Операционные системы

Поддержка отказоустойчивости также входит в обязанности системного администратора. В состав операционной системы обычно входят утилиты, позволяющие администратору выполнять регулярные операции резервного копирования для обеспечения быстрого восстановления важных данных.

4. 6. Интерфейс прикладного программирования. Пользовательский интерфейс

Возможности операционной системы доступны прикладному программисту в виде набора функций, называющегося интерфейсом прикладного программирования [Аррlication Programming Interface, API]. От конечного пользователя эти функции скрыты за оболочкой алфавитно-цифрового или графического пользовательского интерфейса.

Для разработчиков приложений все эти особенности конкретной операционной системы представлены особенностями ее API. Поэтому операционные системы с различной внутренней организацией, но с одинаковым набором функций API кажутся им одной и той же операционной системой, что упрощает стандартизацию операционных систем и обеспечивает переносимость приложений между внутренне различными операционными системами, соответствующими определенному стандарту на API. Например, следование общим стандартам API UNIX, одним из которых является стандарт Posix, позволяет говорить о некоторой обобщенной операционной системе UNIX, хотя многочисленные версии этой операционной системы от разных производителей иногда существенно отличаются внутренней организацией.

Операционная система должна обеспечивать удобный интерфейс не только для прикладных программ, но и для человека, работающего за терминалом. Этот человек может быть конечным пользователем, администратором операционной системы или программистом.

В ранних операционных системах пакетного режима функций пользовательского интерфейса были сведены к минимуму и не требовали наличия терминала. Команды языка управления заданиями набивались на перфокарты, а результаты выводились на печатающее устройство.

Современные операционные системы поддерживают развитые функции пользовательского интерфейса для интерактивной работы за терминалами двух типов: алфавитно-цифровыми и графическими. Обычно командный* язык" операционной системы позволяет запускать и останавливать приложения, выполнять различные операции с файлами и каталогами, получать информацию о состоянии операционной системы [количество работающих процессов, объем свободного пространства на дисках и т. п.], администрировать    систему.    Команды    могут   вводиться    не    только   в интерактивном режиме с терминала, но и считывать из так называемого командного файла, содержащего некоторую последовательность команд.

Командный модуль операционной системы, ответственный за чтение отдельных команд или же последовательности команд из командного файла, иногда называют командным интерпретатором.

Ввод команды может быть упрощен, если операционная система поддерживает графический пользовательский интерфейс. В этом случае пользователь для выполнения нужного действия с помощью мыши выбирает на экране нужный пункт меню или графический символ.

5. Сетевые операционные системы и распределенные операционные системы

Операционная система компьютерной сети во многом аналогична операционной системе автономного компьютера - она так же представляет собой комплекс взаимосвязанных программ, который обеспечивает удобство работы пользователям и программистам путем предоставления им некоторой виртуальной вычислительной системы, и реализует эффективный способ разделения ресурсов между множеством выполняемых в сети процессов

Компьютерная сеть - это набор компьютеров, связанных коммуникационной системой и снабженных соответствующим программным обеспечением, позволяющим пользователям сети получать доступ к ресурсам этого набора компьютеров. Сеть могут образовывать компьютеры разных типов, которыми могут быть небольшие микропроцессоры, рабочие станции, мини-компьютеры, персональные компьютеры или суперкомпьютеры. Коммуникационная система может включать кабели, повторители, коммутаторы, маршрутизаторы и другие устройства, обеспечивающие передачу сообщений между любой парой компьютеров в сети. Компьютерная сеть позволяет пользователю работать со своим компьютером как с автономным и добавляет к этому возможность доступа к информационным и аппаратным ресурсам других компьютеров сети.

При организации сетевой работы операционная система играет роль интерфейса, экранирующего от пользователя все детали низкоуровневых программно-аппаратных средств сети. В результате в предоставлении пользователя сеть с ее множество сложных и запутанных реальных деталей превращается в достаточно понятный набор разделенных ресурсов.

В зависимости от того, какой виртуальный образ создает операционная система для того, чтобы подменить им реальную аппаратуру компьютерной сети, различают сетевые операционные системы и распределенные операционные системы.

Сетевая операционная система предоставляет пользователю некую виртуальную вычислительную систему, работать с которой гораздо проще, чем с реальной сетевой аппаратурой. В то же время эта виртуальная система не полностью скрывает распределенную природу своего реального прототипа, то есть является виртуальной сетью.

Магистральным направлением развития сетевых операционных систем является достижение как можно более высокой степени прозрачности сетевых ресурсов. В идеальном случае сетевая операционная система должна представить пользователю сетевые ресурсы в виде ресурсов единой централизованной виртуальной машины. Для такой операционной системы используют специальное название — распределенная операционная система, или истинно распределенная операционная система.

Распределенная операционная система, динамически и автоматически распределяя работы по различным машинам системы для обработки, заставляет набор сетевых машин работать как виртуальный унипроцессор. Распределенная операционная система существует как единая операционная система в масштабах вычислительной системы. Каждый компьютер сети, работающий под управлением распределенной операционной системы, выполняет часть функций этой глобальной операционной системы. Распределенная операционная система объединяет все компьютеры сети в том смысле, что они работают в тесной кооперации друг с другом для эффективного использования всех ресурсов компьютерной сети. В настоящее время практически все сетевые операционные системы еще очень далеки от идеала истинной распределенности. Степень автономности каждого компьютера в сети, работающей под управлением сетевой операционной системы, значительно выше по сравнению с компьютерами, работающими под управлением распределенной операционной системы.

В зависимости от того, как распределены функции между компьютерами сети, они могут выступать в трех разных ролях:

~ компьютер, занимающийся исключительно обслуживанием запросов других компьютеров, играет роль выделенного сервера сети;

~ компьютер, обращающийся с запросами к ресурсам другой машины, исполняет роль клиентского узла;

~ компьютер, совмещающий функции клиента и сервера, является одноранговым узлом.

Очевидно, что сеть не может состоять только из клиентских или только из серверных узлов. Сеть, оправдывающая свое назначение и обеспечивающая взаимодействие компьютеров, может быть построена по одной из трех следующих схем:

~ сеть на основе одноранговых узлов - одноранговая сеть;

~ сеть на основе клиентов и серверов - сеть с выделенными серверами;

~ сеть, включающая узлы всех типов - гибридная сеть.

Каждая из этих схем обладает своими достоинствами и недостатками, определяющими их область применения.

6. Требования к современным операционным системам

Главным требованием, предъявляемым к операционной системе, является - выполнение ею основных функций эффективного управления ресурсами и обеспечение удобного интерфейса для пользователя и прикладных программ. Современная операционная система, как правило, должна поддерживать мультипрограммную обработку, виртуальную память, свопинг, многооконный графический интерфейс пользователя, а так же выполнять многие другие необходимые функции и услуги. Кроме этих требований функциональной полноты к операционным системам предъявляются не менее важные эксплуатационные требования:

~ Расширяемость. В то время, как аппаратная часть компьютера устаревает за несколько лет, полезная жизнь операционных систем может измеряться десятилетиями. Примером может служить операционная система UNIX. Поэтому операционные системы всегда изменяются со временем эволюционно, и эти изменения более значимы, чем изменения аппаратных средств. Изменения операционной системы обычно заключаются в приобретении ею новых свойств, например поддержке новых типов внешних устройств или новых сетевых технологий. Если код операционной системы написан таким образом, что дополнения и изменения могут вноситься без нарушения целостности системы, то такую операционную систему называют расширяемой. Расширяемость достигается за счет модульной структуры операционной системы, при которой программы состоят из набора отдельных модулей, взаимодействующих только через функциональный интерфейс.

