Операционная система- Это набор программ, которые обеспечивают возможность использования аппаратуры компьютера. При этом аппаратура предоставляет сырую вычислительную мощность, а задача операционной системы состоит в предоставлении аппаратуры для пользователя в удобном для него виде.

Главные цели разработчиков операционной системы:

1. Эффективное использование всех компьютерных ресурсов.

2. Повышение производительности труда программистов.

3. Простота, гибкость, эффективность и надежность организации вычислительного процесса.

4. Обеспечение независимости прикладных программ от аппаратного обеспечения (АО).

ОС должна управлять всеми ресурсами вычислительной машины таким образом, чтобы обеспечить максимальную эффективность ее функционирования. Критерием эффективности может быть пропускная способность или реактивность системы. Таким образом, ОС реализует:

- интерфейс пользователя (команды в MS DOS, UNIX; графический интерфейс в ОС Windows);

- разделение аппаратных ресурсов между пользователями (в многопользовательской и многозадачной ОС);

- работу в локальных и глобальных сетях;

- возможность работы с общими данными в режиме коллективного пользования;

- планирование доступа пользователей к общим ресурсам;

- эффективное выполнение операций ввода-вывода;

- восстановление данных и вычислительного процесса в случае ошибок.

Для реализации управления ресурсами разные ОС используют различные алгоритмы, чтои определяет их облик в целом, включая характеристики производительности, область применения и даже пользовательский интерфейс.

Операционная система компьютера представляет собой комплекс взаимосвязанных программ, который действует как интерфейс между приложениями и пользователями с одной стороны, и аппаратурой с другой стороны. В соответствии с этим определением ОС выполняет две группы функций.

- предоставление пользователю или программисту вместо реальной аппаратуры компьютера расширенной виртуальной машины, с которой удобней работать и которую легче программировать;

- повышение эффективности использования компьютера путем рационального управления его ресурсами в соответствии с некоторыми критерием.

Для того чтобы успешно решать свои задачи, пользователь может обойтись знания аппаратного устройства компьютера.

Если бы программист работал непосредственно с аппаратурой компьютера, без участия ОС, то для организации чтения блока данных с дика программисту пришлось бы использовать более десятка команд с указанием множества параметров: номера блока на диске, номера сектора на дорожке и. т. п. После завершения операции обмена с диском он должен был бы предусмотреть в своей программе анализ результата выполненной операции. Учитывая, что контроллер диска способен распознать более двадцати различных вариантов завершения операции, можно считать программирование обмена с диском на уровне аппаратуры не самой тривиальной задачей. Не менее обременительной выглядит и работа пользователя, если бы ему для чтения файла с терминала потребовалось задавать чистовые адреса дорожек и секторов.

Операционная система избавляет программистов не только от необходимости напрямую работать с аппаратурой дискового накопителя, предоставляя им простой файловый интерфейс, но и берет на себя все другие рутинные операции, связанные с управлением другими аппаратными устройствами компьютера: физической памятью, таймерами, принтерами и т.д.

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.

Под СИО будем понимается совокупность архитектурно-технологических методов и аппаратно-программных средств доставки информации территориально удаленным пользователям, позволяющую на единой цифровой основе обеспечить различные виды услуг (обмен оперативными, диалоговыми данными и файлами ЭВМ, речью, телевизионной и факсимильной информацией.) при обеспечении требований пользователей к своевременности и качеству добавки этой интегральной информации.

До недавнего времени информационными сетями (ИС) были представлены в основном телефонными и телеграфными сетями, дававшими возможность обмена разговорами и письменными сообщениями между людьми. Разработка и развитие систем факсимильной и видеосвязи добавляют к этой возможности передачу документов, схем и видеоизображений. Появление сетей передачи данных (СПД) позволило решить задачу обмена информацией между человеком и ЭВМ, а также между ЭВМ. Передача данных дополняется такой формой обслуживания пользователей, как обработка и доступ к банкам данных, например, в информационно-вычислительных системах (ИВС), автоматизированных системах управления (АСУ) различных уровней и т. д.

Совмещение всех этих видов обслуживания в одной сети, получившей название сети интегрального обслуживания (СИО), по оценкам ведущих советских и зарубежных специалистов становится генеральной линией развития информационных сетей в предстоящий период до 2000 г. и на более поздний период

В настоящее время аналоговая связь уступает по качеству и надежности цифровой, поэтому переход к цифровой телефонии, где полностью используются, включая канальную аппаратуру, дискретные (цифровые) элементы на микроэлектронной базе, будет способствовать развитию. Такой переход потребует больших капитальных затрат. Но нельзя забывать, что большинство существующих СПД базируются на телефонных сетях, используемых ими в качестве первичных.

построение СИО в силу сложности решаемых при этом проблем и значительности капитальных затрат предлагается осуществить в несколько этапов

Этап 1 характеризуется переходом к цифровым методам передачи и коммутации, т. е. строится так называемая интегральная цифровая сеть IDN (Integrated Digital Network) при аналоговых абонентских линиях и аналоговых телефонах. На этом этапе сохраняются обособленные СПД с коммутацией каналов и коммутацией пакетов.

На этапе 2 развития создается собственно цифровая сеть интегрального обслуживания ISDN (Integrated Services Digital Network), которая объединяет телефонную сеть и СПД с использованием цифровых телефонных каналов. На этом этапе обеспечивается передача речи в цифровой форме по абонентским соединительным линиям.

Этап 3 собственно означает переход ко второму поколению СИО, так называемых широкополосных сетей интегрального обслуживания BSN (Broadband Services Network), отличающихся от интегральных сетей первого поколения возможностью организации широкополосных цифровых каналов для передачи телевизионных программ, высокоскоростной передачи файлов, организации видеоконференций и т. п.

Основные принципы интегрального обслуживания.

Основные принципы интегрального обслуживания заключаются в следующем. Интегральная цифровая сеть обеспечивает высококачественную цифровую телефонную связь, передачу текстовой информации и факсимильных изображений. интерфейс между абонентом и СИО предусматривает совмещение в абонентской линии двух режимов передачи - коммутации каналов (КК) и коммутации пакетов (КП); в режиме КК в абонентской линии может быть организован один или несколько каналов для передачи речи или данных со скоростью 64 Кбит/с, и, возможно, дополнительные каналы с меньшей скоростью; для передачи служебной информации и низкоскоростных данных предусматривается использование режима КП или коммутации сообщений (КС) при скорости передачи соответственно 16 или 8 Кбит/с.

Международная организация по стандартизации (iso), основываясь на опыте многомашинных систем, который был накоплен в разных странах, выдвинула концепцию архитектуры открытых систем - эталонную модель, используемую при разработке международных стандартов.

На основе этой модели вычислительная сеть предстает как распределенная вычислительная среда, включающая в себя большое число разнообразных аппаратных и программных средств. По вертикали данная среда представляется рядом логических уровней, на каждый из которых возложена одна из задач сети. По горизонтали информационно-вычислительная среда делится на локальные части (открытые системы), отвечающие требованиям и стандартам структуры открытых систем.

Часть открытой системы, выполняющая некоторую функцию и входящая в состав того или иного уровня, называется объектом.

Правила, по которым осуществляется взаимодействие объектов одного и того же уровня, называются протоколом (методика связи).

Протоколы определяют порядок обмена информацией между сетевыми объектами. Они позволяют взаимодействующим рабочим станциям посылать друг другу вызовы, интерпретировать данные, обрабатывать ошибочные ситуации и выполнять множество других различных функций. Суть протоколов заключается в регламентированных обменах точно специфицированными командами и ответами на них. Каждый уровень подразделяется на две части:

- спецификацию услуг;

- спецификацию протокола.

Спецификация услуг определяет, что делает уровень, а спецификация протокола - как он это делает.

Причем, каждый конкретный уровень может иметь более одного протокола.

Большое число уровней, используемых в модели, обеспечивает декомпозицию информационно-вычислительного процесса на простые составляющие. В свою очередь, увеличение числа уровней вызывает необходимость включения дополнительных связей в соответствии с дополнительными протоколами и интерфейсами. Интерфейсы (макрокоманды, программы) зависят от возможностей используемой ОС.

Два основных класса определений архитектур ИС - определения «конструктивные» и «идеологические»

Идеологические:

- “Архитектура ИС - это набор решений, наиболее существенным образом влияющих на совокупную стоимость владения системой”

- “Архитектура ИС - это набор ключевых решений, неизменных при изменении бизнес-технологии в рамках бизнес-видения”

Оба эти определения согласованы в том смысле, что если ключевое решение приходится изменять при изменении бизнес-технологии в рамках бизнес-видения, то резко возрастает стоимость владения системой. Следствием этих определений является понимание важности принятия архитектуры системы как стандарта предприятия, ввиду значимости и стабильности архитектурных решений. Еще одно важное следствие первого определения - то, что архитектура системы на самом деле должна строиться на стадии технико-экономического обоснования системы.

Конструктивно архитектура обычно определяется как набор ответов на следующие вопросы:

- что делает система ;

- как эти части взаимодействуют;

- где эти части размещены.

- на какие части она разделяется;

Таким образом, архитектура ИС является логическим построением, или моделью. Как же она влияет на совокупную стоимость владения? Через набор связанных с ней решений по выбору средств реализации, СУБД, операционной платформы, телекоммуникационных средств и т.п. - т.е. через то, что мы называем инфраструктурой ИС. Итак, инфраструктура включает решения не только по программному обеспечению, но также и по аппаратному комплексу и организационному обеспечению. Это вполне соответствует пониманию системы в наиболее современных стандартах.

По всей видимости, число проектов, в которых архитектура системы сознательно выбирается, относительно невелико. Естественно, архитектура будет наличествовать в любом случае, другое дело, что она может не конструироваться и не выбираться сознательно.

Несмотря на то, что большинство методологий подчеркивают важность архитектуры, ни одна не дает внятной методики ее выбора. Причины этого таковы:

- Фирменные методики навязывают, с разной степенью настойчивости, фирменную же архитектуру и инфраструктуру (таковы, в частности, Oracle CDM и MSF);

- XP фактически отрицает осознание архитектуры, что оправданно для некрупных проектов, выполняемых небольшой командой (1-3 пары программистов).

Вопросы разработки архитектуры довольно подробно рассматриваются в традиционных методиках. Проблемами этих подходов, на наш взгляд, являются:

- невозможность оценить качество разработанной архитектуры;

- ориентированность на архитектуру программной системы и дистанцирование от того факта, что система состоит не только из программных, но также и технических средств и людей;

- разделение процессов технико-экономического обоснования системы, разработки бизнес-процессов и разработки архитектуры системы;

- отсутствие привязки к бизнес-целям и целям использования системы.

В результате осмысления имеющихся методик нами были сформулированы следующие требования к методике выбора архитектуры. Методика должна:

- отражать связь архитектуры и совокупной стоимости владения;

- отражать итерационную природу разработки ИС;

- иметь своей целью выбор архитектуры системы в целом, а не только ее программной составляющей.

- связывать разработку архитектуры, бизнес-анализ и технико-экономическое обоснование в едином процессе;