Операционное окружение понятие состав реферат

Обновлено: 05.07.2024

Операцио́нное окруже́ние (англ. operating environment) – среда, в которой пользователь запускает программу. Например, операционное окружение DOS состоит из всех команд DOS, доступных пользователю. С другой стороны, операционное окружение Macintosh включает в себя графический интерфейс пользователя, использующий иконки и меню вместо команд.

Между операционным окружением и shell (командной оболочкой) пролегает очень тонкая грань. Исторически shell создавались как интерфейс к операционной системе. Он не добавляли новых возможностей и свойств. В задачу shell входило создание более удобного пользовательского интерфейса.

Современные операционные системы имеют сложную структуру, каждый элемент которой выполняет определенные функции по управлению компьютером.

В различных операционных системах состав среды окружения может сильно различаться.

К составу среды окружения обычно относят:

· Текущие пути на различных дисках (в случае поддержки нескольких дисков операционной системой)

· Связь стандартных потоков ввода-вывода с файловыми хэндлерами (описателями) или устройствами (используется для перенаправления ввода-вывода)

· Ограничения на количество одновременно открытых файлов, стеков и т.д.

· Набор прав (обычно соответствует правам пользователя, запустившего процесс, но может изменяться как в сторону большего набора прав, так и в сторону ужесточения)

· Дисковые квоты, ограничение на максимальный объём оперативной памяти, загрузки процессоров и т.д.

· Значения показателей использования ресурсов, получаемые от родительского процесса (на некоторых системах)

Также операционное окружение иногда называют контролирующей программой (control program).

Управление файловой системой. Процесс работы компьютера в определенном смысле сводится к обмену файлами между устройствами. В операционной системе имеются программные модули, управляющие файловой системой.

Командный процессор. В состав операционной системы входит специальная программа - командный процессор, – которая запрашивает у пользователя команды и выполняет их.

Пользователь может дать команду запуска программы, выполнения какой-либо операции над файлами (копирование, удаление, переименование), вывода документа на печать и так далее. Операционная система должна эту команду выполнить.

Драйверы устройств. К магистрали компьютера подключаются различные устройства (дисководы, монитор, клавиатура, мышь, принтер и др.). Каждое устройство выполняет определенную функцию (ввод информации, хранение ин­формации, вывод информации), при этом техническая реализация устройств существенно различается.

В состав операционной системы входят драйверы устройств, специальные программы, которые обеспечивают управление работой устройств и согласование информационного обмена с другими устройствами, а также позволяют производить настройку некоторых параметров устройств. Каждому устройству соответствует свой драйвер.

Пользователь имеет возможность вручную установить или переустановить драйверы.

Графический интерфейс. Для упрощения работы пользователя в состав современных операционных систем, и в частности в состав Windows, входят программные модули, создающие графический пользовательский интерфейс. В операционных системах с графическим интерфейсом пользователь может вводить команды с помощью мыши, тогда как в режиме командной строки необходимо вводить команды с помощью клавиатуры.

Сервисные программы. В состав операционной системы входят также сервисные программы, или утилиты. Такие программы позволяют обслуживать диски (проверять, сжимать, дефрагментировать и так далее), выполнять операции с файлами (архивировать и так далее), работать в компьютерных сетях и так далее.

Справочная система. Для удобства пользователя в состав операционной системы обычно входит также справочная система. Справочная система позволяет оперативно получить необходимую информацию как о функционировании операционной системы в целом, так и о работе ее отдельных модулей.

Управляющая программа определяет порядок выполнения обрабатывающих программ и обеспечивает необходимым набором услуг для их выполнения. Основные функции управляющей программы: последовательное или приоритетное выполнение каждой работы (управление задачами); хранение, поиск и обслуживание данных независимо от их организации и способа хранения (управление данными).

В состав управляющих программ входят:

Программы управления задачами считывают входные потоки задач, обрабатывают их в зависимости от приоритета, инициируют одновременное выполнение нескольких заданий; вызывают процедуры; ведут системный журнал.

