- •Назначение и функции ос. Ос как виртуальная машина
- •2. Назначение и функции ос. Ос как система управления ресурсами
- •3.Функциональные компоненты ос. Управление процессами.
- •4. Функциональные компоненты ос. Управление памятью
- •5.Функциональные компоненты ос. Управление файлами и внешними устройствами.
- •6. Функциональные компоненты ос. Защита данных и администрирование
- •7.Функциональные компоненты ос. Интерфейс прикладного программирования
- •8.Функциональные компоненты ос. Пользовательский интерфейс
- •9.Сетевые и распределенные ос
- •10. Функциональные компоненты сетевой ос Основные функциональные компоненты сетевой ос:
- •11. Одноранговые и серверные сетевые операционные системы
- •Ос в одноранговых сетях.
- •Ос в сетях с выделенными серверами
- •12. Требования к современным операционным системам
- •13. Ядро и вспомогательные модули ос
- •14. Ядро в привилегированном режиме
- •15. Многослойная структура ос
- •16. Аппаратная зависимость и переносимость ос
- •Типовые средства аппаратной поддержки ос:
- •17. Машинно-зависимые компоненты ос
- •18. Переносимость операционной системы
- •19. Коцепция микроядерной архитектуры
- •Преимущества и недостатки:
- •20. Совместимость и множественные прикладные среды
- •Двоичная совместимость и совместимость исходных текстов
- •Трансляция библиотек
- •Способы реализации прикладных программных сред
- •21. Мультипрограммирование в системах пакетной обработки
- •22. Мультипрограммирование в системах разделения времени
- •23. Мультипрограммирование в системах реального времени
- •24. Мультипроцессорная обработка
- •25. Планирование процессов и потоков
- •26. Создание процессов и потоков
- •27. Планирование и диспетчеризация потоков
- •28. Вытесняющие и невытесняющие алгоритмы планирования
- •29. Алгоритмы планирования, основанные на квантовании
- •30. Алгоритмы планирования, основанные на приоритетах
- •31. Смешанные алгоритмы планирования
- •32. Планирование в системах реального времени
- •33. Моменты перепланировки
- •34. Функции ос по управлению памятью
- •35. Типы адресов
- •36. Алгоритмы распределения памяти Распределение памяти фиксированными разделами
- •Распределение памяти динамическими разделами
- •Перемещаемые разделы
- •37.Страничное распределение
- •38.Сегментное распределение
- •39.Сегментно-страничное распределение
- •40.Разделяемые сегменты памяти
- •41. Кэширование данных
- •43. Кэш память. Проблема согласования данных
- •44.Способы отображения основной памяти на кэш
- •45. Схемы выполнения запросов в системах с кэш-памятью
- •46. Логическая организация файловой системы
- •47. Иерархическая структура файловой системы
- •48. Монтирование
- •49. Атрибуты файлов
- •50. Логическая организация файла
- •51. Физическая организация ntfs
- •52. Структура тома ntfs
- •53. Структура файлов ntfs
- •54. Каталоги ntfs
- •55. Файловые операции. Два способа организации файловых операций
- •56. Открытие файла
- •57. Обмен данными с файлом
- •58. Блокировки файлов
- •59. Стандартные файлы ввода и вывода, перенаправление вывода
- •60. Контроль доступа к файлам. Доступ к файлам как частный случай доступа к разделяемым ресурсам
- •61. Механизм контроля доступа
- •62. Организация контроля доступа в ос unix
- •63. Организация контроля доступа в ос Windows nt
28. Вытесняющие и невытесняющие алгоритмы планирования
Алгоритмы планирования можно разделить на два класса: вытесняющие и невытесняющие алгоритмы планирования.
1)Невытесняющие (non-preemptive) алгоритмы основаны на том, что активному потоку позволяется выполняться, пока он сам, по собственной инициативе, не отдаст управление операционной системе для того, чтобы та выбрала из очереди другой готовый к выполнению поток.
2)Вытесняющие (preemptive) алгоритмы — это такие способы планирования потоков, в которых решение о переключении процессора с выполнения одного потока на выполнение другого потока принимается операционной системой, а не активной задачей.
Основным различием между вытесняющими и невытесняющими алгоритмами является степень централизации механизма планирования потоков. При вытесняющем мультипрограммировании функции планирования потоков целиком сосредоточены в операционной системе и программист пишет свое приложение, не заботясь о том, что оно будет выполняться одновременно с другими задачами. При этом операционная система выполняет следующие функции: определяет момент снятия с выполнения активного потока, запоминает его контекст, выбирает из очереди готовых потоков следующий, запускает новый поток на выполнение, загружая его контекст.
При невытесняющем мультипрограммировании механизм планирования распределен между операционной системой и прикладными программами. Прикладная программа, получив управление от операционной системы, сама определяет момент завершения очередного цикла своего выполнения и только затем передает управление ОС с помощью какого-либо системного вызова. ОС формирует очереди потоков и выбирает в соответствии с некоторым правилом (например, с учетом приоритетов) следующий поток на выполнение. Такой механизм создает проблемы как для пользователей, так и для разработчиков приложений.
Для пользователей это означает, что управление системой теряется на произвольный период времени, который определяется приложением (а не пользователем). Если приложение тратит слишком много времени на выполнение какой-либо работы, например на форматирование диска, пользователь не может переключиться с этой задачи на другую задачу, например на текстовый редактор, в то время как форматирование продолжалось бы в фоновом режиме.
Почти во всех современных операционных системах, ориентированных на высокопроизводительное выполнение приложений (UNIX, Windows NT/2000/ХР/Vista,OS/2,VAX/VMS), реализованы вытесняющие алгоритмы планирования потоков (процессов).
29. 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:
1.поток завершился и покинул систему;
2.произошла ошибка;
3.поток перешел в состояние ожидания;
4.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.
Кванты, выделяемые потокам, могут быть одинаковыми для всех потоков или различными.
Чем больше квант, тем выше вероятность того, что потоки завершатся в результате первого же цикла выполнения, и тем менее явной становится зависимость времени ожидания потоков от их времени выполнения. При достаточно большом кванте алгоритм квантования вырождается в алгоритм последовательной обработки, присущий однопрограммным системам, при котором время ожидания задачи в очереди вообще никак не зависит от ее длительности.
Кванты, выделяемые одному потоку, могут быть фиксированной величины, а могут и изменяться в разные периоды жизни потока.
Потоки получают для выполнения квант времени, но некоторые из них используют его не полностью, например из-за необходимости выполнить ввод или вывод данных. В результате возникает ситуация, когда потоки с интенсивными обращениями к вводу-выводу используют только небольшую часть выделенного им процессорного времени. Алгоритм планирования может исправить эту «несправедливость». В качестве компенсации за неиспользованные полностью кванты потоки получают привилегии при последующем обслуживании. Для этого планировщик создает две очереди готовых потоков Очередь 1 образована потоками, которые пришли в состояние готовности в результате исчерпания кванта времени, а очередь 2 — потоками, у которых завершилась операция ввода-вывода. При выборе потока для выполнения прежде всего просматривается вторая очередь, и только если она пуста, квант выделяется потоку из первой очереди.
Многозадачные ОС теряют некоторое количество процессорного времени для выполнения вспомогательных работ во время переключения контекстов задач. При этом запоминаются и восстанавливаются регистры, флаги и указатели стека, а также проверяется статус задач для передачи управления. Затраты на эти вспомогательные действия не зависят от величины кванта времени, поэтому чем больше квант, тем меньше суммарные накладные расходы, связанные с переключением потоков.