачи  работы:

• изучить понятие и назначение операционных систем;
• рассмотреть классификацию операционных систем;
• проанализировать функции операционных систем.

 
 

1. Понятие и назначение операционных систем

  Операционные  системы (ОС) в настоящее время  являются обязательной составляющей системного программного обеспечения ЭВМ. Без ОС функционирование ЭВМ и выполнение ею пользовательских задач невозможны.

  Операционная  система – это комплекс взаимосвязанных программ, обеспечивающих интерфейс между приложениями и пользователями, с одной стороны, и аппаратурой компьютера – с другой, и реализующих рациональное управление ресурсами компьютера (в соответствии с некоторыми критериями). [4, с.224]

  Над ОС в структуре аппаратно-программных  средств компьютера расположены остальные системные программы. Здесь находятся интерпретатор команд, системы окон, компиляторы и редакторы кода. Компиляторы – это ПО, переводящее программу с языка программирования высокого уровня на машинный язык. После этого программа записывается в ОЗУ и затем выполняется. Интерпретаторы – это ПО, переводящее операторы программы на машинный язык по очереди и немедленно выполняющее их. Очень важно понимать, что такие программы не являются частью ОС. Под операционной системой обычно понимается то программное обеспечение, которое запускается в режиме ядра и защищается от вмешательства пользователя с помощью аппаратных средств. А компиляторы и редакторы запускаются в пользовательском режиме. Если пользователю не нравится какой-либо компилятор, он может выбрать другой или написать свой собственный, но он не может написать свой собственный обработчик прерываний, являющийся частью операционной системы и защищенный аппаратно от попыток его модифицировать.

  Во  многих ОС есть программы, которые работают в пользовательском режиме. Они помогают операционной системе выполнять специализированные функции. Например, программы, позволяющие пользователям изменять свои пароли. Эти программы не являются частью ОС и запускаются не в режиме ядра, но выполняемые ими функции влияют на работу системы. Такие программы также защищаются от воздействия пользователя.

  И, наконец, над системными программами расположены прикладные программы. Обычно они покупаются или пишутся пользователем для решения собственных задач – обработки текста, работы с графикой, технических расчетов или создания системы управления базой данных.

  Операционные  системы выполняют две основные функции – расширение возможностей машины и управление ее ресурсами.

  Архитектура (система команд, организация памяти, ввод/вывод данных и структура шин) компьютера на уровне машинного языка неудобна для работы с программами, особенно при вводе/выводе данных. Так, процедура ввода/вывода данных с гибкого диска выполняется через микросхемы контроллера. Контроллер имеет 16 команд. Каждая задается передачей от 1 до 9 байт в регистр устройства. Это команды чтения и записи данных, перемещения головки диска, форматирования дорожек, инициализации, распознавания, установки в исходное положение и калибровки контроллера и приводов. Основные команды read и write (чтение и запись). Каждая из них требует 13 параметров, которые определяют адрес блока на диске, количество секторов на дорожке, физический режим записи, расстановку промежутков между секторами. Программист при работе с гибким диском должен также постоянно знать, включен двигатель или нет. Если двигатель выключен, его следует включить прежде, чем данные будут прочитаны или записаны. Двигатель не может оставаться включенным слишком долго, так как гибкий диск изнашивается. Поэтому программист вынужден выбирать между длинными задержками во время загрузки и изнашивающимися гибкими дисками.

  Отсюда  ясно, что обыкновенный пользователь не захочет сталкиваться с такими трудностями во время работы с дискетой или жестким диском, процедуры управления которым еще сложнее. Ему нужны простые высокоуровневые операции. В случае работы с дисками типичной операцией является выбор файла из списка файлов, содержащихся на диске. Каждый файл может быть открыт для чтения или записи, прочитан или записан, а потом закрыт. А детали этих операций должны быть скрыты от пользователя.

  Программа, скрывающая истину об аппаратном обеспечении и представляющая простой список файлов, которые можно читать и записывать, называется операционной системой. Операционная система не только устраняет необходимость работы непосредственно с дисками и предоставляет простой, ориентированный на работу с файлами интерфейс, но и скрывает множество неприятной работы с прерываниями, счетчиками времени, организацией памяти и другими низкоуровневыми элементами. В каждом случае процедура, предлагаемая ОС, намного проще и удобнее в обращении, чем те действия, которые требует выполнить основное оборудование.

