Посылка асинхронных сообщений в очередь потока - раздел Образование, Определение операционной системы ОС. Назначение и основные функции ОС. Когда С Потоком Связывается Структура Threadinfo, Он Получает Свой Набор Очер...
Когда с потоком связывается структура THREADINFO, он получает свой набор очередей сообщений. Если процесс создает три потока и все они вызывают функцию Create Window, то и наборов очередей сообщений будет тоже три Сообщения ставятся в очередь асинхронных сообщений вызовом функции PostMessage:
BOOL PostMessage( HWND hwnd, UINT uMsg, WPARAM wParam, LPARAM lParam);
При вызове этой функции система определяет, каким потоком создано окно, иден тифицируемое параметром hwnd, Далее система выделяет блок пямяти, сохраняет в нем параметры сообщения и записывает этот блок в очередь асинхронных сообще ний данного потока. Кроме того, функция устанавливает флаг пробуждения QS_POST MESSAGE (о нем — чуть позже). Возврат из PostMessage происходит сразу после того, как сообщение поставлено в очередь, поэтому вызывающий поток остается в неведе нии, обработано ли оно процедурой соответствующего окна На самом деле вполне вероятно, что окно даже не получит это сообщение Такое возможно, если поток, создавший это окно, завершится до того, как обработает все сообщения из своей очереди.
28. Системная очередь аппаратного ввода сообщений.
При запуске система создает себе особый поток необработанного ввода (raw input thread, RIT) и системную очередь аппаратного ввода (system hardware input queue, SHIQ). RIT и SHIQ — это фундамент, на котором построена вся модель аппаратного ввода.
Обычно RIT бездействует, ожидая появления какого-нибудь элемента в SHIQ Когда пользователь нажимает и отпускает клавишу на клавиатуре или кнопку мыши, либо перемещает мышь, соответствующий драйвер устройства добавляет аппаратное событие в SHIQ Тогда RIT пробуждается, извлекает этот элемент из SHIQ, преобразует его в сообщение (WM_KEY*, WM_?BUTTON* или WM_MOUSEMOVE) и ставит в конец очереди виртуального ввода (virtualized input queue, VIQ) нужного потока. Далее RIT воз вращается в начало цикла и ждет появления следующего элемента в SHIQ RIT никогда не перестает реагировать на события аппаратного ввода — весь его код написан самой Microsoft и очень тщательно протестирован.
Как же RIT узнает, в чью очередь надо пересылать сообщения аппаратного ввода? Ну, с сообщениями от мыши все ясно: RIT просто выясняет, в каком окне находится ее курсор, и, вызвав GetWindowThreadProcessId, определяет поток, создавший это окно. Поток с данным идентификатором и получит сообщение от мыши.
В случае сообщений от клавиатуры все происходит несколько иначе. В любой момент с RIT "связан" лишь какой-то один поток, называемый активным (foreground thrcad). Именно сму принадлежит окно, с которым работает пользователь в данное время.
Когда пользователь входит в систему, процесс Windows Explorer порождает поток, который создает панель задач и рабочий стол. Этот поток привязывается к RIT. Если Вы запустите Calculator, то его поток, создавший окно, немедленно подключится к RIT После этого поток, принадлежащий Explorer, отключается от RIT, так как единовременно с RIT может быть связан только один поток. При нажатии клавиши в SHIQ появится соответствующий элемент. Это приведет к тому, что RIT пробудится, преобразует событие аппаратного ввода в сообщение от клавиатуры и поместит его в VIQ потока Calculator.
Каким образом различные потоки подключаются к RIT? Если при создании про цесса его поток создает окно, последнее автоматически появляется на переднем пла не (становится активным), и этот поток присоединяется к RIT. Кроме того, RIT отве чает за обработку особых комбинаций клавиш- Alt+Tab, AIr+Esc и Ctrl+Alt+Del. Поскольку эти комбинации клавиш RIT обрабатывает самостоятельно, пользователи могут в любой момент активизировать соответствующие окна с клавиатуры; ни одно приложение не в состоянии перехватить упомянутые комбинации клавиш Как только пользователь нажимает одну из таких комбинаций клавиш, RIT активизирует выбранное окно, и в результате его поток подключается к RIT. Кстати, в Windows есть функции, позволяющие программно активизировать окно, присоединив его поток к ШТ. Мы обсудим их несколько позже.
Посылая сообщение в окно B1 или B2, RIT помещает его в очередь виртуального ввода потока В. Обрабатывая это сообщение, поток — при синхронизации на каком-либо объекте ядра — может войти в бесконечный цикл или попасть в ситуацию взаимной блокировки. Если так и случится, он все равно останется присоединенным к RIT, и сообщения будут поступать именно в его очередь виртуального ввода
Однако пользователь, заметив, что ни окно B1, ни окно B2 не реагируют на его действия, может переключиться, например, в окно А1 нажатием клавиш Alt+Tab Поскольку RIT сам обрабатывает комбинацию клавиш Alt+Tab, переключение пройдет без всяких проблем. После активизации окна A1 к RIT будет подключен поток А. Теперь пользователь может спокойно работать с окном A1, даже несмотря на то что поток В и оба его окна зависли.
29. Работа с окнами в ОС Windows. Классы окон. Z-порядок окон. Описание окон в ОС Windows. Структуры управления окнами.
управления окнами.
Окном в приложении, написанном в ОС Microsoft® Windows®, называется прямоугольная область экрана, где приложение отображает выходные данные и получает данные от пользователя. Окно использует экран совместно с другими окнами, включая окна других приложений. В каждый момент времени только одно окно может получать входные данные от пользователя. Пользователь может использовать мышь, клавиатуру или другое устройство ввода данных для взаимодействия с этим окном и приложением, которому оно принадлежит.
Окно - это в первую очередь средство, с помощью которого графическое приложение Win32 должно взаимодействовать с пользователем и выполнять задачи, поэтому одной из первых задач графического приложения Win32 является создание окна.
При запуске Windows автоматически создается окно рабочего стола (desktop window).
Функция GetDesktopWindow() возвращает дескриптор окна рабочего стола. Заголовок окна отображает заданный приложением значок и строку текста;
Большинство приложений содержат меню, которое представляет собой список команд, поддерживаемых приложением.
Системное меню создается и управляется Windows. Оно содержит стандартный набор пунктов, которые, будучи выбраны пользователем, устанавливают размер окна или его позицию, закрывают приложение или исполняют другие задачи.
Клиентская область - это часть окна, в которой приложение отображает выходные данные такие, как текст или графику.
Заголовок окна, меню, системное меню, кнопки свертывания и развертывания, рамка окна и полосы прокрутки все вместе считаются не клиентской областью окна (nonclient area).
Z-порядок (Z order) окна указывает позицию, которую оно занимает в стеке перекрывающихся (overlapping) окон. Этот оконный стек ориентирован вдоль мнимой оси z, направленной наружу из экрана. Окно, находящееся наверху Z-порядка, перекрывает все другие окна. Окно, находящееся внизу Z-порядка, оказывается перекрытым всеми остальными окнами.
Приоритетное окно перекрывает все другие неприоритетные окна независимо от того, является ли оно само активным. Приоритетное окно имеет стиль WS_EX_TOPMOST. Все приоритетные окна появляются в Z-порядке прежде любых неприоритетных окон. Дочерние окна группируются в Z-порядке вместе со своими родителями.
Вы можете использовать функциюBringWindowToTop(), чтобы перенести окно на вершину Z-порядка для окон того же типа. Вы также можете перестроить Z-порядок, используя функции SetWindowPos() и DeferWindowPos().
Каждое окно принадлежит какому-либо классу окна. Приложение должно зарегистрировать класс окна до создания любых окон этого класса. Класс окна определяет большинство аспектов вида и поведения окна. Главный компонент класса окна - функция окна - функция, которая получает и обрабатывает все входные данные и запросы, посланные окну. Windows поддерживает входные данные и запросы в форме сообщений.
30. Существующие форматы исполняемых файлов. Формат PE-файла. Заголовок PE-файла. Основные секции PE-файла.
Все темы данного раздела:
Эволюция ОС.
I. 1945-1955 г.г. В восемнадцатом веке английский математик Чарльз Бэббидж изобрёл компьютер (теоретически). ОС он не имел. С середины 40-х годов были изобретены первые ламповые вычислительн
Краткий обзор архитектуры Windows.
Процессы поддержки
системы
Процессы
сервисов
Основные системные файлы Windows 95, NT, 2000.
ntoskrnl.exe - исполнительная система и ядро
hal.dll - уровень абстрагирования от оборудования
win32k.sys - часть подсистемы win32, работающий в режиме ядра.
kernel32.dll
Страничная или сегментно-страничная организация памяти.
Память процессора разбивается на страницы, размер которых зависит от типа процессора (обычно 4 - 8 Кб).
1) С помощью сегментной организации из логического адреса формируется линейный. Начи
В физическом адресном пространстве выбрана страница. Выбранная страница 1.
Каждый процесс имеет свой каталог страниц. Как только процесс (программа) загружается на выполнение в системный регистр CR3 записывается адрес каталога страниц. Индекс каталога страниц требуется дл
Алгоритм NRU (Not Recently Used - не использовавшаяся в последнее время страница)
Используются биты обращения (R-Referenced) и изменения (M-Modified) в таблице страниц.
При обращении бит R выставляется в 1, через некоторое время ОС не переведет его в 0.
M перев
Алгоритм FIFO (первая прибыла - первая выгружена)
Недостаток заключается в том, что наиболее часто запрашиваемая страница может быть выгружена.
7.1.3 Алгоритм "вторая попытка"
Подобен FIFO, но
Алгоритм LRU (Least Recently Used - использовавшаяся реже всего)
Первый метод: Чтобы реализовать этот алгоритм, можно поддерживать список, в котором выстраивать страницы по количеству использования. Эта реализация очень дорога.
Второй м
Регионы в адресном пространстве.
4 Гб адресное пространство выделяется процессу в момент создания и является практически свободным, незарезервированным. Для того, чтобы воспользоваться адресным пространством нужно выделить регион,
Передача физической памяти региону.
Чтобы получить возможность практического использования зарезервированного региона адресного пространства, необходимо выделить физическую область, а затем увязать ее с регионом. Физическая память вс
Механизм выделения страниц физической памяти.
СФ – страничный файл.
Если данные в страничном файле есть. LIFO.
LRU - менеджер виртуальной памяти отмечает и выгружается та страница, к которой наиболее длительно
Выделение физической памяти под программный код.
Физическая память выделяется в страничном файле. При запуске приложения ОС открывает его исполняемый файл и определяет объем кода и данных приложения. ОС резервирует регион адресного пространства и
Атрибуты защиты страниц.
Отдельные страницы имеют различные атрибуты защиты:
1) PAGE_NOACCESS. Попытка чтения, записи, исполнения в этом регионе памяти вызовет нарушение доступа.
2) PAGE_READONLY. Попытка
Функции компилятора для контроля стека.
В случае DOS при компиляции программ нужно было включать дополнительный программный код для конроля размера стека. В Windows 95, 98, NT этой проблемы нет, но возникает проблема контроля за выделени
КУЧИ (Heaps).
Мы рассматривали функции для работы с виртуальной памятью. Для работы с небольшими областями памяти используются кучи. В DOS кучей являлась вся свободная память.
Каждая программа имеет сле
Особенности кучи в Windows 95, Windows NT.
1. В Windows максимальный размер кучи может быть практически равен размеру свободного адресного пространства. По умолчанию выделяется 1 Мб и передаются 2 страницы физической памяти.
2. В W
Структура кучи. Список(Заголовок и арена) кучи Win32.
…
2 блок
2 арена
1 блок
1 арена
…
критическая секция
массив из 4-х заголовков
размер
заголовок куч
Список свободных блоков
куча
заголовок
////////////////////////////
Структура арены.
Арена в занятых блоках. Начинается с поля длины блока. Затем в некоторых версиях Windows кроме длины блока могут указываться значения счётчика команд перед обращением к куче.
Арена в свобо
Удаление кучи.
HeapDestroy(…). Проблема состоит в том, что 1.куча должна быть свободной, то есть CriticalSection=0. 2. куча может иметь подкучи.
Необходимо удалить весь список связанных подкуч. Wi
Дополнительные кучи Win32 процесса.
Создаются по следующим причинам:
1. для защиты компонентов кучи.
2. для более эффективного управления памятью.
3. для локализации доступа.
Рассмотрим вариант 1.
Создание дополнительных куч для эффективного управления памятью.
А3
А5
А4 х
А6
В5
В1
А2 х
Создание дополнительных куч для локализации доступа.
Перекачка страниц из памяти в страничный файл требует дополнительного времени. Доступ к ресурсам осуществлялся бы быстрее, если они расположены плотнее друг к другу, желательно на одной странице. У
Файлы проецируемые в память (ФПВП).
Как и виртуальная память проецирование файлов в память позволяет резервировать регион адресного пространства и передавать ему физическую память, но физическая память берётся не из страничного файла
Проецирование в память exe и dll файлов.
Чтобы запустить ехе файл CreateProcess(…), где имя файла – это один из параметров.
1. Отыскивается ехе файл, вызванный функцией.
2. Создаётся объект ядра процесс.
3. Созд
Совместное использование статических данных несколькими экземплярами exe и dll модулей.
Например, имеется ехе файл, который состоит из
ехе файл виртуальная память ВАП
раздел кода
3 страницы
раздел данных
2 страницы
Иерархия функций работы с памятью.
Можно выделить 4 уровня функций работы с памятью, причём функции последнего уровня зависят от функций предыдущего уровня.
1. Функции управления памятью на уровне системных сервисов – 0 кол
Объекты kernel32.dll.
Объекты kernel32 являются ключевыми структурами данных ОС и находятся в куче, которой владеет kernel32. Например, в Windows 95,98 около 17 объектов, в Windows 2000 около 26 объектов. Примеры объект
Структура IMTE.
таблица модулей IMTE
kernel32.dll
pModuleTableArray
user32.dll
Структура MODREF.
С помощью структуры MODREF создаётся список модулей для каждого процесса, что позволяет процессам не знать о модулях, загруженных другими процессами.
Структура MODREF создаётся для exe фай
Основные функции для работы с потоками.
1) CreateThread(…). Создаёт новый поток в текущем процессе.
2) CreateRemoteThread(…).Создаёт новый поток в другом процессе.
3) ExitThread(…). Нормальное завер
Уровни приоритета.
В Windows поддерживается 32 уровня приоритета от 0 до 31. Все приоритеты делятся на четыре класса. Класс приоритета присваивается процессу с помощью одного из флагов функции CreateProcess. Рассмотр
Функции Win32 связанные с планированием.
SuspendThread(…) – приостанавливает поток. ResumeThread(…) – возобновляет. SetPriorityClass(…) – установить класс приоритета процесса. GetPriorityClass(…) – получить. SetThreadPriority(…) – установ
Сценарий планирования.
1) Самостоятельное переключение потока
2) Вытеснение потоков
3) Завершение кванта времени
4) Завершение потока
1) Самостоятельное переключение
Динамическое повышение приоритета потока.
Windows может динамически повышать значение текущего приоритета потока в следующих случаях.
1. После завершения операций ввода/вывода.
2. По окончанию ожидания какого-либо события
Синхронизация.
Впервые появилась в W32. Синхронизация – это средство, позволяющее реализовать вытесняющую многозадачность, то есть реализовать переключение программ в любой момент времени. Синхронизация может вып
Синхронизация потоков без использования объектов синхронизации.
Пусть есть 2 потока. Поток 1 синхронизирует себя завершением какой-либо задачи в другом потоке, постоянно просматривая значения некоторой переменной, доступной из обоих потоков.
Синхронизация потоков.
1. Объекты синхронизации могут находится в двух состояниях.
1) signaled – свободен 2) non-signaled – занят
2. Если состояние свободное, то работа потока разрешена, если в занятом,
Критические секции.
Критические секции используются для синхронизации потоков одного процесса. Создаются критические секции обычно в области глобальных переменных, доступные всем потокам процесса. При создании, критич
Работа потока с несколькими критическими секциями.
Если поток работает с двумя ресурсами, доступ к которым должен выпоняться последовательно, то используется несколько критических секций. При работе с несколькими критическими секциями нужно соблюда
Синхронизация объектов.
Для синхронизации с использованием объектов используются функции
WaitForSingleObject(…),
WaitForMultipleObject(…).
Синхронизация с использованием таких объе
События со сбросом вручную.
При освобождении события со сбросом вручную из состояния ожидания могут выйти одновременно несколько потоков.
Пример. Один поток считывает, другой эти данные обрабатывает.
ResetEv
События с автоматическим сбросом.
Освобождаются с помощью SetEvent(…), переходят в занятое состояние с помощью WaitForMultipleObjects(…), как только событие освобождается.
WaitForMultipleObjects(…);
События со сбросом вручную.
При освобождении события со сбросом вручную из состояния ожидания могут выйти одновременно несколько потоков. Пример. Один поток считывает, другой эти данные обрабатывает.
ResetEvent(…) –
События с автоматическим сбросом.
Освобождаются с помощью SetEvent(…), переходят в занятое состояние с помощью WaitForMultipleObjects(…), как только событие освобождается.
WaitForMultipleObjects(…);
.
Set
Формат PE-файла.
Фирма Microsoft разработала переносимый формат файла Portable Executable для использования во всех ОС.
Эта же фирма разработала новый формат для объектных (obj) и для библиотечных (lib) фа
Особенности РЕ-формата.
1. Исполняемый файл на диске и модуль, получаемый после загрузки практически идентичны. Загрузчик должен создать из файла процесс без усилий механизмом проецирования в память.
2. Использов
Заголовок РЕ-файла.
Заголовок – это набор полей, который определяет, как будет выглядеть остальная часть файла.
Несколько сотен байт РЕ-файлов заняты под заглушку (‘This program must be run u
Основные секции исполняемого PE-файла.
В ней (text.) обычно собран весь программный код общего назначения. BC++ помещает весь программный код в секцию CODE. Особенностью данной секции в РЕ-файле являетс
Импорт в PE-файлах.
Рассмотрим структуру секции .idata. Перед загрузкой в память в секции .idata хранится информация, необходимая для того, чтобы загрузчик мог определить адреса целев
Экспорт в PE-файлах
Информация об экспортируемых функциях хранится в секции .edata (обычно в dll файлах). Таблица экспорта имеет следующую структуру:
Из dll экспортируется 3 ф
Базовые поправки РЕ-файла.
Компоновщик, создавая ехе файл предполагает, где в памяти будет создаваться РЕ-файл в соответствии с предполагаемыми адресами ячеек, в которых создаются данные, адреса переходов. Е
Особенности NTFS.
1. Восстанавливаемость. В случае отключения питания или какого-либо другого сбоя NTFS восстанавливает дисковые тома и возвращает их в целостное состояние. Восстановление происходит
Возможности NTFS.
1. Множественные потоки данных. В NTFS файл – это набор атрибутов, причём данные – это один из атрибутов файла. В файле можно создавать несколько атрибутов данных.
Тома в NTFS.
Структура NTFS начинается с тома. Том соответствует логическому разделу на диске и создаётся при форматировании диска или его части под NTFS. Оснастка Disk Management (Управ
Кластеры в NTFS.
Размер кластера на томе NTFS, или кластерный множитель (cluster factor), устанавливается при форматировании тома командой
Назначение основных файлов NTFS.
Так, имя файла MFT –– $Mft. Остальные файлы NTFS-тома являются обычными файлами и каталогами. Обычно каждая запись MFT соответств
HKEY_LOCAL_MACHINESystemCurrentControlSetControlFileSystem
Windows NT не генерирует коротких имен для файлов, созданных приложениями POSIX в разделе NTFS. Это означает, что приложения MS-DOS и Wind
Структура файловых ссылок.
Файл на томе NTFS идентифицируется 64-битным значением, которое называется файловой ссылкой (file reference). Файловая ссылка состоит из номера файла и но
Атрибуты файла NTFS
NTFS рассматривает файл не просто как хранилище текстовых или двоичных данных, а как совокупность пар атрибутов их значения, одна из которых содержит данные файла (соответствующий
Резидентные атрибуты.
Тело резидентного атрибута хранятся в файловой записи, расположенной внутри MFT. Если 8-разрядное поле, расположенное по смещению 08h байт от начала атрибутного заголовка, равно ну
Нерезидентные атрибуты.
Тело нерезидентного атрибута хранится вне MFT, в одном или нескольких кластерах, перечисленных в заголовке данного атрибута в специальном списке. Если 8-разрядное поле, расположенн
Структура каталогов в NTFS
Каталог на NTFS представляет собой специфический файл, хранящий ссылки на другие файлы и каталоги, создавая иерархическое строение данных на диске. Файл каталога поделен на блоки,
Структура больших файлов в NTFS
Файлы NTFS в зависимости от способа размещения делятся на небольшие, большие, очень большие и сверхбольшие.
Большие файлы (large).
Если данн
Индексация файлов в NTFS.
Здесь мы будем говорить о структуре каталогов NTFS. Каталог в NTFS представляет собой индекс имён файлов, т. е список имён, упорядоченных по любому признаку. В нас
Битовая карта.
Используется для отслеживания того, какие VCN в индексных буферах заняты, а какие свободны. Каждый индексный буфер размером 2 Кб может содержать около 15 записей для имён файлов. Э
Восстанавливаемость NTFS.
NTFS представляет собой останавливающуюся файловую систему. Файловые системы делятся на:
1. Файловые системы с точной записью.
2. Файловые системы с отложенной записью или останав
Протоколирование транзакций.
Проблемы, связанные с восстановлением файловой системы, могут быть решены при помощи техники протоколирования транзакций, которая сводится к следующему. В системе должны быть определены транзакции
Журнал транзакций.
Используется несколько типов записей. Это записи модификации и записи контрольной точки.
Записи модификации.
Большинство зап
Записи модификации.
Большинство записей в журнале – это запись модификации. Каждая запись модификации содержит два вида информации:
3. Информация для повтора, которая содержит сведения о том, как вновь примен
Восстановление данных в NTFS.
При выполнении операций NTFS ведёт две таблицы, которые записываются в журнал транзакций одновременно с записью контрольной точки. Эти таблицы следующие:
1. Таблица транза
Проход анализа.
При проходе анализа (analysis pass) NTFS просматривает журнал транзакций в прямом направлении, начиная с последней операции контрольной точки, чтобы найти записи м
Проход повтора.
На проходе повтора (redo pass) NTFS сканирует журнал транзакций в прямом направлении, начиная с LSN самой старой записи, которая была обнаружена на проходе анализа. Она ищет записи
Проход отмены.
Откатывает неподтверждённые транзакции. В таблице транзакций для каждой незавершённой транзакции хранится LSN.
Транзакция 1 –
Транзакция 2 – – – – – –
Каж
Переназначение плохих кластеров.
Не восстанавливает данные. Для восстановления используются три схемы избыточного хранения:
1. Зеркальные наборы.
2. Дуплексные наборы.
3. Чередование дис
Выбор операционной системы.
Во время загрузки Ntldr считывает файл Boot.ini. Если в этом файле за-Дан выбор одной из нескольких ОС, будет выведен запрос (Выберите операционную систему для запуска
Выбор конфигурации.
После окончания сбора информации об аппаратном обеспечении выводится сообщение (Меню выбора конфигурации оборудования). Оно содержит список аппаратных конфигураций, имеющихся на ко
Компоновка программы
TLINK [ключи] список_объектных_файлов [,имя_загрузочного_модуля] [,имя_файла_карты] [,имя_файла_библиотеки] [,имя_файла_определений]
[,имя_ресурсного_файла]
Ключ /v указывает на н
Листинг Копирование строки
<1> ; - Prg.asm -
<2> masm
<3>model small
<4> .data
<5> ...
<6> str_l db "Асс
Команды циклического сдвига
К командам линейного сдвига относятся команды, осуществляющие сдвиг по следующему алгоритму.
1. Очередной «выдвигаемый» бит устанавливает флаг CF.
2. Бит, появляющийся с другого к
Команды циклического сдвига через флаг переноса CF.
К командам простого циклического сдвига относятся:
rol перанд, счетчик_сдвигов — циклический сдвиг влево (Rotate Left). Содержимое операнда сдвигается влево на количество
Перечень команд условного перехода для команды cmp
Типы операндов
Мнемокод команды условного перехода
Критерий условного перехода
Значения флагов для перехода
Новости и инфо для студентов