Процесс загрузки ос. Процессы и потоки
Раздел Integrated Peripherals
В разделе Integrated Peripherals можно установить настройки интерфейса, а также дополнительные системные функции. Здесь активируются реализованные на материнской плате функциональные блоки (сетевая карта, аудиокодек, IEEE 1394, USB-порты, IDE- и SATA-контроллеры), устанавливаются режимы их работы. Integrated Peripherals интересен тем, что позволяет отключать контроллеры, распаянные на материнской плате, управляя таким образом функциональностью ПК
Раздел Power Management Setup
Power Management (управление энергопотреблением) — позволяет либо разрешать BIOS’у снижать энергопотребление компьютера, если за ним не работают, либо запрещать. Может принимать значения:
User Define (определяется пользователем) — при установке этого параметра вы можете самостоятельно установить время перехода в режим пониженного энергопотребления.
Min Saving (минимальное энергосбережение) — при выборе этого параметра компьютер будет переходить в режим пониженного энергопотребления через время от 40 мин. до 2 часов (зависит от конкретного BIOS материнской платы)
Max Saving (максимальное энергосбережение) — компьютер перейдет в режим пониженного энергопотребления через 10 — 30 с. после прекращения работы пользователя с ним.
Disable (запрещение энергосбережения) — запрещает режим энергосбережения.
ACPI function (функционирование ACPI) — разрешает или запрещает поддержку BIOS стандарта ACPI. Следует помнить, что по состоянию на конец 1998 года только Windows 98 поддерживает этот стандарт. Может принимать значения:
Enabled — разрешено
Disabled — запрещено
Video Off Option (в каком режиме выключать монитор) — позволяет устанавливать, на какой стадии «засыпания» компьютера переводить монитор в режим пониженного энергопотребления. Может принимать значения:
Susp, Stby -> Off (выключение в режиме Suspend И Standby) — монитор перейдет в режим пониженного энергопотребления при наступлении либо режима Suspend, либо Standby.
All modes -> Off (выключение во всех режимах) — монитор будет переведен в режим пониженного энергопотребления в любом режиме.
Always On (всегда включен) — монитор никогда не будет переведен в режим пониженного энергопотребления
Suspend -> Off (выключение в режиме Suspend) — монитор перейдет в режим пониженного энергопотребления при наступлении режима Suspend.
Video Off Method (способы выключения монитора) — устанавливается способ перехода монитора в режим пониженного энергопотребления. Может принимать значения:
DPMS OFF — снижение энергопотребления монитора до минимума
DPMS Reduce ON — монитор включен и может использоваться
DPMS Standby — монитор в режиме малого энергопотребления
DPMS Suspend — монитор в режиме сверхмалого энергопотребления
Blank Screen — экран пуст, но монитор потребляет полную мощность
V/H SYNC+Blank — снимаются сигналы разверток — монитор переходит в режим наименьшего энергопотребления.
Suspend Switch (переключатель режима Suspend) — параметр разрешает или запрещает переход в режим suspend (временной остановки) с помощью кнопки на системном блоке. Для этого необходимо соединить джампер SMI на материнской плате с кнопкой на лицевой панели. Как правило, для этого используется либо специальная кнопка Sleep, либо кнопка Turbo. Режим suspend является режимом максимального снижения энергопотребления компьютером. Может принимать значения:
Enabled — разрешено
Disabled — запрещено
Doze Speed (частота процессора в режиме Doze) — определяет коэффициент деления тактовой частоты в режиме Doze (засыпание).
Stby Speed (частота процессора в режиме Standby) — определяет коэффициент деления тактовой частоты в режиме Standby (ожидания работы).
Раздел PNP/PCI Configuration
Разделы Load Fail-Safe Defaults или Load BIOS Setup Defaults и Load Optimized Defaults или Load High Performance
Тест POST.
POST (Power On Self Test) – этo пpoцecc самопроверки компьютера, который выполняется каждый раз при его включнии. Эта программа записана в ПЗУ платы и материнской платы. POST пpeдcтaвляeт coбoй пocлeдoвaтeльнocть программ, которыe хpaнятcя ROM BIOS нa системной плaтe. Вce компьютеры выпoлняют POST тecт пpи их включении.
Процесс загрузки Windows (Vista, 7, Server 2008).
Процесс загрузки Windows Vista и Windows 7 (Seven) начинает отличатся от процесса загрузки предыдущих версий ОС уже после чтения MBR. Установщик Windows создаёт небольшой загрузочный раздел, в котором и находяться всё, что нужно для запуска ОС. MBR передаёт загрузку PBR (Partition Boot Record), а затем стартует BOOTMGR (Windows Boot Manager). BOOTMGR пришёл на смену NTLDR и руководит загрузкой операционной системы. BOOTMGR читает параметры загрузки из Boot Configuration Database (BCD, Базы данных загрузочной конфигурации, пришла на смену boot.ini) и загружает Winload.exe (OS loader boot application, загрузчик ОС). Winload.exe загружает ядро операционной системы, далее процесс загрузки похож на старт Windows XP.
Для редактирования Boot Configuration Database (BCD) можно использовать утилиту Bcdedit.exe запустив её из Windows Recovery Environment (WinRE). Там же можно задействовать утилиту Bootrec.exe для исправления ошибок.
Иерархия процессов в Unix.
В операционной системе UNIX все процессы, кроме одного, создающегося при старте операционной системы, могут быть порождены только какими-либо другими процессами. В качестве прародителя всех остальных процессов в подобных UNIX системах могут выступать процессы с номерами 1 или 0. В операционной системе Linux таким родоначальником, существующим только при загрузке системы, является процесс kernel с идентификатором 0.
Таким образом, все процессы в UNIX связаны отношениями процесс-родитель – процесс-ребенок и образуют генеалогическое дерево процессов. Для сохранения целостности генеалогического дерева в ситуациях, когда процесс-родитель завершает свою работу до завершения выполнения процесса-ребенка, идентификатор родительского процесса в данных ядра процесса-ребенка (PPID – parent process identificator) изменяет свое значение на значение 1, соответствующее идентификатору процесса init, время жизни которого определяет время функционирования операционной системы. Тем самым процесс init как бы усыновляет осиротевшие процессы. Наверное, логичнее было бы заменять PPID не на значение 1, а на значение идентификатора ближайшего существующего процесса-прародителя умершего процесса-родителя, но в UNIX почему-то такая схема реализована не была
Потоки или нити. Модель потока.
В многозадачной системе реальный процессор переключается с процесса на процесс, но для упрощения модели рассматривается набор процессов, идущих параллельно (псевдопараллельно). Рассмотрим схему с четырьмя работающими программами.
Рис 4 –– Модель процессов
В каждый момент времени активен только один процесс
Рис 5 –– Модель процессов
Справа представлены параллельно работающие процессы, каждый со своим счетчиком команд. Разумеется, на самом деле существует только один физический счетчик команд, в который загружается логический счетчик команд текущего процесса. Когда время, отведенное текущему процессу, заканчивается, физический счетчик команд сохраняется в памяти, в логическом счетчике команд процесса.
Планирование и диспетчеризация потоков.
Переход от выполнения одного потока к другому осуществляется в результате планирования и диспетчеризации. Работа по определению того, в какой момент необходимо прервать выполнение текущего активного потока и какому потоку предоставить возможность выполняться, называется планированием. Планирование потоков осуществляется на основе информации, хранящейся в описателях процессов и потоков. При планировании могут приниматься во внимание приоритет потоков, время их ожидания в очереди, накопленное время выполнения, интенсивность обращений к вводу-выводу и другие факторы. ОС планирует выполнение потоков независимо от того, принадлежат ли они одному или разным процессам. Так, например, после выполнения потока некоторого процесса ОС может выбрать для выполнения другой поток того же процесса или же назначить к выполнению поток другого процесса.
Диспетчеризация заключается в реализации найденного в результате планирования (динамического или статистического) решения, то есть в переключении процессора с одного потока на другой.Прежде чем прервать выполнение потока, ОС запоминает его контекст, с тем чтобы впоследствии использовать эту информацию для последующего возобновления выполнения данного потока. Контекст отражает, во-первых, состояние аппаратуры компьютера в момент прерывания потока: значение счетчика команд, содержимое регистров общего назначения, режим работы процессора, флаги, маски прерываний и другие параметры. Во-вторых, контекст включает параметры операционной среды, а именно ссылки на открытые файлы, данные о незавершенных операциях ввода-вывода, коды ошибок выполняемых данным потоком системных вызовов.
Алгоритмы планирования, основанные на квантовании.
В основе многих вытесняющих алгоритмов планирования лежит концепция квантования. В соответствии с этой концепцией каждому потоку поочередно для выполнения предоставляется ограниченный непрерывный период процессорного времени — квант. Смена активного потока происходит, если:
поток завершился и покинул систему;
произошла ошибка;
поток перешел в состояние ожидания;
исчерпан квант процессорного времени, отведенный данному потоку.
Поток, который исчерпал свой квант, переводится в состояние готовности и ожидает, когда ему будет предоставлен новый квант процессорного времени, а на выполнение в соответствии с определенным правилом выбирается новый поток из очереди готовых. Граф состояний потока соответствует алгоритму планирования, основанному на квантовании.
Рис 6 –– Граф состояний потока
Смешанные алгоритмы планирования.
Во многих операционных системах алгоритмы планирования построены с использованием и концепции квантования и приоритетов. Например, в основе планирования лежит квантование, но величина кванта и/или порядок выбора потока из очереди готовых определяется приоритетами потоков. Именно так реализовано планирование в системе Windows NT, в которой квантование сочетается с динамическими абсолютными приоритетами. На выполнение выбирается готовый поток с наивысшим приоритетом. Ему выделяется квант времени. Если во время выполнения в очереди готовых появляется поток с более высоким приоритетом, то он вытесняет выполняемый поток. Вытесненный поток возвращается в очередь готовых, причем он становится впереди всех остальных потоков имеющих такой же приоритет
Мультипрограммирование.
Мультипрограммирование — способ организации вычислительного процесса, при котором в памяти компьютера находится одновременно несколько программ, попеременно выполняющихся на одном процессоре.
Мультипрограммирование было реализовано в двух вариантах:
пакетная обработка;
разделение времени.
Семафоры и мониторы.
Мониторы представляют собой тип данных, который может быть с успехом внедрен в объектно-ориентированные языки программирования. Монитор обладает своими собственными переменными, определяющими его состояние. Значения этих переменных извне монитора могут быть изменены только с помощью вызова функций-методов, принадлежащих монитору. В свою очередь, эти функции-методы могут использовать в своей работе только данные, находящиеся внутри монитора, и свои параметры.
Семафор представляет собой целую переменную, принимающую неотрицательные значения, доступ любого процесса к которой, за исключением момента ее инициализации, может осуществляться только через две атомарные операции: P (от датского слова proberen – проверять) и V (от verhogen – увеличивать). Классическое определение этих операций выглядит следующим образом:
P(S): пока S == 0 процесс блокируется;
S = S - 1;
V(S): S = S + 1;
Эта запись означает следующее: при выполнении операции P над семафором S сначала проверяется его значение. Если оно больше 0, то из S вычитается 1. Если оно меньше или равно 0, то процесс блокируется до тех пор, пока S не станет больше 0, после чего из S вычитается 1. При выполнении операции V над семафором S к его значению просто прибавляется 1.