Компоненти Operating Systems

Що таке компоненти ОС?

Операційна система — це велика та складна система, яку можна створити лише шляхом поділу на невеликі частини. Ці частини повинні бути чітко визначеною частиною системи з ретельно визначеними входами, виходами та функціями.

Хоча Mac, Unix, Linux, Windows, та інші ОС не мають однакової структури, більшість операційних систем мають схожі системні компоненти ОС, такі як керування файлами, процесами, пам'яттю та пристроями вводу/виводу.

Розглянемо кожен із цих компонентів докладніше.

Управління файлами

Файл — це набір пов’язаної інформації, визначений його творцем. Зазвичай він представляє програми, як вихідні, так і об’єктні форми, а також дані. Файли даних можуть бути числовими, літерними або буквено-цифровими.

Функції управління файлами в ОС

Команда операційна система виконує такі важливі дії, пов'язані з управлінням файлами:

• Створення та видалення файлів і каталогів.
• Маніпулювання файлами та каталогами.
• картаping файли на вторинне сховище.
• Резервне копіювання файлів на стабільні носії інформації.

Управління процесами

Компонент керування процесами – це процедура для керування багатьма процесами, які одночасно виконуються в операційній системі. Кожна прикладна програма має один або кілька пов'язаних з нею процесів під час її роботи.

Наприклад, коли ви використовуєте такий браузер, як Google Chrome, для цієї програми браузера запущено процес. В ОС також запущено багато процесів, які виконують різні функції.

Усі ці процеси повинні керуватися системою управління процесами, яка забезпечує їх ефективну роботу. Вона також використовує виділену їм пам'ять і завершує їх роботу за потреби.

Виконання процесу має бути послідовним, тому від імені процесу має бути виконана принаймні одна інструкція.

Функції управління процесами в ОС

Нижче наведено функції управління процесами в ОС:

• Створення та видалення процесу.
• Призупинення та відновлення.
• Синхронізація процесів.
• Процесна комунікація.

Керування пристроями введення/виведення

Одним із важливих застосувань операційної системи є те, що вона допомагає приховати від користувача варіації певних апаратних пристроїв.

Функції керування введенням-виведенням в ОС

• Він пропонує систему буферного кешування.
• Він надає загальний код драйвера пристрою.
• Він містить драйвери для певних апаратних пристроїв.
• Введення/виведення допомагає вам дізнатися про особливості конкретного пристрою.

Керування мережею

Управління мережею — це процес адміністрування та керування комп’ютерними мережами. Він включає в себе управління продуктивністю, аналіз несправностей, забезпечення мереж і підтримку якості обслуговування.

Розподілена система — це сукупність комп’ютерів/процесорів, які ніколи не використовують власну пам’ять або тактовий генератор. У системі такого типу всі процесори мають локальну пам’ять, а процесори взаємодіють один з одним за допомогою різних ліній зв’язку, таких як оптоволоконні або телефонні лінії.

Комп’ютери в мережі з’єднані через мережу зв’язку, яку можна налаштувати кількома різними способами. За допомогою керування мережею мережа може бути повністю або частково підключена, що допомагає користувачам розробляти стратегії маршрутизації та підключення, які подолають проблеми підключення та безпеки.

Функції управління мережею

• Розподілені системи допомагають використовувати різні обчислювальні ресурси за розміром та функціями. Вони можуть включати мікропроцесори, міні-комп'ютери та багато комп'ютерних систем загального призначення.
• Розподілена система також пропонує користувачеві доступ до різноманітних ресурсів, якими спільно користується мережа.
• Це допомагає отримати доступ до спільних ресурсів, які пришвидшують обчислення або забезпечують доступність та надійність даних.

Управління основною пам'яттю

Основна пам'ять — це великий масив сховищ або байтів, кожен з яких має адресу. Процес керування пам'яттю здійснюється за допомогою послідовності зчитування або запису певних адрес пам'яті.

Для виконання програми її необхідно зіставити з абсолютними адресами та завантажити в пам'ять. Вибір методу керування пам'яттю залежить від кількох факторів.

Однак, це головним чином залежить від апаратного забезпечення системи. Кожен алгоритм вимагає відповідної апаратної підтримки. Оперативна пам'ять пропонує швидке сховище, до якого може отримати доступ безпосередньо процесор. Вона дорога і, отже, має меншу ємність пам'яті. Однак, щоб програма виконувалася, вона повинна знаходитися в основній пам'яті.

Функції управління пам'яттю в ОС

Операційна система виконує такі функції для управління пам'яттю:

• Це допомагає вам зберегти track первинної пам'яті.
• Він визначає, яка його частина використовується ким, а яка – ні.
• У багатопрограмній системі ОС вирішує, який процес отримає пам'ять і скільки.
• Він виділяє пам'ять, коли процес її запитує.
• Він також звільняє пам'ять, коли процес більше не потребує її або був завершений.

Управління вторинним зберіганням

Найважливішим завданням комп'ютерної системи є виконання програм. Ці програми, разом із даними, до яких вони отримують доступ, повинні знаходитися в основній пам'яті під час виконання.

Ця пам'ять комп'ютера занадто мала, щоб постійно зберігати всі дані та програми. Комп'ютерна система пропонує вторинне сховище для резервного копіювання основної пам'яті. Сьогодні сучасні комп'ютери використовують жорсткі диски/SSD як основне сховище як програм, так і даних. Однак керування вторинним сховищем також працює з такими пристроями зберігання, як USB-флеш-накопичувачі та CD/DVD-приводи.

Такі програми, як асемблери та компілятори, зберігаються на диску до завантаження в пам'ять, а потім використовують диск як джерело та місце призначення для обробки.

Функції управління вторинним сховищем в ОС

Ось основні функції управління вторинним сховищем в ОС:

• Розподіл сховища
• Управління вільним простором
• Дискове планування

Управління безпекою

Різні процеси в операційній системі повинні бути захищені від взаємодії. Для цього можна використовувати різні механізми, щоб забезпечити належну авторизацію процесів, які хочуть працювати з файлами, пам'яттю, процесором та іншими апаратними ресурсами, з боку операційної системи.

Наприклад, апаратне забезпечення адресації пам'яті допомагає вам підтвердити, що процес може виконуватися в межах його власного адресного простору. Синхронізація гарантує, що жоден процес не керує процесором, не звільнивши його.

Зрештою, жодному процесу не дозволено виконувати власні операції вводу/виводу, що допомагає зберегти цілісність різних периферійних пристроїв.

Інші важливі заходи

Ось деякі інші важливі дії ОС:

• Програма користувача не може виконувати операції вводу/виводу безпосередньо. Операційна система повинна забезпечити певний засіб для цього.
• ОС перевіряє здатність програми читати, записувати, створювати та видаляти файли.
• ОС забезпечує обмін інформацією між процесами, що виконуються на одній або різних системах.
• Компоненти ОС допомагають забезпечити правильну роботу обчислень, виявляючи помилки в апаратному забезпеченні процесора та пам'яті.

Поширені запитання