Windows поддерживает многозадачность, потому что

Обновлено: 03.07.2024

48 модулей, охватывающих ВСЕ темы компьютерных наук, необходимые для уровня KS3.

Выпускной экзамен по информатике

45 модулей, охватывающих ВСЕ темы информатики, необходимые для уровня GCSE.

Информатика уровня A

66 модулей, охватывающих ВСЕ темы компьютерных наук, необходимые для A-Level.

Ресурсы по операционным системам KS3 (14–16 лет)

Редактируемая презентация урока PowerPoint
Редактируемые раздаточные материалы
Глоссарий, охватывающий основные термины модуля.
Тематические карты памяти для визуализации ключевых понятий
Распечатанные карточки, которые помогут учащимся активно вспоминать и уверенно повторять.
Викторина с прилагаемым ключом к ответу для проверки знаний и понимания модуля.

Ресурсы программного обеспечения A-Level Systems (16–18 лет)

Редактируемая презентация урока PowerPoint
Редактируемые раздаточные материалы
Глоссарий, охватывающий основные термины модуля.
Тематические карты памяти для визуализации ключевых понятий
Распечатанные карточки, которые помогут учащимся активно вспоминать и уверенно повторять.
Викторина с прилагаемым ключом к ответу для проверки знаний и понимания модуля.

Операционная система (ОС) – это набор программного обеспечения, которое управляет аппаратными ресурсами компьютера и предоставляет общие службы для компьютерных программ. Операционная система — это основное программное обеспечение, которое позволяет компьютерной системе работать и выполнять свои команды так, как это было задумано. Операционная система управляет пользовательским интерфейсом, оборудованием и всеми другими программными компонентами.

Примерами операционных систем являются Windows, Linux, IOS, MacOS, Unix, Symbian, Android и т. д. Без этих операционных систем используемая платформа не сможет функционировать и будет представлять собой просто набор компоненты, бесцельно выделяющие тепло.

Операционные системы обычно имеют ряд общих функций, таких как:

Предоставление пользовательского интерфейса
Управление памятью компьютера
Управление оборудованием

Что такое многозадачные операционные системы?

На заре вычислительной техники, когда компьютерная система запускала программу и требовала доступа к одному из периферийных устройств в системе, требовалось остановить выполнение программы, получить доступ к периферийному устройству, получить данные, а затем продолжить исполнение, которое уже выполнялось. Это было, конечно, крайне неэффективно, и давайте не будем забывать, что компьютеры в первые дни были чрезвычайно дорогими, что делало их дорогими и неэффективными, тем не менее, это был революционный шаг.

Однако в 1961 году появился LEO III, британский компьютер, который позволял использовать многозадачность в операционных системах.

Термин многозадачность в сочетании с операционной системой относится к пользователям, которым разрешено выполнять более одной вычислительной задачи, например: разрешение пользователю выполнять более одной задачи в прикладной программе в данный момент времени.< /p>

Операционная система может отслеживать действия пользователя и переходить от одного приложения к другому без потери информации.

Почти все современные операционные системы используют многозадачные системы. Пользователи этих систем всегда нуждаются в системе для выполнения многозадачных операций, простой операцией, требующей многозадачности, является одновременное использование «Веб-браузера» и «Документа Word».

Однако при этом система может эффективно выполнять задачи только в зависимости от ее структурных возможностей, то есть аппаратного обеспечения, которое включает ОЗУ, ПЗУ, ЦП и т. д.

Это связано с тем, что каждая задача потребляет системное хранилище и другие ресурсы, поэтому по мере инициирования большего количества задач система отдает приоритет части этого хранилища этому приложению, тем самым снижая общую эффективность всех других приложений, поскольку она распределяет некоторые время выполнения нового приложения.

Многозадачная операционная система работает более чем с одной задачей, переключаясь между ними очень быстро. Задачи могут касаться одного пользователя или нескольких пользователей, операционная система в конечном итоге сохранит текущее состояние каждого пользователя и задачи, чтобы она не теряла своего места, когда возвращается к задаче для возобновления выполнения. Это повышает эффективность и позволяет системе плавно переключаться между задачами.

Операционная система выполняет следующие действия, связанные с многозадачностью:

Изначально пользователь отдает инструкции операционной системе или программе/приложению напрямую и получает немедленный ответ.
Чтобы отобразить этот быстрый ответ, операционная система обрабатывает многозадачность, «нарезая» некоторые рабочие возможности процессора для этой программы.

Типы многозадачных операционных систем

Упреждающая многозадачность

Упреждающие системы восходят к 1960-м годам, когда они были впервые реализованы, вплоть до 1969 года, когда они стали доступны в некоторых операционных системах для компьютеров.

Упреждающие операционные системы являются основной функцией всех Unix-подобных операционных систем, начиная от Solaris, Linux и заканчивая современными версиями Windows.

Упреждающая многозадачность позволяет компьютерной системе более надежно обеспечивать каждому процессу, работающему в операционной системе, регулярное время работы. Это регулярное количество называется «квантом» рабочего времени.

Операционные системы с упреждающей многозадачностью позволяют системе быстро реагировать на важные внешние события, например, такие как входящие данные, более того, эти события могут потребовать немедленного внимания того или иного процесса для функционирования.

Процессы в любое время можно сгруппировать в две категории:

Те, которые ожидают ввода или вывода, которые относятся к «связанному вводу-выводу».
Те, которые полностью используют ЦП, называются "привязанными к ЦП".

В упреждающих системах программное обеспечение часто «опрашивало» или «ожидало занятости» в ожидании запрошенного ввода (например, от диска, клавиатуры или сети). Однако в это время система не выполняет никаких задач и считается неэффективной.

Опрос. В компьютерных науках под опросом понимается активная синхронная выборка состояния внешнего устройства клиентской программой.

Ожидание занятости: в информатике термин "ожидание занятости" относится к методу, при котором процесс неоднократно проверяет, выполняется ли условие. Например, можно узнать, разрешен ли ввод с клавиатуры или он заблокирован.

Совместная многозадачность

Совместная многозадачность — это метод, который позволяет двум или более программам совместно использовать время обработки и ресурсы главного процессора.

При совместной многозадачности, также известной как «многозадачность с разделением времени», программы в очереди на обработку должны в равной степени распределять ресурсы процессоров внутри друг друга.

Совместная многозадачность работает над совместным взаимодействием программ для эффективного совместного использования процессора. Каждая программа в большинстве случаев дает равное время обработки другим программам, поэтому в конечном итоге это означает, что любая программа, которая не настроена должным образом для эффективной работы, может помешать другим программам работать должным образом, поскольку это приведет к остановке других программ (ожидание), пока процессор освобождает текущую программу, что приводит к неэффективности и задержке для пользователя.

Или, если плохо разработанная программа использует все процессорное время для себя, выполняя либо «обширные вычисления», либо «занятое ожидание», то и то, и другое приведет к «зависанию» всей системы. В серверной среде это опасность, которая может сделать всю среду неустойчивой.

Хотя в настоящее время совместная многозадачность редко используется в больших системах, тем не менее, она используется в определенных приложениях, таких как CICS (система управления информацией о клиентах), которая представляет собой приложение, обеспечивающее управление транзакциями и подключение к приложениям на мейнфреймах IBM.

Хотя когда-то совместные многозадачные системы были единственной схемой планирования, используемой Microsoft Windows и классической Mac OS для одновременного запуска нескольких приложений. При этом совместные многозадачные системы до сих пор можно найти в операционных системах RISC.

Характеристики многозадачной операционной системы

Переключение контекста:

Переключение контекста – это когда многозадачная операционная система выполняет одно задание, а затем другое.

Например, когда система завершает задание на печать для одного пользователя, компьютер может переключиться на изменение размера изображения для другого пользователя.

Аппаратное прерывание:

Многозадачность может получать сообщения о том, что периферийное устройство в аппаратном обеспечении требует внимания, поэтому система будет «прерывать» другие задачи, чтобы сосредоточиться на этом периферийном устройстве.

Совместное использование времени:

Многозадачные операционные системы позволяют использовать один вычислительный ресурс несколькими пользователями в одно и то же время, поскольку компьютер имеет возможность быстро переключаться между пользователями и тем, что им нужно.

Распределение процессов:

Один процессор не может изменить данные другого процесса в основной памяти, каждый процесс использует свое выделенное пространство.

В режиме реального времени:

Многозадачные операционные системы позволили разработать вычислительные системы реального времени, в которых существует ряд, возможно, несвязанных внешних действий, требующих управления со стороны однопроцессорной системы. В этих системах иерархическая система прерываний сочетается с приоритизацией процессов, причина этого заключается в том, чтобы гарантировать, что ключевым задачам/приложениям/программам будет отведена большая доля доступного времени процесса.

Многопоточность:

Многозадачность значительно повысила общую производительность компьютеров, более того, это позволило программистам реализовать приложения как наборы взаимодействующих процессов (это означает, что один процесс собирает входные данные, один процесс обрабатывает входные данные, один процесс записывает результаты на диск). ). Хотя для того, чтобы это работало эффективно, требовался механизм «потоков».

Потоки используются, поскольку они являются наиболее эффективным способом взаимодействия процессов для обмена данными друг с другом и совместного использования всего пространства памяти.

Потоки можно определить как процессы, работающие в одном контексте памяти и совместно использующие другие ресурсы со своими родительскими процессами, например открытые файлы. Их можно назвать «облегченными процессами», поскольку переключение между потоками не требует изменения контекста памяти.

Многопроцессорность:

Многозадачные операционные системы используют более одного ЦП для выполнения системных задач. Для этого требуется операционная система, способная распределять задачи между несколькими процессорами.

((Переключение памяти)):

Подкачка памяти — это метод, который предоставляет больше памяти, чем физически имеется в системе, за счет сохранения частей основной памяти во вторичном хранилище. (Вторичное хранилище недоступно ЦП напрямую, как жесткий диск)

Несмотря на то, что подкачка памяти и многозадачность в операционных системах — это два несвязанных метода, оба они обычно используются в системах вместе.

Это связано с тем, что подкачка памяти позволяет загружать больше задач одновременно. Это совпадает с многозадачными операционными системами, поскольку они позволяют запускать другой процесс, когда работающий процесс достигает точки, когда ему приходится ждать, пока некоторая часть памяти будет перезагружена из вторичного хранилища.

Защита памяти:

Одной из наиболее важных частей многозадачной операционной системы является возможность безопасного и эффективного совместного доступа к системным ресурсам.

Доступ к памяти должен очень строго контролироваться, чтобы гарантировать отсутствие процессов, которые могут непреднамеренно или преднамеренно читать/записывать в области памяти за пределами адресного пространства процесса. Защита памяти и ее использование необходимы для обеспечения общей стабильности системы, целостности и безопасности данных.

В правильно реализованной многозадачной операционной системе ни один процесс не может иметь прямой доступ к памяти другого процесса (за исключением разделяемой памяти).

Если защита памяти в многозадачной операционной системе была неадекватной из-за плохой реализации или недостатков в конструкции системы, это может привести к появлению недостатков/уязвимостей в системе безопасности, которые потенциально могут быть использованы злоумышленниками/программным обеспечением.

Преимущества многозадачной операционной системы

Совместное использование времени:

Одним из ключевых преимуществ и одной из основных философий многозадачной операционной системы является тот факт, что всем задачам выделяется подходящее количество процессорного времени для выполнения действий, что приводит к отсутствию времени ожидания в ЦП.

Это уменьшает задержку и повышает эффективность.

Обрабатывает несколько пользователей:

Многозадачные операционные системы могут работать с несколькими пользователями, выполняющими несколько задач одновременно, без задержек и сбоев. Всем пользователям операционной системы предоставляется соответствующее количество процессорного времени.

Защищенная память:

Неавторизованным приложениям не дается разрешение на чрезмерное использование памяти, поэтому можно сделать вывод, что память лучше управляется в многозадачных операционных системах.

Эффективная виртуальная память:

Если программа будет задержана из-за любого прерывания ввода/вывода, эта программа будет передана в виртуальную память. После завершения операции ввода/вывода программа вернется в оперативную память (ОЗУ).

Это обеспечивает исключительную эффективность, поскольку передача в виртуальную память означает, что другие программы не задерживаются, и не возникает отставание программ, ожидающих выполнения.

В чем разница между виртуальной памятью и оперативной памятью?

Оперативная память (ОЗУ) — это физическая память, в которой хранятся приложения, документы и процедуры на компьютере.

Виртуальная память — это область хранения, в которой хранятся файлы на жестком диске для извлечения, когда компьютеру не хватает оперативной памяти.

Поэтому некоторые приложения могут использовать виртуальную память (если этого требует процесс), чтобы уменьшить нагрузку на оперативную память и устранить вероятность задержки.

Программы могут работать в фоновом режиме:

Несмотря на то, что операционная система физически не видна пользователю компьютера, в операционной системе будут запущены фоновые приложения, обеспечивающие бесперебойную и эффективную работу других программ. Поэтому этим программам также отводится определенное время в операционной системе.

Примером таких приложений является компьютерный брандмауэр.

Повышает надежность системы:

Операционная работает гладко при многозадачности.Эффективность почувствуют как программы, так и пользователи.

Пользователи могут использовать несколько программ и компьютерных ресурсов:

Система может работать с несколькими приложениями одновременно, такими как веб-браузер, MS Word и т. д. Кроме того, компьютерное оборудование, такое как ОЗУ, процессоры, жесткие диски, устройства ввода/вывода, лучше управляется в многозадачных операционных системах.

Недостатки многозадачной операционной системы

Несмотря на то, что одновременное выполнение многих операций может быть выгодным, у него есть свои недостатки.

Ограничение памяти:

Из-за одновременного запуска нескольких приложений/программ память компьютерной системы может быть перегружена слишком большим количеством программ, поскольку память пытается выделить время для выполнения каждой программы.

Каждая модель системы может иметь разный объем ОЗУ, поэтому чем меньше ОЗУ в системе, тем больше она будет перегружена, а это означает, что у пользователя будет больше задержек при одновременной работе многих приложений. .

Зависимость от процессора:

Несмотря на наличие многозадачной операционной системы, производительность системы в конечном итоге все равно будет зависеть от спецификации процессора. Следовательно, чем ниже технические характеристики процессора, тем медленнее он управляет программами, поэтому такие процессоры не могут эффективно обрабатывать много ресурсоемких программ одновременно.

Перегрев процессора:

В многозадачной операционной системе процессор всегда занят, поскольку он выполняет несколько действий для нескольких программ, поэтому чем больше требуется запросов, тем больше тепла будет выделяться процессором.

План North American Electric Reliability Corporation по защите критически важной инфраструктуры (NERC CIP) представляет собой набор стандартов.

Структура управления рисками ISO 31000 – это международный стандарт, который предоставляет компаниям рекомендации и принципы для .

Чистый риск относится к рискам, которые находятся вне контроля человека и приводят к убыткам или их отсутствию без возможности получения финансовой выгоды.

Экранированная подсеть или брандмауэр с тройным подключением относится к сетевой архитектуре, в которой один брандмауэр используется с тремя сетями .

Метаморфное и полиморфное вредоносное ПО – это два типа вредоносных программ (вредоносных программ), код которых может изменяться по мере их распространения.

В контексте вычислений Windows и Microsoft Active Directory (AD) идентификатор безопасности (SID) — это уникальное значение, которое равно .

Медицинская транскрипция (МТ) – это ручная обработка голосовых сообщений, продиктованных врачами и другими медицинскими работниками.

Электронное отделение интенсивной терапии (eICU) — это форма или модель телемедицины, в которой используются самые современные технологии.

Защищенная медицинская информация (PHI), также называемая личной медицинской информацией, представляет собой демографическую информацию, медицинскую .

Снижение рисков – это стратегия подготовки к угрозам, с которыми сталкивается бизнес, и уменьшения их последствий.

Отказоустойчивая технология — это способность компьютерной системы, электронной системы или сети обеспечивать бесперебойное обслуживание.

Синхронная репликация — это процесс копирования данных по сети хранения, локальной или глобальной сети, поэтому .

Интерфейс управления облачными данными (CDMI) – это международный стандарт, определяющий функциональный интерфейс, используемый приложениями.

Износ флэш-памяти NAND — это пробой оксидного слоя внутри транзисторов с плавающим затвором флэш-памяти NAND.

Выносливость при записи — это количество циклов программирования/стирания (P/E), которое может быть применено к блоку флэш-памяти перед сохранением .

Процесс одновременного выполнения компьютером нескольких задач. Во время многозадачности такие задачи, как прослушивание музыки или работа в Интернете, выполняются в фоновом режиме, а другие — на переднем плане.

Преимущества многозадачности

Данные можно копировать и вставлять или перетаскивать между программами.
Может повысить производительность, так как одновременно может работать несколько программ.
Любые изменения или обновления видны сразу. Например, если получено новое электронное письмо, вы сразу узнаете об этом.

Недостатки многозадачности

Требуется больше системных ресурсов.
На ноутбуке или портативном устройстве требуется больше энергии аккумулятора.

Многозадачность полезна или вредна для человека?

Большинство компьютеров, программ и операционных систем созданы для многозадачности и отлично с ней справляются. Однако многие исследования показывают, что многозадачность может снизить продуктивность, увеличить количество ошибок и снизить когнитивные способности.

Как я могу работать в режиме многозадачности на компьютере?

Компьютеры упрощают многозадачность между одной или несколькими программами, открывая разные окна для каждой программы на компьютере. Ниже приведены все возможные способы многозадачности на компьютере.

Открыть несколько окон одновременно

Если у вас большой дисплей, вы можете изменить размер окна и переместить его так, чтобы на экране одновременно отображалось несколько окон. Новые версии Windows также позволяют легко перемещать окна по сторонам или углам экрана.

Используйте сочетания клавиш для переключения между открытыми окнами

Если вы хотите переключаться между окнами без использования мыши, вы можете нажать и удерживать клавишу Alt , а затем нажать клавишу Tab для переключения между открытыми окнами.

Использование нескольких мониторов на одном компьютере

На одном компьютере можно использовать два или более мониторов или дисплеев. Многим удобно иметь два экрана, когда программа остается открытой на одном экране, пока они работают на втором экране.

Являясь многозадачной системой, MS Windows позволяет нескольким программам находиться в памяти и работать в любой момент времени. Каждая программа имеет свое окно на экране дисплея. . Это позволило реализовать многозадачность и упростить обмен данными. Windows 3.1 также могла запускать несколько приложений DOS в отдельных окнах.

Что такое многозадачная ОС?

Многозадачность. ОС позволяет запускать несколько программ одновременно. Несколько программ могут храниться в ОЗУ одновременно, однако ЦП обрабатывает только одну программу за раз. Программы могут находиться в одном из трех состояний: выполняется.

Почему мы используем многозадачную операционную систему?

Многозадачность – это обычная функция компьютерных операционных систем. Это позволяет более эффективно использовать компьютерное оборудование; если программа ожидает завершения какого-либо внешнего события, такого как пользовательский ввод или ввод/вывод с периферийным устройством, центральный процессор все еще может использоваться с другой программой.

Является ли Windows 10 многозадачной ОС?

Изучите три различных способа многозадачности и использования нескольких рабочих столов в Windows 10. Нажмите кнопку «Просмотр задач» или нажмите клавиши Alt-Tab на клавиатуре, чтобы просмотреть приложения или переключиться между ними. Чтобы использовать два или более приложений одновременно, возьмитесь за верхнюю часть окна приложения и перетащите его в сторону.

Что называется многозадачностью класса 11?

Несколько приложений, которые могут выполняться одновременно в Windows, называются многозадачностью.

Могут ли люди выполнять многозадачность?

Короткий ответ на вопрос, могут ли люди работать в режиме многозадачности, — нет. Многозадачность — это миф. Человеческий мозг не может одновременно выполнять две задачи, требующие высокоуровневой работы мозга. Низкоуровневые функции, такие как дыхание и перекачка крови, не учитываются при многозадачности.

Какие существуют типы многозадачности?

Существует два основных типа многозадачности: вытесняющая и совместная. При вытесняющей многозадачности операционная система выделяет кванты времени ЦП каждой программе.

Как ОС обеспечивает многозадачность?

При многозадачности задержка или задержка заметны только в приложениях, требующих больших ресурсов; как, например, более высокие возможности памяти или графики. Это связано с тем, что во время многозадачности операционная система выполняет более одной задачи, используя общие ресурсы, такие как ЦП и память.

Какие существуют два типа многозадачности?

Операционные системы ПК используют два основных типа многозадачности: совместную и вытесняющую.

Что такое многозадачность и ее виды?

В многозадачности задействован только один ЦП, но он переключается с одной программы на другую так быстро, что создается впечатление, что все программы выполняются одновременно. . Существует два основных типа многозадачности: вытесняющая и совместная.

Как устроена многозадачная операционная система?

Многозадачная операционная система распределяет доступное процессорное время между процессами или потоками, которым оно необходимо. Система предназначена для упреждающей многозадачности; он выделяет квант времени процессора каждому выполняемому потоку. Выполняемый в данный момент поток приостанавливается, когда истекает его квант времени, что позволяет запустить другой поток.

Как работает многозадачность на MacBook Pro?

В режиме «Современный» на передний план выводится только окно, по которому щелкнули. В любом режиме щелкните окно, удерживая нажатой клавишу Shift, чтобы получить поведение, противоположное выбранному. При повседневном использовании Mac на работе у меня одновременно открыто несколько окон, и все они показывают разные виды проекта, над которым я работаю.

Как лучше всего выполнять многозадачность в Windows 10?

Все, что вам нужно сделать, это перетащить одно из окон на одну сторону экрана и привязать его к половине экрана, и Snap Assist позволит отображать другие окна в виде эскизов на другой половине окна, таким образом позволяя легко переключаться между ними. Чтобы использовать эту функцию, убедитесь, что эта опция включена в настройках.

Плохо ли постоянно работать в режиме многозадачности?

То, что вы можете справиться со своими задачами прямо сейчас, не означает, что через 5 или 10 лет вы сможете продолжать свою жизнь в том же духе.И всегда лучше культивировать здоровые привычки на ранней стадии. Основным недостатком многозадачности является чувство беспокойства, которое преследует людей, которые постоянно распределяют свое внимание.

Читайте также: