Управление данными в операционных системах

План.

Введение………………………………………………………………………….3

1.Операционные системы ЭВМ

1.1.Функции ОС………………………………………………………………….4

1.2.Программы  ОС………………………………………………………………9

2.Управление  данными в операционных  системах.

2.1.Внешние устройства  ЭВМ…………………………………………………12

2.2.Накопители  на магнитных носителях, файлы,  циклы обработки……….14

2.3.Адресация,  имена, спецификация данных в  ОС………………………….17

Заключение………………………………………………………………………22

Список используемой литературы……………………………………………..23 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение. 

     Операционная  система - это совокупность программ, обеспечивающих организацию вычислительного процесса на ЭВМ. Основные задачи ОС следующие:

• Увеличение пропускной способности ЭВМ (за счет организации непрерывной обработки потока задач с автоматическим переходом от одной задачи к другой и эффективного распределения ресурсов ЭВМ по нескольким задачам);
• Уменьшение времени реакции системы на запросы пользователей пользователями ответов на ЭВМ;
• Упрощение работы разработчиков программных средств и сотрудников обслуживающего персонала ЭВМ (за счет предоставления им значительного количества языков программирования и разнообразных сервисных программ).

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.Операционные системы ЭВМ.

1.1.Функции  ОС.

     Операционные  системы могут классифицироваться по следующим показателям:

• Количеству пользователей: однопользовательские ОС (MS DOS, Windows) и многопользовательские ОС (VM, Unix);
• доступу: пакетные (OS/360), интерактивные (Windows,  Unix), системы реального времени (QNX, Neutrino, RSX);
• количеству решаемых задач: однозадачные ОС (MS DOS) и многозадачные ОС (Windows,  Unix).

     Операционная  система предназначена для выполнения следующих основных (тесно взаимосвязанных) функций (рис 1.1):

• управление данными;
• управление задачами (заданиями, процессами);
• связь с человеком-оператором.

     В различных ОС эти функции реализуются  в различных масштабах и с  помощью разных технических, программных, информационных методов и средств.

     Системное программное обеспечение ЭВМ  предназначено для осуществления  адаптируемости программ пользователей к изменениям состава ресурсов ЭВМ. Высокая производительность вычислительной системы обеспечивается операционной системой благодаря применению мультипрограммирования и наличию специальных программных средств для выполнения трудоёмких операций ввода-вывода информации. Высокая производительность труда программиста достигается за счет предоставления ему большого числа языков программирования; специальных библиотек программ; удобных средств ввода-вывода, средств отладки программ и оформления заданий.

Рис.1.1.Основные функции операционных систем (ОС) 

     К числу наиболее известных первых управляющих программ относятся  комплексы SAGE, SABRE, MERCURY, реализованные на ЭВМ второго поколения. Для ЭВМ IBM/ 360 были разработаны операционные системы, обеспечивающие пакетную технологию обработки данных и работу в реальном масштабе времени, а также реализацию многомашинных и мультипроцессорных комплексов.

     Первая  функционально полная ОС (OS/ 360) была предложена фирмой IBM в качестве оболочки  ЭВМ IBM/ 360. Разработка и внедрение ОС позволили разграничить функции операторов, администраторов, программистов, пользователей, а также существенно (в десятки и сотни раз) повысить производительность ЭВМ и степень загрузки технических средств.

     Ранние  версии  OS/360 были ориентированы на пакетную (batch processing) обработку информации – входной поток заданий (на МЛ, МД или перфокартах) подготавливался заранее и поступал на обработку в непрерывном режиме .В дальнейшем возникли  расширения OS/360/375, допускающие диалоговую обработку данных  с терминалов пользователя ,последняя из версий (OS  SVM)фактически предоставляла в распоряжение пользователя «виртуальную персональную ЭВМ»с полной мощностью вычислительной установки IBM/360/375/. Операционные системы других семейств(поколений),напримерRSX(дляPDP/11DES)или  Unix,с самого возникновения ориентировались на интерактивное взаимодействие с пользователями.             

          Одно из основных требований  к разработке  программного обеспечения  ЭВМ – модульность. Модульная структура  программ и программных комплексов  облегчают организацию работы больших коллективов  программистов  по созданию  программного обеспечения .Другое важное требование к программному обеспечению – возможность развития программной системы .Выполнению этого требования способствует модульная организация программ. Существенным  является требование простоты освоения, поддержания, эксплуатации и  совершенствования возможностей программного обеспечения. Это позволяет  обходиться небольшим числом специалистов, обслуживающих принятое к эксплуатации программное  обеспечение.

             Система  программного обеспечения  предназначена для эксплуатации  многочисленными группами пользователей  в различных организациях и предприятиях, поэтому она должна обладать свойствами гибкости , адаптируемости. Эти требования обеспечиваются  применением принципов открытости , машинной независимости обрабатывающих программ ,унификации использования периферийного оборудования и т. д.По возможности должна достигаться совместимости программного обеспечения различных ЭВМ и систем обработки данных . Как правило , совместимость  программ обеспечивается в рамках ЭВМ одной аппаратной платформы. Программная совместимость для различных семейств ЭВМ достигается на уровне  языков программирования.

            Требование минимальности вмешательства   человека в процесс обработки  информации  на ЭВМ  удовлетворяется  путем автоматизации  различных  этапов вычислительного процесса. В частности, автоматическое распределение  ресурсов повышает эффективность   использования вычислительной системы.  Программное обеспечение должно  удовлетворять также требованиям  параметрической  универсальности,  функциональной избыточности (наличия  в системе нескольких программ, реализующих  одну и туже функцию), функциональной избирательности (возможность конфигурирования  программного обеспечения в соответствии с потребностями и возможностями   конкретного пользователя).

