Вопрос 1. Поколения операционных систем
Вопрос 1. Поколения операционных систем.
Первое поколение (1945 - 1955): Первые ЭВМ были построены на основе электронных ламп. Они не были предназначены для практических целей. Одни и те же люди проектировали эти машины, писали для них программы и их эксплуатировали. Первые электронные ЭВМ не имели ОС. Функции ОС включались в состав прикладных программ.
Авторами первой вычислительной машины стали:
>Говард Айкен (Howard Aiken), Гарвард;
> Джон фон Нейман (John von Neumann), Принстон;
> Конрад Цузе (Konrad Zuse), Германия.
Использовались механические реле, позже они были заменены на электронные лампы.
>Не были известны языки программирования.
>Никто не слышал об операционных системах.
>Носителями исходной информации стали перфокарты.
Второе поколение (1955 - 1965): второе поколение ОС было создано для ЭВМ, построенных на полупроводниковых транзисторах. Такие ЭВМ могли работать более длительное время без ошибок и сбоев. Машинное время их стоило очень дорого, поэтому одной из основных функций первых ОС была организация пакетного режима работы. Этот режим позволял сокращать время простоя при переходе от решения одной задачи к другой.
>Транзисторы заменили электронные лампы.
>Появились языки программирования Ассемблер и Фортран.
>Общепринятым решением стала система пакетной обработки.
Первые промышленные операционные системы:
- FMS (Fortran Monitor System);
- IBSYS (операционная система корпорации IBM для компьютеров IBM 7094).
Третье поколение (1965 - 1980): Это поколение ОС было связано с ЭВМ, построенными на основе модулей и первых интегральных схем. Стали появляться ЭВМ с несколькими CPU. ОС для таких машин должны были обладать способностями управлять работой нескольких процессоров, иметь многозадачный режим работы, а так же, обладать возможностью работы с несколькими пользователями. Это были системы коллективного пользования.
На многопроцессорной ЭВМ задача разбивалась на несколько частей, и эти часть параллельно выполнялись на отдельных процессорах, что позволяло резко увеличить вычислительную мощность. Мультипрограммный режим работы заключался в том, что в память ЭВМ загружалось одновременно несколько задач, ОС при этом выделяла процессор каждой задаче на определенное время, автоматически переключая его между всеми задачами.
Режим коллективного пользования заключался в том, что к вычислит.машине подключалось несколько терминалов (монитор и клавиатура), за которыми работали отдельные пользователи. ОС с большей скоростью переключала терминалы, и у каждого пользователя создавалось впечатление, что он один работает с ВМ..
К началу 60-х годов выпускались две совершенно несовместимые линии компьютеров:
- IBM 7094 - научные крупномасштабные компьютеры с пословной обработкой текста;
- IBM 1401 - коммерческие компьютеры с посимвольной обработкой, широко используемые банками и страховыми компаниями для сортировки и печатания данных.
Гениальное решение фирмы IBM: серия машин IBM/360. Позже выпускались IBM 370, 4300, 3080 и 3090.
Создана операционная система OS/360. Автор Фред Брукс (Fred Brooks).
Позже появились:
MULTICS (MULTiplexed Information and Computing Service - мультиплексная информационная и вычислительная служба);
UNIX (для PDP-7), ставшая популярная в академическом мире, в пправительственных управлениях и во многих компаниях. Система имела две версии: System V (разработчик корпорация AT&T) и BSD (Калифорнийский университет). Существует стандарт системы UNIX, называемый POSIX. Стандарт определяет минимальный интерфейс системного вызова, который должен поддерживать совместимые системы UNIX.
MINIX (1987 год) - маленький клон системы UNIX для образовательных целей (www.cs.vu.nl/ast/minix.html)
Четвертое поколение (с 1980 года по наши дни): Это поколение связано в первую очередь с ЭВМ на основе больших и сверхбольших интегральных микросхем. Основными классами ЭВМ этого поколения являются ЭВМ общего пользования, мини и микро ЭВМ, персональные ЭВМ и суперЭВМ (многопроцессорные).
Это поколение включает в себя все основные черты ОС предыдущих поколений, а так же имеют следующие особенности:
Управление работой сетей ЭВМ.
Управление работой сложных многопроцессорных вычислительных комплексов.
Появление ОС ПК.
ОС начали использовать «дружественный» интерфейс, т.е. ОС строятся в расчете на не подготовленных или малоподготовленных пользователей.
Начало 80-х годов. IBM , Digital Research и Билл Гейтс (Bill Gates) создают MS-DOS. 1985 год. Операционная система Windows 3.1 (играла роль графической среды и… 1995 год. Windows 95.Вопрос 2. История развития ОС Windows
В период, предшествующий появлению Windows 2000 (середина-конец 90-х г.г.), ОС Windows фактически имела две различных ветви: Windows 9х как… Каждая из ветвей обладала своими преимуществами согласно назначению, но… В итоге возможности первой ветви были добавлены к возможностям Windows NT 4.0 (последней из NT), результатом чего…Вопрос 3. История развития ОС UNIX.
Середина 1960-х - начало 1970-х Bell Telephone Laboratories, подразделение американского гиганта AT&T,… Затраты на разработку ОС себя не оправдали, система получилась ненадежной и громоздкой. Были допущены некоторые…Вопрос 4. Операционная система Linux, версии и производители.
Примечание: при создании статьи использовались материалы книг… • Версии и производители (перечень, не претендующий на полноту)Вопрос 5. Характеристики и классы операционных систем.
Приводится ряд оснований классификации и соответствующее разделение ОС на классы. Классификация иллюстрируется в основном на доминирующих сейчас ОС Windows и Unix.
Построение единого дерева классификации нереально из-за того, что классификационные признаки в большинстве своем независимы, и ОС, относящиеся по одному признаку к разным классам, могут по другому признаку входить в один класс.
Область применения:
• Аппаратная платформа (список платформ далеко не полон)
• Число пользователей ОС
●Многопользовательские ОС по числу одновременно работающих пользователей
Число задач
• Интерфейс взаимодействия пользователя и ОС
• Встроенная поддержка сетевых возможностей
• Число процессоров
• Архитектура
• Поддержка многопоточности (многонитевости) в рамках одного процесса
• Организация многозадачности
А) Невытесняющая многозадачность (Windows 3.x)
Б)Вытесняющая многозадачность (Windows, Unix)
• Дисциплина планирования процессов в зависимости от критерия эффективности
• Механизм управления памятью
Вопрос 6. Иерархическая структура памяти компьютера.
В идеале память должна быть максимально быстрой (быстрее, чем обработка одной инструкции, чтобы работа ЦП не замедлялась обращениями к памяти),… Рассмотрим вначале понятие «объем памяти» Пусть нам надо запомнить в памяти цветную картинку на весь экран монитора.Вопрос 7. Способы реализации процесса ввода-вывода (алгоритмы ввода вывода).
1. Пользовательская программа выдает системный запрос, который ядро ОС транслирует в вызов соответствующего драйвера. Этот драйвер начинает процесс… 2. Драйвер запускает устройство и просит его выдать прерывание по окончании…Вопрос 8. Структура компьютера Pentium. Шины компьютера.
Компьютер использует 8 шин (шина кэша, локальная шина, шина памяти, а также… В ОС для управления компьютером и его конфигурацией должны находиться сведения обо всех шинах.Вопрос 9. Система “Plug and Play” (“Включи и работай”). Актуальность создания и принцип работы.
Все в это схеме было хорошо, пока хватало векторов прерываний. Но стали выпускать, например звуковую плату и модем, имеющих один и тот же вектор… Стандарт Plug and Play позволяет системе автоматически собирать информацию об…Вопрос 10. Алгоритм начальной загрузки операционной системы
Затем BIOS определяет устройства, с которого будет происходить загрузка ОС, по очереди пробуя каждое из списка, хранящегося в CMOS-памяти.… После этого ОС опрашивает BIOS, чтобы получить информацию о конфигурации… По крайней мере, предполагается, что ОС должна работать таким образом.Вопрос 11. Процессы. Общие понятия. Классификация процессов.
Вопрос 18. Реализация процессов в ОС Windows.
В 32-разрядной версии системы у каждого процесса сеть 4-гигабаит-ное адресное пространство, в котором пользовательский код занимает нижние 2… Блок управления процессом (РСВ) реализован в виде набора связан¬ных структур,… Содержимое блока EPROCESS подробно описано в [Руссинович]. Блок PROCESS (на рис. справа), блок переменных окружения…Вопрос 19. Реализация потоков в ОС Windows.
Вопрос 20. Планирование потоков в ОС Windows.
В ОС Windows реализовано вытесняющее приоритетное планирование, когда каждому потоку присваивается определенное числовое значение – приоритет, в… В системе предусмотрено 32 уровня приоритетов. Шестнадцать значений…Вопрос 21. Планирование в условиях многопроцессорности.
Ведение отдельных очередей готовых к выполнению потоков для каждого из процессоров может иметь следствием неравномерную загрузку процессоров,… Привязка к процессорам У каждого потока имеется маска привязки к процессорам (affinity mask), указывающая, на каких процессорах можно…Вопрос 22. ФАЙЛОВЫЕ СИСТЕМЫ FAT И FAT32
Файловые системы прошли долгий путь, усложняясь параллельно с развитием… Чуть позже с добавлением 16-битной адресации и максимального размера кластера в 32 Кбайта появилась FAT16,…Вопрос 23. Файловая система HPFS.