Назначение и основные функции операционной системы

Операционная система – это совокупность общесистемных программ, работающих в режиме ядра, которые расширяют возможности информационной системы, и обеспечивают:

· Управление ресурсами информационной системы;

· Загрузку и выполнение прикладных программ;

· Взаимодействие с пользователями. [1]

Во многих информационных системах, наиболее важной частью системного программного обеспечения является операционная система. Она обеспечивает связь аппаратного обеспечения с прикладными программами и осуществляет перенос информацию между ними. Программы, с которыми взаимодействует пользователь можно условно разделить на две группы: оболочку, когда взаимодействие основано на применении текста и графический пользовательский интерфейс, когда используются значки, которые задействуют операционную систему.

Основные рассматриваемые компоненты представлены на рисунке 1.

Рисунок 1 – Место операционной системы в структуре ПО

На самом низком уровне расположено аппаратное обеспечение, которое состоит из микросхем, плат, дисков, клавиатуры, монитора и других физических объектов. Уровнем выше находится программное обеспечение. Почти все компьютеры имеют два режима работы: режим ядра и режим пользователя. Операционная система работает в режиме ядра, она имеет доступ к аппаратной части и выполняет различные инструкции. Все остальное программное обеспечение работает в режиме пользователя, и ему запрещено использовать инструкции, управления машиной. Отличие операционной системы от прикладного программного обеспечения в том, что если пользователь не доволен какой-либо программой, он легко может её заменить, написать собственную, но не сможет написать обработчик прерываний, который входит в состав операционной системы.

Операционные системы легко отличить от прикладных программ. Их особенности:

· Большой объём;

· Сложная структура;

· Длительный срок использования. [3]

Большинство программ обладает схожими свойствами, что позволяет использовать операционную систему, как общий сервис. Например, почти все программы считывают или записывают какие-либо данные на диск или отображают её каким-либо образом. Использование операционной системы для выполнения этих повторяющихся задач более практично, нежели чем написание соответствующих инструкций для каждой отдельной программы. Что позволяет прикладному программисту не беспокоиться о написании кода для записи информации на все возможные диски. Чтобы записать данные на диск программист отправляет соответствующие команды операционной системе. И уже операционная система получает данные от прикладных программ и отправляет их на физический диск. Применение операционных систем делает программное обеспечение более общим. Программы могут работать на любом компьютере, где имеется операционная система, так как программа взаимодействует с операционной системой, а не с аппаратурой.

Одна из задач операционной системы заключается в обеспечении упорядоченного и управляемого распределения процессоров, памяти и устройств ввода/вывода между различными программами, претендующими на их использование. Например, если две одновременно работающие программы на компьютере, попытаются в одно время распечатать выходные данные, то первые несколько строк будут принадлежать первой программе, последующие две строки второй программе. И получится хаос. Операционная система позволяет решать подобные проблемы, за счёт буферизации всех выходных данных на диске.

Структура операционной системы носит модульный характер. Программный модуль – законченный фрагмент программы, выделенный в отдельный файл и объединенный с другими программными модулями программного продукта. При разработке программного продукта разбиение на модули осуществляется по функциональному признаку, что позволяет упростить разрабатываемый программный комплекс. Каждый модуль при этом обычно состоит из несколько десятков операторов алгоритмического языка. При выполнении программ различают:

· Исходный модуль – программа, написанная на выбранном языке программирования;

· Объектный модуль – программа, полученная в результате трансляции на машинный язык;

· Загрузочный модуль – программа прошедшая редактирование и готовая к помещению в оперативную память. Загрузочный модуль состоит из нескольких объектных модулей, а также может включать ранее отредактированные загрузочные модули. [2]