Учебно-практическое пособие Москва 2009
| Вид материала | Учебно-практическое пособие |
- Учебно-практическое пособие для студентов всех специальностей и всех форм обучения, 1258.5kb.
- Н. В. Коротаева информатика учебно-практическое пособие, 1344.68kb.
- А. С. Чечёткин бухгалтерский учёт производства и контроль использования кормов в сельскохозяйственных, 3137.57kb.
- Учебно-практическое пособие Экономическая политика Ускенбаева А. Р. для дистанционного, 3571.1kb.
- Практическое пособие Москва удк 159. 98 Ббк 88. 5 К89, 4383.9kb.
- А. А. Международные стандарты аудита: Учебно-практическое пособие, 2492.5kb.
- Л. С. Аистов а квалификация хулиганства учебно-практическое пособие, 674.56kb.
- Научно-практическое пособие Белгород 2009 ббк 67. 401. 133. 121, 1185.42kb.
- Учебно-практическое пособие по курсу «Мировая экономика» Уфа 2008, 4359.28kb.
- Учебно-практическое пособие для студентов всех специальностей и всех форм обучения, 1395.3kb.
Операционные системы для смарт-карт
Самые маленькие операционные системы работают на смарт-картах, представляющих собой устройство размером с кредитную карту, содержащее центральный процессор. На такие операционные системы накладываются крайне жесткие ограничения по мощности процессора и памяти. Некоторые из них могут управлять только одной операцией, например электронным платежом, но другие операционные системы на тех же самых смарт-картах выполняют сложные функции. Зачастую они являются патентованными системами.
Некоторые смарт-карты являются Java-ориентированными. Это означает, что ПЗУ (постоянная память, по-английски она называется ROM, Read Only Memory — память только для чтения) смарт-карт содержит интерпретатор виртуальной машины Java (JVM, Java Virtual Machine). Апплеты Java (маленькие программы) загружаются на карту и выполняются JVM-интерпретатором. Некоторые из таких карт могут одновременно управлять несколькими апплетами Java, что приводит к многозадачности и необходимости планирования. Из-за одновременной работы двух и более программ возникает необходимость в управлении ресурсами и защитой. Соответственно, все эти задачи выполняет обычно крайне примитивная операционная система, находящаяся на смарт-карте.
2.2. ЭВОЛЮЦИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ
Пытаясь понять основные требования, предъявляемые к операционным системам, а также значение основных возможностей современных операционных систем, полезно проследить за их эволюцией, происходившей на протяжении многих лет.
Последовательная обработка данных
В самых первых компьютерах, в период от конца 40-х до средины 50-х годов, программы непосредственно взаимодействовали с аппаратным обеспечением машины; операционных систем в то время еще не было. Эти компьютеры управлялись с пульта управления, состоящего из сигнальных ламп, тумблеров, некоторого устройства для ввода данных и принтера. Программы, машинные коды и данные загружались через устройство ввода данных (например, устройство ввода с перфокарт). Если из-за ошибки происходил останов программы, о возникновении сбойной ситуации свидетельствовали аварийные сигнальные лампы. Чтобы определить причину ошибки, программист должен был проверить состояние регистров процессора и основной памяти. Если программа успешно завершала свою работу, ее выходные данные распечатывались на принтере.
Ранние системы имели две основные проблемы.
- Расписание работы. На большинстве машин нужно было предварительно заказать машинное время, записавшись в специальный график. Обычно пользователь мог заказать время, кратное некоторому периоду, например, получасу. Тогда, записавшись на 1 час, он мог закончить работу за 45 минут, что приводило к простою компьютера. С другой стороны, если пользователь не укладывался в отведенное время, он должен был прекращать работу, прежде чем задача завершит выполнение.
- Время подготовки к работе. Для запуска каждой программы, называемой заданием (job), нужно было загрузить в память компилятор и саму программу, обычно составленную на языке высокого уровня (исходный текст), сохранить скомпилированную программу (объектный код), а затем загрузить и скомпоновать объектный код с библиотечными функциями. Для каждого из этих этапов могли понадобиться установка и съем магнитных лент или загрузка колоды перфокарт. При возникновении фатальной ошибки беспомощному пользователю не оставалось ничего другого, как начинать весь подготовительный процесс заново. Таким образом, значительное время затрачивалось лишь на то, чтобы подготовить программу к собственно исполнению.
Такой режим работы можно назвать последовательной обработкой данных. Это название отражает тот факт, что пользовательские программы исполнялись на компьютере последовательно. Спустя некоторое время в попытке повысить эффективность последовательной обработки были разработаны различные системные инструменты. К ним относятся библиотеки функций, редакторы связей, загрузчики, отладчики и драйверы ввода-вывода, существующие в виде программного обеспечения, общедоступного для всех пользователей.
Простые пакетные системы
Первые машины были очень дорогими, поэтому было важно использовать их как можно эффективнее. Простои, происходившие из-за несогласованности расписания, а также время, затраченное на подготовку задачи, — все это обходилось слишком дорого; эти непроизводительные затраты были непозволительной роскошью.
Чтобы повысить эффективность работы, была предложена концепция пакетной операционной системы. Похоже, первые пакетные операционные системы (и вообще первые операционные системы какого бы то ни было типа) были разработаны в средине 50-х годов в компании General Motors для машин IBM 701. Впоследствии эта концепция была усовершенствована и внедрена определенным кругом пользователей на IBM 704. В начале 60-х годов некоторые поставщики разработали пакетные операционные системы для своих компьютеров. Одной из заметных систем того времени является IBSYS фирмы IBM, разработанная для компьютеров 7090/7094 и оказавшая значительное влияние на другие системы.
Главная идея, лежащая в основе простых пакетных схем обработки, состоит в использовании программы, известной под названием монитор (monitor). Используя операционную систему такого типа, пользователь не имеет непосредственного доступа к машине. Вместо этого он передает свое задание на перфокартах или магнитной ленте оператору компьютера, который собирает разные задания в пакеты и помещает их в устройство ввода данных. Так они передаются монитору. Каждая программа составлена таким образом, что при завершении ее работы управление переходит к монитору, который автоматически загружает следующую программу.
Чтобы понять работу этой схемы, рассмотрим ее с точки зрения монитора и процессора.
- Работа схемы с точки зрения монитора. Монитор управляет последовательностью событий. Чтобы это было возможно, большая его часть должна всегда находиться в основной памяти и быть готовой к работе (рис. 2.3). Эту часть монитора называют резидентным монитором. Оставшуюся часть составляют утилиты и общие функции, которые загружаются в виде подпрограмм, вызываемых программой пользователя в начале выполнения каждого задания (если они для него требуются). Монитор считывает с устройства ввода данных (обычно это устройство ввода с перфокарт или магнитная лента) по одному заданию. При этом текущее задание размещается в области памяти, предназначенной для программ пользователя, и ему передается управление. По завершении задания оно возвращает управление монитору, который сразу же начинает считывать следующее задание. Результат исполнения каждого задания направляется на устройство вывода, например принтер.
- Работа схемы с точки зрения процессора. Допустим, в некоторый момент времени процессор исполняет команды, которые находятся в той части основной памяти, которую занимает монитор. Это приводит к тому, что в другую область памяти считывается новое задание. После того как задание полностью считано, монитор отдает процессору команду перехода, по которой он должен начать исполнение программы пользователя. Процессор переходит к обработке программы пользователя и выполняет ее команды до тех пор, пока не дойдет до конца или пока не возникнет сбойная ситуация. В любом из этих двух случаев следующей командой, которую процессор извлечет из памяти, будет команда монитора. Таким образом, фраза «контроль передается заданию» означает, что процессор перешел к извлечению и выполнению команд программы пользователя. Фраза же «контроль возвращается монитору» означает, что теперь процессор извлекает из памяти и выполняет команды монитора.