Анализ состава операционных систем

Важно понять, что операционные системы эволюционировали уже в течение целого ряда десятилетий и что некоторые из их характерных особенностей и (или) составных частей могут отсутствовать в некоторых системах. В других случаях необходимость в том или ином специфическом компоненте операционной системы может показаться вам совершенно неочевидной из-за особенностей аппаратных средств вычислительной системы или из-за недостаточной подготовки слушателя. В настоящее время операционные системы не являются «машинно-независимыми» в отличие от многих языков программирования. В связи с этим опишем ряд компонентов программного обеспечения, которые могут присутствовать в операционной системе.

Так, управление данными представляет собой обобщение понятия системы управления вводом-выводом, которая организует ввод-вывод при выполнении вычислительной системой всех возможных заданий. Система управления данными обеспечивает гибкость организации данных и удобство доступа к ним; кроме того, в большинстве случаев она позволяет достигнуть независимости от аппаратуры и дает возможность организовать систему библиотечных ссылок для файлов данных.

Управление заданиями связано с той управляющей информацией (т.е. с языком управления заданиями или с управляющими картами), которая используется для управления функционированием операционной системы и для выбора характера реакций операционной системы на запросы, поступающие на обслуживание.

Для выполнения программ все они должны быть загружены в основную память. Редактирование связей относится к процессу объединения программных модулей перед их выполнением, а загрузка связана с физическим процессом подготовки задания к выполнению.

Управление программами связано с таким формированием структуры программы, после которого она может выполняться в отведенной для нее части памяти. Когда размер программы превышает объем выделенной памяти, программа должна быть так сегментирована, чтобы сегменты, не используемые в текущий момент, могли быть размещены во внешней памяти, например в устройствах прямого доступа. Когда требуется сегмент, находящийся во внешней памяти, он считывается «поверх» сегмента, расположенного в основной памяти. Такое сегментирование программы называется наложением, оно выполняется автоматически операционной системой под воздействием управляющей информации, заданной пользователем.

Одна из главных задач операционной системы состоит в облегчении процесса программирования. Каталоги и библиотеки, управляемые операционной системой, оказывают большую помощь при решении этой задачи, давая возможность запомнить в каталоге системы имя, место размещения и свойства файла данных, и позволяют хранить программы и подпрограммы в библиотеке программ, т. е. делают всю эту информацию доступной для программиста. Тем самым программы и данные могут совместно использоваться несколькими пользователями без физического обмена информацией между отдельными партнерами.

Контрольная точка связана с процессом записи состояния задания, требующего большого времени счета, через точно определенные интервалы времени в ходе выполнения задания. Затем, если в системе во время выполнения задания произойдет сбой, то можно осуществить повторный запуск задания от самой последней из созданных контрольных точек, а не с начала задания. В общем, процесс создания контрольной точки и повторного запуска достаточно обременителен и требует временных затрат. Накладные расходы по организации контрольной точки и последующему повторному запуску существенно снижаются за счет использования имеющихся в операционной системе специальных средств.

На многих вычислительных установках пользователи, находящиеся на значительном расстоянии, могут иметь доступ к вычислительной машине с помощью телекоммуникационного оборудования. Доступ обычно организуется в одной из следующих форм: дистанционный ввод задания и дистанционный вывод результатов выполнения задания разделение времени.

В режиме дистанционного ввода операционная система, получив по линиям связи задание пользователя, просто вводит его в поток входных заданий, хранящийся на устройстве прямого доступа. При выводе (т.е. в режиме дистанционного вывода результатов выполнения задания) информация, которая должна быть отпечатана или отображена на экране монитора, вместо того чтобы печататься или отображаться с помощью центральной вычислительной машины, передается по линиям связи обратно к пользователю для дистанционной печати или отображения. Терминальным устройством, работающим в системе дистанционного ввода-вывода, может быть либо специально спроектированное устройство ввода-вывода, либо, возможно, малая вычислительная машина.

При разделении времени пользователь имеет возможность общаться с вычислительной системой в процессе решения задачи, когда нужно отыскать или ввести информацию. У пользователя создается иллюзия, что вычислительная машина в его полном распоряжении, но на самом деле вычислительная машина периодически, с высокой скоростью переключается от одного пользователя к другим. Последний метод известен под названием «квантование».

Базой данных называют имеющий специальное имя набор физических единиц данных, организованных как в виде включенных в систему, так и в виде автономных файлов. Обычно пользователь имеет доступ к базе данных в рамках специальной системы (СУБД). Работая с базой данных, пользователь с помощью языка описания базы данных формирует дескрипторы элементов данных, и эти дескрипторы хранятся в справочнике базы данных. Доступ к информации, находящейся в базе данных, реализуется с помощью языка команд базы данных.

Большинство операционных систем снабжено набором вспомогательных программ-утилит, позволяющих выполнять те задачи, которые используются часто, но не являются неотъемлемыми частями только конкретного задания пользователя. В число таких программ обычно включают программы копирования содержимого магнитных лент, инициализации дисковой памяти и выдачи распечатки содержимого основной памяти (т.е. дампа оперативной памяти на магнитных сердечниках) и др.

Генерация (инсталляция) и сопровождение системы связаны с процессом, который обычно находится в ведении системного программиста. В ходе генерации затребованные, альтернативные и дополнительные компоненты операционной системы объединяются в законченную операционную систему, ориентированную на потребности данной конфигурации машины. Генерация системы требуется в том случае, когда поставщик операционной системы включает в нее компоненты, не всегда необходимые всем вычислительным установкам, на которых будет использоваться данная операционная система. Сопровождение подразумевает модификацию и усовершенствование составных частей операционной системы за счет постоянного внесения изменений в их структуру, системного анализа, отыскания и устранения ошибок.