Операционные системы (шпаргалка)

|Способы управления | | |

|оперативной памятью. Типы | | |

|адресов. Страничное | | |

|распределение памяти, | | |

|сегментно-страничное | | |

|распределение. | | |

|Способы управления | | |

|оперативной памятью. Типы | | |

|адресов. Сегментное | | |

|распределение памяти, | | |

|сегментно-страничное | | |

|распределение. | | |

|Способы управления | | |

|оперативной памятью. Типы | | |

|адресов. Сегментно-страничное| | |

|распределение. | | |

|Кэширование данных. Принцип | | |

|работы кэш-памяти. Способы | | |

|отображения данных на кэш. | | |

|Кэш-память. Случайное | | |

|отображени данных на кэш. | | |

|Выполнение запроса с системах| | |

|с кэш памятью. | | |

|Кэш-память. Прямое отображени| | |

|данных на кэш. Выполнение | | |

|запроса с системах с кэш | | |

|памятью. | | |

|Двухуровневое кэширование. | | |

|Принцип работы. Выполнение | | |

|запроса с системах с | | |

|многоуревневой кэш памятью. | | |

| | | |

|Для решения поставленных |Пока одна нить заблокирована,|[pic] |

|проблем целесообразно |другая нить того же процесса |Вытесняющие и не вытесняющие |

|разделить программное |может выполняться. Нити |алгоритмы планирования |

|обеспечение ввода-вывода на |разделяют процессор так, как |Non-preemptive multitasking -|

|четыре слоя (см. рис. 1) |это делают процессы, в |невытесняющая многозадачность|

|1)Обработка прерываний |соответствии с различными |- это способ планирования |

|2)Драйверы устройств |вариантами планирования. |процессов, при котором |

|3)Независимый от устройств |Однако различные нити в |активный процесс выполняется |

|слой операционной системы |рамках одного процесса не |до тех пор, пока он сам, по |

|4)Пользовательский слой |настолько независимы, как |собственной инициативе, не |

|программного обеспечения. |отдельные процессы. Все такие|отдаст управление |

| |нити имеют одно и то же |планировщику ОС для того, |

|Рис.1. Многоуровневая |адресное пространство. |чтобы тот выбрал из очереди |

|организация подсистемы |Поскольку каждая нить может |другой, готовый к выполнению |

|ввода-вывода |иметь доступ к каждому |процесс. |

|Весь зависимый от устройства |виртуальному адресу, одна |Preemptive multitasking - |

|код помещается в драйвер |нить может использовать стек |вытесняющая многозадачность -|

|устройства. Каждый драйвер |другой нити. Между нитями нет|это такой способ, при котором|

|управляет устройствами одного|полной защиты, потому что, |решение о переключении |

|типа или одного класса. |во-первых, это невозможно, а |процессора с выполнения |

|Первый шаг в реализации |во-вторых, не нужно. Все нити|одного процесса на выполнение|

|запроса ввода-вывода состоит |одного процесса всегда решают|другого процесса принимается |

|в преобразовании его из |общую задачу одного |планировщиком ОС, а не самой |

|абстрактной формы в |пользователя, и аппарат нитей|активной задачей. |

|конкретную. |используется здесь для более |Основным различием между |

|Хотя большая часть |быстрого решения задачи путем|preemptive и non-preemptive |

|программного обеспечения |ее распараллеливания. Кроме |вариантами многозадачности |

|ввода-вывода находится внутри|разделения адресного |является степень |

|ОС, некоторая его часть |пространства, все нити |централизации механизма |

|содержится в библиотеках, |разделяют также набор |планирования задач. При |

|связываемых с |открытых файлов, таймеров, |вытесняющей многозадачности |

|пользовательскими |сигналов и т.п. |механизм планирования задач |

|программами. Системные |Нити имеют собственные: |целиком сосредоточен в ОС, и |

|вызовы, включающие вызовы |1)программный счетчик 2)стек |программист пишет свое |

|ввода-вывода, обычно делаются|3)регистры 4)нити-потомки |приложение, не заботясь о |

|библиотечными процедурами. |5)состояние. |том, что оно будет |

|Набор подобных процедур |Нити разделяют: 1)адресное |выполняться параллельно с |

|является частью системы |пространство 2)глобальные |другими задачами. При этом ОС|

|ввода-вывода. Другой |переменные 3)открытые файлы |выполняет следующие функции: |

|категорией программного |4)таймеры 5)семафоры |определяет момент снятия с |

|обеспечения ввода-вывода |6)статистическую информацию. |выполнения активной задачи, |

|является подсистема спулинга.|Некоторые прикладные задачи |запоминает ее контекст, |

|Спулинг - это способ работы с|легче программировать, |выбирает из очереди готовых |

|выделенными устройствами в |используя параллелизм, |задач следующую и запускает |

|мультипрограммной системе. |например задачи типа |ее на выполнение, загружая ее|

|Создается специальный процесс|"писатель-читатель", в |контекст. |

|- монитор, который получает |которых одна нить выполняет |При невытесняющей |

|исключительные права на |запись в буфер, а другая |многозадачности механизм |

|использование данного |считывает записи из него. |планирования распределен |

|устройства (принтер). Также |Поскольку они разделяют общий|между системой и прикладными |

|создается специальный |буфер, не стоит их делать |программами. Прикладная |

|каталог, называемый каталогом|отдельными процессами. В |программа, получив управление|

|спулинга. |мультипроцессорных системах |от ОС, сама определяет момент|

| |для нитей из одного адресного|завершения своей очередной |

| |пространства имеется |итерации и передает |

| |возможность выполняться |управление ОС с помощью |

| |параллельно на разных |какого-либо системного |

| |процессорах. Это один из |вызова, а ОС формирует |

| |главных путей реализации |очереди задач и выбирает в |

| |разделения ресурсов в таких |соответствии с некоторым |

| |системах. |алгоритмом (например, с |

| | |учетом приоритетов) следующую|

| | |задачу на выполнение. Такой |

| | |механизм создает проблемы как|

| | |для пользователей, так и для |

| | |разработчиков. |

| | |Однако распределение функций |

| | |планировщика между системой и|

| | |приложениями не всегда |

| | |является недостатком, а при |

| | |определенных условиях может |

| | |быть и преимуществом, потому |

| | |что дает возможность |

| | |разработчику приложений |

| | |самому проектировать алгоритм|

| | |планирования, наиболее |

| | |подходящий для данного |

| | |фиксированного набора задач. |

| | |Так как разработчик сам |

| | |определяет в программе момент|

| | |времени отдачи управления, то|

| | |при этом исключаются |

| | |нерациональные прерывания |

| | |программ в "неудобные" для |

| | |них моменты времени. Кроме |

| | |того, легко разрешаются |

| | |проблемы совместного |

| | |использования данных: задача |

| | |во время каждой итерации |

| | |использует их монопольно и |

| | |уверена, что на протяжении |

| | |этого периода никто другой не|

| | |изменит эти данные. |

| | |Существенным преимуществом |

| | |non-preemptive систем |

| | |является более высокая |

| | |скорость переключения с |

| | |задачи на задачу. |

| | | |

|Большое число уровней |Рис. 2. Матрица прав доступа |Иерархия каталогов может быть|

|архитектуры файловой системы | |деревом или сетью. Каталоги |

|обеспечивает авторам |Различают два основных |образуют дерево, если файлу |

|драйверов устройств большую |подхода к определению прав |разрешено входить только в |

|гибкость - драйвер может |доступа: 1)избирательный |один каталог, и сеть - если |

|получить управление на любом |доступ, когда для каждого |файл может входить сразу в |

|этапе выполнения запроса - от|файла и каждого пользователя |несколько каталогов. В MS-DOS|

|вызова приложением функции, |сам владелец может определить|каталоги образуют древовидную|

|которая занимается работой с |допустимые операции; |структуру, а в UNIX'е - |

|файлами, до того момента, |2)мандатный подход, когда |сетевую. |

|когда работающий на самом |система наделяет пользователя| |

|низком уровне драйвер |определенными правами по |Рис. 1. Логическая |

|устройства начинает |отношению к каждому |организация файловой системы |

|просматривать регистры |разделяемому ресурсу (в | |

|контроллера. Многоуровневый |данном случае файлу) в |а - одноуровневая; б - |

|механизм работы файловой |зависимости от того, к какой |иерархическая (дерево); в - |

|системы реализован |группе пользователь отнесен. |иерархическая (сеть) |

|посредством цепочек вызова. | |Программист имеет дело с |

|В ходе инициализации драйвер | |логической организацией |

|устройства может добавить |Кэширование диска. В файловых|файла, представляя файл в |

|себя к цепочке вызова |системах запросы к внешним |виде определенным образом |

|некоторого устройства, |устройствам, в которых |организованных логических |

|определив при этом уровень |адресация осуществляется |записей. Логическая запись - |

|последующего обращения. |блоками, перехватываются |это наименьший элемент |

|Подсистема ввода-вывода |промежуточным программным |данных, которым может |

|помещает адрес целевой |слоем-подсистемой |оперировать программист при |

|функции в цепочку вызова |буферизации. Подсистема |обмене с внешним устройством.|

|устройства, используя |буферизации представляет |Даже если физический обмен с |

|заданный уровень для того, |собой буферный пул, |устройством осуществляется |

|чтобы должным образом |располагающийся в оперативной|большими единицами, |

|упорядочить цепочку. По мере |памяти, и комплекс программ, |операционная система |

|выполнения запроса, |управляющих этим пулом. |обеспечивает программисту |

|подсистема ввода-вывода |Каждый буфер пула имеет |доступ к отдельной логической|

|последовательно вызывает все |размер, равный одному блоку. |записи. На рис. 2 показаны |

|функции, ранее помещенные в | |несколько схем логической |

|цепочку вызова. |Функционирование любой |организации файла. Записи |

|Внесенная в цепочку вызова |файловой системы можно |могут быть фиксированной |

|процедура драйвера может |представить многоуровневой |длины или переменной длины. |

|решить передать запрос дальше|моделью (см. рис. 3), в |Записи могут быть расположены|

|- в измененном или в |которой каждый уровень |в файле последовательно |

|неизмененном виде - на |предоставляет некоторый |(последовательная |

|следующий уровень, или, если |интерфейс (набор функций) |организация) или в более |

|это возможно, процедура может|вышележащему уровню, а сам, в|сложном порядке. В файловых |

|удовлетворить запрос, не |свою очередь, для выполнения |системах ОС UNIX и MS-DOS |

|передавая его дальше по |своей работы использует |файл имеет простейшую |

|цепочке. |интерфейс (обращается с |логическую структуру - |

| |набором запросов) |последовательность |

| |нижележащего уровня. |однобайтовых записей. |

| | | |

| |Рис. 3. Общая модель файловой|Рис. 2. Способы логической |

| |системы |организации файлов |

| | | |

| | |Процессы: |

| | |Способы загрузки программ. |

| | |Относительная и абсолютная |

| | |загрузка. Оверлеи. |

| | |Способы загрузки программ. |

| | |Относительная и абсолютная |

| | |загрузка. Загрузка |

| | |операционной системы. |

| | |Определение термина |

| | |"процесс". Процессы и |

| | |программы. Состояния |

| | |процесса. Операции над |

| | |процессами. |

| | |Контекст и дескриптор |

| | |процесса. Определение термина|

| | |"процесс". Состояния |

| | |процесса. |

| | |Планирование процессов. |

| | |Вытесняющие и невытесняющие |

| | |алгоритмы планирования. |

| | |Синхронизация параллельных |

| | |процессов. Проблема |

| | |критических участков. Подходы|

| | |к решению проблемы |

| | |(прерывания, семафоры, |

| | |сигналы, блокировка). |

| | |Cемафоры: определение, |

| | |назначение, реализация. |

| | |Потоки (нити) управления. |

| | |Определение, назначение, |

| | |состояния, операции. |

| | | |

| | |Устройства ввода-вывода, |

| | |файловая система: |

| | |Программное и аппаратное |

| | |обеспечение устройств |

| | |ввода-вывода. |

| | |Файловая система. Файлы с |

| | |точки зрения пользователя и |

| | |системы. Логическая |

| | |организация файла. |

| | |Файловые системы. Общая |

| | |структура и функционирование.|

| | | |

| | |Примеры организации файловых |

| | |систем. |

| | | |

| | |Аппаратная поддержка |

| | |операционных систем: |

| | |Механизм прерываний |

| | |процессоров семейства i80x86.|

| | | |

| | |Устройство процессоров |

| | |i80x86. Назначение и |

| | |традиционное применение |

| | |регистров. |

| | |Кодогенерация для языков |

| | |высокого уровня: базовые |

| | |блоки и способы адресации |

| | |структур данных. |

-----------------------

серверы ОС

микроядро

ядро

пользовательский

привелигерованный

пользовательский

привелигерованный

Утилиты приложения

Утилиты приложения

микроядерная архитектура

Классическая архитектура

серверы ОС

микроядро

ядро

пользовательский

привелигерованный

пользовательский

привелигерованный

Утилиты приложения

Утилиты приложения

микроядерная архитектура

Классическая архитектура

серверы ОС

приложения

Реализация системного вызова

файловый

сети

процессов

…

Пользовательский

привелигерованный

микроядро

Граф состояний процесса в многозадачной среде

готовность

ожидание

выполнение

а)

готовность

ожидание

выполнение

б)

готовность

ожидание

выполнение

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8