Реферат Курсовая Конспект
Обзор операционных систем - раздел Образование, Глава 2 ...
|
ГЛАВА 2
ЭВОЛЮЦИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ
Пытаясь понять основные требования, предъявляемые к операционным системам, а также значение основных возможностей современных операционных систем, полезно проследить за их эволюцией, происходившей на протяжении многих лет.
Уровень Название Объекты Пример операций
13 Оболочка Пользовательская среда про- Инструкции командного
граммирования языка оболочки
12 Пользовательские Пользовательские процессы Завершение процесса,
процессы приостановка, возобновле-
ние работы
11 Каталоги Каталоги Создание, удаление,
подключение, поиск
10 Устройства Внешние устройства (принтер, Открытие, закрытие,
монитор, клавиатура) чтение, запись
9 Файловая Файлы Создание, удаление,
система открытие, закрытие, чте-
ние, запись
8 Коммуникации Конвейеры Создание, удаление,
открытие, закрытие, чтение, запись
7 Виртуальная Сегменты, страницы Чтение, запись, выборка
память
6 Локальная вто- Блоки данных, каналы Чтение, запись, распреде-
ричная память устройств ление, выборка
5 Примитивные Примитивные процессы, се- Приостановка, возобновле-
процессы мафоры, список процессов ние выполнения, ожидание
и передача сигнала
4 Прерывания Программы обработки пре- Вызов, маскирование,
рываний повтор
3 Процедуры Процедуры, стеки вызова, Вызов, возврат
дисплеи3
2 . Набор команд Стек вычисления, интерпрета- Загрузка, сохранение,
Тор микропрограмм, данные сложение, вычитание,
ветвление
1 Электронные Регистры, шлюзы, шины и т.п. Очистка, пересылка,
схемы активация
.
ОБЗОР ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ WINDOWS 2000
В этом разделе изложены основные особенности операционной системы Windows 2000. Описание операционной системы UNIX представлено в следующем разделе. Для краткости вместо Windows 2000 мы будем употреблять название W2K.
ТРАДИЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ UNIX
BSD
Важную роль в развитии теории устройства операционных систем сыграла серия версий системы UNIX, разработанных в Калифорнийском университете. Серия 4.xBSD широко используется в академических организациях; она послужила основой для создания многих коммерческих продуктов UNIX.
По мнению автора, именно благодаря версиям этой серии UNIX приобрела свою популярность, а многие улучшения этой операционной системы впервые появились в версиях BSD.
Последней версией этой серии, выпущенной в Беркли, является система 4.4BSD. Эта версия является основным обновлением версии 4.3BSD, куда вошли новая система управления виртуальной памятью, ядро с измененной структурой, а также длинный список улучшений других возможностей.
Linux
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
Написано много книг по операционным системам, в которых также описывается и архитектура компьютера. В [SILB00], [NUTT00] и [CROW97] речь идет об основных принципах (с использованием результатов исследований нескольких важнейших операционных систем).
В [VAHA96] рассматривается внутреннее устройство операционной системы UNIX, приводится сравнительный анализ нескольких ее вариантов. Полное и точное описание версии UNIX SVR4 со множеством технических подробностей представлено в [GOOD94]. Настоятельно рекомендуем популярное в академических кругах издание по UNIX 4.4BSD [MCKU96], вышедшее в Беркли. Собрание статей по операционной системе UNIX, представляющее большой интерес, было опубликовано в июле-августе 1987 года в журнале Bell System Technical Journal и в октябрьском издании 1984 года журнала AT&T Bell Laboratories Technical Journal. Эти статьи были переизданы [АТТ87а, АТТ87Ь]. В [GRAH95] дается в сжатой форме полное описание операционной системы Solaris 2.x.
О внутреннем устройстве операционной системы Linux подробно рассказано в [ВЕСК98] и [CARD97].
О внутреннем устройстве операционной системы Windows 2000 пока что написано немного. Прекрасное описание внутреннего устройства Windows NT можно найти в [SOLO98].
АТТ87а AT&T. UNIX System Readings and Examples. Volume 1, — Englewood
: Cliffs, NJ: Prentice Hall, 1987. '•
ATT87b AT&T. UNIX System Readings and Examples. Volume II. — Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 1987.
BECK98 Beck M. et al. Linux Kernel Internals. — Reading, MA: Addison-Wesley, 1998.
CARD97 Card R., Dumas E., Mevel F. The Linux Kernel Book. — New York: Wiley, 1997.
CROW97 Crowley C. Operating Systems: A Design-Oriented Approach. — Chicago: Ir-win, 1997.
GOOD94 Goodheart В., Сох J. The Magic Garden Explained: The Internals of UNIX System V Release 4. — Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 1994.
GRAH95 Graham J. Solaris 2.x: Internals and Architecture. — New York: McGraw-Hill, 1995.
MCKU96 McKusick M., Bostic K., Karels M., Quartermain J. The Design and Implementation of the 4.4BSD UNIX Operating System. — Reading, MA: Addison-Wesley, 1996.
NUTTOO Nutt G. Operating Systems: A Modern Perspective. — Reading, MA: Addison-Wesley, 2000.
SILBOO Silberschatz A., Galvin P., Gagne G. Applied Operating System Concepts. — I
Reading, MA: Addison-Wesley, 2000.
SOLO98 Solomon D. Inside Windows NT. — Redmond, WA: Microsoft Press, 1998. j
VAHA96 Vahalia U. UNIX Internals: The New Frontiers. — Upper Saddle River, NJ: I
Prentice Hall, 1996.