~ Переносимость. В идеале код операционной системы должен легко переноситься с процессора одного типа на процессор другого типа и с аппаратной платформы [которые .различаются не только типом процессора, но и способом организации всей аппаратуры компьютера] одного типа на аппаратную платформу другого типа. Переносимые операционные системы имеют несколько вариантов реализации для разных платформ, такое свойство операционной системы называют многоплатформенностью.

~ Совместимость. Существует несколько «долгоживущих» популярных операционных систем [разновидности UNIX, MS-DOS, Windows 3.x, Windows NT, OS/2], для которых наработана широкая номенклатура приложений. Некоторые из них пользуются широкой популярностью. Поэтому для пользователя, переходящего по тем или иным причинам с одной операционной системы на другую, очень привлекательна возможность запуска в новой операционной системе привычного приложения. Если операционная система имеет средства для выполнения прикладных программ, написанных для других операционных систем, то про нее говорят, что она обладает совместимостью с этими операционными системами. Следует различать совместимость на уровне двоичных кодов и совместимость на уровне исходных текстов. Понятие совместимости включает так же поддержку пользовательских интерфейсов других операционных систем.

~ Надежность и отказоустойчивость. Система должна быть защищена как от внутренних, так и от внешних ошибок, сбоев и отказов. Ее действия должны быть всегда предсказуемыми, а приложения не должны иметь возможности наносить вред операционной системе. Надежность и отказоустойчивость операционной системы прежде всего определяется архитектурными решениями, положенными в ее основу, а так же качеством ее реализации [отлаженностью кода]. Кроме того, важно, включает ли операционная система программную поддержку аппаратных средств обеспечения отказоустойчивости, таких, например, как дисковые массивы или источники бесперебойного питания.

~ Безопасность. Современная операционная система должна защищать данные и другие ресурсы вычислительной системы от несанкционированного доступа. Чтобы операционная система обладала свойством безопасности, она должна как минимум иметь в своем составе средства аунтификации — определения легальности пользователя, авторизации — предоставления легальным пользователям дифференцированных прав доступа пользователя к ресурсам, аудита - фиксации всех «подозрительных» для безопасности системы событий. Свойства безопасности особенно важно для сетевых операционных систем. В таких операционных системах к задаче контроля доступа добавляется задача защиты данных, передаваемых по сети.

~ Производительность. Операционная система должна обладать настолько хорошим быстродействием и временем реакции, насколько это позволяет аппаратная платформа. На производительность операционной системы влияет много факторов, среди которых основными являются архитектура операционной системы, многообразие функций, качество программирования кода, возможность исполнения операционной системой на высокопроизводительной [многопроцессорной] платформе.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1.          Операционная система — это комплекс взаимосвязанных программ, предназначенный    для    повышения    эффективности    аппаратуры компьютера путем рационального управления его ресурсами, а так же для обеспечения   удобств пользователю путем предоставления ему расширенной виртуальной машины.

2.          К числу основных ресурсов, управление которыми  осуществляет операционная   система,   относятся   процессоры,   основная   память, таймеры, наборы данных, диски, накопители на магнитных лентах, принтеры,   сетевые   устройства   и   некоторые   другие.    Ресурсы распределяются между процессорами. Для решения задач управления ресурсами  разные  операционные  системы  используют различные алгоритмы, особенности которых, в конечном счете, и определяют облик операционной системы.

3.          Наиболее важными подсистемами операционной системы являются подсистемы управления процессами, памятью, файлами и внешними устройствами, а так же подсистемы пользовательского интерфейса, защиты данных и администрирования.

4.          Прикладному  программисту  возможности  операционной   системы доступны    в    виде    набора    функций,    составляющих    интерфейс прикладного программирования [API].

5.          Термин   «сетевая   операционная   система»   используется   в   двух значениях: во- первых, как совокупность операционных систем всех компьютеров сети    и,    во-вторых,    как    операционная    система отдельного компьютера, способного работать в сети.