Тупики. - раздел Образование, Основные понятия и определения Говорят, Что В Мультипрограммной Системе Процесс Находится В Состоянии Тупика...
Говорят, что в мультипрограммной системе процесс находится в состоянии тупика (дедлока (клинча)), если он ожидает события, которое никогда не произойдет. Системная тупиковая ситуация (зависание) – это ситуация, когда один или более процесс попадают в состояние тупика. Пример – два или более процесса могут попасть в тупик, при котором каждый процесс будет удерживать ресурсы, запрашиваемые другими процессами в то время, как ему самому требуются ресурсы, удерживаемые другими. для возникновения тупика должны существовать 4 условия:
Взаимное исключение – означает, что процессы заявляют исключительные права на управление своими ресурсами.
Ожидание дополнительных ресурсов – это означает, что процессы могут удерживать за собой ресурсы, ожидая выделения им дополнительных запрошенных ресурсов.
Неперераспределяемость – означает, что ресурсы нельзя принудительно отнимать у процесса.
Круговое ожидание – означает, что существует цепочка процессов, в которой каждый процесс удерживает ресурс, запрашиваемый другим процессом, который в свою очередь удерживает другой ресурс и т.д.
Основные направления научных исследований в области тупиков – это предотвращение тупиков, обход тупиков, обнаружение тупиков, восстановление после тупиков.
Предотвращение тупиков.
Полностью исключить любую возможность возникновения тупика, если обеспечить нарушение любого из условий возникновения тупика. Только условие взаимного исключения нарушать нельзя, поскольку необходимо предусматривать взаимоисключающее использование многих видов ресурсов. Второе условие можно нарушить, если потребовать, чтобы пользователи заблаговременно запрашивали все необходимые ресурсы: система либо удовлетворяет такой запрос в целом, либо отвергает его и заставляет пользователя ждать. Третье условие можно нарушить, если потребовать, чтобы пользователь, который удерживает ресурсы и не получает удовлетворения запроса вначале освободил все удерживаемые ресурсы, а потом запросил их все сразу. Четвертое условие можно не допустить, если потребовать, чтобы пользователи запрашивали ресурсы в некотором, установленном системой порядке.
Обход тупиков.
Реализация основывается на алгоритме банкира, предложенный Дейкстрой, который как бы имитирует действия банкира (на месте ОС), выдает ссуды клиентам (выделяет ресурсы) и принимает платежи (возвращает ресурсы). Банкир, выдавая ссуды, оценивает свой капитал. Если капитал приближается к минимуму, то банкир откладывает выдачу ссуды и ждет возврата ссуды от других клиентов. А чтобы понять, является ли его состояние безопасным, банкир проверяет, может ли он предоставить достаточно ресурсов для завершения работы какого-либо клиента и возврата ссуды.
Согласно этому алгоритму считается, что состояние системы надежно, если имеется возможность завершить выполнение всех пользовательских программ и возвратить ресурсы системе, и состояние ненадежно в противном случае.
Обнаружение тупиков.
Возникающие тупики могут быть локализованы с выдачей соответствующей информации для привлечения внимания оператора и системы. Анализ может быть выполнен с помощью направленных графов распределения ресурсов, которые позволяют видеть состояние ресурсов системы.
Восстановление после тупиков.
Выход из тупиковых ситуаций можно обеспечить, хотя почти всегда с некоторой потерей результатов текущей работы. Восстановление после обнаружения обычно осуществляется путем вывода из системы одного или нескольких процессов, вовлеченных в тупик. При этом их ресурсы освобождаются с тем, чтобы их предоставить другим процессам. Восстановление в современных системах производится довольно сложно и не всегда эффективно.
Тупики в современных системах рассматриваются как достаточно редкая неприятность. В будущих системах тупики могут стать гораздо более критическим фактором, поскольку эти системы будут работать при гораздо более динамичном распределении ресурсов и большем количестве одновременно выполняемых процессов.
Эволюция ОС.
Выделяют пять–шесть периодов развития ОС.
до 40–х годов ХХ века – нулевой этап: вычислительные устройства стали разрабатываться с использованием ламп, ОС отсутствует, появляются прин
Архитектура ОС.
Под архитектурой понимают системную организацию на основе программных модулей, имеющих определенное функциональное назначение с четко оговоренными правилами взаимодействия.
монолитны
Микроядерная архитектура ЭВМ.
Эта архитектура является альтернативой классической архитектуре. Её суть: в привилегированном режиме остается работать только небольшая часть ОС, называемая микроядром. Микроядро защищено от осталь
Процессор. Управление процессами.
Концепции процесса.
Процессом является выполняемая программа, включающая текущие значения счетчика команд, регистров и переменных. Процесс потребляет такие ресурсы как: адресное про
Управление задачами.
Понятия процесса и потока не всегда разделяются. По отношению к ресурсу «процессорное время» оба понятия эквивалентны. Фактически они выступают как некоторая работа. Поэтому далее будем использоват
Асинхронные параллельные процессы.
Процессы называются параллельными, если они существуют одновременно. Параллельные процессы могут работать совершенно независимо друг от друга или они могут быть асинхронными – им необходимо периоди
Семафоры.
Концепция семафоров была предложена Дейкстра. Семафор представляет собой целочисленную переменную S, с которой ассоциирована очередь ожидающих процессов. Пытаясь пройти через семафор, процесс однов
Мониторы.
Рассмотренный алгоритм Деккера имеет некоторые недостатки. Чтобы от них избавиться создали мониторы.
Хоар 1974 год. Монитор – это механизм организации параллелизма, который содержит как да
Физическая память.
Внешняя память (storage)
Основная память (оперативная)
Быстродействующая память
Регистры процессора
Для выполнения программы необходимо, чтобы данные размещались
Связанное и несвязанное распределение памяти.
Самые первые ЭВМ требовали связного распределения – каждая программа должна была занимать один блок ячеек.
Свободная память
Программа пользователя
Операц
Виртуальная память.
Виртуальная память ограничивает число одновременно выполняющихся программ. Одним из решений этой проблемы было разделение программ на части, которые называются overlay – если какой-то модуль не раб
Управление виртуальной памятью, стратегии управления.
Стратегии вталкивания.
Определяют, когда следует переписывать очередную страницу или сегмент в основную память. Существует 2 стратегии: по запросу и с упреждением. Вталкивание по за
Кэширование данных.
Быстродействующая память основана на организации SRAM, её объем – несколько мегабайт, скорость доступа не превышает 8 мс. Регистры процессора – несколько байтов, скорость – 2-3 мс.
Кэш-пам
Ввод/вывод. Управление файлами и файловой системой.
Планирование работы с магнитными дисками.
Данные записываются на поверхностях магнитных дисков. На каждом магнитном диске размещены тонкие концентрические кольца – дорожки. На них з
Логическая организация ФС.
– это организация, предназначенная для удобств пользователю. Для этого физическую структуру данных на диске подменяют некоторой удобной для пользователя логической моделью, основным
Логическая организация файлов.
Логическая запись – это наименьший элемент данных, которым может оперировать программист при обмене с внешним устройством.
Если поддержка структур данных выполняется самим приложением, то
Физическая организация ФС.
Под физической организацией ФС подразумевается способ расположения информации на физических устройствах, характеризуемых такими понятиями, как диск, раздел, дорожка, цилиндр, кластер, сектор. С эти
Права доступа к файлу.
Определить права доступа – значит определить набор операций для каждого пользователя, который он может выполнить с файлом.
Список операций доступа:
1. право на создание/уничтожени
ОС Unix/Linux.
В начале 1965 г. компания Bell Telephone Laboratories (AT&T) совместно с General Electric Company (MIT) начали разрабатывать новую ОС – MULTCS. ОС должна была быть многозадачной с разделением в
Типы файлов.
Обычный – представляет собой наиболее общий тип файлов, содержащий данные различных форматов (текст, бинарный и т.д.). Для ОС такие файлы представляют собой просто последовательность байтов,
Создание и монтирование ФС.
Linux может работать с несколькими ФС: ext3fs (2001 год), ext4fs (2008 год), Reiser FS (2001 год), Reiser 4 (2004 год), Btrfs (2007 год), msdos (FAT), vfat (FAT32), iso9660 (CDROM), nfs, Linux_NTFS
Индексные дескрипторы файлы и системы адресации файлов.
Каждому файлу соответствует один индексный дескриптор, который имеет порядковый номер, называемый индексом файла. Это означает, что число файлов ограничено числом индексных дескрипторов, которое ли
Управление процессами.
Процессом в Unix называется единица исполнения программного кода. Процесс может выполняться в одном из двух состояний: пользовательском и системном.
Когда пользовательскому процессу требуе
История.
MS–DOS, MS–DOS + Windows 3.1
Windows 95, 98, ME.
Windows NT, 2000, XP, 2003, Vista, 2008, 7, 2008 R2.
MS–DOS – 1981 год – однозадачная, 16-разрядная.
Структура ОС Windows.
Она имела первоначально микроядерный дизайн. Потом стали использовать гибридную архитектуру. Платформы – Intel, Alpha (DEC), Power PC (IBM), MIPS (Silicon Graphics).
В ОС
Подсистема win32.
Взаимодействие между приложениями и ОС осуществляется с помощью системных вызовов, однако, приложение не может произвести системный вызов напрямую, вместо этого оно должно воспользоваться программн
Объекты, менеджер объектов.
Для слаженной работы системы ресурсов Windows создает объекты, управление которыми происходит с помощью менеджера объектов. Когда приложение открывает файл, создает поток или семафор, оно получает
Объекты ядра.
Поддержка объектов ядра выполняется ядро и исполнительной системой. Помимо объектов ядра существуют объекты для управления окнами (user) и графикой (gdi). Они уже реализуются подсистемой поддержки
Структура объектов.
Каждый объект имеет заголовок объекта – содержит в себе имя объекта, каталог объекта, информация о защите, квота (устанавливает ограничение на количество процессов), счетчик ссылок, список п
Описатели объектов.
Создаются при вызове win32-функций. В случае успешного выполнения создается 64-битное описатель. При этом описатель находится в таблице описателей процессов. Из 64 разрядов 29 используется для ссыл
ФС NTFS.
В ОС Windows присутствует система ввода/вывода. Задача этой системы – скрыть особенности работы с дисками и предоставить в распоряжение ФС используемое дисковое пространство в виде непрерывной посл
Точки повторного анализа.
Современные ОС предоставляют в распоряжение пользователей возможности для монтирования ФС и образования жестких и символических связей. Эта возможность реализована с помощью точек повторного анализ
Надежность ФС.
Для обозначения совокупности действий, выполняемых файловой операцией, используется термин «транзакция». Для сохранения целостности транзакция должна выполняться целиком или не выполняться вообще.
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов