Операционные системы. Виды систем, совместимость, администрирование ОС

1.

Операционные системы
Виды систем, совместимость, администрирование
ОС

2.

Понятие Операционная
система
Операционная система (сокр. ОС) представляет собой
совокупность взаимосвязанных программ,
предназначенных для управления ресурсами
компьютера, ноутбука или смартфона. Таким образом,
главная задача ОС – управление всеми элементами
девайса. С помощью нее человек может
взаимодействовать со своим оборудованием. Кроме
того, операционная система позволяет правильно
распределять вычислительные ресурсы между
процессами.
В большей части устройств OС выступает в качестве
самого важного элемента ПО. Причем операционные
системы имеют разный набор функций и ограничений.
Но некоторые типы ОС дают возможность по
собственному желанию увеличивать функционал своего
устройства при помощи установки всевозможных
программ.

3.

Архитектура ОС
• Состав модулей (компонент) ОС
• Структура связей между
отдельными модулями ОС
• Принципы взаимодействия
модулей ОС
• Принципы функционирования ОС в
плане выполнения отдельных
функций и в целом

4.

Типы архитектур
• Монолитная архитектура
• ОС с ядром
• ОС с ядром в привилегированном
режиме
• Многослойная архитектура
• Микроядерная архитектура

5.

ОС с ядром
Вспомогательн
ый модуль
Выделяется
специальный
модуль – ядро
Для
выполнения
дополнительны
х задач
используются
вспомогательны
е модули
Ядро
Приложение
пользователя

6.

Функции ядра
• Внутрисистемные задачи
организации вычислительного
процесса
• Создание прикладной
программной среды
(предоставление API-функций
приложениям пользователя и
вспомогательным модулям)

7.

Виды вспомогательных
модулей
• Утилиты ОС
• Системные обрабатывающие
программы (СОП)
• Программы предоставления
пользователю дополнительных
услуг
• Библиотеки процедур различного
назначения

8.

Достоинства ОС с ядром
• Легкая расширяемость
• Возможность обеспечения защиты
системного программного кода и
данных ОС

9.

Ядро в привилегированном
режиме
Повышение
привилегий
основной части ОС
по сравнению со
вспомогательными
модулями и
приложениями
пользователя
Повышение уровня
защищенности
системного
программного кода
и данных
операционной
системы
Утилиты
СОП Приложения
Пользовательский режим
Привилегированный режим
Ядро

10.

Привилегированный
режим
• Содержит модули, выполняющие
критические функции (ядро)
• Содержит модули, реализующие
прямые обращения к аппаратной
части вычислительной системы
• Гарантирует защиту областей
памяти ОС от воздействия
приложений пользователей

11.

Особенности выполнения приложений в
пользовательском режиме
Работа приложения
Работа приложения
Системны
й вызов
Работа ядра
Время переключения режимов

12.

Интерфейс системных
вызовов
• Верхний слой ядра,
взаимодействующий с системными
утилитами и приложениями
пользователя
• Образуют прикладной
программный интерфейс

13.

Микроядерная
архитектура
Облегчение ядра
Перемещение всех
дополнительных
модулей и части
модулей ядра
(например,
менеджеров
ресурсов) на
уровень
пользователя
Формирование
набора серверов
ОС,
обеспечивающих
выполнение
функций ядра в
режиме
пользователя
Утилиты
Приложения Серверы
Пользовательский режим
Привилегированный режим
Микроядро

14.

Микроядерный подход
Сервер
Сервер
Приложения
OS1
OS2
OS3
API3
Микроядро
API2
API1

15.

Особенности ОС
• Производительность. Обеспечение оптимального
времени завершения операций и реагирования
системы.
• Надежность — работа без сбоев и отказов.
• Расширяемость — возможность внедрения в систему
новых модулей, реализующих дополнительные
функции.
• Совместимость — взаимодействие разных ОС или их
версий. Новая версия может запускать приложения,
разработанные для предыдущих вариаций. Или одна
операционная система способна работать с софтом,
созданным для другой (и наоборот).
–
Переносимость — способность ОС «переехать» на другую
аппаратную платформу, претерпев минимум изменений

16.

Разновидности ОС
Персональный
компьютер
Мобильное устройство
• Windows
– Удобный интерфейс
– Большой выбор
приложений
• Linux
– Открытый код
– Безопасность для вирусов
Windows
• Mac OS
– Закрытый код
– Отсутствие сторонних
приложений
• Android от Google
– Открытая система
– Много приложений
• Windows Phone от
Microsoft
– Интеграция с пакетом
Office
• iOS от Apple
– Высокий уровень
защиты

17.

Тенденции в развитии ОС
• Аппаратная переносимость
• Совместимость
• Множественные прикладные
среды

18.

Аппаратная
переносимость
• Код операционной системы может
быть достаточно легко перенесен с
процессора одного типа на
процессор другого типа и с
аппаратной платформы одного
типа на аппаратную платформу
другого типа

19.

Совместимость
• Возможность перекомпиляции
и/или исполнения приложений
одной операционной системы в
среде другой операционной
системы

20.

Виды совместимости
Существует 2 принципиально
отличающихся вида совместимости
Совместимость Совместимость
на двоичном
на уровне
уровне
исходных
текстов

21.

Двоичная совместимость
Существует
возможность
исполнения
приложения одной
ОС исполнить в
среде другой ОС без
перекомпиляции
исходных кодов
ПОЛЬЗОВАТЕЛИ
Совместимость
исходных кодов
Приложение одной
ОС можно успешно
перекомпилировать
в другой ОС
Совместимость на
уровне вызовов APIфункций
Совместимость на
уровне структуры
исполняемого
файла

22.

Способы достижения
двоичной совместимости
• вызовы функций API должны поддерживаться
ОС
• внутренняя структура исполняемого файла
приложения должна соответствовать структуре
исполняемых файлов данной ОС
• на процессорах, имеющих различающиеся
архитектуры необходимо организовать
эмуляцию двоичного кода (установить
интерпретатор для интерпретатора)

23.

Совместимость на уровне
исходных текстов
требует наличия
соответствующих
компиляторов в
составе ПО ПК
РАЗРАБОТЧИКИ
совместимость на
уровне библиотек
и системных
вызовов.
необходима
перекомпиляция
исходных текстов
программ в новые
исполняемые
модули.

24.

Эмулятор
Назначение
эмулятора
в
том,
чтобы
последовательно
выбирать
каждую
двоичную
инструкцию
процессора,
например,
Intel,
программным способом дешифровать ее, чтобы
определить, какие действия она задает, затем
выполнять
эквивалентную
подпрограмму,
написанную в инструкциях процессора, например,
Motorola.

25.

Транслятор
Тщательно спроектированная программная среда
имеет в своем составе библиотеки, имитирующие
внутренние библиотеки графических интерфейсов
пользователя GUI, но написанные на "родном" коде
данной
ОС. Таким образом,
достигается
существенное ускорение выполнения программ с API
другой операционной системы

26.

Управление ресурсами
компьютера
• Для обеспечение совместимости необходимо
организовать бесконфликтное
сосуществование в рамках одной ОС
нескольких способов управления ресурсами
компьютера
• Например, в одной ОС приложению может
быть разрешено непосредственно управлять
устройствами ввода-вывода, а в другой
действия являются прерогативой ОС. Каждая
ОС имеет свои собственные механизмы
защиты ресурсов, свои алгоритмы обработки
ошибок и исключительных ситуаций, свою
семантику доступа к файлам и графический
пользовательский интерфейс.

27.

Способы реализации
совместимости

28.

Множественные
программные среды
• Позволяют в рамках одной
операционной системы исполнять
приложения различных ОС без
перекомпилирования исходных
кодов
• Предоставление приложениям
пользователей наборов APIфункций различных операционных