Реферат Курсовая Конспект
Материалы к аттестации по операционным системам - раздел Философия, Материалы К Аттестации По Операционным Системам...
|
Материалы к аттестации по операционным системам
(дополнение к пособиям [1, 2], осень 2012)
Требования ГОС к обязательному минимуму содержания
Краткий конспект содержания дисциплины
Назначение и функции операционных систем (ОС) [1 c. 21 – 26; 2 разд. 3.1]
Операционная система – комплекс программ, управляющий устройствами вычислительной системы и обеспечивающий выполнение всех остальных программ и их взаимодействие с аппаратурой, другими программами и пользователями.
Более точно, ОС – это комплекс программных средств (программ и микропрограмм), управляющий аппаратными, информационными и программными ресурсами для выполнения программных процессов и обеспечивающий взаимодействие процессов с аппаратурой, другими процессами и пользователями.
Для разных ОС характерно большое разнообразие понятий и терминологии, усугубляемое при переводе на русский язык.
Основные функции ОС.
· Организация пользовательского интерфейса: прием, обработка и выполнение заданий, команд и указаний конечных пользователей (операторов).
· Управление процессами (выполнением программ): создание, выполнение, завершение и уничтожение процессов, управление их взаимодействием, в том числе совместным использованием ресурсов операционной системы.
· Поддержка программных библиотек – хранение, поиск и загрузка в оперативную память подлежащих исполнению программ.
· Организация программного интерфейса: прием и исполнение системных вызовов – обращений программ к услугам операционной системы.
· Управление памятью: организация работы всех видов реальной и виртуальной памяти; учет свободных и занятых участков памяти и размещение в ней программ и данных.
· Управление устройствами: процессорами, периферийными устройствами, накопителями; организация и размещение данных в накопителях, выполнение операций ввода-вывода.
· Управление данными (файловая система): организация и доступ к данным в файлах; создание, уничтожение, хранение, копирование, перемещение и другие операции с файлами.
· Обеспечение работы СУБД – систем управления базами данных.
· Обеспечение работы инструментальных систем для разработки ПО.
· Обеспечение надежности и безопасности: защита устройств компьютера, операционной системы и программ от вредного влияния других программ; обеспечение сохранности и секретности данных и регулирование прав доступа к ним; сохранение работоспособности вычислительной системы при сбоях и отказах оборудования, ошибочных действиях людей, в случае аварий; защита окружающей среды.
Мультипрограммирование = многозадачность [1 c. 22 – 26; 2 разд. 3.2]
Появление в аппаратуре ЭВМ системы прерываний обеспечило возможность одновременной работы устройств компьютера, и в начале 60-х годов появились мультипрограммные (многозадачные) ОС. В режиме мультипрограммирования в оперативной памяти находится несколько программ (процессов, задач). Когда программа выполняет операцию ввода-вывода, центральный процессор запускает соответствующее устройство, а сам переключается на выполнение другой программы. Пока процессор выполняет команды одной программы, другие программы могут работать с устройствами ввода-вывода. По завершении ввода-вывода устройство прерывает работу процессора, и ОС выбирает, какой процесс продолжать. При этом минимизируется простой оборудования.
Многопользовательский режим работы = режим разделения времени
В 60-е годы появились операционные системы с разделением времени (СРВ), обеспечивающие диалог многих пользователей с одной ЭВМ через терминалы (дисплеи). В режиме разделения времени ОС выделяет квантами (порциями) процессорное время по очереди разным терминалам, подобно гроссмейстеру в сеансе одновременной игры со многими шахматистам. Главный показатель – время ответа (отклика). Пользователи вновь ведут диалог с компьютером, которого не было при пакетной обработке. Для уменьшения простоев при падении интенсивности диалога ОС может совмещать разделение времени с фоновой пакетной обработкой.
Режим работы и ОС реального времени
ОС реального времени обеспечивают взаимодействие с внешними по отношению к ЭВМ процессами в темпе протекания этих процессов. Они используются для управления технологическими процессами производства, военными системами, транспортом и т. п. и должны быстро реагировать на происходящие в них события.
Структура контекста процесса
Контекст (выполнения) процесса – то же, что и состояние процесса – вся информация, необходимая ОС для перевода в состояние выполнения и управления выполнением процесса: содержимое регистров процессора (включая счетчик команд), состояние процесса и т. п.
Идентификатор и дескриптор процесса
Для каждого процесса создается дескриптор процесса (блок управления процессом – PCB) – структура данных с необходимой для ОС информацией о процессе: целочисленный идентификатор процесса – PID, состояние (процесс выполняется, готов или блокирован); приоритет процесса; полномочия – перечень доступных ему ресурсов; указатели на создавший его родительский процесс и созданные им («дочерние») процессы-потомки: указатели данных и команд процесса; указатели выделенных процессу ресурсов (файлов, программ и др.), доступных процессу объектов ядра и т.п.; а также контекст выполнения – содержимое регистров процессора с указателями на адресное пространство процесса (включая счетчик команд), необходимое для перевода процесса в состояние выполнения.
Понятие приоритета и очереди процессов
В каждый момент центральный процессор исполняет команды не более одного (активного) процесса, остальные процессы находятся в очереди в состоянии ожидания. Для учета важности и срочности процессам присваивают приоритеты. Для каждого значения приоритета может создаваться своя очередь процессов.
Многопроцессорный режим работы
В многопроцессорных системах ОС обеспечивает распределение работы между несколькими процессорами единого вычислительного комплекса, работающими независимо или взаимодействующими через общую память.
Управление памятью [1 c. 39 – 41; 2 разд. 3.5]
Совместное использование памяти
Защита памяти
Механизм реализации виртуальной памяти
Сегментация виртуального адресного пространства процесса
Словарь
Адресное пространство – диапазон адресов, доступный программе (процессу или потоку).
Виртуальный – обозначает не имеющий физического воплощения или воспринимаемый иначе, чем реализован; нереальный, несуществующий объект, воспринимаемый как реальный, иначе говоря, имитируемый программным способом. Его синонимы: абстрактный, логический.
Дескриптор = описатель (лат.) – термин многозначный в разных ОС и разных переводах на русский язык: может быть всего лишь целым числом – логическим номером некоторого объекта или сложной структурой данных, содержащей, например, всю информацию для ОС о процессе или файле.
Диспетчеризация (dispatching) – выделение процессорного времени – планирование процессов/потоков.
Задание (job) – объединение в группу нескольких процессов.
Контекст потока – содержимое регистров процессора, включая счетчик команд.
Контекст (выполнения) процесса (= состояние процесса) – вся информация, необходимая ОС для управления выполнением процесса: содержимое регистров процессора, включая счетчик команд; состояние процесса: выполняется, готов, блокирован и т. п.
Кэш, кэш-память (cache memory) – быстрая, а поэтому дорогая и небольшая память – буфер между процессором и основной памятью. Содержит копию часто используемых данных основной памяти для ускорения доступа к ним.
Кэширование – ускорение доступа к часто используемым данным некоторой основной памяти путем их буферизации – копирования в более быструю, а поэтому дорогую кэш-память (кэш) меньшей емкости. Для оперативной памяти кэш-памятью служит сверхоперативная память малой емкости. Для диска кэш-памятью может служить область оперативной памяти.
Кэш-попадание (cache hit) – обращение к данным, находящимся в кэше (ускорение удалось: обошлись без обращения к основной памяти).
Кэш-промах (cache miss) – обращение к данным, отсутствующим в кэше (ускорение не удалось: придется обращаться к основной памяти).
Планирование (процессов) (process scheduling) – определение, какой процесс (или поток) и на какой период получит процессорное время.
Планирование долгосрочное (на верхнем уровне) – решение о допуске нового процесса (или задания) в систему для выполнения.
Планирование среднесрочное (на промежуточном уровне) – часть свопинга: решение о полном или частичном помещении процесса в основную память для начала конкуренции за процессорное время.
Планирование краткосрочное (на нижнем уровне) – определение процесса (или потока), который получит процессорное время.
Поток (управления, управляющий, выполняемый) (thread – нить, тред) – логический объект; описывающий последовательность команд, выполняемых независимо (параллельно) с другими потоками того же процесса; самостоятельный потребитель времени процессора в едином адресном пространстве и с общими ресурсами для всех потоков своего процесса.
Поток (данных) (stream – поток) – последовательность данных или команд, передаваемых процессору; входной или выходной последовательный файл.
Поток пользователя – поток, выполняемый как одна из параллельный ветвей в едином адресном пространстве (контексте выполнения) пользовательского процесса.
Поток ядра – поток, выполняемый в ядре ОС.
Прерывание – аппаратный сигнал о наступлении определенного события, заставляющий процессор выполнить соответствующую программу – обработчик прерывания.
Прозрачный – обозначает реально существующий, но не воспринимаемый пользователем или программой, скрытый от них объект, поскольку он сохраняет интерфейс, существовавший в его отсутствие.
Протокол (protocol) – набор правил взаимодействия двух логических объектов.
Процесс (process) – логический объект в ОС; описывающий программу в стадии выполнения.
Сегмент – в виртуальной памяти блок данных переменной длины, возможно, динамически изменяемой.
Свопинг (swapping) – обмен данных сегментами или страницами (блоками переменной или фиксированной длины) между оперативной памятью и диском.
Семафор – объект для синхронизации процессов – решения проблемы взаимоисключения.
Сигнал – программное прерывание, уведомляющее программу (процесс) о наступлении определенного события.
Синхронизация – согласование действий по времени.
Событие (event object) (Windows XP) – объект ядра типа событие для синхронизации потоков одного или разных процессов, переводимый программой в сигнальное состояние при наступлении определенного события.
Спулинг (spooling) – ввод/вывод с буферизацией: использование буфера на диске для снижения задержек при передаче данных между периферийным устройством и процессором.
Страница – в виртуальной памяти блок данных фиксированной длины, передаваемый как единое целое.
Литература
[1] Хохлов Д. Г., Захарова З. Х. Операционные системы: Учебное пособие. – Казань: Мастер Лайн, 2010. 155 с.
[2] Хохлов Д. Г., Захарова З. Х. Введение в системное программирование: Учебное пособие. – Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2005. 163 с.
[3] Дейтел Х. М. и др. Операционные системы. Основы и принципы: Третье издание. – М.: ООО «Бином-Пресс», 2006 г. 1024 с.
[4] Дейтел Х. М. и др. Операционные системы. Распределенные системы, сети, безопасность: Третье издание. – М.: ООО «Бином-Пресс», 2006 г. 704 с.
[5] Столлингс В. Операционные системы, 4-е издание. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2002. 848 с.
– Конец работы –
Используемые теги: Материалы, Аттестации, Операционным, системам0.076
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Материалы к аттестации по операционным системам
Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов