- •Понятие и роль операционной системы
- •Операционные системы, их модули и машинные команды
- •Функции операционной системы
- •Поколения операционных систем
- •Задачи, процессы и ресурсы
- •Диаграмма состояния процесса
- •Виды процессов
- •Ресурсы
- •Структуризация операционных систем
- •Операционные и программные среды
- •Очередь и стек
- •Машинная команда и способы адресации
- •Система прерываний
- •Обработка прерывания в простых операционных системах
- •Обработка прерывания в сложных операционных системах
- •Источники прерывания
- •Дисциплины обслуживания
- •Приоритеты прерываний
- •Режимы работы операционной системы
- •Управление памятью
- •Задачи управления памятью
- •Память и отображение адресов
- •Память и отображения адресов
- •Способы распределения памяти
- •Простое непрерывное распределение памяти
- •Сегментно-страничное распределение памяти
- •Свопинг сегментов и страниц
- •Жесткий диск Устройство накопителя на жестком диске
- •Адресация секторов
- •Логическая структура диска
- •«Проблема четвертого раздела» и ее решение
- •Файловые системы операционных систем Файлы и каталоги
- •Файлы и атрибуты
- •Понятие файловой системы
- •Понятие системы управления файлами
- •Взаимодействия системы управления файлами и операционной системы
- •Монтируемые системы управления файлами
- •Обзор файловых систем
- •Файловые системы fat16, vfat и fat32
- •Файловая система ntfs
- •Реализация процессов в операционной системе
- •Дисциплины диспетчеризации процессов
- •Тупики Сеть Петри: понятие
- •Сеть Петри: графическое представление
- •Условия возникновения тупиков
- •Обход тупика
- •Установка операционной системы
- •Настройка профиля пользователя
- •Настройка меню «Пуск»
- •Обслуживание диска
- •Подключение к сети. Обеспечение безопасности
- •Подключение через маршрутизатор
- •Безопасность операционных систем
- •Системные службы
- •Виртуальная машина
Источники прерывания
Внешние:
-
Системный таймер;
-
Внешний устройства ввода/вывода;
-
Нарушение питания;
-
Пульт оператора;
-
Другой процессор или другая вычислительная система.
Внутренние:
-
Нарушение адресации;
-
Неправильный код операции;
-
Деление на ноль;
-
Переполнение разрядной сетки или исчезновение порядка;
-
Средства контроля (например, контроля чётности);
-
Попытка выполнения привилегированной или запрещенной команды.
Дисциплины обслуживания
С относительными приоритетами
(могут изменятся программным способом)
С абсолютным приоритетом
(уровни приоритетов не меняются)
Приоритеты прерываний
Средства контроля процессора |
|
Системный таймер |
|
Внешние устройства |
Магнитные диски Сетевое оборудование Терминалы |
Программные прерывания |
Низкий приоритет
Режимы работы операционной системы
Монопрограммный – режим обработки одной единственной программы
Многопрограммный – режим обработки нескольких программ
Мультипрограммный – такой режим работы операционной системы, в котором одновременно выполняется две и более задачи, а процессор переключается с решения одной задачи на решения других на время совершения операций, не требующих его участия
С разделением времени – режим работы в котором каждому процессу отводился квант времени, по истечении которого вычислительная система переключалась на выполнение следующего процесса
В мультизадачном режиме в противовес мультипрограммному режиму обеспечивается взаимодействие между вычислениями. Для подчёркивания этой разницы были введены термины "легковесные процессы" (thin), они же потоки выполнения, нити и треды (threads). Легковесными они называются потому, что процессору не требуется для их реализации организовывать полноценную виртуальную машину. Единственно, что имеют легковесные процессы своего, это процессорное время, всё остальное у связанных легковесных процессов общее. Наличие легковесных процессов позволило организовать многопоточное выполнение задач.
Управление памятью
Оперативная памяти – это второй по значимости разделяемый ресурс.
Задачи управления памятью
Принципы разделения:
-
Выполняющаяся программа должна быть способна обратиться по любому адресу своего адресного пространства;
-
В памяти должно расположиться как можно больше активных задач для того, чтобы сократить время простоев процессора.
Память и отображение адресов
При выполнении программы все данные и все машинные команды размещаются в памяти по определенным адресам. В классической архитектуре компьютера придерживается принцип единой памяти для данных и программ (т.е. все это находится в одном и том же устройстве во время выполнения).
Существует так называемая гарвардская архитектура, которая предусматривает раздельную память для программ и отдельную память для данных, но все равно при выполнении программы используются так называемые «физические адреса» (т.е. числа). Программисты в современных условиях используют «символьные адреса» (т.е. идентификатор).
Символьный адрес с помощью систем программирования преобразуются в виртуальный адрес. От физического он отличается тем, что не является фактическим адресом размещения команды или данных, а содержит информацию позволяющую вычислить физический адрес.
Операционная система (загрузчик) загружая программу загрузчиком вычисляет физические адреса на основания виртуальных.
-
Пространство имен программы преобразуется в пространство физических адресов совпадающих с виртуальными. Т.е. никакого пересчета виртуальных адресов не происходит.
(программа является двоичным неперемещаемым модулем, который всегда располагается в одном и том же месте ОЗУ)
-
Символьные адреса и виртуальные совпадают и преобразуются в физические адреса
(применяется в простых вычислительных установках, в которых операционная система заменена относительно простой программой – интерпретатором команд)
-
Существует некоторый базовый адрес пространство ОЗУ выделенного для программы. Внутри программы известны смещения. Загрузчик вычисляет адреса на основании базового адреса и смещения. Функция вычисления переложены на специальную программу в загрузчике.
(используются в современных вычислительных установках большой мощности)
-
Вычисление переложено непосредственно на процессор
(используются в современных вычислительных установках большой мощности)