text stringlengths 0 4.32k |
|---|
Группа описаний может состоять из одного или более архитектурных описаний. Каждое такое архитектурное описание разрабатывается с применением установленных соответствующим ему методов архитектурного описания. Архитектурное описание может входить более чем в одну группу описаний74-6. |
Существует три типа группы описаний функциональные, логические и физические. Каждая из групп предназначена для описания собственных точек зрения и соответствующего им уровня сложности6224. |
Данная группа обеспечивает представление с точки зрения пользователей или операторов, которое включает продукты, относящиеся к фазам, сценариям и потокам задач операционной системы. Информационный поток может быть рассмотрен с пользовательского ракурса, также описываются и пользовательские интерфейсы. Примером продуктов, которые могут быть включены в это описание, будут функциональные данные или графики, сценарное описание включая использование кейсов, блок-схемы задач, организационные диаграммы и схемы информационных потоков6224. |
Данная группа обеспечивает представление с точки зрения руководителя или заказчика. Логическое представление включает продукты, которые определяют системные границы с её окружением и функциональные интерфейсы с внешними системами, также основные функции и поведение системы, потоки информации, внутренние и внешние наборы данных, внутренних и внешних пользователей, и внутренние функциональные интерфейсы. Примером продуктов могут быть блочные диаграммы функциональных потоковангл. FFBD, контекстные диаграммы, N²-диаграммы, IDEF0-диаграммы, данные поточных диаграмм и различных стейкхолдеров характерные продукты в том числе бизнес-зависимые продукты6224. |
Данная группа обеспечивает представление с точки зрения проектировщиков. Включает в себя |
Продукт может включать в себя физические блок-схемы на довольно высоком уровне детализации, топологии базы данных, интерфейс управления документами и стандарты. |
Все из трёх типов групп должны присутствовать в каждом описании архитектуры6224. |
Архитектурные описания в ходе жизненного цикла могут различно применяться всеми стейкхолдерами. Такие применения включают, но не ограничиваются, следующим |
</s_text> |
<s_text> |
Архитектура компьютера это модель компьютерной системы, воплощённая в её компонентах, их взаимодействии между собой и окружением, включающая также принципы её проектирования и развития12. Аспекты реализации например, технология, применяемая при реализации памяти не являются частью архитектуры3 |
Большинство современных компьютеров состоит из двух и более уровней34 |
Первая документально оформленная компьютерная архитектура находилась в переписке между Чарльзом Бэббиджем и Адой Лавлейс, описывающим механизм анализа. При создании компьютера Z1 в 1936 году Конрад Цузе описал в двух патентных заявках свои будущие проекты.5 Два других ранних и важных примера |
Статья Джона фон Неймана 1945 года, первый проект отчета об EDVAC, в котором описана организация логических элементов. |
Более подробный Предложенный Электронный Калькулятор Алана Тьюринга для Автоматического Вычислительного Двигателя, также в 1945 году, который привел статью Джона фон Неймана. |
Термин архитектура в компьютерной литературе восходит к работам Лило Р. Джонсона, Фридриха П. Брукса-младшего и Мохаммада Усмана Хана, которые все были сотрудниками отдела машинной организации в главном исследовательском центре IBM в 1959 году. Джонсону представилась возможность написать собственный отчет об исследовании суперкомпьютера Stretch, разработанного IBM в Лос-Аламосской национальной лаборатории тогда известной как Лос-Аламосская научная лаборатория. Чтобы описать уровень детализации при обсуждении роскошно оформленного компьютера, он отметил, что его описание форматов, типов команд, параметров устройства и быстрых улучшений было на уровне архитектуры системы термин, который казался более полезным, чем машинная организация. |
Позднее Брукс, дизайнер стрейтча, начал работу над второй книгой Планирование компьютерной системы проект Stretch, изд., W. Buchholz, 1962, написав |
Компьютерная архитектура, как и другая архитектура, это искусство определения потребностей пользователя структуры, а затем проектирования для максимально эффективного удовлетворения этих потребностей в рамках экономических и технологических ограничений |
Брукс продолжал помогать в разработке линейки компьютеров IBM System 360 теперь называемой IBM zSeries, в которой архитектура стала существительным, определяющим то, что пользователь должен знать.6 |
Самые ранние компьютерные архитектуры разрабатывались на бумаге, а затем непосредственно внедрялись в конечную аппаратную форму, а позже прототипы компьютерной архитектуры были физически созданы в виде транзисторно-транзисторной логической системы TTL, такой как прототипы 6800 и протестированный PA-RISC, и исправлены перед переходом к окончательному аппаратному обеспечению форма. Начиная с 1990-х годов, новые компьютерные архитектуры, как правило, строились, тестировались и конфигурировались в рамках любой другой компьютерной архитектуры в симуляторе компьютерной архитектуры либо в рамках ПЛИС в качестве программного микропроцессора, либо и того, и другого, прежде чем перейти к окончательной аппаратной форме.7 |
</s_text> |
<s_text> |
Микроархитектура иногда сокращается до µarch или uarch способ, которым данная архитектура набора команд реализована в процессоре. |
Каждая архитектура набора команд может быть реализована с помощью различных микроархитектур1. Реализации могут варьироваться в зависимости от целей конкретной разработки или в результате технологических сдвигов2. |
Архитектура компьютера является комбинацией микроархитектуры, микрокода и архитектуры набора команд. |
Архитектура набора команд это приблизительно то же самое, что и модель программирования, с точки зрения программиста на языке ассемблера или создателя компилятора. Архитектура набора команд, в числе прочего, включает модель исполнения, регистры процессора, форматы адресов и данных, в то время, как микроархитектура включает составные части процессора и способы их взаимосвязи и взаимодействия для реализации архитектуры набора команд. |
Однако во многих случаях работа элементов микроархитектуры контролируется микрокодом, встроенным в процессор. В случае наличия слоя микрокода в архитектуре процессора он выступает своеобразным интерпретатором, преобразуя команды уровня архитектуры набора команд в команды уровня микроархитектуры. При этом различные системы команд могут быть реализованы на базе одной микроархитектуры3. |
Микроархитектура машины обычно представляется в виде диаграмм определённой степени детализации, описывающие взаимосвязи различных микроархитектурных элементов, которые могут быть чем угодно от отдельных вентилей и регистров до целых АЛУ и даже более крупных элементов. На этих диаграммах обычно выделяют тракт данных где размещены данные и тракт управления который управляет движением данных4. |
Машины с различной микроархитектурой могут иметь одинаковую архитектуру набора команд и, таким образом, быть пригодными для выполнения тех же программ. Новые микроархитектуры или схемотехнические решения вместе с прогрессом в полупроводниковой промышленности позволяют новым поколениям процессоров достигать более высокой производительности, используя ту же архитектуру набора команд. |
Конвейерный тракт данных является наиболее широко используемым в современных микроархитектурах. Эта техника используется в большинстве современных микропроцессоров, микроконтроллеров и цифровых сигнальных процессоров. Конвейерная архитектура позволяет нескольким инструкциям перекрываться в исполнении, что напоминает сборочную линию. Конвейер включает несколько различных стадий, выбор которых является фундаментальным при разработке микроархитектуры.4 |
Некоторые из этих стадий включают выбор инструкций, декодирование инструкций, исполнение и запись результата. Некоторые архитектуры включают другие стадии, такие как доступ к памяти. Дизайн конвейера один из центральных вопросов проектирования микроархитектуры. |
Устройства исполнения также являются ключевыми для микроархитектуры. Они включают арифметико-логические устройства, устройства обработки чисел с плавающей точкой, устройства выборки и хранения, прогнозирование ветвления, параллелизм на уровне данных SIMD. Эти блоки производят операции или вычисления процессора. Выбор числа блоков исполнения, их задержек, пропускной способности и способа соединения памяти с системой также являются микроархитектурными решениями. |
Проектные решения уровня системы, такие как включать или нет периферийные устройства типа контроллеров памяти, могут считаться частью процесса разработки микроархитектуры, поскольку они содержат решения по уровню производительности и способам соединения этих периферийных устройств. |
В отличие от архитектурного дизайна, где достижение определённого уровня производительности является главной целью, проектирование микроархитектуры уделяет большее внимание другим ограничениям. Поскольку дизайн микроархитектуры прямо влияет на то, что происходит в системе, внимание должно быть уделено следующим проблемам |
В общем случае, все ЦПУ, одночиповые микропроцессоры и многочиповые реализации выполняют программы, производя следующие шаги |
Эта последовательность выглядит просто, но осложняется тем фактом, что иерархия памяти где располагаются инструкции и данные, которая включает в себя кэш, основную память и энергонезависимые устройства хранения, такие как жёсткие диски, всегда была медленнее самого процессора. Шаг 2 часто привносит длительные по меркам ЦПУ задержки, пока данные поступают по компьютерной шине. Значительная часть исследований посвящена разработкам, которые позволяют избегать таких задержек, насколько это возможно. В течение многих лет главной целью было выполнять больше инструкций параллельно, увеличивая таким образом эффективную скорость выполнения программ. Эти усилия вызывают усложнение логики и структуры схем. Изначально эти техники могли быть реализованы только на дорогих мейнфреймах и суперкомпьютерах вследствие большого объёма схем, необходимого для этого. По мере того, как полупроводниковая промышленность развивалась, всё большее количество этих техник могло быть реализовано в единственном полупроводниковом чипе. |
Краткий обзор микроархитектурных концепций, распространённых в современных процессорах. |
За годы системы команд развились от изначально очень простых до иногда очень сложных в определённых отношениях. В последнее время наиболее распространёнными становятся архитектуры RISC, VLIW , EPIC. Архитектуры, имеющие дело с параллелизмом на уровне данных, включают SIMD и векторные процессоры. Следует отметить, что многие используемые в этой области термины недостаточно содержательны. Особенно это касается CISC многие ранние разработки, по традиции относимые к этому классу архитектуры системы команд, на практике гораздо проще современных RISC. |
Однако выбор системы команд в значительной степени определяет сложность реализации высокопроизводительных устройств. Известной стратегией, использовавшейся при разработке первых RISC-процессоров, было упрощение инструкций до минимума индивидуальной семантической сложности в сочетании с высокой упорядоченностью и простотой кодирования. Такие единообразные инструкции просто извлекались, декодировались и исполнялись по принципу конвейера, позволяя реализовывать простую стратегию сокращения числа логических уровней для достижения более высоких частот функционирования. При этом кэш-память инструкций компенсировала естественно низкую плотность кода при высоких частотах работы, а большие наборы регистров использовались для исключения, насколько это возможно, обращений к медленной памяти. |
Одна из первых и наиболее мощных техник повышения производительности это использование конвейера инструкций. Ранние модели процессоров должны были выполнить все описанные выше шаги для одной инструкции, прежде чем перейти к следующей. Большие части схемы оставались неиспользуемыми на любом отдельном шаге. Например, часть схемы, осуществляющая декодирование инструкции, останется неиспользуемой во время её исполнения и так далее. |
Конвейеры увеличивают производительность, позволяя нескольким инструкциям прокладывать свой путь через процессор в одно и то же время. В том же простом примере процессор начал бы декодировать шаг 1 новую инструкцию, в то время как предыдущая ожидала бы результатов. В этом случае до четырёх инструкций могло находиться в обработке единовременно, позволяя процессору выглядеть в четыре раза быстрее. В то же время, любая отдельная инструкция выполняется в течение того же самого времени, поскольку существуют те же четыре шага, хотя в целом процессор выдаёт больше обработанных инструкций и может работать на значительно более высоких тактовых частотах. |
RISC сделал конвейеры меньше и значительно проще в конструировании, отделив каждый этап обработки инструкций, зафиксировав длину машинной инструкции и сделав время их выполнения одинаковым один такт или как максимум один цикл доступа к памяти из-за выделения инструкций load и store. Процессор в целом функционирует на манер сборочной линии с инструкциями, поступающими с одной стороны и результатами, выходящими с другой. Из-за уменьшенной сложности классического RISC-конвейера, конвейерезированное ядро и кэш инструкций могли быть размещены на кристалле того же размера, который содержал бы лишь ядро в случае CISC-архитектуры. Это и было истинной причиной того, что RISC был быстрее. Ранние разработки, такие как SPARC и MIPS часто работали в 10 раз быстрее CISC-решений Intel и Motorola той же тактовой частоты и цены. |
Конвейеры никоим образом не ограничиваются RISC-разработками. В 1986 году флагманская реализация VAX VAX 8800 была сильно конвейеризирована, несколько опережая коммерческие реализации MIPS и SPARC. Большинство современных процессоров даже встроенных конвейеризированы, а процессоры с микрокодом но без конвейеров можно встретить только среди наиболее ограниченных по площади встроенных решений. Большие CISC машины, от VAX 8800 до современных Pentium 4 и Athlon используют как микрокод, так и конвейеры. Улучшения в конвейеризации и кэшировании два важнейших микроархитектурных сдвига, позволяющих производительности процессоров идти в ногу со схемными технологиями, на которых они основаны. |
Когда улучшения в производстве чипов позволили размещать на кристалле ещё больше логики, начался поиск способов применения этого ресурса. Одним из направлений стало размещение прямо на кристалле чипа очень быстрой кэш памяти, доступ к которой происходил всего за несколько тактов процессора, в отличие от большого их количества при работе с основной памятью. При этом процессор также включал контроллер кэша, автоматизировавший чтение и запись данных в кэш. |
RISC-процессоры стали снабжаться кэшем в середине-конце 1980-х часто объёмом всего 4 КБ. Этот объём постоянно возрастал, и современные процессоры имеют по крайней мере 512 КБ, а наиболее мощные 1,2,4,6,8 и даже 12 МБ кэш-памяти, организованной в иерархию. В целом, больший объём кэша означает большую производительность вследствие меньшего времени простоя процессора. |
Кэш-память и конвейеры хорошо дополняют друг друга. Если первоначально не имело смысл создавать конвейеры, работающие быстрее времени доступа к основной памяти, то с появлением кэша конвейер стал ограничен лишь более короткими задержками доступа к быстрой памяти на чипе. В итоге это позволяло увеличивать тактовые частоты процессоров. |
Одно из препятствий в достижении более высокой производительности за счёт параллелизма на уровне данных возникает вследствие остановки и переполнения конвейера при ветвлениях. Обычно до конца неизвестно, будет ли выбрана ветвь условного ветвления в конвейере, поскольку ветвление зависит от результата, который берётся из регистра. С того времени, как декодер инструкций процессора выяснил, что натолкнулся на инструкцию, вызывающую ветвление до того, как определяющее решение значение может быть прочитано из регистра, конвейер необходимо остановить на несколько циклов. Если ветвь выбрана, то его нужно заполнить. Одновременно с ростом частоты процессоров увеличивалась глубина конвейеров и современные разработки имеют до 20 стадий. С учётом того, что в среднем каждая пятая инструкция вызывает ветвление, без дополнительных мер возникнет значительный простой. |
Такие техники, как прогнозирование ветвлений и спекулятивное исполнение используются для уменьшения этих потерь. |
Прогнозирование ветвления заключается в том, что оборудование делает обоснованное решение о том, какая из ветвей будет выбрана для исполнения. Современные разработки имеют достаточно сложные статистические системы прогнозирования, которые используют результаты последних ветвлений для предсказания будущих с большой точностью. Такие решения позволяют аппаратуре предварительно считать инструкции, не дожидаясь результата из регистра. |
Спекулятивное исполнение это дальнейшее развитие идеи, при котором инструкции из предсказанного пути не только считываются, но и исполняются до того, как становится точно известно, будет ли выбрана ветвь. Это помогает достичь высокой производительности, если решение было правильным, но вызывает риск большой потери времени, если решение ошибочно и инструкции нужно отменить. |
Изначально, даже процессоры конвейерной микроархитектуры могли запускать только одну инструкцию в каждый момент времени. Очевидно, что программы могли бы выполняться быстрее, если запускать несколько инструкций одновременно. Именно этого достигают суперскалярные микроархитектуры за счёт использования нескольких одинаковых функциональных блоков, таких как АЛУ. Такие архитектуры появились когда на схеме стало возможно размещать больше элементов и к концу 1980-х они вышли на рынок. |
В современных разработках часто можно видеть два устройства выборки, одно устройство хранения многие инструкции не имеют результатов для хранения, два или более целочисленных АЛУ, два или более устройства обработки чисел с плавающей точкой, устройство SIMD и другие. Логика управления значительно усложнилась, обеспечивая чтение из памяти большого количества инструкций, распределение их по свободным функциональным блокам, сбор и упорядочение результатов. |
Появление кэшей сократило частоту и длительность простоев из-за ожидания чтения данных из иерархии памяти, но не устранило их совсем. В ранних разработках отсутствие данных в кэше вынуждало контроллер кэша остановить процессор и ожидать. Очевидно, что в программе почти всегда есть другие инструкции, данные для которых доступны в кэше в данный момент. Внеочередное исполнение позволяет выполнить эти инструкции в то время, как предыдущие ожидают данных из кэша. Затем результаты упорядочиваются так, что сохраняется предусмотренный в программе порядок. Эта техника также используется, чтобы избегать других остановок вследствие зависимых операндов, как в случае инструкций, ожидающих результатов длинных операций с плавающей точкой или других многоцикловых операций. |
Переименование регистров это техника, позволяющая избежать ненужного последовательного выполнения инструкций программы вследствие использования этими инструкциями одних и тех же регистров. Предположим, имеется две группы инструкций, использующих один регистр. Одна группа инструкций должна предшествовать другой для того, чтобы освободить этот регистр. Но если вторую группу инструкций перенаправить на другой однотипный регистр, то обе группы могут выполняться параллельно. |
В определённый период разработчики компьютеров оказались в тупике, связанном с растущим несоответствием между рабочими частотами ЦПУ и временем доступа к DRAM. Ни одна из технологий, эксплуатирующих параллелизм уровня инструкций внутри одной программы не могла компенсировать длительные остановки, возникающие когда данные должны быть прочитаны из основной памяти. К тому же, большое число транзисторов и высокие тактовые частоты, необходимые для более совершенных способов организации параллелизма инструкций, требовали таких уровней рассеивания тепла, что устройства нельзя было дёшево охлаждать. По этим причинам новые поколения компьютеров стали использовать более высокие уровни параллелизма, существовавшие вне одной программы или одного программного потока. |
Эта тенденция также известна как вычисления с высокой пропускной способностью enHigh-throughput computing и возникла в своё время на рынке мэйнфреймов, где OLTP требовала не столько высокой скорости обработки отдельной транзакции, сколько возможности обрабатывать большое их число одновременно. С распространением приложений, базирующихся на использовании транзакций, таких, как сетевая маршрутизация и обслуживание веб-сайтов, в компьютерной индустрии вновь появился акцент на ёмкости и пропускной способности. |
Одним из способов достижения параллелизма такого вида являются многопроцессорные системы компьютеры с несколькими ЦПУ. Когда-то ограничивавшиеся мэйнфреймами и суперкомпьютерами, многопроцессорные системы в виде миниатюрных 2-8-процессорных серверов становятсяисточник не указан 3719 дней обычным явлением в малом бизнесе. Для крупных корпораций характерны масштабные мультипроцессоры 16-256. В 1990-е появились и многопроцессорные персональные компьютеры. |
По мере дальнейшего уменьшения размера транзисторов с соответствующим увеличением их числа в интегральных микросхемах получали распространение многоядерные процессоры, у которых несколько физических процессорных ядер размещаются в единственном кремниевом чипе. Сначала такие решения предназначались для рынка встроенных систем, где более простые и компактные архитектуры позволяли разместить несколько экземпляров ЦПУ на одном кристалле. К 2005 году полупроводниковая технология позволила поместить в один корпус два высокопроизводительных универсальных процессора. В некоторых проектах, таких, как UltraSPARC T1 Sun Microsystems, разработчики вернулись к более простым микроархитектурам скалярным с исполнением по порядку с тем, чтобы разместить больше процессоров на одном кристалле. |
Многопоточность является ещё одной технологией, получившей распространение сравнительно недавнокогда?. Суть её в том, что когда процессору необходимо получить данные из медленной основной памяти, он вместо того, чтобы простаивать в ожидании этих данных, переключается на выполнение другого программного потока, который готов к исполнению. Не улучшая время выполнения отдельной программы, многопоточность тем не менее увеличивает пропускную способность всей системы. Концептуально операции многопоточного процессора эквивалентны переключению контекста процесса или потока на уровне операционной системы. Различие состоит в том, что многопоточный процессор производит переключение активного потока за один такт, в то время как программная реализация на уровне ОС требует на несколько порядков больших временных затрат. Это достигается путём аппаратной репликации регистрового контекста для каждого потока. |
Дальнейшее развитие микроархитектур в этом направлении связано с одновременной многопоточностью. При этом суперскалярный процессор выполняет инструкции разных программ и потоков одновременно. |
</s_text> |
<s_text> |
Операционная система, сокр. ОС англ. operating system, OS программное обеспечение, управляющее компьютерами включая микроконтроллеры и позволяющее запускать на них прикладные программы1. Предоставляет программный интерфейс для взаимодействия с компьютером, управляет прикладными программами1 и занимается распределением предоставляемых ресурсов, в том числе между прикладными программами2. Некоторые операционные системы позволяют прикладным программам работать с аппаратным обеспечением напрямую3. В широком смысле под операционной системой понимается совокупность ядра операционной системы и работающих поверх него программ и утилит, предоставляющих интерфейс для взаимодействия пользователя с компьютером3. |
В логической структуре типичной вычислительной системы операционная система занимает положение между устройствами с их микроархитектурой, машинным языком и, возможно, собственными встроенными микропрограммами драйверами с одной стороны и прикладными программами с другой. |
Разработчикам программного обеспечения операционная система позволяет абстрагироваться от деталей реализации и функционирования устройств, предоставляя минимально необходимый набор функций см. интерфейс программирования приложений. |
В большинстве вычислительных систем операционная система является основной, наиболее важной а иногда и единственной частью системного программного обеспечения. С 1990-х годов наиболее распространёнными операционными системами являются системы семейства Windows, Unix и UNIX-подобные системы. |
Предшественником операционных систем следует считать служебные программы загрузчики и мониторы, а также библиотеки часто используемых подпрограмм, начавшие разрабатываться с появлением универсальных компьютеров 1-го поколения конец 1940-х годов. Служебные программы минимизировали физические манипуляции оператора с оборудованием, а библиотеки позволяли избежать многократного программирования одних и тех же действий осуществления операций ввода-вывода, вычисления математических функций и т. п.. |
В 19501960-х годах сформировались и были реализованы основные идеи, определяющие функциональность ОС пакетный режим, разделение времени и многозадачность, разделение полномочий, реальный масштаб времени, файловые структуры и файловые системы. Одной из самых первых операционных систем была GM-NAA IO, разработанная в 1955 году для компьютера IBM 704. |
Необходимость оптимального использования дорогостоящих вычислительных ресурсов привела к появлению концепции пакетного режима исполнения программ. Пакетный режим предполагает наличие очереди программ на исполнение, причём система может обеспечивать загрузку программы с внешних носителей данных в оперативную память, не дожидаясь завершения исполнения предыдущей программы, что позволяет избежать простоя процессора. |
Уже пакетный режим в своём развитом варианте требует разделения процессорного времени между выполнением нескольких программ. |
Необходимость в разделении времени многозадачности, мультипрограммировании проявилась ещё сильнее при распространении в качестве устройств ввода-вывода телетайпов а позднее, терминалов с электронно-лучевыми дисплеями 1960-е годы. Поскольку скорость клавиатурного ввода и даже чтения с экрана данных оператором намного ниже, чем скорость обработки этих данных компьютером, использование компьютера в монопольном режиме с одним оператором могло привести к простою дорогостоящих вычислительных ресурсов. |
Разделение времени позволило создать многопользовательские системы, в которых один как правило центральный процессор и блок оперативной памяти соединялся с многочисленными терминалами. При этом часть задач таких как ввод или редактирование данных оператором могла исполняться в режиме диалога, а другие задачи такие как массивные вычисления в пакетном режиме. |
Распространение многопользовательских систем потребовало решения задачи разделения полномочий, позволяющей избежать возможности изменения исполняемой программы или данных одной программы в памяти компьютера другой программой намеренно или по ошибке, а также изменения самой системы прикладной программой. |
Реализация разделения полномочий в операционных системах была поддержана разработчиками процессоров, предложивших архитектуры с двумя режимами работы процессора реальным в котором исполняемой программе доступно всё адресное пространство компьютера и защищённым в котором доступность адресного пространства ограничена диапазоном, выделенным при запуске программы на исполнение. |
Применение универсальных компьютеров для управления производственными процессами потребовало реализации масштаба реального времени реального времени синхронизации исполнения программ с внешними физическими процессами. |
Включение функции масштаба реального времени позволило создавать решения, одновременно обслуживающие производственные процессы и решающие другие задачи в пакетном режиме иили в режиме разделения времени. |
Постепенная замена носителей с последовательным доступом перфолент, перфокарт и магнитных лент накопителями произвольного доступа на магнитных дисках. |
Файловая система способ хранения данных на внешних запоминающих устройствах. |
Основные функции |
Дополнительные функции |
Существуют две группы определений операционной системы набор программ, управляющих оборудованием и набор программ, управляющих другими программами. Обе они имеют свой точный технический смысл, который связан с вопросом, в каких случаях требуется операционная система. |
Есть приложения вычислительной техники, для которых операционные системы излишни. Например, встроенные микрокомпьютеры, содержащиеся во многих бытовых приборах, автомобилях иногда по десятку в каждом, простейших сотовых телефонах, постоянно исполняют лишь одну программу, запускающуюся по включении. Многие простые игровые приставки также представляющие собой специализированные микрокомпьютеры могут обходиться без операционной системы, запуская при включении программу, записанную на вставленном в устройство картридже или компакт-диске. |
Операционные системы нужны |
Таким образом, современные универсальные операционные системы можно охарактеризовать, прежде всего, как |
Многозадачность и распределение полномочий требуют определённой иерархии привилегий компонентов в самой операционной системе. В составе операционной системы различают три группы компонентов |
Большинство программ, как системных входящих в операционную систему, так и прикладных, исполняются в непривилегированном пользовательском режиме работы процессора и получают доступ к оборудованию и, при необходимости, к другим ресурсам ядра, а также ресурсам иных программ только посредством системных вызовов. Ядро исполняется в привилегированном режиме именно в этом смысле говорят, что система точнее, её ядро управляет оборудованием. |
В определении состава операционной системы значение имеет критерий операциональной целостности замкнутости система должна позволять полноценно использовать включая модификацию свои компоненты. Поэтому в полный состав операционной системы включают и набор инструментальных средств от текстовых редакторов до компиляторов, отладчиков и компоновщиков. |
Ядро центральная часть операционной системы, управляющая выполнением процессов, ресурсами вычислительной системы и предоставляющая процессам координированный доступ к этим ресурсам. Основными ресурсами являются процессорное время, память и устройства ввода-вывода. Доступ к файловой системе и сетевое взаимодействие также могут быть реализованы на уровне ядра. |
Как основополагающий элемент операционной системы, ядро представляет собой наиболее низкий уровень абстракции для доступа приложений к ресурсам вычислительной системы, необходимым для их работы. Как правило, ядро предоставляет такой доступ исполняемым процессам соответствующих приложений за счёт использования механизмов межпроцессного взаимодействия и обращения приложений к системным вызовам ОС. |
Описанная задача может различаться в зависимости от типа архитектуры ядра и способа её реализации. |
Объекты ядра ОС |
Семейство Windows |
Семейство UNIX |
К концу 1960-х годов отраслью и научно-образовательным сообществом был создан целый ряд операционных систем, реализующих все или часть очерченных выше функций. К ним относятся Atlas Манчестерский университет, CTSSангл. и ITSангл. Массачусетский технологический институт, MIT, THE Эйндховенский технологический университет, RS4000 Университет Орхуса и др. всего эксплуатировалось более сотни различных ОС. |
Наиболее развитые операционные системы, такие как OS360 IBM, SCOPE CDC и завершённый уже в 1970-х годах Multics MIT и Bell Labs, предусматривали возможность исполнения на многопроцессорных компьютерах. |
Эклектичный характер разработки операционных систем привёл к нарастанию кризисных явлений, прежде всего, связанных с чрезмерными сложностью и размерами создаваемых систем. Системы были плохо масштабируемыми более простые не могли использовать все возможности крупных вычислительных систем более развитые неоптимально исполнялись на малых или не могли исполняться на них вовсе и полностью несовместимыми между собой, их разработка и совершенствование затягивались. |
Задуманная и реализованная в 1969 году Кеном Томпсоном при участии нескольких коллег включая Денниса Ритчи и Брайана Кернигана, операционная система UNIX первоначально UNICS, что обыгрывало название Multics собрала в себя многие черты более ранних систем, но обладала целым рядом свойств, отличающих её от большинства предшественниц |
Subsets and Splits
No community queries yet
The top public SQL queries from the community will appear here once available.