Часть операционной системы, которая постоянно находится в оперативной памяти и управляет всей ОС

Обновлено: 21.11.2024

Операционная система действует как коммуникационный мост (интерфейс) между пользователем и компьютерным оборудованием. Цель операционной системы — предоставить платформу, на которой пользователь может выполнять программы удобным и эффективным способом.

Операционная система – это часть программного обеспечения, которая управляет распределением компьютерного оборудования. Координация аппаратных средств должна обеспечивать правильную работу компьютерной системы и предотвращать вмешательство пользовательских программ в правильную работу системы.
Пример: точно так же, как начальник отдает приказы своему сотруднику, точно так же мы запрашиваем или передаем наши приказы операционной системе. Таким образом, основная цель операционной системы — сделать компьютерную среду более удобной для использования, а второстепенная цель — максимально эффективно использовать ресурсы.

Что такое операционная система?
Операционная система – это программа, в которой выполняются прикладные программы, и которая действует как коммуникационный мост (интерфейс) между пользователем и компьютерным оборудованием.

Основной задачей, которую выполняет операционная система, является выделение ресурсов и служб, таких как выделение: памяти, устройств, процессоров и информации. Операционная система также включает программы для управления этими ресурсами, такие как контроллер трафика, планировщик, модуль управления памятью, программы ввода-вывода и файловая система.

Важные функции операционной системы:

  1. Безопасность
    Операционная система использует защиту паролем для защиты пользовательских данных и другие аналогичные методы. он также предотвращает несанкционированный доступ к программам и пользовательским данным.
  2. Контроль производительности системы
    Контролирует общее состояние системы, чтобы повысить производительность. записывает время отклика между запросами на обслуживание и ответом системы, чтобы иметь полное представление о состоянии системы. Это может помочь повысить производительность, предоставляя важную информацию, необходимую для устранения неполадок.
  3. Учет заданий
    Операционная система отслеживает время и ресурсы, используемые различными задачами и пользователями. Эта информация может использоваться для отслеживания использования ресурсов для конкретного пользователя или группы пользователей.
  4. Вспомогательные средства обнаружения ошибок
    Операционная система постоянно контролирует систему, чтобы обнаруживать ошибки и избегать сбоев в работе компьютерной системы.
  5. Координация между другим программным обеспечением и пользователями
    Операционные системы также координируют и назначают интерпретаторы, компиляторы, ассемблеры и другое программное обеспечение различным пользователям компьютерных систем.
  6. Управление памятью
    Операционная система управляет основной или основной памятью. Основная память состоит из большого массива байтов или слов, где каждому байту или слову присвоен определенный адрес. Оперативная память — это быстрое хранилище, доступ к которому может осуществляться непосредственно ЦП. Чтобы программа могла быть выполнена, она должна быть сначала загружена в оперативную память. Операционная система выполняет следующие действия по управлению памятью:

Он отслеживает основную память, т. е. какие байты памяти используются какой пользовательской программой. Адреса памяти, которые уже были выделены, и адреса памяти, которая еще не использовалась. В мультипрограммировании ОС определяет порядок, в котором процессу предоставляется доступ к памяти, и как долго. Он выделяет память процессу, когда процесс запрашивает ее, и освобождает память, когда процесс завершается или выполняет операцию ввода-вывода.

Отслеживает статус процессов. Программа, выполняющая эту задачу, известна как диспетчер трафика. Выделяет ЦП, который является процессором, для процесса. Освобождает процессор, когда процесс больше не требуется.

Кроме того, операционная система также предоставляет определенные услуги компьютерной системе в той или иной форме.

Операционная система предоставляет пользователям определенные услуги, которые можно перечислить следующим образом:

  1. Выполнение программы
    Операционная система отвечает за выполнение всех типов программ, будь то пользовательские или системные программы. Операционная система использует различные ресурсы, доступные для эффективной работы всех типов функций.
  2. Обработка операций ввода-вывода
    Операционная система отвечает за обработку всех видов ввода, т. е. с клавиатуры, мыши, рабочего стола и т. д. входы и выходы.
    Например, существует разница в природе всех типов периферийных устройств, таких как мышь или клавиатура, тогда за обработку данных между ними отвечает операционная система.
  3. Управление файловой системой
    Операционная система отвечает за принятие решений относительно хранения всех типов данных или файлов, т. е. на гибком диске/жестком диске/флэш-накопителе и т. д.Операционная система решает, как следует обрабатывать и хранить данные.
  4. Обнаружение и обработка ошибок
    Операционная система отвечает за обнаружение любых типов ошибок или ошибок, которые могут возникнуть при выполнении любой задачи. Хорошо защищенная ОС иногда также выступает в качестве контрмеры для предотвращения любых нарушений компьютерной системы из любого внешнего источника и, возможно, для их обработки.
  5. Распределение ресурсов
    Операционная система обеспечивает надлежащее использование всех доступных ресурсов, решая, какой ресурс должен использоваться кем и как долго. Все решения принимаются операционной системой.
  6. Учет
    Операционная система отслеживает учет всех функций, выполняемых в компьютерной системе одновременно. Все подробности, такие как типы возникших ошибок, записываются операционной системой.
  7. Защита информации и ресурсов
    Операционная система отвечает за наиболее защищенное использование всей информации и ресурсов, доступных на компьютере. Операционная система должна препятствовать попыткам любого внешнего ресурса заблокировать какие-либо данные или информацию.

Все эти службы обеспечиваются операционной системой для удобства пользователей и облегчения задачи программирования. Все различные виды операционных систем более или менее предоставляют одни и те же услуги.

Вклады и атрибуции

Эта страница находится под лицензией CC BY-SA, автором, ремиком и/или куратором которой является Патрик МакКланахан. Подробная история версий изменений исходного контента доступна по запросу.

Хотя технически память — это любая форма электронного хранилища, чаще всего она используется для идентификации быстрых временных форм хранения. Если бы центральный процессор вашего компьютера должен был постоянно обращаться к жесткому диску для извлечения всех необходимых ему данных, он работал бы очень медленно. Когда информация хранится в памяти, ЦП может получить к ней гораздо более быстрый доступ. Большинство форм памяти предназначены для временного хранения данных.

ЦП обращается к памяти в соответствии с четкой иерархией. Независимо от того, поступают ли они из постоянного хранилища (жесткий диск) или из ввода (клавиатура), большинство данных сначала попадают в оперативную память (ОЗУ). Затем ЦП сохраняет фрагменты данных, к которым ему необходимо получить доступ, часто в кэше, и поддерживает определенные специальные инструкции в регистре. Мы поговорим о кеше и регистрах позже.

Все компоненты вашего компьютера, такие как ЦП, жесткий диск и операционная система, работают вместе как одна команда, и память является одной из наиболее важных частей этой команды. С момента включения компьютера до момента его выключения ваш ЦП постоянно использует память. Давайте рассмотрим типичный сценарий:

  • Вы включаете компьютер.
  • Компьютер загружает данные из постоянной памяти (ПЗУ) и выполняет самотестирование при включении питания (POST), чтобы убедиться, что все основные компоненты работают правильно. В рамках этого теста контроллер памяти проверяет все адреса памяти с помощью операции быстрого чтения/записи, чтобы убедиться в отсутствии ошибок в микросхемах памяти. Чтение/запись означает, что данные записываются в бит, а затем считываются из этого бита.
  • Компьютер загружает базовую систему ввода-вывода (BIOS) из ПЗУ. BIOS предоставляет самую основную информацию об устройствах хранения, последовательности загрузки, безопасности, возможности Plug and Play (автоматическое распознавание устройств) и некоторых других элементах.
  • Компьютер загружает операционную систему (ОС) с жесткого диска в оперативную память системы. Как правило, критически важные части операционной системы хранятся в оперативной памяти, пока компьютер включен. Это позволяет ЦП иметь немедленный доступ к операционной системе, что повышает производительность и функциональность всей системы.
  • Когда вы открываете приложение, оно загружается в ОЗУ. Чтобы экономить ОЗУ, многие приложения сначала загружают только основные части программы, а затем загружают другие части по мере необходимости.
  • После загрузки приложения все файлы, открытые для использования в этом приложении, загружаются в ОЗУ.
  • Когда вы сохраняете файл и закрываете приложение, файл записывается на указанное устройство хранения, а затем он и приложение удаляются из ОЗУ.

В приведенном выше списке каждый раз, когда что-то загружается или открывается, оно помещается в оперативную память. Это просто означает, что он был помещен во временное хранилище компьютера, чтобы ЦП мог легче получить доступ к этой информации. ЦП запрашивает необходимые данные из ОЗУ, обрабатывает их и записывает новые данные обратно в ОЗУ в непрерывном цикле. В большинстве компьютеров перетасовка данных между ЦП и ОЗУ происходит миллионы раз в секунду. Когда приложение закрывается, оно и все сопутствующие файлы обычно очищаются (удаляются) из оперативной памяти, чтобы освободить место для новых данных.Если измененные файлы не сохраняются на постоянное запоминающее устройство перед очисткой, они теряются.

Один распространенный вопрос о настольных компьютерах, который возникает все время, звучит так: "Зачем компьютеру нужно так много систем памяти?"

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 .

ИТ-специалист Марио Хаустейн работает на компьютере с операционной системой Linux в компьютерном центре Технического университета в Хемнице, Германия, 8 марта 2017 г. Ян Войтас/picture Alliance через Getty Images

Когда операционная система управляет памятью компьютера, необходимо решить две основные задачи:

  1. Каждый процесс должен иметь достаточно памяти для выполнения, и он не может ни запускаться в пространство памяти другого процесса, ни запускаться другим процессом.
  2. Различные типы памяти в системе должны использоваться правильно, чтобы каждый процесс мог выполняться наиболее эффективно.

Для первой задачи требуется, чтобы операционная система установила границы памяти для типов программного обеспечения и отдельных приложений.

В качестве примера рассмотрим воображаемую небольшую систему с 1 мегабайтом (1000 килобайт) ОЗУ. В процессе загрузки операционная система нашего воображаемого компьютера выделяет достаточно памяти для удовлетворения потребностей самой операционной системы. Допустим, операционной системе для работы требуется 300 килобайт. Теперь операционная система перемещается на дно пула оперативной памяти и начинает создавать различные программные драйверы, необходимые для управления аппаратными подсистемами компьютера. В нашем воображаемом компьютере драйверы занимают 200 килобайт. Таким образом, после полной загрузки операционной системы для процессов приложений остается 500 килобайт.

Когда приложения начинают загружаться в память, операционная система выделяет им определенный объем памяти. Когда запускается следующее приложение, операционная система забирает часть памяти у других открытых приложений, чтобы гарантировать, что новейшему приложению достаточно для работы. Когда это обеспечено, более важный вопрос заключается в том, что делать, если 500-килобайтное пространство приложения заполнено.

На большинстве компьютеров можно увеличить объем памяти сверх первоначального объема. Например, вы можете увеличить объем оперативной памяти на своем компьютере с 8 до 16 гигабайт. Но большая часть информации, которую приложение хранит в памяти, в любой момент времени не используется. Процессор может одновременно обращаться к памяти только в одном месте, поэтому подавляющее большинство оперативной памяти не используется в любой момент. Операционная система постоянно заменяет неиспользуемые части на используемые. Это дает каждому процессу свое собственное пространство и не дает им испортить друг друга. Этот метод называется управлением виртуальной памятью.

  • Высокоскоростной кэш. Это быстрый, относительно небольшой объем памяти, доступный ЦП через самые быстрые соединения. Контроллеры кэша предсказывают, какие фрагменты данных потребуются процессору в следующий раз, и загружают их из основной памяти в высокоскоростной кэш, чтобы повысить производительность системы.
  • Оперативная память. Это объем оперативной памяти, измеряемый в гигабайтах при покупке компьютера.
  • Вторичная память. Часто это жесткий диск (HDD) или твердотельный накопитель (SSD) внутри компьютера, который служит виртуальной оперативной памятью под управлением операционной системы.

Операционная система должна сбалансировать потребности различных процессов с доступностью различных типов памяти, перемещая данные в блоках, называемых страницами, между доступной памятью в соответствии с расписанием процессов.

Читайте также: