Запрос пользователя на создание процесса. - раздел Образование, Основы теории операционных систем 3. Выполнение Системного Запроса На Создание Нового Процесса...
3. Выполнение системного запроса на создание нового процесса уже работающим процессом. Во время работы процесс (приложение) может создавать один или несколько новых процессов, например для чтения или записи данных в файл, обновление экрана, получение данных из сети, обмен данными с внешними устройствами и т.д. В этом случае создаются дочерние процессы, и формируется иерархия процессов.
4. Создание пакетного задания – применяется в системах пакетной обработки данных на больших компьютерах. Пользователь посылает пакет заданий (несколько заданий), а ОС сама формирует процесс и выполняет задания по очереди. Назначенные задания Windows, Shell – сценарии Linux.
Часть процессов порождаются пользовательскими приложениями и называются пользовательскими процессами.Вторая часть процессов, запускаются самой ОС и являются системными. Пользовательские и системные процессы имеют разный приоритет, от которого зависит очередность и интервал времени обслуживания процесса.
После того, как процесс создан, он выполняет свою работу. Во время работы процесс, как правило, взаимодействует с другими процессами. Процесс приостанавливает свою работу, если ожидает ввода данных или передает данные на выход, или в том случае, если операционная система выбирает другой процесс на выполнение.
Процесс может находится в трех состояниях:
1. Выполнение – идет выполнение на процессоре;
2. Готовность – готов к выполнению, но приостановлен, так как процессор выполняет другой процесс (стоит в очереди);
3. Ожидание (блокировка) – ждет завершение операции ввода / вывода.
выполнение
1 3
ожидание 4 готовность
блокировка
1 – процесс переходит в состояние ожидания для выполнения ввода / вывода;
2 – ОС выбрала другой процесс на выполнение
3 – ОС выбрала этот процесс на выполнение
4 - ввод / вывод завершен
5 – процесс завершен (правильно или с ошибкой)
Завершение процесса происходит вследствие одного из следующих событий:
1. Обычное завершение процесса (преднамеренное);
2. Завершение процесса по ошибке, как правило, выводится сообщение, и процесс завершает работу.
3. Завершение по непредвиденной ошибке (программы или аппаратуры);
4. Уничтожение другим процессом (завершение в диспетчере программ)
Для управления некоторыми ресурсами процессы могут объединяться в задания. Задание представляет собой набор, состоящий из одного или нескольких процессов, управляемых как единое целое. Для каждого задания определены квоты и лимиты ресурсов. Квоты включают максимальное количество дочерних процессов, которые может создать родительский процесс, суммарное время процессора, доступное для каждого процессами в отдельности и для всего задания в целом, максимальное количество памяти для процесса и для всего задания. Задания могут ограничивать процессы в вопросах безопасности, например, запрещать получать право на выполнение некоторых операций.
Для каждого вновь создаваемого процесса ОС создает специальную информационную структуру - запись в таблице процессов, строка таблицы соответствует одному процессу и называется – блок управления процессом. Блок управления процессом содержит информацию о состоянии процесса, счетчик команд (содержит адрес команды, которая должна выполнятся следующей), данные о потребностях процесса в ресурсах, о фактически выделенных ресурсах, об адресах ОП в которых размещен процесс и т.д.
Функциями ОС по управлению процессами являются:
- распределение оперативной памяти между всеми процессами, запущенными в системе, таким образом, чтобы каждый процесс работал в своем адресном пространстве – оперативная память, выделенная процессам не пересекалась;
- организация взаимодействия процессов, как правило, через общую память;
- выделение процессорного времени каждому конкретному процессу;
- распределение внешних устройств между процессами;
- разрешение конфликтов при распределении ресурсов.
Для решения этих задач в состав ОС входит специальный модуль – планировщик процессов (заданий). При управлении процессами следует решить следующие вопросы:
o Как долго процесс может выполняться процессором?
o Применять принудительное снятие процесса во время выполнения или нет?
o Если применяется принудительное снятие, то какой процесс запустить следующим?
Алгоритмы планирования, которые решают эти вопросы, делятся на два класса:
1. Вытесняемые – ОС принудительно снимает процесс и переводит его в состояние ожидания
2. Невытесняемые – процесс выполняется на процессоре столько, сколько необходимо.
Управление процессами может быть организовано по-разному в зависимости от того, в какой области деятельности применяется компьютер.
В зависимости от области применения компьютера операционные системы делятся на два больших класса: универсальные (интерактивные) и специализированные. В свою очередь специализированные операционные системы подразделяются на два подкласса:
- системы пакетной обработки, в которых выполнение программ происходит без участия пользователя по заранее составленному пакету программ (приложений);
- системы реального времени, которые предназначены для управления технологическими процессами, станками, спутником и т.д., выполнение программ проходит по заранее составленному расписанию в соответствии с реальным временем.
Эффективность работы компьютера, и соответственно ОС, может быть оценена с помощью трех основных критериев:
1. Пропускная способность – это количество задач, выполняемых на компьютере в единицу времени;
2. Удобство работы пользователя – то есть возможность работы в интерактивном режиме с несколькими приложениями одновременно;
3. Реактивность системы – способность системы выдерживать заранее заданные интервалы времени между запуском приложения и поучением результата (время выполнения процесса);
В зависимости от назначения ОС один из критериев является определяющим.
Высокая пропускная способность лучше всего достигается в системах пакетной обработки данных, но при этом пользователь не имеет возможности работать со своей программой. В начале работы формируется пакет заданий, каждое задание содержит требования к ресурсам. Пакет формируется таким образом, чтобы одновременно выполнялись программы, предъявляемые разные требования к разным ресурсам. Например, программы с большим объемом вычислений и с большим объемом печати. Таким образом, достигается равномерная загрузка всех ресурсов компьютера. Набор таких программ называется мультипрограммная смесь.
В системах пакетной обработки данных переключение процессора с одной задачи на другую происходит по инициативе самой программы, выполняющийся в данный момент времени, без участия операционной системы. Как правило, для выполнения операций ввода – вывода. Есть одна задача долго занимает процессор, то применяется принудительное снятие. Как правило, применяется алгоритм «Первым пришел – первым обслужен» FIFO. Все программы, которые существуют в пакете, выстроены в очередь, первой запускается – первая программа, создается процесс и он выполняется на процессоре столько сколько необходимо, когда возникает операция ввода/вывода, процесс переходит в состояние «ожидания» и запускается следующая программа, создается следующий процесс, когда освободится процессор начинает работу первый процесс и т.д.
Системы пакетной обработки данных в настоящее время применяется при решении сложных вычислительных задач, таких как расчет траектории движения спутника, предсказание погоды, игра в шахматы.
В системах реального времени основным критерием является время реакции системы, так как существует предельно допустимое время, в течение которого должна быть выполнена управляющая программа. В системах реального времени пакет заданий представляет собой фиксированный набор заранее известных программ, а выбор программы на выполнение осуществляется по расписанию или в зависимости от аварийного случая.
Удобство работы пользователя достигается в универсальных ОС и является основным критерием эффективности работы таких ОС, как Windows, Linux.
В этом случае всем процессам попеременно выделяется квант процессорного времени (возможно, неравный), по истечении которого происходит принудительная приостановка выполнения процесса по инициативе ОС. Таким образом, ни одна задача не может надолго занять процессор.
Все темы данного раздела:
Требования, предъявляемые к современным ОС
Основное требование - выполнение основных функций управления ресурсами и обеспечения удобного интерфейса пользователя и приложений.
Надежность и отказоустойчивость
Организация диалога пользователя
Средства взаимодействия пользователя с компьютером, а точнее с операционной системой, представляют собой интерфейс пользователя. Операционная система должна предоставить пользовател
Текстовый режим диалога пользователя
В текстовом режиме пользователь имеет в своем распоряжении систему команд ОС и вводит команды с клавиатуры в командной строке. Команда имеет строго определенный формат, изменение которого приводит
Архитектура операционной системы
Любая сложная система, к которым относиться и ОС компьютера, должна иметь понятную и рациональную структуру, которая может быть получена делением всей системы на отдельные модули. Каждый модуль име
Многослойная структура ОС
Вычислительную систему, работающую под управлением ОС на основе ядра, можно представить как систему , состоящую из трех слоев: нижний слой – аппаратура ПК, средний – ядро ос и верхний слой – вспомо
Режимы работы ОС
Для надежного управления ходом работы компьютера ОС должна иметь определенные привилегии по отношению к другим задачам (приложениям). Иначе некорректно работающее приложение может вмешаться в работ
Переносимость ОС
Если код ОС может быть сравнительно легко перенесен с процессора одного типа на процессор другого типа и с аппаратной платформы одного типа на аппаратную платформу другого типа, то
Файловая система ПК
Одной из главных задач ОС является обеспечение обмена данными между приложениями и периферийными устройствами компьютера. В современных ОС функции обмена данными с периферийными уст
Физическая организация FAT
Вся информация о размещении файлов на диске находится в Таблице Размещения Файлов (File Allocation Table, FAT). Разработана в 1981 году и используе
Работа с файлами и каталогами средствами командной строки Windows
ОС MS DOS была создана в 1981 году фирмой Microsoft по заказу фирмы IBМ для компьютеров IBМ PC и стала одной из самых распространенных ОС в мире. В настоящее время наиболее распрост
Ввести текст
выход Ctrl + z или F6
Объединение текстовых файлов
COPY имя_файла1 + имя_файла2+ .... имя_файла_результата
Если имя файла - резуль
Процессы
Основной задачей операционной системы является рациональное распределение ресурсов компьютера. В многозадачных (мультипрограммных) операционных системах, таких Windows, Linux, польз
Защищенность и отказоустойчивость ОС
Защищенность – это защита операционной системы и самого компьютера от внешних и внутренних воздействий. Отказоустойчивость – характеристика аппарат
Защита от компьютерных вирусов.
Защита от проблем, связанных с электропитанием – источники бесперебойного питания, стабилизаторы напряжения.
Защита от сбоев аппаратного обеспечения - про
RAID уровень 1
полоса 0
полоса 1
полоса 2
полоса 3
RAID уровень 2
Байт 1
Байт 2
Байт 3
Байт 4
Байт 5
Распределение ресурсов ПК
ПК имеет большое количество ресурсов, каждый из которых может в конкретный момент времени использоваться только одним процессом. К ресурсам ПК относиться оперативная память, жесткие
Разрешение конфликтов при распределении ресурсов
Конфликты при распределении ресурсов возникают между процессами. Как известно, в произвольный момент времени ресурс может использовать (владеть) только один процесс. Процесс, которо
Условия тупика
1. Условие взаимного исключения – каждый ресурс в данный момент времени или отдан одному процессу или свободен;
2. Условие удержания и ожидания
Вектор доступных ресурсов
B = { 0, 1, 0, ………0, 1 }, где 0 – ресурс свободен, 1 – ресурс занят
Матрица текущего распределения ресурсов( n, m ) - n – количество ресурсов
m - количество проце
Матрица запросов процессов на ресурсы
R1,1 ………. R1,m
R = Ri,j где Ri,j =1, если i – р
Управление процессами в интерактивных ОС
Важнейшей функцией операционной системы является организация рационального использования всех аппаратных и программных ресурсов компьютера. К основным ресурсам относятся процессор,
Алгоритмы планирования потоков (процессов)
Для планирования смены потоков разработаны специальные алгоритмы планирования,
Вытесняющие алгоритмы– при использовании таких алгоритмов ОС сама принимает
Синхронизация процессов и потоков
Необходимость в синхронизации процессов и потоков возникает в многозадачных операционных системах и связана с совместным использованием аппаратных и информационных ресурсов системы. Синхронизацией
Распределение ресурсов ПК
ПК имеет большое количество ресурсов, каждый из которых может в конкретный момент времени использоваться только одним процессом. К ресурсам ПК относиться оперативная память, жесткие
Разрешение конфликтов при распределении ресурсов
Конфликты при распределении ресурсов возникают между процессами. Как известно, в произвольный момент времени ресурс может использовать (владеть) только один процесс. Процесс, которо
Условия тупика
5. Условие взаимного исключения – каждый ресурс в данный момент времени или отдан одному процессу или свободен;
6. Условие удержания и ожидания
Вектор доступных ресурсов
B = { 0, 1, 0, ………0, 1 }, где 0 – ресурс свободен, 1 – ресурс занят
Матрица текущего распределения ресурсов( n, m ) - n – количество ресурсов
m - количество проце
Матрица запросов процессов на ресурсы
R1,1 ………. R1,m
R = Ri,j где Ri,j =1, если i – р
Управление памятью
Память компьютера подразделяется на два больших класса: внешняя и внутренняя.
В состав внутренний памяти входит оперативная память, постоянная память и регистры процессора.
Типы адресов
Для идентификации переменных и программ на разных этапах жизни программы используется три типа адресов.
Символьные адреса
Задачей ОС является отображение индивидуальных виртуальных адресных пространств всех одновременно выполняющихся процессов на общую физическую память.
Виртуальные адреса
Оперативная память
0000000016
Алгоритмы распределения памяти
Методы распределения памяти должны отвечать на следующие вопросы:
- Каждому процессу следует выделять непрерывную область физической памяти или можно «кусками»;
-
Кэширование данных
Память компьютера представляет собой иерархию запоминающих устройств (ЗУ), которые отличаются друг от друга среднем временем доступа к данным, объемом памяти и стоимостью хранения о
Принципы действия КЭШ памяти
Содержимое КЭШ – памяти представляет собой совокупность записей обо всех загруженных в нее данных из основной памяти. Разработано много способов выбора данных из основой памяти, в том числе и алгор
Средства поддержки сегментации памяти
Как известно, процессор Intel Pentium может поддерживать сегментную и сегментно – страничную модель организации памяти. При любой модели организации памяти необходимо выполнить прео
Процесс
системный пользовательский
системный сегмент кода пользовательский сегмент кода
Каждый сегмент виртуальной памяти процесса имеет оп
Преобразование виртуального адреса в физический адрес
Процесс обращается к физической памяти по виртуальному адресу, который представляет собой пару чисел: селектор и смещение.
Механизм преобразования виртуального адреса в физический адрес при работе процессора в сегментном режиме
Виртуальный адрес представлен селектором и смещением. Селектор находится в одном из сегментном регистре, смещение определяется в машинной команде.
Рассмотрим случай, когда
Механизм преобразования виртуального адреса в физический адрес при работе процессора в сегментно - страничном режиме
При сегментно – страничной модели организации памяти сегменты разбиваются на страницы одинакового размера, от 4 Кбайт до 4 Мбайт (Pentium).
Виртуальный адрес представляет собой пару чисел:
История развития
В 1983 фирма Microsoft объявляет о выпуске оболочки Windows, дополняющей операционную систему MS DOS графическим интерфейсом.
В 1985 году появляется Windows 1.0 – пользователи могут одновр
Загрузка WINDOWS XP
При включении питания или перезагрузке компьютер проходит процедуру самотестирования при включении (Power On Self Test, POST), которая представляет собой набор тес
Архитектура Windows XP
ОС Windows XP построена по модульному принципу. Модули входят в состав основных компонентов, каждый компонент отвечает за определенный раздел ОС и выполняет свои функции. Между комп
Основные компоненты ОС Windows XP
Системная виртуальная машина
Базовая система
Компонент Базовая система содержит все внутренние службы ОС, специальные службы низкого уровня, в состав Базовой системы входят:
П
Технологические принципы ОС Windows
Для ОС Windows были разработаны новые (для того времени) принципы организации графического интерфейса:
1. Принцип Select – Выделить – фрагмент документа, объект или группу
Архитектура Plug and Play в Windows 2000
Приложения служебные
Процессы Win32
PnP программа
Менеджер setup
Режим пользователя
Физическая организация данных NTFS
Файловая система NTFS была разработана в качестве основной файловой системы для ОС WINDOWS NT в начале 90 – ых годов с учетом опыта разработки файловых систем FAT и HPFS (основная файловая система
Адресация файлов
Все файлы NFTS идентифицируются (определяются) номером файла, который соответствует позиции файла в таблице MFT. Идентификации файла с помощью номера похожа на определение файла в
Структура тома NFTS
Загрузочный блок
Содержит параметры необходимые для загрузки диска (BIOS)
16 стандартн
Типы файлов NTFS
Файлы в зависимости от способа размещения делятся на небольшие, большие, очень большие и сверхбольшие.
Небольшие файлы (small) целиком располагаются в
Каталоги NTFS
Каждый каталог представляет собой одну запись в таблице MFT, которая содержит атрибут Index Root. Этот атрибут содержит список файлов, входящих в каталог.
Имеется две форм
Архивирование данных
Большой объем данных на жестком диске, необходимость сохранять данные на внешнем носителе, передавать по компьютерным сетям, электронной почте приводит к необходимости уплотнения ин
Методы сжатия информации
Все методы сжатия информации можно разделить на два больших непересекающихся класса: сжатие с потерей информации и сжатие без потери информации.
Сжатие с потерей ин
Компьютерные вирусы
Компьютерным вирусом называется программа, способная выполнять на компьютере несанкционированные действия. Это специально написанная, как правило, небольшая по объе
Способы распространения вирусов
Классический вариант. Когда вирус создан, он помещается в какую-либо программу, как правило, игру или полезную утилиту. Затем эта программа распространяется, например через Web-сай
Обнаружение вирусов
Обнаружение по базе данных. Большинство антивирусных программ выявляют вирусы по известным образцам их программного кода. С этой целью создаются базы данных вирусов. Просматриваютс
Защита от заражения вирусом
1. Устанавливать чистое программное обеспечение, приобретенное у надежного производителя. Скачивать программы с Web – сайтов не рекомендуется;
2. Проверять дискеты перед тем, как загружать
Реестр Windows XP
Реестр – регистрационная (централизованная) база данных, которая хранит в себе всю информацию о конфигурации системы, а именно параметры настройки системы и настрой
Структура реестра
Логическая структура реестра похожа на логическую структуру файловой системы на диске. Реестр содержит ключи (корневые разделы), которые аналогичны папкам, и параметры, которые аналогичны файлам. К
Зарегистрированные типы файлов
Как известно, для того чтобы открыть документ в Windows, достаточно дважды щелкнуть по его имени мышью. При этом щелчке программа – обработчик определяет по типу файла приложение, к
Записи реестра для приложений Windows
При установке приложения должны быть внесены данные о типе данных, а также о местонахождении исполнимого файла .EXE и динамических библиотеках .DLL, используемых этим приложением. Стандарт
Цветовое оформление
Значение цвета записывается, как строка из трех чисел от 0 до 255 разделенных пробелом. Каждое число определяет интенсивность основного цвета: красный, зеленый, синий
FF0000 – чисто красны
Настройки устройств
Каждое устройство имеет свой подраздел, имя которого совпадает с именем устройства
Например, для «Мыши» - Mouse
HKEY_CURRENT_USER
Control Panel
desktop
настройки экрана
B
Озвучивание событий
Пользователь имеет возможность создать звуковое сопровождение определенным действиям, как системным, так и для конкретного приложения, например закрытие папки, вход, выход из системы.
Озву
Настройка отображения информации в папке
Вкладка «Вид» окна «Свойства папки» -содержит параметры отображение информации
эта информа
История создания и развития ОС LINUX
ОС LINUX появилась в конце 1960 г. В 1957 году в Laboratories Bell Telephone возникла необходимость новой операционной системы, которая удовлетворяла бы требованиям ЭВМ 2 – го покол
Диалог пользователя
Диалог пользователя может быть организован в двух режимах: текстовом и графическом.
В текстовом режиме пользователь вводит команды с клавиатуры после получения приг
Файловая система ОС LINUX
В ОС LINUX понятие файла имеет более общее значение. Файлом называют любой источник данных, из которого данные могут быть считаны, или любой объект, куда данные могут быть за
Типы файлов
В ОС LINUX определены шесть типов файлов:
1. Обычный файл ( regular file ) - имеет обозначение f или - ;
2. Каталог ( directory ) - d;
3. Специальный файл устройства ( sp
Атрибуты файлов
ОС LINUX – многопользовательская ОС, поэтому должно быть обеспечено ограничение на действия пользователя с файлами (данными). Это реализуется с помощью прав доступа к файлам, которые приписываются
Физическая организация данных
Физическая организация данных Linux file System ( UFS ) была разработана на основе файловой системы S5 ( одной из ранних версий LINUX ) и расширяет возможности S5 по поддержке больших дисков и файл
Процессы
Процесс – основное понятие ОС. Операционная система создает процесс, когда пользователь запускает программу на выполнение. ОС руководит всеми процессами в системе,
Просмотр текущего каталога
# ls - l - расширенный формат вывода информации - на экране таблица
Тип файла
Права доступа
Кол. жестк. связей
Копирование файлов
# cp < имя_файла1 > < имя_файла2 >
Если действия над файлами выполняются в текущем каталоге, то указывается только имя файла, если нет, то следует указывать полный путь к файлу
Изменение прав доступа
# chmod < пользователь > < режим доступа > < право > <имя_файла>
пользователь
u - владелец; g - группа; o - остальные пользователи; a – все
Выделение части подстроки
# cut - b < список > < имя_файла >
список – определяет позиции для выделения подстроки
- - n - от начала строки до n – го символа
- n - - от n – го символа до
Фильтрация файлов
Фильтрацией файлов называют определение файлов, которые содержат данные согласно некоторому критерию ( образцу ). Список файлов может быть перенаправлен в другой файл для последующей работы.
Логические выражения
- name < шаблон_имен_файлов > - можно использовать метасимволы
Пример # find . - name a*
- perm < права_доступа > - поиск по атрибутам файлов
Пример # find .
Архивирование и сжатие файлов
Архивирование данных – получение файла специального формата, архивного файла, который позволяет сохранить файлы вместе с характерной для них информацией:
- Имя файл
Физические устройства LINUX
В ОС LINUX все физические устройства представлены в виде специальных файлов, каждому устройству соответствует свой специальный файл, работой устройств управляют программы – драйверы.
Со вс
Монтирование файловых систем
Каждый диск или раздел диска имеет свою иерархическую структуру со своим корневым каталогом, подкаталогами и файлами. В ОС LINUX отдельные файловые системы могут присоединяться ( монтироваться ) к
Чтение с дискеты
# cp / mnt / floppy < имена_файлов >
SHELL – сценарии
SHELL – сценарий - это текстовый файл, который содерж
Mkdir fd
cp *.tx /fd
Пример 2. Составить сценарий, который позволяет переместить файлы текущего каталога с суффиксом tx в каталог fd и удалить их.
Echo строка
Строка заключается в двойные кавычки, можно использовать управляющий символ /n – переход на новую строку.
echo “ all ready “
Архитектура сетевой операционной системы
Компьютерная сеть – совокупность компьютеров, связанных коммуникационным оборудованием, работающих под управлением сетевой операционной системы. Операционна
Трехзвенная модель
Компьютер 1
Компьютер 2
Компьютер 3
Интерфейс пользователя
Новости и инфо для студентов