Расширенная машина это в информатике
ОС как расширенная машина
Определение операционной системы
Операционная система в наибольшей степени определяет облик всей вычислительной системы в целом. Несмотря на это, пользователи, активно использующие вычислительную технику, зачастую испытывают затруднения при попытке дать определение операционной системе. Частично это связано с тем, что ОС выполняет две по существу мало связанные функции: обеспечение пользователю-программисту удобств посредством предоставления для него расширенной машины и повышение эффективности использования компьютера путем рационального управления его ресурсами.
ОС как расширенная машина
С этой точки зрения функцией ОС является предоставление пользователю некоторой расширенной или виртуальной машины, которую легче программировать и с которой легче работать, чем непосредственно с аппаратурой, составляющей реальную машину.
Поясните определение ОС как расширенной (виртуальной) машины?
Для того чтобы успешно решать свои задачи, современный пользователь или даже прикладной программист может обойтись без досконального знания аппаратного устройства компьютера. Ему не обязательно быть в курсе того, как функционируют различные электронные блоки и электромеханические узлы компьютера. Более того, очень часто пользователь может не знать даже системы команд процессора.
Использование компьютеров на уровне машинного языка затруднительно, особенно это касается ввода-вывода. Например, для организации чтения блока данных с гибкого диска, программист может использовать 16 различных команд, каждая из которых требует 13 параметров (номер блока на диске, номер сектора на дорожке и т. п.). Когда выполнение операции с диском завершается, контроллер возвращает 23 значения, отражающих наличие и типы ошибок. Даже если не входить в курс реальных проблем программирования ввода-вывода, ясно, что среди программистов нашлось бы не много желающих непосредственно заниматься программированием этих операций. Сегодняшний пользователь-программист имеет дело с мощными высокоуровневыми функциями, которые ему предоставляет операционная система.
При работе с диском программисту-пользователю достаточно представлять его в виде некоторого набора файлов, каждый из которых имеет имя. При этом работа с файлом заключается в его открытии, выполнении чтения или записи, а затем в закрытии файла. Такие вопросы как: следует ли при записи использовать усовершенствованную частотную модуляцию, или в каком состоянии сейчас находится двигатель механизма перемещения считывающих головок, не должны волновать пользователя.
Именно операционная системаскрывает от программиста все реалии аппаратуры и предоставляет возможность простого и удобного просмотра указанных файлов, их чтения или записи. Точно так же, как ОС ограждает программистов от аппаратуры дискового накопителя и предоставляет ему простой файловый интерфейс, операционная системаберет на себя все малоприятные и тонкие дела, связанные с обработкой прерываний, управлением таймерами и оперативной памятью, а также другие низкоуровневые проблемы. В каждом случае таабстрактная (воображаемая) машина, с которой, благодаря операционной системе, теперь может иметь дело пользователь, гораздо проще и удобнее в обращении, чем реальная аппаратура, лежащая в основе этой абстрактной машины. В результате реальная машина, способная выполнять только небольшой набор элементарных действий, определяемых ее системой команд, превращается в виртуальную машину, выполняющую широкий набор гораздо более мощных функций. Виртуальная машина тоже управляется командами, но это уже команды другого, более высокого уровня: удалить файл с определенным именем, запустить на выполнение некоторую прикладную программу, повысить приоритет задачи, вывести текст из файла на печать.
С этой точки зрения функцией ОС является предоставление пользователю некоторой расширенной иливиртуальноймашины, которую легче программировать и с которой легче работать, чем непосредственно с аппаратурой, составляющей реальную машину.
ОС – как расширенная машина, как система управления ресурсами
ОС – как расширенная машина, как система управления ресурсами
Современный компьютер — это универсальное, многофункциональное, электронное автоматическое устройство для работы с информацией.
Компьютеры в современном обществе взяли на себя значительную часть работ, связанных с обработкой данных. По историческим меркам компьютерные технологии обработки информации еще очень молоды и находятся в самом начале своего развития, они сегодня преобразуют или вытесняют старьте традиционные технологии обработки информации.
Операционная система (ОС), являясь основой общесистемного ПО, обеспечивает функционирование и взаимосвязь всех компонентов компьютера и предоставляет пользователю доступ к его аппаратным возможностям.
Программное обеспечение (ПО) компьютера можно разделить на общесистемное и прикладное программное обеспечение.
Прикладное программное обеспечение можно в свою очередь разделить на две группы программ: средства разработки и приложения.
1.Средства разработки — это инструменты программиста. Традиционными средствами разработки являются системы (среды) программирования (СП), использующие алгоритмические языки программирования (ЯП).
Основой систем программирования являются трансляторы, т. е. программы, обеспечивающие перевод исходного текста программы (на ЯП) на машинный язык (объектный код), которые бывают двух типов — интерпретаторы и компиляторы.
2. Приложения — это программные продукты, предназначенные для решения задач в какой либо конкретной предметной области. Многообразие приложений соответствует спектру задач, которые могут быть решены алгоритмически.
ОС является первичной программной оболочкой для всякой ЭВМ; без ОС ЭВМ становится неодушевленным предметом. При включении электропитания ЭВМ автоматически осуществляется считывание с магнитного носителя, запись в оперативную память и запуск резидентных программ ОС, или загрузка ОС.
В некоторых системах процесс загрузки прерывается для запроса у оператора адреса (номера), внешнего устройства, на котором размещены программы ОС (резидентного устройства). При включении ПЭВМ поиск устройства с ОС осуществляется автоматически.
Операционная система в наибольшей степени определяет облик всей вычислительной системы в целом. Несмотря на это, пользователи, активно использующие вычислительную технику, зачастую испытывают затруднения при попытке дать определение операционной системе. Частично это связано с тем, что ОС выполняет две по существу мало связанные функции: обеспечение пользователю-программисту удобств посредством предоставления для него расширенной машины и повышение эффективности использования компьютера путем рационального управления его ресурсами.
Структурно операционная система представляет собой совокупность программ, управляющих ходом работы вычислительной машины, идентифицирующих прикладные программы и данные, и осуществляющих связь между машиной и оператором. Операционная система повышает производительность вычислительного комплекса за счет гибкой организации прохождения потока задач через машину, равномерной загрузки оборудования, оптимального использования всех ресурсов ЭВМ, стандартной организации хранения в машине больших массивов данных при наличии разнообразных способов доступа к ним.
ОС предназначены для выполнения следующих основных (тесно взаимосвязанных) функций:
связь с внешней средой.
В различных ОС эти функции реализуются в различных масштабах и с помощью разных технических, программных, информационных методов.
ОС как расширенная машина
С этой точки зрения функцией ОС является предоставление пользователю некоторой расширенной или виртуальной машины, которую легче программировать и с которой легче работать, чем непосредственно с аппаратурой, составляющей реальную машину.
ОС как система управления ресурсами
Идея о том, что ОС прежде всего система, обеспечивающая удобный интерфейс пользователям, соответствует рассмотрению сверху вниз. Другой взгляд, снизу вверх, дает представление об ОС как о некотором механизме, управляющем всеми частями сложной системы. Современные вычислительные системы состоят из процессоров, памяти, таймеров, дисков, накопителей на магнитных лентах, сетевых коммуникационной аппаратуры, принтеров и других устройств. В соответствии со вторым подходом функцией ОС является машиной для распределения процессоров, памяти, устройств и данных между процессами, конкурирующими за эти ресурсы. ОС должна управлять всеми ресурсами вычислительной машины таким образом, чтобы обеспечить максимальную эффективность ее функционирования. Критерием эффективности может быть, например, пропускная способность или реактивность системы.
Для решения этих общих задач управления ресурсами разные ОС используют различные алгоритмы, что в конечном счете и определяет их облик в целом, включая характеристики производительности, область применения и даже пользовательский интерфейс. Так, например, алгоритм управления процессором в значительной степени определяет, является ли ОС системой разделения времени, системой пакетной обработки или системой реального времени.
ОС как расширенная машина
Определение операционной системы
Лекция.
Введение в операционные системы (2 часа)
Цель:Дать определение операционной системе, рассмотреть историю создания, концептуальные идеи построения операционных систем, классификацию. Обеспечить понимание студентов различий операционных систем и как следствие, определить реальную отказоустойчивость, защиту, скорость работы и проблемы в обслуживании ОС. Показать, какие бывают виды интерфейсов, дать их полную классификацию. Рассмотреть в каких операционных системах, какие интерфейсы применяются
Краткий план:
1. Определение операционной системы
1.1. ОС как расширенная машина
1.2. ОС как система управления ресурсами
3. Классификация ОС
3.1. Особенности алгоритмов управления ресурсами
Ú Поддержка многозадачности
Ú Поддержка многопользовательского режима
Ú Вытесняющая и не вытесняющая многозадачность
Ú Поддержка многонитевости
Ú Многопроцессорная обработка
3.2. Особенности аппаратных платформ
3.3. Особенности областей использования
Ú Системы пакетной обработки
Ú Системы разделения времени
Ú Системы реального времени
3.4. Особенности методов построения
4. Интерфейсы и технологии.
Материал лекции:
Операционная система в наибольшей степени определяет облик всей вычислительной системы в целом. Несмотря на это, пользователи, активно использующие вычислительную технику, зачастую испытывают затруднения при попытке дать определение операционной системе. Частично это связано с тем, что ОС выполняет две по существу мало связанные функции: обеспечивает удобства пользователю-программисту посредством предоставления для него расширенной машины и повышение эффективности использования компьютера путем рационального управления его ресурсами.
Приведем наиболее общее определение операционной системы:
Ú Операционная система — это набор программ, обеспечивающий организацию вычислительного процесса на ЭВМ.
Операционная система выполняет следующие функции:
Ú предоставляет простой файловый интерфейс для работы с аппаратурой дискового накопителя;
Ú обрабатывает прерывания;
Ú управляет таймерами и оперативной памятью;
Ú решает различные низкоуровневые проблемы.
В каждом случае та абстрактная, воображаемая машина, с которой, благодаря операционной системе, теперь может иметь дело пользователь, гораздо проще и удобнее в обращении, чем реальная аппаратура, лежащая в основе этой абстрактной машины.
С этой точки зрения функцией ОС является предоставление пользователю некоторой расширенной или виртуальной машины (простой и удобной в программировании по сравнению с реальной машиной).
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Расширенная машина
Расширенная машина дает возможность упростить этап компиляции путем обеспечения интерфейсов более высокого уровня, в терминах которых оформляется объектная программа, а также снизить трудоемкость процесса программирования на машинном языке. [1]
Поскольку операции ввода-вывода выполняются либо асинхронно по отношению к основной программе, либо вызывают ее приостановку, в расширенной машине должен быть предусмотрен механизм синхронизации выполнения программы и операций ввода-вывода или средства, позволяющие сообщить основной программе о завершении обменов. [3]
Эта система, в оригинале называвшаяся CP / CMS, а позже переименованная в VM / 370 [279], была основана на следующем проницательном наблюдении: система с разделением времени обеспечивает ( 1) многозадачность и ( 2) расширенную машину с более удобным интерфейсом, чем тот, что предоставляется оборудованием напрямую. VM / 370 основана на полном разделении этих двух функций. [4]
Поскольку языки управления существенно зависят от структур операционных систем, каждый из них фактически годится только для некоторого состояния системы. Вследствие развития систем и функционального обогащения среды выполнения меняются как семантика запросов, так и отношения между расширенными машинами и языками управления. Поэтому старые языки управления неизбежно перестают соответствовать новым условиям. [6]
Когда программа операционной системы CMS выполняет системный вызов, он прерывает операционную систему на своей собственной виртуальной машине, а не на VM / 370, как произошло бы, если бы он работал на реальной машине вместо виртуальной. Затем CMS выдает обычные команды ввода-вывода для чтения своего виртуального диска или другие команды, которые ей могут понадобиться для выполнения вызова. Эти команды ввода-вывода перехватываются VM / 370, которая выполняет их в рамках моделирования реального оборудования. При полном разделении функций многозадачности и предоставления расширенной машины каждая часть может быть намного проще, гибче и удобней для обслуживания. [10]