Выберите режимы работы однопользовательских операционных систем

Режимы работы
операционной системы

Существует два режима работы операционной системы.

 Это:

• пользовательский режим
• режим ядра

Давайте подробно рассмотрим каждый из них…

1) Пользовательский
режим операционной системы

Когда компьютерная система запускает пользовательские
приложения, такие как создание файлов или использование любой другой прикладной
программы, то система находится в пользовательском режиме. Этот режим не имеет
прямого доступа к аппаратному обеспечению компьютера. Для выполнения задач,
связанных с оборудованием, например, когда пользовательское приложение
запрашивает службу у операционной системы или происходит какое-то прерывание, в
этих случаях система должна переключиться в режим ядра. Бит режима пользовательского
режима равен 1. Это означает, что если бит режима процессора системы равен 1,
то система будет находиться в пользовательском режиме.

2) Режим ядра
операционной системы

Все задачи нижнего уровня операционной системы выполняются в
режиме ядра. Поскольку пространство ядра имеет прямой доступ к аппаратному
обеспечению системы, режим ядра обрабатывает все процессы, требующие аппаратной
поддержки. Кроме того, основной функцией режима ядра является выполнение
привилегированных инструкций. Эти привилегированные инструкции не предоставляют
пользователю доступ, и поэтому эти инструкции не могут быть обработаны в
пользовательском режиме. Таким образом, все процессы и инструкции, в которые
пользователь имеет право вмешиваться, выполняются в режиме ядра операционной
системы. Режим для режим ядра-0. Таким образом, чтобы система функционировала в
режиме ядра, бит режима процессора должен быть равен 0.

Двойной режим работы операционной системы

Существуют определенные типы процессов, которые должны быть
скрыты от пользователя, и определенные задачи, которые не требуют какой-либо
аппаратной поддержки. Используя двойной режим работы ОС, эти задачи можно
решать отдельно.

Кроме того, важно, чтобы операционная система
функционировала в двойном режиме, потому что программы уровня ядра выполняют
все функции нижнего уровня ОС, такие как управление процессами, управление
памятью и т. д., и если они будут изменены пользователем, то это может привести
к сбою всей системы. Так, для указания доступа пользователей только к тем
задачам, которые их используют, операционной системе необходим двойной режим.

Таким образом, всякий раз, когда система работает с
пользовательскими приложениями, она находится в пользовательском режиме. Всякий
раз, когда пользователь запрашивает некоторые аппаратные службы, происходит
переход из пользовательского режима в режим ядра, и это делается путем
изменения бита режима с 1 на 0. И для возвращения снова в пользовательский
режим, бит режима снова изменяется на 1.

Однопользовательские системы

Однопользовательский
режим – режим использования информационной
системы, когда все её ресурсы выделены
только одному пользователю.

Следует
различать системы предназначенные для
работы исключительно в однопользовательском
режиме (например, СУБД dBase) и
многопользовательские системы, работающие
в специальном однопользовательском
режиме (нипример, ОС UNIX). Такой режим
часто используют для технического
обслуживания. Так UNIX-подобные операционные
системы обеспечивают однопользовательский
режим через механизм runlevel. Значение
runlevel обычно изменяется командой init. При
runlevel равном 1 или S операционная система
загружается в однопользовательском
режиме.

Многопользовательские системы

Многопользовательская
система позволяет вести одновременную
работу сразу нескольких человек на
одном компьютере.

Большинство
операционных современных операционных
систем (Windows, Unix) являются многопользовательскими.

Так
же не редки случаи терминальных решений
в связке с многопользовательскими
системами. Это позволяет организовать
на базе одного компьютера несколько
независимых мест — терминалов — с
возможностью одновременной работы.

Каждое
рабочее место обычно состоит из дисплея,
клавиатуры и мыши, в некоторых случаях
места оборудуются колонками (наушниками).

Зачем
это нужно?

Рост
производительности и усовершенствование
технологий позволяют сейчас решать
одновременно определенное число задач
без потери скорости работы, однако в
один момент времени только один
пользователь может воспользоваться
компьютером, поэтому часто мощности ПК
простаивают. Например, при работе в
текстовом процессоре или браузере
используется лишь 10 % ресурсов ПК.

Преимущества
терминальных решений

• Низкий
  уровень шума

• Экономия
  места

• Снижение
  затрат на модернизацию

• Простота
  использования

• Экономия
  электроэнергии

• Не
  требуется локальная сеть

• Экологичность

• Более
  низкая цена

Требования

Каждый
монитор должен быть подключен к
графическому выводу. Некоторые видеокарты
имеют несколько выходов и поддерживают
подключение нескольких мониторов. К
примеру, для создания четырёхместной
системы понадобятся: четыре монитора,
четыре usb-клавиатуры и четыре usb-мыши
(так как большинство ПК имеют только
два вывода PS/2). Ранее материнские платы
имели преимущественно только один слот
PCIe или AGP, и приходилось использовать
видеокарты стандарта PCI. Сейчас существуют
варианты с 2 и 4 разъемами PCIe, например
на чипсетах AMD 790FX, что значительно
облегчает задачу создания
многопользовательских систем.

Где
используется

• Библиотеки,
  музеи, читальные залы

• Интернет-кафе

• Выставки,
  семинары, конференции, презентации

• Для
  применения в бухгалтерии (проверялось
  компанией 1С)

• Рабочие
  места в офисах, банках, почтовых
  отделениях

• Кассовые
  терминалы, регистрационные пункты в
  домах отдыха, отелях, больницах

• Компьютерное
  тестирование и обучение

• Школы
  и университеты

• Для
  домашнего пользования

Лицензионность

Правомерность
использования многопользовательских
систем под свободными операционными
системами (в частности, GNU/Linux) не
рассматривается. А с теми программами,
которые работают на базе Windows и других
проприетарных систем дело стоит иначе.
Лицензионное соглашение некоторых
Windows систем не допускает одновременную
работу нескольких пользователей.

Кроме
многозадачности, Linux (подобно большинству
версий Unix и всем членам ее клона) имеет
еще одно важное свойство: это
многопользовательская операционная
система.

Большинство
версий Windows, а также Mac OS, являются
однопользовательскими системами.
Другими словами, в них в каждый момент
времени с системой может работать только
один человек. Сравните: Linux допускает
одновременную работу нескольких
пользователей, что позволяет полностью
использовать преимущества многозадачности.
Из этого следует огромное достоинство:
Linux можно развернуть как сервер приложений.
С терминалов или настольных компьютеров
пользователи могут входить через ЛВС
на сервер Linux и запускать программы на
этом сервере, а не на собственных
настольных ПК.

14

Соседние файлы в папке Контрольная 1 для дистанцинки Вариант 1

• #
• #
• #
• #
• #
• #

  15.06.201494.21 Кб1PSPK-IlyukevichVA-1KR2W5.mdb

• #

Разница между однопользовательской и многопользовательской операционной системой

Существует несколько схем классификации операционных систем. Ниже приведена классификация по некоторым признакам с точки зрения пользователя.

По количеству одновременно работающих пользователей:

• Однопользовательские ОС позволяют работать на компьютере только одному человеку.
• Многопользовательские ОС поддерживают одновременную работу на ЭМВ нескольких пользователей за различными терминалами.

По числу процессов, одновременно выполняемых под управлением системы:

• Однозадачные ОС поддерживают выполнение только одной программы в отдельный момент времени, то есть позволяют запустить одну программу в основном режиме.
• Многозадачные ОС (мультизадачные) поддерживают параллельное выполнение нескольких программ, существующих в рамках одной вычислительной системы на некотором отрезке времени, то есть позволяют запустить одновременно несколько программ, которые будут работать параллельно, не мешая друг другу.

При многозадачном режиме, в оперативной памяти находится несколько заданий пользователей, время работы процессора разделяется между программами, находящимися в оперативной памяти и готовыми к обслуживанию процессором, Параллельно с работой процессора происходит обмен информацией с различными внешними устройствами.

Современные ОС поддерживают многозадачность, создавая  иллюзию одновременной работы нескольких программ на одном процессоре. На самом деле за фиксированный период времени процессор обрабатывает только один процесс, а процессорное время делится между программами, организуя тем самым параллельную работу. Это замечание не относится к многопроцессорным системам, в которых в действительности в один момент времени могут выполняться несколько задач.

Многозадачная ОС, решая проблемы распределения ресурсов и конкуренции, полностью реализует мультипрограммный (многозадачный) режим. Многозадачный режим, который воплощает в себе идею разделения времени, называется вытесняющим (preemptive). Каждой программе выделяется квант процессорного времени, по истечении которого управление передается другой программе. Говорят, что первая программа будет вытеснена. В вытесняющем режиме работают пользовательские программы большинства ОС.

По количеству поддерживаемых процессоров (однопроцессорные, многопроцессорные):

Многопроцессорные ОС поддерживают режим распределения ресурсов нескольких процессоров для решения той или иной задачи. При многопроцессорном режиме работы два или несколько соединенных и примерно равных по характеристикам процессора совместно выполняют один или несколько процессов (программ или наборов команд). Цель такого режима – увеличение быстродействия или вычислительных возможностей.
Многопроцессорные ОС разделяют на симметричные и асимметричные. В симметричных ОС на каждом процессоре функционирует одно и то же ядро, и задача может быть выполнена на любом процессоре, то есть обработка полностью децентрализована. При этом каждому из процессоров доступна вся память.
В асимметричных ОС процессоры неравноправны. Обычно существует главный процессор (master) и подчиненные (slave), загрузку и характер работы которых определяет главный процессор.

По типу доступа пользователя к ЭВМ (с пакетной обработкой, с разделением времени, реального времени):

ОС пакетной обработки: в них  из программ, подлежащих выполнению, формируется пакет (набор) заданий, вводимых в ЭВМ и выполняемых в порядке очередности с возможным учетом приоритетности.

ОС разделения времени обеспечивают одновременный диалоговый (интерактивный) режим доступа к ЭВМ нескольких пользователей на разных терминалах, которым по очереди выделяются ресурсы машины, что координируется операционной системой в соответствии с заданной дисциплиной обслуживания. Каждой программе, находящейся в оперативной памяти и готовой к исполнению, выделяется для исполнения фиксированный, задаваемый в соответствии с приоритетом пользователя интервал времени (интервал мультиплексирования). Если программа не выполнена до конца за этот интервал, ее исполнение принудительно прерывается, и программа переводится в конец очереди. Из начала очереди извлекается следующая программа, которая исполняется в течение соответствующего интервала мультиплексирования, затем поступает в конец очереди и т.д. в соответствии с циклическим алгоритмом.

ОС реального времени обеспечивают  определенное гарантированное время ответа машины на запрос пользователя с управлением им какими-либо внешними по отношению к ЭВМ событиями, процессами или объектами. При таком режиме ЭВМ управляет некоторым внешним процессом, обрабатывая данные и информацию, непосредственно поступающую от объекта управления.

По разрядности кода операционной системы: восьмиразрядные, шестнадцатиразрядные, тридцатидвухразрядные, шестидесяти четырехразрядные:

Разрядность кода – это разрядность используемых аппаратных средств (например, использование 32-разрядных регистров для процессоров). Подразумевается, что разрядность ОС не может превышать разрядности процессора.

По типу интерфейса (командные (текстовые), объектно-ориентированные (как, правило, графические):

Пользовательский интерфейс – это программные и аппаратные средства взаимодействия пользователя с программой или ЭВМ. Пользовательский интерфейс бывает командным и объектно-ориентированным.

Командный интерфейс предполагает ввод пользователем команд с клавиатуры при выполнении действий по управлению ресурсами компьютера. При этой технологии в качестве единственного способа ввода информации от человека к компьютеру служит клавиатура, а компьютер выводит информацию человеку с помощью монитора. Эту комбинацию (монитор + клавиатура) стали называть консолью.

Команды набираются в командной строке. Командная строка представляет собой строку приглашения. Команда заканчивается нажатием клавиши Enter. После этого осуществляется переход в начало следующей строки. Именно с этой позиции компьютер выдает на монитор результаты своей работы. Затем процесс повторяется.

Примечание

В командной строке записана команда создания (md) каталога Kat1 в корневом каталоге диска C.

Объектно-ориентированный интерфейс – это управление ресурсами вычислительной системы посредством осуществления операций над объектами, представляющими файлы, каталоги (папки), дисководы, программы, документы и т.д.

Разновидностью объектно-ориентированного интерфейса является графический WIMP — интерфейс (Window — окно, Image — образ, Menu — меню, Pointer — указатель). Характерной особенностью этого вида интерфейса является то, что диалог с пользователем ведется не с помощью команд, а с помощью графических образов — меню, окон, других элементов. Хотя и в этом интерфейсе подаются команды машине, но это делается «опосредованно», через графические образы. Этот вид интерфейса реализован на двух уровнях технологий: простой графический интерфейс и «чистый» WIMP-интерфейс, пример графический WIMP-интерфейс ОС Windows.

Кроме названных основных видов интерфейса можно выделить еще один – SILK — интерфейс (Speech — речь, Image — образ, Language — язык, Knowlege — знание). Этот вид интерфейса наиболее приближен к обычной, человеческой форме общения. В рамках этого интерфейса идет обычный «разговор» человека и компьютера. При этом компьютер находит для себя команды, анализируя человеческую речь и находя в ней ключевые фразы. Результат выполнения команд он также преобразует в понятную человеку форму.

По типу использования ресурсов (сетевые, не сетевые): Сетевые ОС: Novell NetWare, Windows 2008 Server.

Сетевые ОС предназначены для управления ресурсами компьютеров, объединенных в сеть с целью совместного использования данных, и предоставляют мощные средства разграничения доступа к данным в рамках обеспечения их целостности и сохранности, а также множество сервисных возможностей по использованию сетевых ресурсов.

По особенностям методов построения: монолитное ядро или микроядерный подход.

При описании операционной системы часто указываются особенности ее структурной организации и основные концепции, положенные в ее основу.

Способы построения ядра системы — монолитное ядро или микроядерный подход. Большинство ОС использует монолитное ядро, которое компонуется как одна программа, работающая в привилегированном режиме и использующая быстрые переходы с одной процедуры на другую, не требующие переключения из привилегированного режима в пользовательский и наоборот. Альтернативой является построение ОС на базе микроядра, работающего также в привилегированном режиме и выполняющего только минимум функций по управлению аппаратурой, в то время как функции ОС более высокого уровня выполняют специализированные компоненты ОС — серверы, работающие в пользовательском режиме. При таком построении ОС работает более медленно, так как часто выполняются переходы между привилегированным режимом и пользовательским, зато система получается более гибкой — ее функции можно наращивать, модифицировать или сужать, добавляя, модифицируя или исключая серверы пользовательского режима. Кроме того, серверы хорошо защищены друг от друга, как и любые пользовательские процессы.