- •Введение
- •1. Основные понятия системного программного обеспечения
- •1.1. Понятия прикладного и системного программного обеспечения
- •1.2. Состав системного программного обеспечения
- •2. Состав и архитектура операционных систем
- •2.1. Состав операционных систем
- •2.2. Архитектура ос
- •3. Процессы и потоки
- •3.1. Концепция процессов и потоков
- •3.2. Многозадачность. Формы программной работы
- •3.3. Подсистема управления процессами и потоками
- •3.4. Роль процессов, потоков и волокон в многозадачности
- •3.5. Создание процессов
- •3.6. Потоки и их модели
- •3.7. Планирование и синхронизация процессов и потоков
- •3.7.1. Виды планирования
- •3.7.2. Алгоритмы планирования потоков
- •3.7.3. Алгоритмы приоритетного планирования
- •3.7.4. Взаимоисключения
- •3.7.5. Семафоры
- •3.7.6. Тупики
- •4. Управление памятью
- •4.1. Функции ос по управлению памятью
- •4.2. Классификация методов распределения памяти
- •4.3. Распределение памяти без использования внешней памяти
- •4.4. Методы структуризации виртуальной памяти
- •4.4.1. Страничная организация виртуальной памяти
- •4.4.2. Сегментная организация виртуальной памяти
- •4.4.3. Странично-сегментная организация памяти
- •5. Файловые системы
- •5.1. Цели и задачи файловой системы
- •5.2. Организация файлов и доступ к ним
- •5.3. Логическая организация файла
- •5.4. Каталоговые системы
- •5.5. Основные возможности файловой системы ntfs
- •5.6. Структура тома с файловой системой ntfs
- •5.7. Возможности ntfs по ограничению доступа к файлам и каталогам
- •6. Управление вводом-выводом
- •6.1. Физическая организация устройств ввода-вывода
- •6.2. Организация программного обеспечения ввода-вывода
- •6.3. Обработка прерываний
- •6.4. Драйверы устройств
- •6.5. Независимый от устройств слой ос
- •6.6. Пользовательский слой программного обеспечения
- •7. Построение операционных систем
- •7.1. Принципы построения операционных систем
- •7.1.1. Принцип модульности
- •7.1.2. Принцип функциональной избирательности
- •7.1.3. Принцип генерируемости ос
- •7.1.4. Принцип функциональной избыточности
- •7.1.5. Принцип виртуализации
- •7.1.6. Принцип независимости программ от внешних устройств
- •7.1.7. Принцип совместимости
- •7.1.8. Принцип открытой и наращиваемой ос
- •7.1.9. Принцип мобильности
- •7.1.10. Принцип обеспечения безопасности вычислений
- •7.2. Построение интерфейсов операционных систем
- •7.3. Интерфейс прикладного программирования
- •7.3.1. Реализация функций api на уровне ос
- •7.3.2. Реализация функций api на уровне системы программирования
- •7.3.3. Реализация функций api с помощью внешних библиотек
- •7.4. Классификация системных вызовов
- •7.5. Интерфейс пользователя
- •7.6. Пользовательский интерфейс приложений
- •7.7. Архитектура, управляемая событиями
- •8. Семейство операционных систем unix
- •8.1. Основные понятия системы unix
- •8.1.1. Виртуальная машина
- •8.1.2. Пользователь
- •8.1.3. Интерфейс пользователя
- •8.1.4. Привилегированный пользователь
- •8.1.5. Команды
- •8.1.6. Процессы
- •8.1.7. Выполнение процессов
- •8.1.8. Структура файловой системы
- •8.2. Операционная система Linux
- •9.1.2. Определение компилятора. Отличие компилятора от транслятора
- •9.1.3. Определение интерпретатора. Разница между интерпретаторами и трансляторами
- •9.1.4. Этапы трансляции. Общая схема работы транслятора
- •9.1.5. Понятие прохода. Многопроходные и однопроходные компиляторы
- •9.2. Таблицы идентификаторов. Организация таблиц идентификаторов
- •9.2.1. Назначение таблиц идентификаторов
- •9.2.2. Принципы организации таблиц идентификаторов
- •9.2.3. Простейшие методы построения таблиц идентификаторов
- •9.2.4. Построение таблиц идентификаторов по методу бинарного дерева
- •9.2.8. Комбинированные способы построения таблиц идентификаторов
- •9.3. Лексические анализаторы
- •9.3.1. Назначение лексического анализатора
- •9.3.2. Принципы построения лексических анализаторов
- •9.3.3. Определение границ лексем
- •9.3.4. Выполнение действий, связанных с лексемами
- •9.4. Формальные языки и грамматики
- •9.4.1. Первичные понятия
- •9.4.2. Примеры, иллюстрирующие первичные понятия
- •9.4.3. Типы формальных языков и грамматик
- •9.4.3.1. Грамматики типа 0
- •9.4.3.2. Грамматики типа 1
- •9.4.3.3. Грамматики типа 2
- •9.4.3.4. Грамматики типа 3
- •9.4.3.5. Вывод в кс-грамматиках и правила построения дерева вывода
- •9.4.3.6. Синтаксический разбор
- •9.4.3.7. Левый и правый выводы
- •9.4.3.8. Неоднозначные и эквивалентные грамматики
- •9.4.4. Способы задания схем грамматик
- •9.4.4.1. Форма Наура-Бэкуса
- •9.4.4.2. Итерационная форма
- •9.4.4.3. Синтаксические диаграммы
- •9.4.5. Построение грамматик и грамматики, описывающие основные конструкции языков программирования
- •9.4.5.1. Рекомендации по построению грамматик
- •9.4.5.2. Описание списков
- •9.4.5.3. Пример построения грамматик
- •9.4.5.4. Грамматики, описывающие целые числа без знака и идентификаторы
- •9.4.5.5. Грамматики для арифметических выражений
- •9.4.5.6. Грамматика для описаний
- •9.4.5.7. Грамматика, задающая последовательность операторов присваивания
- •9.4.5.8. Грамматики, описывающие условные операторы и операторы цикла
- •9.4.5.9. Бесскобочные выражения
- •9.4.5.10. Префиксная польская запись
- •9.4.5.11. Вычисление префиксных польских записей
- •9.4.5.12. Постфиксная польская запись
- •9.4.5.13. Вычисление постфиксных записей
- •9.5. Конечные автоматы и регулярные грамматики
- •9.6. Макроязыки и макрогенерация
- •9.6.1. Определения макрокоманд и макрогенерации
- •9.6.2. Примеры макрокоманд
- •9.6.3. Макроязыки и препроцессоры
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
7.1.4. Принцип функциональной избыточности
Этот принцип учитывает возможность проведения одной и той же работы различными средствами. В состав ОС может входить несколько типов мониторов (модулей супервизора, управляющих тем или другим видом ресурса), различные средства организации коммуникаций между вычислительными процессами. Наличие нескольких типов мониторов, нескольких систем управления файлами позволяет пользователям быстро и наиболее адекватно адаптировать ОС к определенной конфигурации вычислительной системы, обеспечить максимально эффективную загрузку технических средств при решении конкретного класса задач, получить максимальную производительность при решении заданного класса задач.
7.1.5. Принцип виртуализации
Построение виртуальных ресурсов, их распределение и использование теперь используется практически в любой ОС. Этот принцип позволяет представить структуру системы в виде определенного набора планировщиков процессов и распределителей ресурсов (мониторов) и использовать единую централизованную схему распределения ресурсов.
Наиболее естественным и законченным проявлением концепции виртуальности является понятие виртуальной машины. Любая операционная система, являясь средством распределения ресурсов и организуя по определенным правилам управление процессами, скрывает от пользователя и его приложений реальные аппаратные и иные ресурсы, заменяя их некоторой абстракцией. В результате пользователи видят и используют виртуальную машину как некое устройство, способное воспринимать их программы, написанные на определенном языке программирования, выполнять их и выдавать результаты.
Чаще всего виртуальная машина, предоставляемая пользователю, воспроизводит архитектуру реальной машины, но архитектурные элементы в таком представлении выступают с новыми или улучшенными характеристиками, часто упрощающими работу с системой. Характеристики могут быть произвольными, но чаще всего пользователи желают иметь собственную «идеальную» по архитектурным характеристикам машину в следующем составе:
– единообразная по логике работы память (виртуальная) практически неограниченного объема. Среднее время доступа соизмеримо со значением этого параметра оперативной памяти. Организация работы с информацией в такой памяти производится в терминах обработки данных – в терминах работы с сегментами данных на уровне выбранного пользователем языка программирования;
– произвольное количество процессов (виртуальных), способных работать параллельно и взаимодействовать во время работы. Способы управления процессами, в том числе синхронизация и информационные взаимодействия, реализованы и доступны пользователям на уровне используемого языка в терминах управления процессами;
– произвольное количество внешних устройств (виртуальных), способных работать с памятью виртуальной машины параллельно или последовательно, асинхронно или синхронно по отношению к работе того или иного виртуального процессора, которые инициируют работу этих устройств. Информация, передаваемая или хранимая на виртуальных устройствах, не ограничена допустимыми размерами. Доступ к такой информации осуществляется на основе либо последовательного, либо прямого способа доступа в терминах соответствующей системы управления файлами. Предусмотрено расширение информационных структур данных, хранимых на виртуальных устройствах.
Степень приближения к «идеальной» виртуальной машине может быть большей или меньшей в каждом конкретном случае. Чем больше виртуальная машина, реализуемая средствами ОС на базе конкретной аппаратуры, приближена к «идеальной» по характеристикам машине и, следовательно, чем больше ее архитектурно-логические характеристики отличны от реально существующих, тем больше степень виртуальности у полученной пользователем машины.
Одним из аспектов виртуализации является организация возможности выполнения в данной ОС приложений, которые разрабатывались для других ОС. Примером реализации принципа виртуализации может служить VDM-машина (virtual DOS machine) – защищенная подсистема, предоставляющая полную среду MS-DOS и консоль для выполнения MS-DOS приложений. Одновременно может выполняться практически произвольное число VDM-сессий. Такие VDM-машины имеются и в системах Microsoft Windows, и в OS/2.