               Техническая документация на  программные средства, являющаяся  одним из важнейших элементов   программного обеспечения, должна  оформляться по единым стандартам. К  технической документации  относятся графические и текстовые  документы, определяющие назначение, состав и структуру созданного  программного средства. В них  должны содержаться  сведения, необходимые  для тестирования, приемки, обучения   пользователей,  эксплуатации наращивания  возможностей  программ. Выпуск документации является  трудоемким процессом, поэтому  желательно его автоматизировать. Документация на программное   обеспечение должна удовлетворять   требованиям единства терминологии, номенклатуры и наименования  документов, единой системы обозначений  в документах, идентичности документов  независимо от места их разработки. Кроме того, должны соблюдаться  единые правила внесения изменений,  учета и хранения документации. Детальность  описания отдельных модулей программного обеспечения должна соответствовать уровню подготовки потенциальных  пользователей  (системного программиста, программиста - пользователя, оператора и т.д. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.2.Программы  OC.

         Основные программы ОС постоянно  (резидентно) занимают в оперативной  памяти (ОП) объем, установленный  при конфигурировании системы.  Остальные части операционной  системы по мере необходимости  вызываются из внешней памяти  на МД.

          Операционная система обеспечивает  осуществление в вычислительной  системе следующих процессов:

• обработки задач;
• работы системы в режиме диалога и квантования времени;
• работы в системы  в реальном  масштабе времени  в составе многопроцессорных и многомашинных комплексов;
• связи оператора с системой;
• протоколирования хода выполнения вычислительных работ;
• обработки данных, поступающих по каналам связи;
• функционирования устройств ввода-вывода;
• использования широкого набора средств отладки и тестирования программ;
• планирования прохождения задач в соответствии с их приоритетами;
• ведение учета и контроля за использованием данных, программ и ресурсов ЭВМ.

     Основные  компоненты  операционных систем - управляющие  и обрабатывающие программы. Управляющие  программы управляют работой  вычислительной системы, обеспечивая  в первую очередь автоматическую смену заданий для поддержания  непрерывного режима работы ЭВМ при  переходе от одной программы к  другой без вмешательства оператора.

     Управляющая программа определяет порядок выполнения обрабатывающих программ и обеспечивает необходимым набором услуг для их выполнения. Основные функции управляющей программы: последовательное или приоритетное выполнение каждой работы (управления задачами); хранение, поиск и обслуживание данных независимо от их организации и способа хранения (управления данными).

     Программы управления задачами считывают входные потоки задач, обрабатывают их в зависимости от приоритета, инициируют одновременное выполнение нескольких заданий; вызывают процедуры; ведут системный журнал.

     Программы управления данными  обеспечивают способы организации, идентификации, хранения, каталогизации и выборки обрабатываемых данных. Эти программы управляют вводом-выводом данных с различной организацией, объединением записей в блоки на записи, обработкой меток томов и набора данных.

     Программы управления восстановлением  после сбоя обрабатывают прерывания от систем контроля, регистрируют сбои в процессоре и внешних устройствах, формируют записи о сбое в журнале, анализируют возможность завершения затронутой сбоем задачи и переводят систему в состояние ожидания, если завершение задачи невозможно.

     Конфигурация  системы. Прикладная  программа в операционных системах может получить от ОС в процессе своей работы характеристики конкретной реализации системы, в среде которой она функционирует: имя, версию и редакцию операционной системы, тип и технические характеристики компьютера. В ОС обычно имеются средства локализации, позволяющие настроить систему на конкретное национальное (местное) представление данных: представление десятичных дробей, денежных величин, даты и времени.

     Операционные  системы предоставляют программе  пользователя возможность узнать текущие  дату и время. За начало отсчета, например, в MS DOS, принята дата 1 января 1980 г. 0 часов 0 минут 0 секунд по Гринвичу, в Unix- 1 января 1970 г. Системы предоставляют возможность измерения временных интервалов короче 1 секунды с помощью специальных системных вызовов. ОС может переводить дату и время из внутреннего числового представления в символьное (пригодное к выводу, например, на терминал); местное время – во время по Гринвичу и наоборот; предоставлять информацию о часовом поясе, летнем и зимнем времени.  

 

     
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.Управление данными в операционных системах.

Управление данными  включает следующие компоненты:

• долговременное планирование -  организацию размещения данных на внешних носителях, их выборку и представление пользовательским программам;
• оперативное управление - распределение оперативной памяти  под программы и данные, реализацию обмена данными между оперативной и внешней памятью;
• управление внешними устройствами ввода-вывода и размещения данных.

 

2.1.Внешние устройства ЭВМ. 

       Несколько слов о тех устройствах, которые  отвечают за размещение и ввод - вывод данных. Здесь мы ограничиваемся рассмотрением  спектра устройств IBM  PC – совместимых ПЭВМ. Прежде всего, необходимо   отметить, что типовая  конфигурация внешних устройств (ВУ) в данном случае включает: терминал/ консоль (экран и  клавиатура), накопители на магнитных дисках  (НМД) и принтер. Эти устройства будут подробно рассмотрены ниже. Пока же  вкратце  охарактеризуем принципы  функционирования  ВУ и их перечень в целом. Прежде всего, контроллеры  ВУ  ПЭВМ представляют собой  стандартного формата  электронные платы (интерфейсные карты, адаптеры и пр.), которые  практически  полностью   взаимозаменяемы, что позволяет укомплектовать экземпляр ПЭВМ любым желаемым набором устройств (но не более 4-8, в зависимости от класса машины).