ЗАДАЧИ
2.1.Предположим, у нас есть многозадачный компьютер, в котором каждое задание имеет идентичные характеристики. В течение цикла вычисления одного задания
Т половину времени занимает ввод-вывод, а вторую половину — работа процессора. Для выполнения каждого задания требуется N циклов. Допустим, что для
планирования используется простой алгоритм циклического обслуживания и что
ввод-вывод может выполняться одновременно с работой процессора. Определите
значения следующих величин.
• Реальное время, затрачиваемое на выполнение задания.
• Среднее количество заданий, которое выполняется в течение одного цикла Т.
• Доля времени, в течение которого процессор активен (не находится в режиме ожидания).
Вычислите зги значения для одного, двух и четырех одновременно выполняющихся заданий, считая, что время цикла Т распределяется одним из следующих способов.
а. В течение первой половины периода выполняется ввод-вывод, а в течение второй — работа процессора.
б. В течение первой и четвертой четвертей выполняется ввод-вывод, а в течение второй и третьей — работа процессора.
2.2. Перегруженной операциями ввода-вывода называется такая программа, которая, будучи запущена сама по себе, тратит больше времени на ввод-вывод, чем на
работу процессора. Программой, преимущественно использующей процессор,
называется программа, в которой соотношение затрат времени изменяется в
пользу процессора. Предположим, что в алгоритме краткосрочного планирования предпочтение отдается тем программам, которые в течение недавнего времени использовали процессор меньше других. Объясните, почему в этом алгоритме отдается предпочтение программам, перегруженным операциями ввода-
вывода, хотя тем программам, которые преимущественно используют процессор,
тоже отводится некоторое процессорное время.
2.3. В компьютере есть кэш, основная память и диск, который используется для организации виртуальной памяти. Если слово, к которому производится обращение, находится в кэше, для доступа к нему требуется 20 ns. Если это слово находится в основной памяти, но отсутствует в кэше, то оно сначала загружается в
кэш за 60 ns, а затем к нему производится обращение. Если нужного слова нет в
основной памяти, то чтобы найти его на диске и загрузить в основную память,
требуется 12 ms; еще 60 ns нужны, чтобы скопировать его в кэш, и только затем
к этому слову производится обращение. Результативность обращений к кэшу
равна 0.9, а результативность обращений к основной памяти — 0.6. Найдите
среднее время, которое требуется для доступа системы к нужному ей слову.
2.4. Сравните стратегии планирования, которые могли бы использоваться для оптимизации системы разделения времени и многозадачной пакетной системы.
2.5. В чем заключается предназначение системных вызовов и как они соотносятся с операционной системой и с концепцией работы в режиме ядра и режиме пользователя?
2.6.Одним из основных модулей ядра операционной системы OS/390 для мейнфреймов IBM является System Resource Manager (SRM). Этот модуль распределяет
ресурсы между адресными пространствами (процессами). Именно этот модуль
делает операционную систему OS/390 одной из самых интеллектуальных. Никакие другие операционные системы для мейнфреймов, а тем более другие виды
операционных систем не могут выполнять функций, аналогичных тем, которые выполняет модуль SRM. В концепцию ресурсов входят: процессор, реальная память и каналы ввода-вывода. SRM собирает статистику относительно использования процессора, каналов и различных ключевых структур данных; на основе анализа собранной статистики обеспечивается оптимальная производительность системы. Может производиться дополнительная настройка модуля для различных целей, в соответствии с которыми модуль динамически изменяет конфигурацию и характеристики производительности выполнения заданий. Модуль SRM, в свою очередь, составляет отчеты, на основании которых подготовленный оператор может улучшить производительность и изменить настройку системы с целью улучшения обслуживания клиентов.
В этой задаче идет речь об одном из видов деятельности модуля SRM. Реальная память подразделяется на блоки одинакового размера, которые называются кадрами. Компьютер может содержать многие тысячи кадров, в каждом из которых может находиться блок виртуальной памяти, называющийся страницей. Управление к модулю SRM переходит с частотой примерно 20 раз в секунду; при этом происходит проверка каждой из страниц памяти. Если данная страница не запрашивалась и не изменялась, показания счетчика увеличиваются на 1. Время от времени модуль SRM усредняет эти числа и определяет среднее время, в течение которого система не использует данную страницу кадра памяти. Для чего можно использовать эти данные, и что для этого должен предпринять модуль SRM?
1 Краткое рассмотрение страничной организации памяти приведено в последующих разделах данной главы; более подробно этот материал изложен в главе 7, "Управление памятью".
2 Заштрихованная область представляет аппаратное обеспечение
4 Следует отметить, что процессы, как правило, обладают каждый своим отдельным адресным пространством, а у потоков адресное пространство общее.
5 Фирме IBM удалось собственными усилиями разработать операционную систему OS/2. Как и Windows NT, OS/2 Warp является современной многозадачной многопоточной операционной системой.
6 Только 16-битовые приложения OS/2. — Прим. ред
7 Здесь и в предыдущем пункте имеются в виду только 16-битовые приложения OS/2.
8 Подробнее об этой модели в приложении к W2K можно узнать, например, из книги Оберг Р. Технология СОМ+. Основы и программирование. — М.: Издательский дом "Вильяме", 2000
9 Более полное генеалогическое дерево приведено в [MCKU96].
– Конец работы –
Используемые теги: обзор, операционных, систем0.061
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Обзор операционных систем
Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов