Компоненти на Operaтинг системи
Натаниел Брукс
⚡ Умно обобщение
Компонентите на операционната система са основните модули, които управляват файлове, процеси, входни и изходни устройства, памет, съхранение, сигурност и мрежи, като работят заедно за ефективно изпълнение на програми и споделяне на хардуерни ресурси.
Какво представляват компонентите на ОС?
Операционната система е голяма и сложна система, която може да бъде създадена само чрез разделяне на малки части. Тези части трябва да бъдат добре дефинирана част от системата, с внимателно дефинирани входове, изходи и функции.
Въпреки че Mac, Unix, Linux, Windows, и други ОС нямат една и съща структура, повечето операционни системи споделят сходни системни компоненти на ОС, като управление на файлове, процеси, памет и I/O устройства.
Нека разгледаме подробно всеки от тези компоненти.
Управление на файлове
Файлът е набор от свързана информация, дефинирана от неговия създател. Той обикновено представлява програми, както в изходен, така и в обектен вид, и данни. Файловете с данни могат да бъдат числови, азбучни или буквено-цифрови.
Функции за управление на файлове в операционната система
- операционната система изпълнява следните важни дейности във връзка с управлението на файлове:
- Създаване и изтриване на файлове и директории.
- Манипулиране на файлове и директории.
- Картаping файлове на вторично хранилище.
- Архивиране на файлове на стабилен носител за съхранение.
Управление на процесите
Компонентът за управление на процеси е процедура за управление на многото процеси, които се изпълняват едновременно в операционната система. Всяка софтуерна приложна програма има един или повече процеси, свързани с нея, когато работи.
Например, когато използвате браузър като Google Chrome, има процес, изпълняван за тази браузърна програма. Операционната система също има много изпълнявани процеси, които изпълняват различни функции.
Всички тези процеси трябва да се управляват от система за управление на процеси, която поддържа процесите да работят ефективно. Тя също така използва разпределената им памет и ги спира, когато е необходимо.
Изпълнението на даден процес трябва да бъде последователно, така че поне една инструкция трябва да бъде изпълнена от името на процеса.
Функции за управление на процеси в ОС
Следните са функции за управление на процеси в операционна система:
- Създаване и изтриване на процеси.
- Спиране и възобновяване.
- Синхронизация на процесите.
- Процесна комуникация.
Управление на I/O устройства
Едно от важните приложения на операционната система е, че тя ви помага да скриете вариациите на специфични хардуерни устройства от потребителя.
Функции за I/O управление в ОС
- Предлага система за кеширане на буфери.
- Той предоставя общ код за драйвери на устройства.
- Той предоставя драйвери за определени хардуерни устройства.
- I/O ви помага да разберете индивидуалните характеристики на конкретно устройство.
Управление на мрежата
Управлението на мрежата е процес на администриране и управление на компютърни мрежи. Тя включва управление на производителността, анализ на грешките, осигуряване на мрежи и поддържане на качеството на услугата.
Разпределената система е съвкупност от компютри/процесори, които никога не споделят собствена памет или тактов часовник. В този тип система всички процесори имат локална памет и комуникират помежду си, използвайки различни комуникационни линии, като оптични влакна или телефонни линии.
Компютрите в мрежата са свързани чрез комуникационна мрежа, която може да бъде конфигурирана по различни начини. С помощта на управлението на мрежата мрежата може да бъде напълно или частично свързана, което помага на потребителите да проектират стратегии за маршрутизиране и свързване, които преодоляват проблемите с връзката и сигурността.
Функции на управлението на мрежата
- Разпределените системи ви помагат да използвате различни по размер и функция изчислителни ресурси. Те могат да включват микропроцесори, миникомпютри и много компютърни системи с общо предназначение.
- Разпределената система също така предлага на потребителя достъп до различните ресурси, които мрежата споделя.
- Това помага за достъп до споделени ресурси, които спомагат за ускоряване на изчисленията или предлагат наличност и надеждност на данните.
Управление на основната памет
Главната памет е голям масив от байтове, всеки от които има адрес. Процесът на управление на паметта се осъществява чрез последователност от четения или запис на специфични адреси в паметта.
За да се изпълни програма, тя трябва да бъде картографирана на абсолютни адреси и заредена в паметта. Изборът на метод за управление на паметта зависи от няколко фактора.
Въпреки това, това се основава главно на хардуерния дизайн на системата. Всеки алгоритъм изисква съответна хардуерна поддръжка. Главната памет предлага бързо съхранение, до което може да се осъществи директен достъп от процесора. Тя е скъпа и следователно има по-малък капацитет за съхранение. За да бъде изпълнена обаче една програма, тя трябва да е в главната памет.
Функции за управление на паметта в ОС
Операционната система изпълнява следните функции за управление на паметта:
- Това ви помага да запазите track първична памет.
- Той определя коя част от него се използва от кого и коя не се използва.
- В мултипрограмна система, операционната система решава кой процес ще получи памет и колко.
- Той разпределя паметта, когато даден процес я поиска.
- Той също така освобождава паметта, когато даден процес вече не я изисква или е бил прекратен.
Управление на вторично съхранение
Най-важната задача на компютърната система е да изпълнява програми. Тези програми, заедно с данните, до които имат достъп, трябва да са в основната памет по време на изпълнение.
Тази памет на компютъра е твърде малка, за да съхранява всички данни и програми за постоянно. Компютърната система предлага вторично съхранение за архивиране на основната памет. Днес съвременните компютри използват твърди дискове/SSD дискове като основно съхранение както на програми, така и на данни. Управлението на вторичното съхранение обаче работи и с устройства за съхранение като USB флаш устройство и CD/DVD устройства.
Програми като асемблери и компилатори се съхраняват на диска, докато не бъдат заредени в паметта, след което използват диска като източник и местоназначение за обработка.
Функции за управление на вторично съхранение в OS
Ето основните функции на управлението на вторичното съхранение в операционната система:
- Разпределение на съхранение
- Управление на свободно пространство
- Дисково планиране
Управление на сигурността
Различните процеси в операционната система трябва да бъдат защитени от дейностите на другите. За тази цел могат да се използват различни механизми, за да се гарантира, че процесите, които искат да работят с файлове, памет, процесор и други хардуерни ресурси, имат подходящо разрешение от операционната система.
Например, хардуерът за адресиране на паметта ви помага да потвърдите, че даден процес може да бъде изпълнен в рамките на собственото му адресно пространство. Времето гарантира, че никой процес няма контрол над процесора, без да го освободи.
И накрая, на никой процес не е позволено да извършва собствени входно-изходни операции, което помага да се запази целостта на различните периферни устройства.
Други важни дейности
Ето някои други важни дейности на операционната система:
- Потребителската програма не може да изпълнява директно входно/изходни операции. Операционната система трябва да осигури някаква среда за извършване на това.
- Операционната система проверява способността на програмата да чете, пише, създава и изтрива файлове.
- Операционната система улеснява обмена на информация между процеси, изпълнявани на една и съща или различни системи.
- Компонентите на операционната система помагат да се гарантира правилното изчисление, като откриват грешки в процесора и хардуера на паметта.
