Структура программного обеспечения компьютера

    Основные функции ОС:
    1)Управление ресурсами компьютера: процессорным временем, распределением внутренней памяти, файлами, внешними устройствами;
    2) Организация диалога с пользователем.
    А теперь подробнее. Вот некоторые причины, по которым ПК снабжаются операционными системами:
    • Многие программы нуждаются в выполнении одних и тех же рутинных действий (например, чтения ввода с клавиатуры, вывода на экран, записи на диск). Чтобы не программировать их каждый раз заново, ОС предоставляет системные библиотеки часто используемых процедур.
    • Одни и те же данные зачастую нужно использовать с помощью разных программ. Например, текст или изображение сначала может редактироваться, а потом отправляться по электронной почте. Следовательно, необходим единый, независимый от конкретных программ способ хранения данных. Большинство ОС отвечают на эту потребность реализацией файловых систем. Современные ОС, кроме того, непосредственно «связывают» вывод одной программы с вводом другой, минуя медленные дисковые операции.
    • Один и тот же ПК может использоваться многими людьми. Владельцу компьютера нужна возможность определять полномочия каждого пользователя, например, чтобы севший вечером поиграть сынишка не «снёс» по ошибке свежеподготовленную диссертацию отца семейства или не залез в любовную переписку старшей сестры. Иногда каким-то данным желательно предоставить удалённый доступ по сети, но, конечно же, не ко всем. Современные ОС – многопользовательские. Они предоставляют систему разграничения полномочий локальных и удалённых пользователей.
    • Программы, увы, слишком сложны, чтобы быть безошибочными, и люди за компьютером также не свободны от ошибок. Необходимо ограничить ущерб, который может нанести программа с ошибкой или неверное действие пользователя. Система разграничения полномочий служит для этой цели.
    • Иногда даже одному пользователю желательно запускать несколько программ одновременно, а так же есть программы, которые требуется запускать автоматически по расписанию или при наступлении определённого события. Современные ОС – это многозадачные ОС с разделением времени. Их специальный компонент – планировщик – делит процессорное время на короткие (сотые или тысячные доли секунды) промежутки и поочерёдно передаёт управление разным процессам (запущенным программам), так что возникает иллюзия «одновременной» работы нескольких программ.

    Резидентная часть ОС (ядро ОС - резидентная программа) постоянно занимает раздел оперативной памяти компьютера. Туда она загружается с системного диска при включении машины. Эта процедура называется первоначальной загрузкой. Вся дальнейшая работа на компьютере происходит под контролем и управлением ОС. Операционная система осуществляет загрузку в оперативную память всех программ, передает им управление в начале их работы, выполняет различные действия по запросу исполняемых программ и освобождает занимаемую программами оперативную память при их завершении. Все файлы операционной системы не могут одновременно находиться в оперативной памяти, т.к. объём современных ОС составляет десятки, сотни мегабайт. Для функционирования компьютера обязательно должны находиться в оперативной памяти базовый модуль, управляющий файловой системой, командный процессор (он обрабатывает команды, введённые пользователем) и драйверы подключенных устройств. Модули ОС, обеспечивающие графический интерфейс, могут быть загружены по желанию пользователя.
    Ядро проверяет полномочия процессов и «строит в очередь» их запросы, благодаря чему в системе сохраняется порядок. В состав ядра входят упомянутый ранее планировщик, файловая система, драйверы устройств (специальные программы, обеспечивающие обслуживание и использование устройств ПК), а также сетевая подсистема. Она отвечает за взаимодействие с другими ПК через сети.
    В состав ОС, помимо системных библиотек и ядра, входят также оболочка и утилиты – специальные программы, которые выполняются для реализации организации и обслуживания дисков и файлов. Для упрощения диалога пользователя с ОС применяются так называемые диалоговые оболочки к операционной системе. Примером популярной оболочки является Norton Commander. В последнее время на профессиональных компьютерах стала популярной операционная система Windows со встроенной графической оболочкой.
    Таким образом, ОС обладает тремя «окнами в мир» - совокупность системных вызовов, представляющий собой интерфейс программиста; командами оболочки и утилитами, представляющими собой интерфейс оператора, и сетевым интерфейсом, позволяющим (насколько это разрешено владельцем) обращаться к ресурсам системы с других ПК.

    Большинство ОС несвободные. Это значит, что издатель (фирма – разработчик) может не раскрывать исходный код, препятствовать независимому изучению и развитию системы, облагать отчислениями продажу или установку на компьютер каждого экземпляра ОС. Свободные ОС никто не может монополизировать (свободное распространение и развитие). Механизм работы ОС в большинстве случаев скрыт от пользователей. Чтобы по требованию пользователей выполнялись те или иные процедуры ОС, иногда достаточно написать один оператор или нажать одну клавишу. Это порождает иллюзию «бесплатности» работы ОС. На самом же деле алгоритмы работы ОС достаточно сложны, их выполнение занимает сотни, а иногда и тысячи микросекунд. Операционных систем очень много, и это способствует быстрому прогрессу в применении компьютеров и разработке программного обеспечения для них.