Операционная система (operating system) - комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые,
c одной стороны, выступают как интерфейс между устройствами вычислительной системы и прикладными программами, а с другой стороны - предназначены для управления устройствами, управления вычислительными процессами, эффективного распределения вычислительных ресурсов между вычислительными процессами и организации надёжных вычислений.
ОС предоставляет пользователю базовый набор инструментов и среду для хранения данных, а так же средства задания последовательности использования инструментов. Время, в течении которого пользователь решает последовательно одну или несколько задач, пользуясь при этом средствами, предоставляемыми ОС, называется сеансом.
В начале любого сеанса пользователь идентифицирует себя, в конце указывает на необходимость его завершения. Последовательность использования инструментов, записанная на некотором формальном языке, называется заданием, сам язык - языком управления заданиями.
Пользователю предоставляется некоторый интерфейс общения с командным интерпретатором, при использовании которого команды вводятся с клавиатуры, а результат их выполнения выводится на экран. Такой интерфейс ассоциируется с логическим понятием терминала - совокупности устройств ввода (клавиатура) и устройств вывода (дисплей, выводящий текстовую информацию).
ОС выполняет функции управления аппаратными ресурсами, их распределения между выполняемыми программами пользователя и формирует некоторую среду, содержащую данные, необходимые для выполнения программ. Такая среда называется информационным окружением. В информационное окружение входят все данные и объекты, обрабатываемые ОС, которые оказывают существенное влияние на выполнение программы.
Программа (в общем случае) - набор инструкций процессора, хранящийся на диске (или другом накопителе). Для того, чтобы программа могла быть запущена на выполнение, ОС должна создать среду выполнения - информационное окружение, необходимое для выполнения программы. После этого ОС перемещает исполняемый код и данные программы в ОП и инициирует выполнение программы.
Выполняемая программа образует процесс. Процесс представляет собой совокупность информационного окружения и области памяти, содержащей исполняемый код и данные программы. Обычно в памяти, адресуемой ОС, может работать большое число процессов.
На однопроцессорных компьютерах выполняется 1 процесс, остальные в ждут в очереди.
Процесс, имеющий возможность получить входные данные от пользователя с клавиатуры и вывести результат своей работы на экран, называется процессом переднего плана, процесс, выполняемый без непосредственного взаимодействия с пользователем - фоновым процессом.
В ходе своей работы процессы используют вычислительную мощность процессора, ОП, обращаются к внешним файлам, внутренним данным ядра ОС. Все эти объекты входят в информационное окружение процесса и называются ресурсами.
Ресурсом может быть как физический объект, к которому ОС предоставляет доступ- процессор, ОП, дисковые накопители, так и логический объект, который существует в пределах самой ОС, например таблица выполняемых процессов или сетевых подключений.
Неразделяемые ресурсы могут быть использованы на заданном участке времени только одним процессом. Пример такого ресурса файл, открытый на запись в исключительном режиме - все попытки использовать этот файл другими процессами(даже на чтение) завершаются неудачей.
Разделяемые ресурсы могут использоваться несколькими процессами. При этом к таким ресурсам возможен одновременный доступ процессов (например, к часам, при помощи которых определяется текущее системное время).
Некоторые разделяемые ресурсы не могут обеспечить одновременный доступ, но позволяют использовать их нескольким процессами, не дожидаясь момента полного освобождения ресурса. В этом случае используется квантование моментов использования ресурса по времени. Квант намного меньше полного времени решения задачи.
Процессы, ожидающие предоставления доступа к разделяемому ресурсу, организуется в очередь по приоритету.