  С точки зрения пользователя ОС выполняет  функцию виртуальной машины, с которой проще и легче работать, чем непосредственно с аппаратным обеспечением, составляющим реальный компьютер. А для программ ОС предоставляет ряд возможностей, которые они могут использовать с помощью специальных команд, называемых системными вызовами.

  Концепция, рассматривающая ОС прежде всего  как удобный интерфейс пользователя, – это взгляд сверху вниз. Альтернативный взгляд снизу вверх дает представление об ОС как о механизме управления всеми частями компьютера. Современные компьютеры состоят из процессоров, памяти, дисков, сетевого оборудования, принтеров и огромного количества других устройств. В соответствии со вторым подходом работа ОС заключается в обеспечении организованного и контролируемого распределения процессоров, памяти и устройств ввода/вывода между различными программами, состязающимися за право их использовать. [2, с. 120-124] 
 
 
 
 
 
 

2. Классификация операционных систем

  ОС  обычно классифицируют по следующим  признакам:

  – число пользователей, одновременно работающих с системой (однопользовательские и многопользовательские);

  – число задач, которые могут решаться с их помощью в любой момент времени (однозадачные и многозадачные);

  – базовый способ общения пользователя с ОС (диалог на языке команд, диалог на языке меню, диалог на языке графических представлений);

  – число разрядов адресной шины (16, 32, 64 …);

  – минимально требуемые ресурсы, т.е. минимально необходимые объемы оперативной и дисковой памяти, класс микропроцессора. [5, с. 32-33]

  По  данной классификации MS DOS – однопользовательская, однозадачная, 16-разрядная ОС, общающаяся с пользователем на языке команд.

  Windows – это многопользовательская,  многозадачная, 32-разрядная ОС.

  Еще одним важным свойством операционной системы является отсутствие или  наличие в ней средств поддержки многопроцессорной обработки – мультипроцессирование. В наши дни становится общепринятым введение в ОС функций поддержки многопроцессорной обработки данных.

  На  свойства ОС непосредственное влияние  оказывают аппаратные средства, на которые она ориентирована. По типу аппаратуры различают ОС персональных компьютеров, мини-компьютеров, мейнфреймов, кластеров и компьютерных сетей.

  Наряду  с ОС, ориентированными на совершенно определенный тип аппаратной платформы, существуют ОС, специально разработанные таким образом, чтобы они могли быть легко перенесены с компьютера одного типа на компьютер другого типа, так называемые мобильные или многоплатформенные ОС. Наиболее ярким примером такой ОС является популярная система UNIX. В этих системах аппаратно-зависимые места тщательно локализованы, так что при переносе системы на новую платформу переписываются только они. Средством, облегчающим перенос остальной части ОС, является написание ее на машинно-независимом языке, например, на Си, который и был разработан для программирования операционных систем.

  Многозадачные ОС подразделяются на три типа в  соответствии с использованными  при их разработке критериями эффективности:

  – системы пакетной обработки (например, ЕС);

  – системы разделения времени (UNIX, VMS);

  – системы реального времени (QNX, RT/11).

  Системы пакетной обработки предназначались  для решения задач в основном вычислительного характера. Главной целью и критерием эффективности систем пакетной обработки является максимальная пропускная способность, т.е. решение максимального числа задач в единицу времени.

  Для систем разделения времени критерием  эффективности является не максимальная пропускная способность, а удобство и эффективность работы пользователя. В таких ОС каждой задаче выделяется только квант процессорного времени, ни одна задача не занимает процессор надолго, и у всех пользователей, одновременно работающих на одной и той же машине, складывается впечатление, что каждый из них единолично использует машину.

  Системы реального времени применяются  для управления различными техническими объектами, такими, например, как станок, спутник и т.п. Критерием эффективности для таких систем является способность выдерживать заданные интервалы времени между запуском программы и получением результата (управляющего воздействия). Это время называется временем реакции системы, а соответствующее свойство системы – реактивностью.

  Основу  любой вычислительной сети составляет сетевая ОС. Сетевая ОС – это операционная система отдельного компьютера, обеспечивающая ему возможность работать в сети. Так, например, одноранговые сети (в которых компьютеры имеют равные права доступа к ресурсам друг друга) могут построены на базе Windows 98/NT/2000/XP/VISTA и т.п.