Программы управления данными обеспечивают способы организации, идентификации, хранения, каталогизации и выборки обрабатываемых данных. Эти программы управляют вводом-выводом данных с различной организацией, объединением записей в блоки и разделением блоков на записи, обработкой меток томов и наборов данных.

Программы управления восстановлением после сбоя обрабатывают прерывания от систем контроля, регистрируют сбои и процессоре и внешних устройствах, формируют записи о сбое в журнале, анализируют возможность завершения затронутой сбоем задачи и переводят систему в состояние ожидания, если за­вершение задачи невозможно.

Конфигурация системы. Прикладная программа в операционных системах может получить от ОС в процессе своей работы характеристики конкретной реализации системы, в среде которой она функционирует: имя, версию и редакцию операционной системы, тип и технические характеристики компьютера. В ОС обычно имеются средства локализации, позволяющие настроить систему на конкретное национальное (местное) представление данных: представление десятичных дробей, денежных величин, даты и времени.

Операционные системы предоставляют программе пользователя возможность узнать текущие дату и время. За начало отсчета, например, в MS-DOS, принята дата 1 января 1980 года 0 часов 0 минут 0 секунд по Гринвичу, в Unix – 1 января 1970 года. Системы предоставляют возможность измерения временных интервалов короче 1 секунды с помощью специальных системных вызовов. ОС может переводить дату и время из внутреннего числового представления в символьное (пригодное к выводу, например, на терминал); местное время во время по Гринвичу и наоборот; предоставлять информацию о часовом поясе, летнем и зимнем времени.

Режим пользователя (User mode) - этонепривилегированный режим работы процессора, в котором выполняется код прикладных программ. Приложения, работающие в пользовательском режиме, не имеют доступа к системным данным, за исключением вызова промежуточных функций (subsystem-supplied functions), которые, в свою очередь, вызывают системные сервисы.

Супервизор (супервайзер) (англ. supervisor - букв. - надсмотрщик) - управляющая программа (или комплекс программ), предназначенная для организации многопрограммного режима работы ЭВМ (или вычислительной системы).

Режим супервизора - привилегированный режим работы процессора, как правило, используемый для выполнения ядра операционной системы.

В данном режиме работы процессора доступны привилегированные операции (операции ввода-вывода к периферийным устройствам, изменение параметров защиты памяти, настроек виртуальной памяти, системных параметров и прочих параметров конфигурации). Как правило, в режиме супервизора или вообще не действуют ограничения защиты памяти или же они могут быть произвольным образом изменены, поэтому код, работающий в данном режиме, как правило, имеет полный доступ ко всем системным ресурсам (адресное пространство, регистры конфигурации процессора и т.п.). Во многих типах процессоров это наиболее привилегированный режим из всех доступных режимов.

Известно одно исключение из данного правила: у некоторых современных процессоров может присутствовать еще более привилегированный режим гипервизора, как правило, используемый с целью виртуализации т.е. обеспечения параллельной работы сразу нескольких операционных систем на одном процессоре. В этом случае настройки, сделанные из режима гипервизора, могут вносить некоторые ограничения на прямой доступ к системным ресурсам и периферии из режима супервизора с целью предоставить гипервизору возможность арбитража и разграничения доступа к системным ресурсам и периферии незаметно для работающих параллельно операционных систем.

Дж. фон Нейман разработал принципы архитектуры современных компьютерных систем. Все устройства компьютера работают под управлением центрального процессора. Архитектура универсальной ЭВМ фон Неймана предусматривает пять базовых компонентов:

1. Центральное арифметико-логическое устройство (АЛУ).

2. Центральное устройство управления (УУ), ответственное за функционирование всех основных устройств ЭВМ.

3. Запоминающее устройство (ЗУ).

4 .Устройство ввода информации.

5. Устройство вывода информации.

Рис. 5. Базовая конфигурация ЭВМ.

В дальнейшем с изменениями в технологии ЭВМ, ее состав расширяется с помощью подключения новых устройств, таких как, звуковая плата, дополнительные слоты памяти, сетевые устройства – адаптеры сети, сканеры и цифровые камеры. С введением в состав ЭВМ специальных контроллеров было предложено организовать мультипрограммный, мультизадачный режим работы вычислительной системы. Он заключается в том, что пока один вычислительный процесс или задача ожидает завершения очередной операции ввода/вывода, другая задача может быть поставлена на решение.

При мультипрограммировании повышается пропускная способность системы, но отдельный процесс никогда не сможет быть выполнен быстрее, чем бы он был выполнен при однопрограммном режиме.

ОС поддерживает мультипрограммирование и старается эффективно использовать ресурсы, путем организации к ним очередей запроса, которые составляются тем или иным способом. Это требование достигается содержанием в памяти более одного процесса ожидающего процессор и более одного процесса готового использовать другие ресурсы. Общая схема выделения ресурсов такова: при необходимости использовать какой-либо ресурс, ОЗУ, устройство ввода/вывода процесс обращается к супервизору ОС. Супервизор ОС – центральный управляющий модуль ОС, который может состоять из нескольких модулей, например, супервизор ввода/вывода, супервизор прерываний, супервизор программ, диспетчер задач и т. п.

Задача посредством специальных вызовов команд или директив сообщает о своем требовании супервизору ОС, при этом указывается вид ресурса и если надо его объем. Директива обращения к ОС передает ей управление, переводя процессор в привилегированный режим работы (если такой существует).

Не все ОС имеют 2 режима работы. Режимы работы бывают привилегированными (режим супервизора), пользовательскими, режим эмуляции.

Ресурс может быть выдан задаче по ее запросу если:

1. Ресурс свободен и в системе нет запросов от задач более высокого приоритета к этому ресурсу.

2. Текущий запрос и ранее полуученый запросы допускают совместное использование ресурса.

3. Ресурс используется задачей более низкого приоритета и может быть временно отобран.


2 чел. помогло.

Операцио́нное окруже́ние (англ. operating environment) — среда, в которой пользователь запускает программу. Например, операционное окружение DOS состоит из всех команд DOS, доступных пользователю. С другой стороны, операционное окружение Macintosh включает в себя графический интерфейс пользователя, использующий иконки и меню вместо команд.

В различных операционных системах состав среды окружения может сильно различаться.

Также операционное окружение иногда называют контролирующей программой (control program).

В сфере бизнеса существует понятие стандартного операционного окружения (SOE — Standart Operating Environment)

Состав конкретной ОС во многом зависит от конкретной ориентации, сферы применения ОС. Современные ОС имеют подвижные границы и могут включать различные компоненты общесистемного программного обеспечения (ОСПО). Состав ОС в целом определяется современной архитектурой вычислительной системы (ВС), которая представляет собой иерархическую совокупность аппаратного обеспечения (АО) и программного обеспечения (ПО), реализующих процесс решения задач на ЭВМ. Каждый слой состоит из множества элементов и решает свои задачи.


  • машинный язык как систему команд процессора;

  • программно-адресуемые регистры;

  • организационную схему адресации ОП (реальная/виртуальная, линейная/сегментная);

  • фиксирует порядок взаимодействия всех аппаратных блоков: ЦП, оперативных запоминающих устройств (ОЗУ), каналов внешних запоминающих устройств (ВЗУ), периферийных устройств (ПУ).

  • электрические цепи;

  • вентили, триггеры, интегральные схемы (ИС), большие интегральные схемы (БИС), микропроцессоры (МП);

  • Микропрограммное обеспечение - набор микропрограмм, которые на основе системы микрокоманд и внутренних регистров МП в сверхбыстром постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) и перепрограммируемом ПЗУ (ППЗУ), реализуют практически все аппаратные блоки ЭВМ.

    1. Технологичность изготовления ЭВМ, снижение расходов на изготовление конкретных аппаратных блоков.

    2. Легкость расширения и изменения внешней архитектуры ЭВМ.

    3. Повышение производительности ВС посредством погружения ПО на микропрограммный уровень.

    ПО специализирует АО на решение конкретных задач и состоит их 4 слоев. Базовое программное обеспечение (БПО) – самый низкий уровень ПО ВС, который предназначается для обеспечения общего управления ЭВМ и организации работы всех системных и прикладных программ. В состав БПО включается средства генерации ОС, управляющая программа, утилиты, комплекс программ технического обслуживания (КПТО).


    • программирование решения задачи на подходящем языке;

    • поддержка на этапах отладки и тестирования;

    • разделение программ на части и объединение в требуемом порядке в программу.

    Задача редактора связей – сборка модулей (частей программ), написанных в разное время и, возможно, разными людьми, на разных языках программирования, в единую программу.

    Задача загрузчика – размещение выполняемой программы в ОП и настройка перемещаемых (относительных) адресов констант по месту размещения.

    Следует отметить, что трансляторы обычно не включаются в состав ОС и поставляются отдельно. Границу между ИПО и БПО трудно установить и они образуют общесистемное ПО. ОС MS DOS поставляется в составе: ОС + утилиты + ASM + отладчик +редактор текстов + редактор связей.

    Общесистемное программное обеспечение и аппаратное обеспечение образуют вычислительный комплекс.

    Прикладное программное обеспечение (ППО) предназначается для автоматизации проектирования прикладных программных комплексов на основе универсальных программных средств, позволяющих решать целые классы задач.

    ППО включает системы управления базами данных (СУБД) и Банков данных (БнД), системы телеобработки, различные объектно-проблемно-функционально-ориентированные пакеты прикладных программ, библиотеки программ, программные оболочки и т.д. Все они оформляются или поставляются в виде комплексов программных средств.

    ППП – это комплекс взаимосвязанных прикладных средств, позволяющих решать определенный класс задач. Следует отметить, что такие прикладные ПС как СУБД, расширяют возможности систем управления данными ОС и СТО (системы телеобработки). Они объединяют информационно-программные ресурсы различных ЭВМ в единое целое и относятся по своему назначению к ОС и лишь их возникновение в более позднее время, в сравнении с ОС, относит их к ППО (хотя в современные версии ОС встраиваются средства работы в сети и СУБД).

    Таким образом, граница между любыми уровнями ПС аморфна, так как существуют сетевые ОС, а также ОС интегрированные с СУБД.

    Общая архитектура ВС представляет собой следующий комплекс (см. рис.1).


    Рисунок.1 Общий состав ОС

    ППО – прикладное программное обеспечение. Это программы и программные комплексы (ПК), решающие конкретные задачи, и автоматизирующие потребность в вычислениях конечных пользователей ВС, собственно то, ради чего создавалась ЭВМ.


    • средства (возможно языковые) генерации ОС;

    • системные директивы;

    • язык управления заданием процедур для командных режимов работы

    • командный язык и процедуры диалогового режим, подмножеством которого является операторский язык.

    Структура ОС.


    1. Управление процессами;

    2. Управление основной памятью;

    3. Управление внешней памятью;

    4. Управление устройствами ввода/вывода;

    5. Управление файлами;

    6. Защита системы;

    7. Сетевая поддержка;

    8. Командный интерфейс системы.

    Управление процессами


    • создание и удаление процессов;

    • приостановка и возобновление процессов;

    • обеспечение механизмов для синхронизации процессов;

    • обеспечение механизмов для взаимодействия процессов.

    Управление основной памятью


    • ведет учет о том, какая часть памяти в настоящий момент используется;

    • принимает решение о загрузке процессов при освобождении пространства ОП;

    • распределяет и освобождает пространство ОП в соответствии с действующими стратегиями.

    Управление внешней памятью


    • управление свободным пространством;

    • распределение памяти;

    • управление диском.

    Подсистема управления устройствами ввода/вывода


    • системы кэширования - буферирования;

    • общего интерфейса драйверов устройств;

    • драйверов специализированных устройств.

    Подсистема управления файлами

    Файл представляет собой набор взаимосвязанной информации, определенной при создании. Кроме собственно данных, файлы представляют программы, как в исходном, так и в объектном виде.


    • создание файлов;

    • создание и удаление подкаталогов;

    • поддержка операций для манипулирования с файлами и подкаталогами;

    • представление файлов во внешней памяти;

    • выгрузка файлов на другие внешние устройства.

    Защита системы

    Защита системы предполагает наличие механизма для управления доступом программ, процессов и пользователей к системным и пользовательским ресурсам.


    • различать авторизованное и не авторизованное использование;

    • определить элементы управления, которые будут задействованы;

    • обеспечить средства реализации.

    Сетевое обеспечение


    • увеличить скорость вычислений;

    • увеличить объем доступной информации;

    • повысить надежность

    Командный интерфейс системы


    • созданием и управлением процессов;

    • управлением вводом/выводом;

    • управлением внешней памятью;

    • управлением основной памятью;

    • доступом к файловой системе;

    • защитой;

    • сетевым обеспечением.

    • интерпретатор управляющих карт;

    • процессор команд консолей

    • shell ( в Unix)

    Сервисы операционных систем

    Особенности методов построения

    При описании операционной системы часто указываются особенности ее структурной организации и основные концепции, положенные в ее основу. К таким базовым концепциям относятся: способы построения ядра системы - монолитное ядро или микроядерный подход. Большинство ОС использует монолитное ядро, которое компонуется как одна программа, работающая в привилегированном режиме и использующая быстрые переходы с одной процедуры - на другую, не требующие переключения из привилегированного режима в пользовательский, и наоборот. Альтернативой является построение ОС на базе микроядра, работающего также в привилегированном режиме и выполняющего только минимум функций по управлению аппаратурой, в то время как функции ОС более высокого уровня выполняют специализированные компоненты ОС - серверы, работающие в пользовательском режиме. При таком построении ОС работает более медленно, так как часто выполняются переходы между привилегированным режимом и пользовательским, зато система получается более гибкой - ее функции можно наращивать, модифицировать или сужать, добавляя, модифицируя или исключая серверы пользовательского режима. Кроме того, серверы хорошо защищены друг от друга, как и любые пользовательские процессы.

    Построение ОС на базе объектно-ориентированного подхода дает возможность использовать все его достоинства, хорошо зарекомендовавшие себя на уровне приложений, внутри операционной системы, а именно: аккумуляцию удачных решений в форме стандартных объектов; возможность создания новых объектов на базе имеющихся с помощью механизма наследования, хорошую защиту данных за счет их инкапсуляции во внутренние структуры объекта, что делает данные недоступными для несанкционированного использования извне, структуризированность системы, состоящей из набора хорошо определенных объектов.

    Наличие нескольких прикладных сред дает возможность в рамках одной ОС одновременно выполнять приложения, разработанные для нескольких ОС.

    Многие современные операционные системы поддерживают одновременно прикладные среды MS-DOS, Windows, UNIX (POSIX), OS/2 или хотя бы некоторого подмножества из этого популярного набора. Концепция множественных прикладных сред наиболее просто реализуется в ОС на базе микроядра, над которым работают различные серверы, часть которых реализуют прикладную среду той или иной операционной системы.

    Распределенная организация операционной системы позволяет упростить работу пользователей и программистов в сетевых средах. В распределенной ОС реализованы механизмы, которые дают возможность пользователю представлять и воспринимать сеть в виде традиционного однопроцессорного компьютера.

    • Для учеников 1-11 классов и дошкольников
    • Бесплатные сертификаты учителям и участникам

    Описание презентации по отдельным слайдам:

    План занятия:
    Понятие операционного окружения
    Состав и назначение операционного окружения
    Понятие программной поддержки операционного окружения
    Стандартные сервисные программы
    2

    1. Понятие операционного окружения.

    Операцио́нное окруже́ние (англ. operating environment)— среда, в которой пользователь запускает программу.
    Например, операционное окружение DOS состоит из всех команд DOS, доступных пользователю. С другой стороны, операционное окружение Macintosh включает в себя графический интерфейс пользователя, использующий иконки и меню вместо команд.

    Основные задачи, выполняемые ОС:
    управления вычислениями в компьютере,
    распределяет ресурсы вычислительной системы между различными вычислительными процессами
    образует программную среду, в которой выполняются прикладные программы пользователей.
    Такая среда называется операционной(операционное окружение).
    При запуске программы она будет обращаться к операционной системе с соответствующими запросами на выполнение определенных действий или функций. Эти функции операционная система выполняет, запуская специальные программные модули, входящие в ее состав.

    Состав операционного окружения:
    интерпретатор команд (оболочка),
    системы окон,
    компиляторы,
    редакторы.

    . Важно понимать, что подобные программы не являются частью операционной системы.

    2. Стандартные сервисные программы операционного окружения

    Программа, созданная для работы в некоторой операционной системе, скорее всего не будет работать в другой операционной системе, поскольку API у этих операционных систем, как правило, различаются.
    Стараясь преодолеть это ограничение, разработчики операционных систем стали создавать так называемые программные среды.

    API (интерфейс программирования приложений, интерфейс прикладного программирования) (англ. application programming interface, API [эй-пи-ай]) — набор готовых классов, процедур, функций, структур и констант, предоставляемых приложением (библиотекой, сервисом) для использования во внешних программных продуктах.
    6

    Программную (системную) среду следует понимать как некоторое системное программное окружение, позволяющее выполнить все системные запросы от прикладной программы.

    Системные запросы (вызовы системных операций, или функций) могут быть:
    1. либо явно прописаны в тексте программы программистом,
    2. либо подставляются автоматически самой системой программирования на этапе трансляции исходного текста разрабатываемой программы.

    Та системная программная среда, которая непосредственно образуется кодом операционной системы, называется основной, естественной.

    1.Первая называется Win16 и представляет собой 16-разрядную версию, используемую в Windows 3,1.

    2.Вторая, 32-разрядная версия, называется Win32 и используется в Windows Ox и Windows NT/2000/XP.
    Win32 является надмножеством для Win16 (т. е.фактически включает в себя этот интерфейс), так как большинство функций имеет то же название и применяется аналогичным образом.
    Однако ,будучи в принципе похожими, интерфейсы вес же отличаются друг от друга.

    Операцио́нное окруже́ние (англ. operating environment) — среда, в которой пользователь запускает программу. Например, операционное окружение DOS состоит из всех команд DOS, доступных пользователю. С другой стороны, операционное окружение Macintosh включает в себя графический интерфейс пользователя, использующий иконки и меню вместо команд.

    В различных операционных системах состав среды окружения может сильно различаться.

    К составу среды окружения обычно относят:

    Также операционное окружение иногда называют контролирующей программой (control program).

    7, Архитектура windows
    В Windows применяется архитектура “универсальный драйвер — минидрайвер”. Универсальный драйвер содержит большую часть кода, необходимого для общения целого класса устройств (например принтеров или модемов) с соответствующими компонентами операционной системы (скажем с подсистемами печати или связи). Минидрайвер содержит небольшую часть кода, который обеспечивает работу конкретного устройства, принадлежащего данному классу.

    Диспетчер конфигурации включен в архитектуру Windows для поддержки функциональных возможностей технологии Plug-&-Play.


    Диспетчер виртуальной машины MM (Virtual Machine Manager) выделяет ресурсы каждому приложению и системному процессу, выполняемому на компьютере.

    Виртуальная машина представляет собой некую среду в памяти, которая кажется приложению отдельным компьютером с теми же ресурсами, что и у физического компьютера.

    Файловая система Windows характеризуется многоуровневой архитектурой, поддерживающей несколько файловых систем ( на основе FAT, файловая система CD ROM, файловые системы от сторонних разработчиков).


    Другая особенность — это динамическое кэширование, поддерживаемое файловой системой CD ROM. Это обеспечивает оптимальный баланс между памятью, необходимой приложению, и памятью, выделяемой под дисковый кэш.

    Ядро Windows состоит из трех компонент:

    -User управляет вводом с клавиатуры, от мыши и других координатных устройств, а так же выводом через интерфейс пользователя. В Windows используется модель асинхронного ввода;

    -Kernel обеспечивает базовые функциональные возможности операционной системы (поддержку файлового ввода/вывода, управление виртуальной памятью, планирование задач), загружает exe- и dll-файлы при запуске программы, обрабатывает исключения, обеспечивает взаимодействие 16-разрядного и 32-разрядного кодов;

    -GDI — это графическая система, управляющая всем что появляется на экране дисплея, и поддерживающая графический вывод на принтер и другие устройства.

    Читайте также: