W010744 Контрольная работа Программные инструментальные средства анализа и оптимизации операционных систем

Содержание

Введение                                                                3

1. Понятие операционной системы (ОС)             4

2. Анализ состава операционных систем            6

3. Оптимизация операционных систем               10

Заключение                                                            16

Список литературы                                         17

Введение

  Проблема принятия решения при оптимизации и управлении стала одной из самых острых проблем современности. Процесс оптимизации должен лежать в основе всей экономической деятельности, поскольку классические функции профессионала заключаются в том, чтобы с одной стороны проектировать новые, более эффективные экономические системы и с другой - разработать способы повышения качества функционирования существующих. Сфера применения теории оптимизации в настоящее время достаточно широка и включает следующие основные направления: - проектирование систем и их составных частей; - планирование и анализ функционирования существующих систем; - анализ и обработка информации; - управление динамическими системами. Решение даже несложных задач, в которых число возможных допустимых решений невелико, отыскание оптимального решения, обращающего значения некоторой функции качества в максимум (или минимум), весьма непросто. Используя метод перебора для каждого возможного решения, можно вычислить значение критерия оптимизации и провести сравнение, выбрав требуемое (максимальное или минимальное, в зависимости от задачи) решение. Если число возможных решений велико, то поиск оптимального решения методом перебора фактически невозможен, приходится использовать численные методы теории оптимизации, позволяющие конечным числом шагов найти оптимальное решение. Как правило, размерность задач оптимизации достаточно велика, что требует выполнения громоздких расчетов и значительных затрат времени. Поэтому оптимизационные методы в основном ориентированы на реализацию с помощью ЭВМ.

1. Понятие операционной системы (ОС)

  Операционная система - базовый комплекс компьютерных программ, обеспечивающий управление аппаратными средствами компьютера, работу с файлами, ввод и вывод данных, а также выполнение прикладных программ и утилит.

  При включении компьютера операционная система загружается в память раньше остальных программ и затем служит платформой и средой для их работы. Помимо вышеуказанных функций ОС может осуществлять и другие, напр., предоставление пользовательского интерфейса, сетевое взаимодействие и т. п.

Интерфейсные функции:

• Управление аппаратными средствами, устройствами ввода/вывода

• Файловая система

• Поддержка многозадачности (разделение использования памяти, времени выполнения)

• Ограничение доступа, многопользовательский режим работы

• Компьютерная сеть

Внутренние функции:

• Обработка прерываний

• Виртуальная память

• Планировщик задач

• Буферы ввода-вывода

• Обслуживание драйверов устройств

  Основные цели работы операционной системы следующие:

  1 - Обеспечение удобства, эффективности, надежности, безопасности выполнения пользовательских программ. Для пользователя самое главное – чтобы его программа работала, вела себя предсказуемо, выдавала необходимые ему правильные результаты, не давала сбоев, не подвергалась внешним атакам. Вычислительную среду для такого выполнения программ и обеспечивает операционная система.

2 - Обеспечение удобства, эффективности, надежности, безопасности использования компьютера. Операционная система обеспечивает максимальную полезность и эффективность использования компьютера и его ресурсов, обрабатывает прерывания, защищает компьютер от сбоев, отказов и хакерских атак. Эта деятельность ОС может быть не столь заметной для пользователя, но она осуществляется постоянно.

  3 - Обеспечение удобства, эффективности, надежности, безопасности использования сетевых, дисковых и других внешних устройств, подключенных к компьютеру. Особая функция операционной системы, без которой невозможно использовать компьютер, - это работа с внешними устройствами. Например, ОС обрабатывает любое обращение к жесткому диску, обеспечивая работу соответствующего драйвера (низкоуровневой программы для обмена информацией с диском) и контроллера (специализированного процессора, выполняющего команды ввода-вывода с диском).

4 - Особая важность среди функций современных ОС - обеспечение безопасности, надежности и защиты данных. Следует учитывать, что компьютер и операционная система работают в сетевом окружении, в котором постоянно возможны и фактически происходят атаки хакеров и их программ, ставящие своей целью нарушение работы компьютера, "взлом" конфиденциальных данных пользователя, хранящихся на нем, похищение логинов, паролей, использование компьютера как "робота" для рассылки реклам или вирусов и др. В связи с этим в 2002 г. фирма Microsoft объявила инициативу по надежным и безопасным вычислениям, целью которой является повышение надежности и безопасности всего программного обеспечения, прежде всего – операционных систем.

2. Анализ состава операционных систем

Важно понять, что операционные системы эволюционировали уже в течение целого ряда десятилетий и что некоторые из их характерных особенностей и (или) составных частей могут отсутствовать в некоторых системах. В других случаях необходимость в том или ином специфическом компоненте операционной системы может показаться вам совершенно неочевидной из-за особенностей аппаратных средств вычислительной системы или из-за недостаточной подготовки слушателя. В настоящее время операционные системы не являются «машинно-независимыми» в отличие от многих языков программирования.  

  Управление данными представляет собой обобщение понятия системы управления вводом-выводом, которая организует ввод-вывод при выполнении вычислительной системой всех возможных заданий. Система управления данными обеспечивает гибкость организации данных и удобство доступа к ним; кроме того, в большинстве случаев она позволяет достигнуть независимости от аппаратуры и дает возможность организовать систему библиотечных ссылок для файлов данных.

Управление заданиями связано с той управляющей информацией (т.е. с языком управления заданиями или с управляющими картами), которая используется для управления функционированием операционной системы и для выбора характера реакций операционной системы на запросы, поступающие на обслуживание.

Для выполнения программ все они должны быть загружены в основную память. Редактирование связей относится к процессу объединения программных модулей перед их выполнением, а загрузка связана с физическим процессом подготовки задания к выполнению.

Управление программами связано с таким формированием структуры программы, после которого она может выполняться в отведенной для нее части памяти. Когда размер программы превышает объем выделенной памяти, программа должна быть так сегментирована, чтобы сегменты, не используемые в текущий момент, могли быть размещены во внешней памяти, например в устройствах прямого доступа. Когда требуется сегмент, находящийся во внешней памяти, он считывается «поверх» сегмента, расположенного в основной памяти. Такое сегментирование программы называется наложением, оно выполняется автоматически операционной системой под воздействием управляющей информации, заданной пользователем.