ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ПОНЯТИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Федеральное государственное бюджетное

Образовательное учреждение высшего

Профессионального образования

Национальный исследовательский ядерный

университет «МИФИ»

ОБНИНСКИЙ ИНСТИТУТ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

Факультет кибернетики

 

 

Н.В. КУЛИКОВА, Е.Н. ПЕТРОВСКАЯ

ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ПОНЯТИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Учебник по дисциплине «Операционные системы»

 

 

Обнинск 2009

УДК 004.3(075) Куликова Н.В., Петровская Е.Н. Фундаментальные положения и понятия… В учебнике представлены фундаментальные положения и основные понятия операционных систем в их ретроспективе, что…

ВВЕДЕНИЕ

XXI век. Общество и образование

Футурологи предполагают, что в будущем наиболее вероятен тип человека, снабженного особым мозгом, компьютерной памятью и реакцией ответа в… Отсюда на первый план выходят проблемы адаптации грядущих поколений для… Распространение домашних компьютеров создает новые проблемы для общества в целом (киберсекс, порножурналы,…

Глава 1. ИСТОРИЧЕСКИЙ ЭКСКУРС

1.1. Отличительные особенности развития электронно-счетного машиностроения

Развитие электронно-счетного машиностроения характеризуется тремя особенностями (рис. 1.1).

1. Высокие темпы роста производства ЭВМ можно охарактеризовать следующими цифрами. Например, в 1952 г. выпуск машин составлял десятки тысяч, в 1955 г. – уже около 40 тысяч. К 1970 г. эти показатели составляли свыше 100 тысяч, к 1972 г. – 140 тысяч, к 1973 г. – 168 тысяч ЭВМ. В дальнейшем конкретные цифры наличия ЭВМ в отдельных странах не публиковались, т. к. наличие ЭВМ в стране было показателем промышленного достижения и богатства, что, в свою очередь, являлось фактором секретности. В общем случае за 20 лет емкость рынка ЭВМ увеличилась до нескольких миллиардов долларов: 1960 г. – 820 млн. долл., 1972г. – 10,8 млрд. долл. Это была быстроразвивающаяся отрасль промышленности экономически развитых стран.

Высокие темпы роста производства ЭВМ

Рис. 1.1. Особенности электронно-счетного машиностроения

2. ЭВМ создавались и конструировались ограниченным числом высоко развитых в промышленном отношении стран, таких

как США, ФРГ, Англия, Франция, Голландия, Италия, Швеция, СССР, Польша, Болгария, ГДР. Стремление к унификации узлов и элементов ЭВМ привело к тому, что каждая страна стала специализироваться на конкретных блоках. Интересно отметить, что Япония не разрабатывала ЭВМ, а пользовалась лицензиями других стран и на базе своей микроэлектроники создавала оригинальные модели.

3. Интенсивный рост продажи услуг по внедрению и использованию ЭВМ определялся тем, что ЭВМ сразу же относились к специфическому оборудованию, для которого требовалось и высококлассное специфическое обслуживание. Фирмы-потребители не всегда могли позволить себе иметь в штате таких специалистов, ибо это значительно увеличивало стоимость самой ЭВМ. Продажа ЭВМ не развивалась теми темпами, какие устраивали бы фирмы-изготовители. В такой обстановке разработчики взяли на себя проблему установки и эксплуатации оборудования всех проданных ЭВМ во всех фирмах-потребителях. Следующим шагом в этом направлении была разработка стандартного и специфического (по отраслям) математического обеспечения. Это позволило резко расширить сферы продаж ЭВМ, т. к. фирмам-потребителям оставалась только функция использования.

Сейчас компьютер применяется повсеместно и приспособлен к контакту с человеком любой степени образованности.

Сферы применения ЭВМ

Основными сферами применения вычислительной техники общего и специального назначения являются - машиностроение; - авиаракетная космическая промышленность;

Этические, правовые и социально-психологические проблемы внедрения ЭВМ

Но вместе со стремительным ростом числа персональных компьютеров и пользователей глобальной сети интернет растет и количество преступлений,… Террористические акции в киберпространстве могут совершаться не только… Кибертерроризм, который можно определить также как информационный, электронный или компьютерный, попадает под…

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Понятие математического обеспечения

Появились первые автокоды, осуществляющие автоматический перевод программ, подготовленных программистами на языках ССК (символьного кодирования), в… Каждая система ЭВМ имеет свой собственный язык программирования. Он содержит… Машинный язык − это язык узких сверхпрофессионалов. На машинном языке программировать трудно, поэтому уже на ЭВМ…

Этапы развития математического обеспечения

  Появление ЭВМ на полупроводниковых и интегральных схемах позволило стандартизировать многие параметры и унифицировать…

Назначение и классификация программного

Обеспечения ЭВМ

Общее МО − это совокупность алгоритмов, программ, описаний и инструкций для автоматизации технологических этапов разработки алгоритмов и… Специальное МО − это совокупность алгоритмов и программ, описаний и… Программное обеспечение (ПО) − это совокупность программ регулярного применения, описаний и инструкций для…

Контрольные вопросы

1. Этапы развития математического обеспечения (МО) ЭВМ.

2. Особенности развития МО ЭВМ на этапе 80-х годов ХХ столетия.

3. Компьютеры с обогащенной структурой.

4. Тенденции развития МО к концу ХХ столетия.

5. Определение и состав МО ЭВМ.

6. Математическое и программное обеспечение – взаимосвязь и назначение.

7. Языки программирования как раздел МО.

8. Понятия общего и специального математического обеспечения.

9. Испытательные программы и их составляющие.

10. Системы программирования и их классификация.

11. Комплекс программ технического обслуживания.

12. Средства отладки и их классификация.

ГЛАВА 3. ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА

Понятие операционной системы

Простейшие операционные системы были разработаны еще для первых вычислительных машин. Функции таких ОС состояли в том, чтобы в отсутствие… Дальнейшее развитие структур ЭВМ позволило совмещать работу внешних устройств… Операционная (супервизорная, мониторная, исполнительная) система (ОС) есть организованная совокупность программ…

Типы операционных систем

- системы реального времени; - системы пакетной обработки (пакетного режима); - системы разделения времени;

Программное обеспечение системы реального

Времени

Рис. 3.4 Но имеются и сходства (рис. 3.5). Основное в том, что любая из СРВ строится по принципу управления от очередей или…

Операционная система пакетной обработки

Пакетный режим предполагает повышение общей эффективности функционирования системы путем уменьшения потерь при переходе от одного задания к другому,… Основное назначение ОС пакетного режима – организовать выполнение различных по… Такие системы характеризуются высокой степенью сложности и гибкости механизма распределения ресурсов. Они представляют…

Операционная система разделения времени

Термин «разделение времени» относится к системам, основная задача которых заключается в одновременном предоставлении вычислительных средств и ряда услуг пользователям, находящимся за терминалами. При этом у каждого пользователя должно создаваться впечатление монопольной работы с ЭВМ. Функционирование систем разделения времени, в основном, имеет целью оперативное обслуживание пользователей и поддержание с ними активного диалога. Иногда эта цель достигается за счет снижения эффективности использования оборудования. Системы разделения времени применяются в том случае, когда каждый выдаваемый запрос надо обслужить очень быстро, чтобы пользователи, находящиеся за терминалами практически получали ответ через несколько секунд. Такая система работает лучше, если выполняемые задания пользуются одинаковыми функциями и ориентированы примерно на одно и то же время реакции. Многократное выполнение одних и тех же функций позволяет минимизировать затраты на переход к обслуживанию запроса, относящегося к другому терминалу. При решении однородных задач поддержка параллельного обслуживания различных терминалов сводит к минимуму затраты на управление системой. Разделение времени предполагает чередование выполнения нескольких программ в соответствии с выбранной системной стратегией, а терминалы обслуживаются центральным процессором попеременно в течение очень коротких отрезков времени. Каждой программе отводится фиксированный непрерывный интервал времени, в течение которого ее выполнение не прерывается. Если к окончанию этого интервала обработка не завершена, то программа обычно не приостанавливается, а выводится из системы для последующей повторной обработки. В процессе работы программ обработки запросов пользователей могут быть прерывания от УВВ, но после обработки прерываний управление вновь возвращается прерванной программе.

Отметим, что в системах с мультипрограммированием принят другой способ управления, а именно: после обработки прерывания анализируются все программы, находящиеся в состоянии готовности, и выбирается наиболее подходящая.

Интерактивный режим – это режим взаимодействия процесса обработки данных с человеком, выражающийся в различного рода воздействиях на этот процесс, предусмотренных механизмами управления конкретной вычислительной системы и вызывающих ответную реакцию процесса. В интерактивном режиме ресурсы ВС распределяются между пользователями по сеансам работы абонента, а в режиме пакетной обработки данных – по заданиям.

Диалоговый режим – режим взаимодействия человека с ВС, при котором человек и ВС обмениваются данными в темпе, соизмеримом с темпами обработки данных человеком.

Системы общего назначения

Основные принципы проектирования

Операционных систем

В общем случае к настоящему моменту можно говорить о десяти основных принципах, без которых не может быть спроектирована ни одна ОС: - модульности, - частотный,

Управление вводом-выводом

Символическое имя, принятое для обозначения логического устройства, имеет вид SYSXXX, где XXX может быть как буквенным, так и числовым значением от… Логические устройства SYSooo~SYSnnn называются логическими устройствами… Операционные системы различают три типа назначений логическим устройствам физических устройств: стандартное,…

Вопросы для самоконтроля

2. Ресурсная группа определений ОС. 3. Основное определение ОС, ее место в математическом обеспечении ЭВМ и… 4. Основные составные части ОС.

ГЛАВА 4. СХЕМА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

Определение основных элементов

Задание формулируется в виде перечня необходимых для решения ресурсов, состава внешних устройств, перечня наборов данных (файлов), используемых для… Объектная программа – это результат работы транслятора. Она существует в таком… Загрузочный модуль, формируемый Редактором связей структурно, подобен объектному модулю и содержит ту же информацию,…

Структуры рабочих программ

Структура запланированного перекрытия: программа находится в библиотеке в виде одного загрузочного модуля, однако программист может указать… Преимущества запланированного перекрытия уменьшаются по мере того, как…  

Уровни операционной системы и виртуальность

Рис. 4.6. Уровни элементарной операционной системы  

Контрольные вопросы

1. Задания, задача, объектный и загрузочный модули – что это такое?

2. Редактирование, средства ОС для редактирования, виды редактирования.

3. Простая и динамическая последовательности структур рабочих программ.

4. Оверлейная и динамическая параллельная структуры рабочих программ.

5. Двухуровневая операционная система.

6. Трехуровневая операционная система.

7. Понятие виртуальности и схема трансляции сверху вниз.

 

ГЛАВА 5. ИЕРАРХИЧЕСКАЯ ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА

Понятие и структура иерархической операционной

Системы

Вычислительный процесс в абстрактной машине есть пространство состояний, функций действия в этом пространстве и некоторых особых элементов… Состав ОС может быть представлен как набор процессов и объектов, действующих… Σ= {ω1, ω2 , … ωn } есть множество объектов в системе, а N = { P1, P2, …Pn} есть множество…

Механизм планирования

При разделении функций планирования глобальный алгоритм разбивается на ряд локальных функций, в результате выполнения которых происходит выбор… Общий вид дерева выбора процесса в уровневой ОС представлен на рис. 5.1.… Процессы внутри уровня, из которых выбираются активные процессы на представление им : П1 (Li ), …Пk (Li ), выполняют…

Основные блоки операционной системы

- пропускная способность − мера объема работы, выполняемой машиной в единицу времени; пропускная способность часто выражается в процентах… - время обращения − время обработки задания, начиная с момента его… - время ответа определяется как промежуток времени между моментом выдачи запроса на ресурсы системы и моментом…

Критическая область и синхронизация

Развитие процесса Р представляется при этом направленной дугой графа. Каждый граф представляет трассу развития во времени набора процессов и связно…  

Тупики

Конкретные разделяемые ресурсы вычислительной системы могут использоваться а) несколькими процессами одновременно; б) несколькими процессами, но только одним из них в каждый момент времени. Возникновение тупиков чаще всего связано с пунктом б). В процессе эксплуатации операционных систем были сформулированы необходимые условия наличия тупика.

 

 

Рис. 5.3

Обнаружение тупика – это установление факта возникновения тупиковой ситуации и определения процессов и ресурсов, вовлеченных в эту ситуацию. Возможные отношения, возникающие в системе на графе запросов и распределения ресурсов, можно представить схемой (рис. 5.3).

Квадраты обозначают процессы, большие кружки – классы ресурсов, малые кружки внутри классов ресурсов символизируют количество идентичных ресурсов каждого класса:

а) процесс P1 запрашивает ресурс типа R1; стрелка от P1 доходит только до большого кружка, что означает, что в текущий момент запрос от процесса на выделение данного ресурса находится в стадии рассмотрения; б) ресурс типа R2 выделяется процессу P2 (стрелка от маленького кружка, находящегося внутри большого кружка R2, до квадрата P2); в) процесс Р3 запрашивает ресурс R3, который выделен процессу P4; ситуация приближается к потенциальному тупику; г) классическая тупиковая ситуация; процессу P5 выделен ресурс R5, необходимый процессу P6, которому выделен ресурс R4, необходимый процессу P5 («круговое ожидание»).

Графы запросов и распределения ресурсов динамически меняются по мере того, как процессы запрашивают ресурсы, получают их в свое пользование и возвращают обратно операционной системе.

Задача механизма обнаружения тупиков – определить, не возникла ли в системе тупиковая ситуация. Одним из способов обнаружения тупиков является приведение или редукция графа, что позволяет определить процессы, которые могут завершиться, и процессы, которые будут оставаться в тупиковой ситуации.

Если запросы ресурсов для некоторого процесса могут быть удовлетворены, то говорят, что граф можно редуцировать на этот процесс. Такая редукция эквивалентна изображению графа, как если бы данный процесс завершил свою работу и возвратил ресурсы системе.

Редукция графа на конкретный процесс изображается исключением стрелок, идущих к этому процессу от ресурсов и стрелок к ресурсам от этого процесса (т.е. текущих запросов данного процесса на выделение ресурсов).

 

 

 

Рис. 5.4. Редукция графа

Если граф можно редуцировать на все процессы, значит, тупиковой ситуации нет, а если этого сделать нельзя, то все «нередуцированные» процессы образуют набор процессов, вовлеченных в тупиковую ситуацию (рис. 5.4).

Порядок, в котором происходит редукция, не имеет значения, т.к. окончательный результат в любом случае тот же самый.

Разработчиками операционных систем были сформулированы следующие необходимые условия наличия тупика:

− процессы требуют предоставления им права монопольного управления ресурсами, которые им выделяются (условие взаимоисключения);

− процессы удерживают за собой ресурсы, уже выделенные им, ожидая в то же время выделения дополнительных ресурсов (условие ожидания ресурсов);

− ресурсы нельзя отобрать у процессов, удерживающих их, пока эти ресурсы не будут использованы для завершения работы (условие неперераспределяемости);

− существует кольцевая цепь процессов, в которой каждый процесс удерживает за собой один или более ресурсов, требующихся следующему процессу цепи (условие кругового ожидания).

Систему, оказавшуюся в тупике, требуется вывести из него, при этом обязательно несколько процессов потеряется полностью или частично, что приведет к потере полностью или частично проделанной работы.

В проблеме тупиков можно выделить четыре основных направления:

− предотвращение тупиков;

− обход тупиков;

− обнаружение тупиков;

− восстановление после тупиков.

При предотвращении тупиков целью разработчиков является обеспечение условий, исключающих возможность возникновения тупиковых ситуаций, при этом часто возникают ситуации нерационального использования ресурсов.

Средства обхода тупиков имеют своей целью обеспечение лучшего использования ресурсов, чем в случае предотвращения тупиков.

Методы обнаружения тупиков допускают возможность возникновения тупиковых ситуаций как следствие умышленных или непрофессиональных действий программистов. Цель средств обнаружения тупиков в установлении факта возникновения тупиковой ситуации, процессов и ресурсов, вовлеченных в эту ситуацию.

Методы восстановления применяются для устранения тупиковых ситуаций для того, чтобы система могла продолжать работать, а процессы, попавшие в эту ситуацию, могли завершиться с освобождением занимаемых ими ресурсов.

Восстановление – это очень серьезная проблема. В большинстве систем оно проводится путем полного выведения из решения одного или нескольких процессов, попавших в тупиковую ситуацию. В дальнейшем эти процессы перезапускаются, чаще всего с самого начала, при этом почти вся предыдущая работа этих процессов теряется.

Для предотвращения тупиков в 1969 г. одним из сотрудников фирмы IBM J. W. Havender было предложено 3 стратегических принципа.

1). Каждый процесс должен запрашивать все требуемые ресурсы сразу и не может начать выполняться, пока все ресурсы не будут выполнены.

2). Если процесс, удерживающий определенные ресурсы, получает отказ в удовлетворении запроса на выделение дополнительных ресурсов, то этот процесс должен освободить свои первоначальные ресурсы и снова запросить их вместе с дополнительными ресурсами.

3). Следует ввести линейную упорядоченность по типам ресурсов для всех процессов, т. е., если процессу выделены ресурсы данного типа, то в дальнейшем он может запрашивать только ресурсы более далеких по порядку типов. Всем ресурсам даются уникальные номера и процессу выделяются ресурсы в порядке возрастания их номеров.

Сложность восстановления системы после тупиковой ситуации обусловливается рядом факторов:

- неочевидность того, что система попала в тупиковую ситуацию;

- в большинстве операционных систем нет эффективных средств приостановки процесса на неопределенно долгое время, вывести его из системы и вновь возобновить его впоследствии;

- даже если в системе есть средства остановки/возобновления процессов, то это требует значительных затрат машинного времени и высококвалифицированного оператора;

- вывод системы из тупиковой ситуации предполагает большой объем дополнительной работы.

В современных операционных системах восстановление после тупиков обычно выполняется путем принудительного вывода некоторого процесса из системы, чтобы можно было использовать его ресурсы. Этот выведенный процесс обычно теряется, но остальные могут работать. Иногда требуется уничтожить несколько процессов, чтобы освободить достаточно ресурсов для завершения работы остальных процессов. Процессы могут выводиться из системы по приоритетам.

Самый целесообразный способ восстановления системы после тупиков – эффективный механизм приостановки/восстановления процессов. Этот механизм позволяет кратковременно переводить процессы в состояние ожидания, а затем активизировать ожидающие процессы без потери результатов работы.

Для некоторых систем реального времени тупики могут приводить к катастрофическим последствиям в некоторых системах реального времени. В будущих операционных системах тупиковые ситуации могут стать достаточно критическим фактором из-за более динамичного распределения ресурсов и большего числа процессов, выполняемых одновременно.

 

Контрольные вопросы

1. Понятие архитектуры иерархической операционной системы.

2. Определение процесса в иерархической операционной системе.

3. Определение операции в операционной системе.

4. Понятие планирования в иерархии уровней ОС.

5. Структура планировщика.

6. Механизм планирования.

7. Основные блоки операционной системы.

8. Эффективность, показатель эффективности, определение оптимальной системы.

9. Понятие критической области.

10. Типы отношения предшествования.

11. Семафор, операции синхронизации.

12. Понятие тупика.

13. Необходимые условия наличия тупика.

14. Основные направления решения проблемы тупиков.

 

ГЛАВА 6. ФОРМАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

Понятие моделирования и типы моделей

Физические модели образуются из совокупности материальных объектов, причем природа применяемых в модели материальных элементов не обязательно та же,… Абстрактная модель − это описание объекта исследований на некотором… Гомоморфизм так же, как и изоморфизм, предполагает сохранение в модели всех определенных на объекте исследования…

Формальная модель операционной системы

Пусть Т=[t0,tk] – время функционирования ОС (от t0 – времени инициирования и загрузки системы до tk – времени ее уничтожения). Структуру ОС в… Y j,: si®sj1, sj2,…, sjв, yj1, yj2, yj3, где yj, – номер правила, i=1,2,3 sj, sj1, sj2,…, sjв Îs означает, что элемент sj в момент времени tÎТ…

Взаимосвязь процессов и ресурсов

Пусть некоторый процесс pа, расположенный в графе Гt на уровне U1 порождает процессы pс и pb, расположенные соответственно на уровнях U2 и U3 . При… Требуемый граф изображен на рис. 6.1. Ребра , указывают, что процессы pb и pс… Над графом Гt можно выполнить следующие базовые операции: F = {f1, f2, f3, f4, f5, f6}, где

Режимы мультирограммирования

Введем следующие обозначения: P={p1, p2, … , pn} – процессы, подлежащие обработке; I = {I1, I2, … , Im } – процессоры; R = {r1, r2, … ,rg} –… Гjp( pj ) = Ø и Гjr( pj ) = Ø (аксиома параллельного…    

Контрольные вопросы

1. Типы моделей.

2. Формальная модель операционной системы.

3. Взаимосвязь ресурсов и процессов в операционной системе.

4. Понятие графа операционной системы.

5. Базовые операции над графом операционной системы.

6. Режимы мультипрограммирования.

Глава 7. ФУНКЦИОНАЛЬНОСТЬ ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ПРИ МНОГОЗАДАЧНЫХ РЕЖИМАХ

Система запросов на основную память

Управление заданиями осуществляется планировщиком заданий и главным планировщиком. Планировщик заданий планирует прохождение потоков заданий и… Управление данными выполняется рядом компонентов системы, которые управляют… Управление задачами (процессами) осуществляется супервизором. Задача в данном контексте – это программа, загруженная…

Управление запросами

При инициализации задачи в разделе находится всего один свободный участок, представляемый элементом FQE. Однако по мере чередования запросов на… Рис. 7.1. Представление свободных участков основной памяти раздела (Св. уч. – свободные участки, Зн. уч. – занятые…

Управление подпулами

Память, назначаемая программой пользователя (рис. 7.3), представляется элементом очереди памяти (PQE), адрес которого содержится в блоках управления…  

Организация управление задачами

Загрузочный модуль − основная программная единица, предназначенная для выполнения, не является единицей работы вычислительной системы. Только совокупность программы и данных в процессе их обработки, называемая задачей, представляет собой единицу работы вычислительной системы. Определение задачи как единицы работы означает, что она является объектом, которому динамически выделяются ресурсы вычислительной системы, такие как время, в течение которого задача будет обладать центральным процессором, областью основной памяти, обслуживающими программами, устройства и т.д.

Поскольку задача − мультипрограммная единица, то значит, что в режиме мультипрограммирования одновременно выполняется несколько задач. Задачи конкурируют за использование ресурсов вычислительной системы, в том числе и главного ресурса − времени центрального процессора.

Одна и та же программа может быть многократно загружена для обработки различных данных и, таким образом, может образовать несколько задач, одновременно находящихся в основной памяти. Исходным источником образования задач является входной поток заданий. Задача, есть внутренняя единица работы, задание − внешняя единица работы вычислительной системы. Вся информация, необходимая для управления задачей, сосредоточена в блоке управления задачей (ТСВ). Каждая задача имеет свой блок ТСВ. Он создается в момент возникновения задачи, т.е. при инициировании пункта задания (для задачи пункта задания) или при выполнении соответствующего макросредства. Завершение задачи связано с устранением соответствующего ей блока ТСВ. Блок ТСВ представляет собой таблицу, находящуюся в основной памяти и содержащую такую информацию как адреса управляющих блоков и таблиц, связанных с выполнением задачи, приоритеты задачи, адреса следующих ТСВ в очереди, адреса ТСВ порождающей и порожденных задач, ключ защиты, тип задачи, код завершения задачи и т.д.

Если А − задача пункта задания, то имеет место следующая схема выполнения работ в системе (см. рис.7.4).

В любой момент времени количество имеющихся в системе блоков ТСВ определяет число одновременно выполняемых в режиме мультипрограммирования задач. Все блоки ТСВ связаны друг с другом в цепочку, называемую очередью задач. В момент образования задачи ТСВ заносится в очередь задач, а в момент завершения задачи выводится из очереди.

Место блока ТСВ в очереди задач определяется диспетчерским приоритетом задачи, который выражается некоторым числовым значением. Когда несколько задач претендуют на один и тот же ресурс, конфликты разрешаются, как правило, на основе сравнения диспетчерских приоритетов; в случае равенства приоритетов − в пользу задачи, которая первой выдала запрос.

 

Рис. 7.4. Структурное дерево подзадач

Рис. 7.5. Структура очереди задач

Для разрешения конфликтных ситуаций организуется очередь запросов, упорядоченных по приоритетам. Очередь задач, состоящая из блоков ТСВ, представляет собой очередь запросов на использование центрального процессора. Все блоки ТСВ в очереди упорядочены в соответствии с диспетчерским приоритетом задач: в начале очереди находятся ТСВ с высшим диспетчерским приоритетом, а в конце − с низшим (см. рис. 7.5).

Место для блока ТСВ вновь образованной задачи определяется значением ee диспетчерского приоритета таким образом, чтобы перед новым ТСВ были ТСВ с диспетчерскими приоритетами, большими или равными новому, а после него − ТСВ с меньшими диспетчерскими приоритетами. Центральным процессором всегда управляет задача, находящаяся в состоянии готовности, имеющая наивысший диспетчерский приоритет. Такую задачу называют активной. Активную задачу определяет программа «Диспетчер», входящая в состав супервизора. Для этого просматривается очередь задач, начиная с наиболее приоритетных задач, и первая задача, находящаяся в состоянии готовности, становится активной. Диспетчер получает управление в результате обработки прерываний.

Структура и расположение очереди задач в основной памяти зависит от режима мультипрограммирования управляющей программы. В однопрограммном режиме задачи выполняются последовательно, поэтому в каждый момент времени в системе существует только одна задача. Подзадачи образовываться не могут. Это значит, что очередь задач состоит из одного блока TСB, расположенного в ядре операционной системы.

В режиме с фиксированным числом задач без подзадач одновременно могут существовать системные задачи и одна задача для каждого раздела памяти. Диспетчерские приоритеты определяются положением блока ТСВ в очереди задач. Поскольку при генерации операционной системы фиксируется максимальное число разделов и известно число системных задач, то размер очереди является фиксированным. Кроме того, заранее известен приоритет каждой задачи. Все это позволяет построить очередь задач в ядре операционной системы. В процессе функционирования системы очередь не меняется. В каждом разделе может образоваться только одна задача. Если раздел предназначен для выполнения заданий, то такой единственной задачей является задача пункта задания. Когда она возникает, соответствующий блок ТСВ заполняется управляющей информацией, относящейся к этой задаче. Когда задача завершается, ее блок TСB остается, но он не диспетчируется. Образование подзадач не допускается.

В режиме с фиксированным числом задач с подзадачами допускается образование подзадач, поэтому в системе одновременно могут существовать системные задачи, задачи разделов, среди которых находятся задачи пунктов задания и подзадачи задач пунктов задания. Так же, как и в режиме без подзадач, при генерации известно количество системных задач и задач пунктов заданий. Диспетчерские приоритеты этих задач определяются аналогичным образом.

При образовании подзадачи для нее строится блок ТСВ в области системных очередей, определяемой при генераций и примыкающей к ядру системы, и помещается в очередь задач в соответствии со своим диспетчерским приоритетом. Если в режиме без подзадач диспетчерский приоритет определялся положением ТСВ в очереди задач, то в режиме с подзадачами этого уже недостаточно, так как появление подзадачи изменяет структуру очереди. В этом случае необходимо числовое определение диспетчерского приоритета.

Для системных задач и задач разделов устанавливаются диспетчерские приоритеты и диапазоны их изменения. Причем последние выбираются таким образом, чтобы они не перекрывались, поэтому никакое изменение приоритетов задач разделов не может изменить относительную последовательность блоков ТСВ системных задач и задач разделов в очереди задач.

Диспетчерский приоритет подзадачи определяется на основании диспетчерского приоритета порождающей задачи и может быть как выше, так и ниже его. Разница между диспетчерскими приоритетами порождающей задачи и подзадачи указывается в одном из операндов соответствующих макросредств.

В режиме мультипрограммирования с переменным числом задач количество разделов может изменяться. Значение начального адреса не связано с диспетчерским приоритетом задачи пункта задания, а определяется одним из параметров оператора ЕХЕС, и его дальнейшее значение может меняться соответствующими средствами операционной системы. В связи с тем, что в режиме с переменным числом задач как длина, так и структура очереди задач переменные, блоки ТСВ для всех задач, кроме системных, располагаются в области системных очередей.

 

С

Рис. 7.6. Структура списка ТСВ в очереди подзадач

Кроме диспетчерского приоритета для каждой задачи определяется значение граничного приоритета. В качестве граничного приоритета задачи устанавливается начальное значение диспетчерского приоритета. Оно определяет максимальное значение диспетчерского приоритета, который может изменяться в процессе выполнения. Граничный приоритет подзадачи устанавливается на основании граничного приоритета порождающей задачи и должен быть равен или меньше его. Граничный приоритет некоторой задачи определяет максимальное значение диспетчерского приоритета ее подзадач. Таким образом, диспетчерский приоритет подзадачи может превысить собственный граничный приоритет, но не может быть больше граничного приоритета порождающей задачи. В случае превышения собственного граничного приоритета для подзадачи устанавливается новое значение граничного приоритета, равное максимальному значению диспетчерского приоритета подзадачи. Значение граничного приоритета задачи пункта задания не может быть изменено, и диспетчерские приоритеты всех задач пункта задания не могут быть выше этого значения. Величина диспетчерского приоритета задачи определяет место соответствующего ей блока ТСВ в очереди задач; для организации очереди задач используется поле блока ТСВ, содержащее адрес этого блока для задачи с меньшим диспетчерским приоритетом либо для задачи, которая имеет тот же самый диспетчерский приоритет, но созданной позже.

Блоки TСB входят также в очереди подзадач. С помощью очереди подзадач образуется список блоков ТСВ, соответствующей структуре подзадач. Для организации такого списка служат четыре поля ТСВ (рис. 7.6):

· поле, содержащее адрес ТСВ задачи основного задания (1);

· поле, содержащее адрес ТСВ порождающей задачи (2);

· поле, содержащее адрес TСB предыдущей подзадачи (3);

· поле, содержащее адрес ТСВ последней порожденной подзадачи для данной задачи (4).

На рис. 7.4 приведен пример структуры подзадач, в котором задача пункта задания А имеет три подзадачи В, С и D. В свою очередь задача С имеет две подзадачи Е и F.

Следует отметить, что один и тот же блок TСB входит как в очередь задач, так и в список подзадач. Такое двоякое вхождение организуется в результате использования разных полей блоков ТСВ для ссылок на элементы очередей и списки.

 

 

Контрольные вопросы

1. Виды запросов на основную память.

2. Характеристика основных составных частей операционной системы.

3. Осуществление многозадачного режима при статическом распределении памяти.

4. Осуществление многозадачного режима при динамическом распределении памяти.

5. Понятие подпула; создание и уничтожение подпула.

6. Блок ТСВ и его роль в многозадачном режиме.

7. Управление подпулами.

8. Организация управления задачами в многозадачном режиме.

9. Структура и расположение очереди задач в основной памяти при различных режимах управляющей программы.

10. Понятие приоритета задачи; виды приоритетов.

 

Глава 8. ИДЕОЛОГИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ (ОС ЮНИКС)

Общие положения

Основной фактор успеха этой ОС заключался в том, что создатели реализовали новую ОС на базе новых идей. Эти идеи позволили не только применять UNIX… Основные преимущества ОС UNIX перед системами того времени заключались в… - единый язык взаимодействия пользователей с системой вне зависимости от примененного типа ЭВМ;

Переадресация ввода-вывода

Основным устройством для организации взаимодействия пользователя и ЭВМ в системе UNIX является терминал. Для упрощения работы многие утилиты ОС UNIX… Несмотря на то, что стандартный ввод-вывод в UNIX закреплен за терминалом…  

Файловая система ОС ЮНИКС и ее структура

Одним из нововведений в рассматриваемой системе является схема, по которой каждое устройство ввода-вывода ассоциируется со специальным файлом.… Файлы каталогов. Каталогами называются файлы, содержащие списки файлов. ОС… Полные имена файлов, начинающиеся с символа "/" и описывающие путь к файлу от корневого каталога, называются…

Ядро системы

Рис. 8.11. Структура ядра операционной системы В одной части резервируются ресурсы, определяется последовательность выполнения процессов и выполняются запросы…

Программные компоненты MAKE и SCCS

В операционной системе ЮНИКС был разработан и внесен как программный компонент координатор MAKE. Координатор МАКЕ может использоваться для улучшения взаимодействия отдельных… Для облегчения, поддержки и документирования эволюционирующих программ в системе имеется компонент SCCS. Координатор…

Генеалогия» системы UNIX

1975 г. − UNIX V6; 1976 г. − UNIX V7 (первая «базовая версия»); 1982 г. − UNIX SYSTEM 3;

Контрольные вопросы

1. Понятие ОС ЮНИКС.

2. Преимущества и недостатки базовой версии.

3. Переадресация ввода-вывода.

4. Понятие конвейера.

5. Координатор MAKE.

6. Система управления исходным кодом SCCS.

7. Понятие файловой системы ОС ЮНИКС.

8. Структура файловой системы.

9. Особенности ядра ОС ЮНИКС и его состав.

10. Утилиты ОС ЮНИКС и их назначение.

ПРИМЕРНЫЕ ВАРИАНТЫ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО ОТДЕЛЬНЫМ ТЕМАМ

Лабораторная работа 1. БАЗОВЫЕ ФУНКЦИИ MS-DOS

DOS, используемая на IBM PC, – это всего лишь один пример из класса компьютерных программ, известных как супервизоры, управляющие программы или… Операционная система (супервизорная, мониторная, исполнительная) – это… DOS выполняет следующие операции: управляет устройствами, программами и выполняет команды.

Функции операционной системы DOS

2. Функции высокого уровня, в частности, файловые ввод и вывод. В терминологии DOS – это «традиционные файловые функции», которые базируются на… 3. Ряд универсальных функций, например, чтение и установка текущей даты и… 4. Функция, сообщающая номер версии DOS, под управлением которой выполняется программа пользователя.

Основные составные части MS-DOS

2. Дисковый файл IO.SYS (для MS-DOS) или IВМВIO.СОМ (для PC-DOS) – модуль расширения базовой системы ввода/вывода. 3. Дисковый файл MSDOS.SYS (для MS-DOS) или IBMDOS.COM (для PC-DOS) – модуль… Эти дисковые файлы загружаются в ОП загрузчиком ОС и остаются в памяти компьютера постоянно.

Начальная загрузка MS-DOS

• при включении электропитания компьютера; • при нажатии на клавишу RESET на корпусе компьютера; • при одновременном нажатии клавишCTRL+ALT+DEL на клавиатуре.

Работа в среде DOS

Командный процессор COMMAND.COM обрабатывает команды, вводимые пользователем. Команды типа Dir или Copy командный процессор выполняет сам. Такие…

Шаблоны. В командах (если это допустимо и имеет смысл) для обозначения сразу нескольких файлов или для сокращения записи разрешается использование шаблона имен файлов. В шаблоне употребляются специальные символы ”*” и “?”, при этом ”*” заменяет в имени или расширении имени файла любое количество любых символов от позиции, в которой он установлен, до конца имени или расширения имени файла; ”?” заменяет один любой символ в имени или расширении имени файла в той позиции, в которой он установлен.

Примеры

Вывести на экран все файлы из каталога DOS, имеющие расширение SYS. Команда выглядит так:

DIR DOS*.SYS

DIR DOSF??.* Скопировать все файлы с расширением txt. Команда выглядит так: COPY <МАРШРУТ: ОТКУДА КОПИРУЕМ> *.TXT <МАРШРУТ: КУДА КОПИРУЕМ>

Редактирование командной строки MS DOS

Функции основных клавиш, используемых при вводе и редактировании командной строки (табл.1). Таблица 1 Клавиша Функция Enter Завершает… ВНИМАНИЕ! Командную строку MS DOS можно редактировать до тех пор, пока НЕ нажата клавиша Enter!!!

Формат команды

Замечания: 1) если не указано имя диска, подразумевается текущий диск; 2) указываемый в команде путь должен завершаться именем удаляемого каталога;

Команда COPY CON–создание текстовых файлов.

copy con имя файла Замечание После нажатия ENTER нужно ввести текст файла, затем последовательно нажать F6 ENTER или CTRL Z.

Специализированные команды

Формат команды BACKUP диск:путь имя_файла расш диск_рез: /S М /А /D:дата /Т:время./F:размер… Параметры

CHKDSK диск:имя_файла.расш /F /V

Команда PROMPT – изменение вида приглашения DOS Формат команды PROMPT (текст)

Другие команды

Exit – выход из командного процессора.

Замечание

Все команды, рассмотренные в данной лабораторной работе, вводятся в командную строку после приглашения DOS, например:

C:>dir

 

Контрольные вопросы

1. Что такое операционная система?

2. Что такое MS-DOS, PC-DOS?

3. Каковы основные функции, выполняемые MS-DOS?

4. Какие составные части содержит MS-DOS?

5. Какую функцию выполняет каждая из составных частей?

6. Где размещается блок параметров BIOS?

7. Какие действия выполняются при загрузке MS-DOS?

8. С каких устройств осуществляется загрузка MS-DOS?

Практическая часть

Цель: получить навыки выполнения операций над файлами средствами MS-DOS (без использования средств сервисных надстроек).

Порядок выполнения

2. Ответить на контрольные вопросы. 3. Выполнить лабораторную работу: 1) включить ПЭВМ; загрузить режим MS-DOS;

Требования к сдаче лабораторной работы

1. Иметь отчет по выполнению лабораторной работы, содержащий:

· тему лабораторной работы;

· цель;

· теоретическую часть, включающую в себя ответы на контрольные вопросы;

· порядок выполнения;

· подробный протокол диалога с ПЭВМ: команды DOS, сообщения системы на эти команды;

· выводы.

2. Уметь прокомментировать сообщения системы.

Литература

1. Шоу А. Логическое проектирование операционных машин. – М.: Мир, 1981.

2. Нортон П. Справочное руководство по MS-DOS. – М.: Радио и связь, 1992.

3. Нортон П. Программно-аппаратная организация IBM PC. – М.: Радио и связь, 1992.

4. Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователей, 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Финансы и статистика, 1992.

5. Брябрин В.М. Программное обеспечение персональных ЭВМ, изд. 2-е стер. – М.: Наука, 1989.

6. Шкаев А.В. Справочное руководство по работе на персональном компьютере. – М.: Радио и связь, 1992.

Лабораторная работа 2. Подготовка документов средствами операционной среды WINDOWS 2000

Общие сведения о WINDOWS 2000

Бесспорно, Windows 2000 является на сегодня самой надежной и отказоустойчивой ОС от Microsoft хотя бы потому, что она основана на ядре NT. К тому же, в отличие от своей предшественницы Windows NT Workstation 4.0, новая ОС поддерживает ряд технологий, в частности, Plug-and-Play, ACPI, ранее реализованных только в «домашних» Windows 9x-системах. Действительно, именно с миллениумной версии ожидалась универсализация операционной системы Windows – вплоть до стирания грани между потребительской и корпоративной версиями. Но, хотя в этом направлении сделан серьезный шаг, о полной универсальности говорить, увы, рано. Корпорация Microsoft рассматривает Windows 2000 как платформу для бизнес-систем, ориентированную, в первую очередь, на корпоративных пользователей и разработчиков, подчеркивая, что наилучшая производительность Windows 2000 может быть достигнута именно в приложениях бизнес-класса. В то же время для большинства «игрушек» и мультимедийных приложений ситуация, в сравнении с тем же Windows 98 SE, складывается далеко не лучшим образом. Причина этого в том, что в дистрибутив новой системы включено значительно меньшее количество драйверов мультимедийных устройств, и даже имеющиеся поддерживают далеко не все функции. Это не является упущением Microsoft, т. к. все включенные в дистрибутив драйверы сертифицированы, что обусловлено повышенными требованиями к надежности (к сожалению, за счет совместимости) – большинством же производителей оборудования (в первую очередь, 3D-акселераторов) до сих пор не выпущены драйверы для Windows 2000. Решением этой проблемы может стать использование драйверов, некогда написанных для Windows NT, которые, в принципе, совместимы с новой системой.

Другим немаловажным вопросом при переходе к новой операционной системе является ее совместимость с используемым программным обеспечением. Сразу следует заметить: большинство современных 32-разрядных приложений будут запускаться и работать в Windows 2000 ничуть не хуже, чем в NT или Win 98. Более того, на машинах с оперативной памятью более 64 Мб запуск программ пакета MS Office 97/2000 происходит быстрее примерно на 20%. Проблемы совместимости, в первую очередь, актуальны для порядком устаревших, но по сей день используемых 16- разрядных DOS- и Windows-приложений. Окончательный переход на Windows 2000 будет означать отказ от их использования: ведь одним из факторов, обеспечивающих надежность и многозадачность новой системы, является ее 32-разрядность. В принципе, о Windows 2000 следует говорить как о семействе следующих операционных систем.

Windows 2000 Professional – операционная система для настольных и мобильных компьютеров, объединяющую присущую Windows 98 простоту использования с управляемостью, надежностью и безопасностью, свойственными Windows NT. Именно она может представлять интерес для домашних пользователей. Минимальные рекомендованные требования к ресурсам: Pentium – совместимый процессор с частотой 133 МГц, 64 Мб оперативной памяти, жесткий диск объемом 2 Гб с 650 Мб свободного места. Под управлением Windows 2000 Professional могут работать однопроцессорные и двухпроцессорные системы. Несмотря на то, что система работает и с минимальной конфигурацией, при ее установке следует ориентироваться на более производительные компьютеры.

Windows 2000 Server является сетевой операционной системой, предназначенной для выполнения файловых и Интернет-сервисов, сервисов печати и серверных приложений начального уровня. Сервер Windows 2000 Server строится на преимуществах сервера Windows NT Server 4.0, предоставляя при этом новые возможности. Сервер Windows 2000 Serverвключает в себя службы стандартных каталогов, службы приложений, сети, файлов и печати с мощными возможностями управления «от узла к узлу» и надежностью, а потому представляет собой наилучшую основу для интеграции предприятия в Интернет. Необходим Pentium – совместимый процессор с частотой 133 МГц или выше. Рекомендуемый минимум оперативной памяти – 256 мегабайт, поддерживаемый минимум составляет 128 Мб, максимум 4 Гб. Жесткий диск объемом 2Гб, на котором имеется не менее 1 Гб свободного места (в случае сетевой установки требуется дополнительное свободное место на жестком диске). Обеспечивается поддержка до четырех процессоров на одном компьютере.

Windows 2000 Advanced Server – серверная операционная система для приложений электронной коммерции и критически важных для бизнеса приложений. Минимальные требования к оборудованию аналогичны предъявляемым к Windows 2000 Server. Поддержка восьмипроцессорных серверов.

Windows 2000 Datacenter Server – серверная операционная система для наиболее требовательных к надежности и масштабируемости решений.

Что же представляют собой основные особенности Windows 2000, столь отличающие ее от цепочки систем Windows 9x и NT? Начнем с системы защиты Windows File Protection, защищающей основные системные файлы от перезаписи при инсталляции приложений. При перезаписи файла происходит его замена правильной версией. Такой подход обеспечивает отсутствие системных сбоев, типичных для Windows 9х. Служба Windows Installer Service, используемая при установке новых приложений для Windows 2000, значительно снижает риск ошибок пользователя, помогая ему правильно устанавливать, настраивать, сопровождать, обновлять и удалять программы. В системе Windows 2000 Professional реализована возможность взаимодействия с Windows 9x и NT на равноправной основе, что включает в себя разрешение совместного доступа к сетевым ресурсам.

Для достижения большей, по сравнению с более ранними версиями Windows, безопасности в Windows 2000 применен ряд как новых, так и уже известных решений. Поддержка смарт-карт интегрирована в операционную систему. Доступ к системным ресурсам становится возможным только после проверки подлинности пользователя – подобным же образом можно защитить папки, файлы и сетевые принтеры. Пофайловое шифрование производится с помощью созданного случайным образом ключа.

Windows 2000 работает со всеми файловыми системами, поддерживаемыми предыдущими версиями: файловой системой NTFS (NT), а также FAT и FAT32, использующими таблицу размещения файлов. Для сравнения: Windows NT обеспечивает поддержку FAT и NTFS, Windows 95 ограничивается FAT, а Windows 98 предлагает выбор между FAT и FAT32. Преимуществами использования NTFS является упомянутое пофайловое шифрование с использованием произвольно генерируемого ключа, а также более эффективное сжатие диска. Домашнему пользователю не следует во имя них преобразовывать свой диск: этот процесс необратим, и вернуться к FAT впоследствии будет невозможно.

Основным новшеством Windows 2000 Server в сравнении с Windows NT по праву могут считаться интегрированные службы каталогов. В системе Windows 2000 впервые вводится масштабируемая, полностью построенная на стандартах Интернета, служба Active Directory, позволяющая создавать на базе сервера приложения корпоративного уровня, поддерживающие службу каталогов. Вспомним, что в Windows NT Server 4 расширяемого каталога с иерархической структурой не было вообще, централизованный же каталог, использовавшийся для управления пользователями и группами, не может конкурировать по своим возможностям со службами Active Directory.

В систему Windows 2000 Server включена поддержка дефрагментации диска, выполненная на основе технологий компании Executive Software. Общеизвестно, что возникающая со временем фрагментация способна значительно замедлить работу сильно загруженного файлового сервера или веб-сервера. Эта функция реорганизует кластеры на томе диска таким образом, чтобы файлы, каталоги и свободные участки занимали как можно более связные области, что повышает быстродействие системы в целом. Программа дефрагментации Windows 2000 реализована в виде оснастки консоли MMC и может обслуживать файловые системы FAT, FAT32 и NTFS.

Реализованная возможность задания квот облегчает распределение дискового пространства и ускоряет доступ к данным. Динамическое управление томами – еще одно новшество Windows 2000 Server: теперь можно менять конфигурацию в оперативном режиме, без перезагрузки сервера. Поддержка печати системы Windows 2000 Server основана на тех же средствах, что и в Microsoft Windows NT Server 4.0, но предполагает массу новых возможностей. К ним следует, в первую очередь, отнести возможность печати путем передачи задания на печать через Интернет или интрасеть на адрес URL, возможность поиска нужных принтеров в сети и совместной работы с ними. Допускается дистанционное управление и настройка портов принтера с любого компьютера, на котором установлена система Windows 2000 Professional.

Ядро ОС Microsoft Windows 2000

Ядро защищено исполняемой программой. Исполняемая программа – это то, что придает индивидуальность ОС, т.е. часть ОС, к которой непосредственно… Исполняемая программа является наивысшей инстанцией ОС Windows2000; вся… Абстрактный слой аппаратного обеспечения (Hardware Abstraction Layer, HAL) – это тот механизм, который связывает…

Работа с текстовыми и графическими редакторами операционной среды WINDOWS

Одна из сфер использования персональных компьютеров – подготовка документов. Существует множество программ различных производителей для создания документов. От правильного выбора и умения работать в программе зависит оформление документа.

Редакторы WordPad и Paint

В стандартный набор приложенийWINDOWS 2000 входят текстовый редактор WordPad и графический редакторPAINT. Освоив работу вWordPadи PAINT,легко научиться работать в более мощных редакторах, т. к., в основном, все приемы работы сохраняются, а добавляются только новые возможности.

Редактор WordPad

После запуска редактора на экране появится окно. Элементы окна WordPad: § место ввода, отмечающее то место на экране, где будет появляться текст при вводе его с клавиатуры (сразу после…

Ввод текста

Вводимый текст будет заполнять окно редактора, начиная с места ввода. После достижения конца строки ввод текста автоматически продолжится с начала следующей строки. Чтобы начать новый абзац, необходимо нажатьENTER. Если при вводе допущена ошибка, можно нажать клавишуBACKSPASE для возврата на одну позицию.

 

Рис.1

Перемещение по документу

Для перемещения по документу можно использовать линейки просмотра. Посольку при работе с текстом, в основном, используется клавиатура, в редактореWordPadзадействовано несколько специальных клавиш, позволяющих быстро перемещаться вдоль документа. К ним помимо клавиш со стрелками относятся клавишиSPACEи ENTER. Ссылки наклавишу 5 относятся к клавише 5 на дополнительной цифровой клавиатуре (табл. 2).

Выбор текста

Если документ разбит на страницы, то перейти на определенную страницу можно, выполнив команду Перейти к Странице из меню Поиск. Таблица 2 Ctrl + стрелка К следующему слову   …

Выбор текста

В дополнение к этой общей методике в редакторе WordPad применяется техника выбора, использующая область выбора и мышь. Область выбора расположена с…

Поиск и замена текста

• искать фрагменты текста длиной до 255 символов; • заменять все вхождения текста в документе; • заменять только некоторые вхождения текста; для поиска текста, в который входят пробелы, табуляция, значки абзаца и…

Вставка возможных переносов

Вставка рисунков

Связывать и внедрять информацию можно только в том случае, если прикладная программа, содержащая эту информацию, поддерживает связь и внедрение… Когда рисунок или диаграмма вставляются в текст редактораWordPad, они всегда… Таблица 3 Метод Описание Копирование Используется для копирования рисунков в…

Разбивка документа на страницы

Автоматическая разбивка на страницы в редактореWordPad выполняется таким образом, что одна строка абзаца никогда не будет оставлена в самом низу или верху страницы. Для автоматической разбивки документа на страницы нужно в менюФайл выбрать командуРазбить на страницы.

Если известно, что страница должна заканчиваться в определенном месте, то ее можно установить вручную. Для этого в нужном месте необходимо нажать клавиши CTRL + ENTER.

Форматирование документа

При форматировании документа в редактореWordPad определяется внешний вид документа. Можно определить внешний вид символов, интервал между строками в абзацах и их выравнивание, а также раскладку страницы в целом.

Форматирование символов

Команды, находящиеся в менюСимвол, позволяют форматировать символы в документе. Доступны следующие виды форматирования:

• выбор различных шрифтов и их видов, таких как полужирный, курсив и подчеркнутый;

• выбор различных размеров шрифтов;

• создание степеней и индексов.

Форматирование абзацев

Линейка появится на верху окна редактора, если выбрать команду Показать линейку в менюДокумент: 1 – метка отступа слева и метка отступа красной строки; 2 – значки табуляций;

Форматирование всего документа

– верхний колонтитул – это текст, размещаемый сверху каждой страницы; – нижний колонтитул – это текст, размещаемый внизу каждой страницы; – поля.

Печать документа

1) убедиться, что документ виден в окне редактора; 2) в менюФайл выбрать командуПечать; 3) выбрать необходимые параметры;

Создание рисунков

Перед тем как начать рисовать, необходимо выбрать инструмент из набора инструментов. Если во время рисования была сделана ошибка, то… • выбор инструмента; • пользование линейкой просмотра;

Работа с инструментами редактора PAINT

Распылитель краски напыляет мелкие точки основного цвета. Напыленная область имеет круглую форму. Распылителем краски удобно оттенять трехмерные… Текст. При помощи инструментаТекст в рисунки можно добавить текст. Для текста… Цветной ластик. При помощицветного ластика меняют цвета отдельных частей или всего рисунка. Цвет рисунка можно менять…

Работа с файлами редактора PAINT

Рисунки, созданные в редактореPAINT, можно сохранять в файлы.PCXили.BMP в четырех форматах (монохромный, 16-цветный, 256-цветный, 24-битный). Для экономии памяти следует задавать формат с количеством цветов, близким к количеству цветов, использованных в рисунке. Формат.PCX позволяет редакторуработать с файлами, созданными другими графическими редакторами.

Печать рисунков

&d – текущая дата; &р – номер страницы; &f – текущее имя файла;

Microsoft WORD 2000

Текстовый процессорWORD 2000 является самым популярным средством создания текстовых документов.

Отображение окна текстового редактора WORD 2000 приведено на рис.4.

Рис.4

Перемещение по документу

1) комбинации клавиш: · <Home>– в начало текущей строки; · <End>– в конец текущей строки;

Microsoft EXCEL 2000

С помощью программы EXCEL 2000, предназначенной для работы с таблицами, можно производить математические расчеты и анализировать полученные данные. Есть возможность создавать диаграммы для наглядного показа результатов обработки.

Отображение окна MICROSOFT EXCEL 2000 приведено на рис.5.

Рис.5

Основные понятия Ms Excel

Документ в программе Excel принято называть рабочей книгой (кн. 1,2 и т.д.). Эта книга состоит из рабочих листов, как правило, электронных таблиц.

Электронная таблица состоит из строк и столбцов, строки нумеруются числами, а столбцы обычно обозначаются буквами латинского алфавита.

Ячейка – область электронной таблицы, находящаяся на пересечении столбца и строки, это наименьшая структурная единица на рабочем листе.

Текущая (активная) ячейка– ячейка, в которой в данный момент находится курсор. Она выделяется на экране жирной черной рамкой.

Ссылка – способ (формат) указания адреса (имени) ячейки.

Блок (диапазон) ячеек – группа последовательных ячеек. Блок ячеек может состоять из одной ячейки, строки (или ее части), столбца (или его части), а также последовательности строк и столбцов.

Адреса ячейкисоставляются из обозначений столбца и номера строки, на пересечении которых находится эта ячейка, например: A1,C2,AC3.

Относительный адрес (относительная ссылка или просто ссылка или адрес) – обозначение ячейки, составленное из номера столбца и номера строки.

Абсолютная ссылка создается из относительной ссылки путем вставки знака доллара ($) перед заголовком столбца и/или номера строки, например: $A$1,$B$1 – абсолютные адреса ячеек A1 и B1. Иногда используется смешанный адрес.

 

Типы данных в ячейках электронной таблицы

Ячейки рабочего листа электронной таблицы могут содержать

1) исходные или первичные данные – константы;

2) производные данные, которые рассчитываются с помощью формул и функций.

Данные в ячейках могут относиться к одному из следующих типов: текст, числа, даты, формулы и функции.

Текст– последовательность букв, иногда цифр или некоторых специальных символов.

Числамогут включать в себя цифры и различные символы: знак процента, знак мантиссы, круглые скобки, денежные обозначения, разделители и др.

Дата и времявводятся в ячейки как числа и выравниваются по правому краю. Это объясняется тем, что в дальнейшем дата и время могут быть использованы в качестве аргументов для формул.

Формулойв электронной таблице называют арифметические и логические выражения. Формулы всегда начинаются со знака равенства (=) и вводятся по латинскому регистру.

Функцияпредставляет собой программу с уникальным именем, для которой пользователь должен задать конкретные значения аргументов.

Формат ячейки в отличие от значения или формулы не отображается на экране. Формат ячейки устанавливается отдельно и сохраняется даже в том случае, если ячейка пуста.

Для форматирования любых данных в Excel используется диалоговое окно Формат ячеек,которое можно вызвать с помощью команды Формат – Ячейкилибо соответствующей команды контекстного меню.

После ввода чисел в ячейки на листе документа EXCEL 2000 (рис.5) достаточно напечатать в смежных ячейках формулы, чтобы программа автоматически произвела стандартные математические операции: сложение, вычитание, умножение или деление. При выполнении как простейших, так и более сложных вычислений, удобно использовать разнообразные функции.

Для графического отображения информации на экране лучше всего создать диаграмму.

Предусмотрены простые способы работы с базами данных. Можно вводить в базу данные разного типа (текст, числовой), сортировать, проводить расчёты, поиск и анализ данных. Извлекать данные из базы данных.

Литература

1. Крейг Стинсон. Карл Зихерт. “Microsoft Windows 2000 Professional: Справочник профессионала”. М.: Эком, 2003.

2. http://www.microsoft.com/rus/windows2000/

3. http://www.rushelp.com/14/4.html

Контрольные вопросы

1. Что такое операционная система?

2. Что такое WINDOWS?

3. История развития WINDOWS?

4. Типы ОС WINDOWS 2000.

5. Для каких целей, преимущественно, вы используете ОС.

6. Что такое WordPadиPaint?

7. Что такое Word 2000?

8. Что такое Excel 2000?

9. Каким текстовым редактором пользуетесь вы. Почему?

Практическая часть

Цель: получить навыки подготовки документов при помощи программных средств в операционной средеWINDOWS.

Порядок выполнения

2. Ответить на контрольные вопросы. 3. Выполнить лабораторную работу, используя штатные реквизитыWINDOWS,… 4. Оформить отчет.

Требования к сдаче лабораторной работы

· тему лабораторной работы; · цель; · теоретическую часть, включающую в себя ответы на контрольные вопросы;

Лабораторная работа 3. Базовые функции ОС LINUX

LINUX – 32-разрядная операционная система, спроектированная для работы на компьютерах с процессором Intel 80386 (и выше). С технической точки зрения… LINUX отличается от других операционных систем, таких как MS-DOS, OS/2, а…

Особенности LINUX

§ построена для Internet и сетей (SLACKWARE LINUX содержит все необходимое); § полностью открытая система (на прилагаемых CD-ROM находятся исходные тексты… § многозадачная операционная система;

Загрузка Linux

LILO boot:_ В ответ на это приглашение надо набрать, какую операционную систему Вы хотите… Если приглашение появилось не полностью, например, только «LI» или «LIL», значит с компьютером что-то не в порядке…

Вход в систему

eth0: 3Com 3c900 Boomerang 10Mbps/Combo at 0xd400, 00:60:08:6f:fa:9e, IRQ 12 8K word-wide RAM 3:5 Rx:Tx split, autoselect/10baseT interface. Enabling bus-master transmits and whole-frame receives.

Домашняя директория.

В отличие от однопользовательских систем, таких как Dos/Windows, пользователь не может писать свои файлы в произвольное место на диске. Каждому пользователю дается так называемая домашняя директория (home directory). По умолчанию только сам пользователь может писать в нее. Именно в эту директорию пользователь и попадает сразу после входа в систему

Как поменять свой пароль

bobby:~% passwd Changing password for ivanov (current) UNIX password:

Виртуальные консоли и запуск X

В этот момент уже доступны многопользовательские возможности Unix, в том числе и сетевые (например, вход по telnet). А в текстовом режиме Linux… Для запуска же графической системы X-Window (сокращенно просто "X")…

Каталоги в LINUX

/home – каталог, содержащий начальные каталоги пользователей (в разных системах UNIX это может быть каталог /usr или /u); /bin – каталог, содержащий многие из основных программ LINUX; /usr – каталог, содержащий каталоги, предназначенные для пользователей (docs – документация, включая полезную…

Файловая система ОС LINUX

Директории разделяются косой чертой / (а не обратной, как в Dos), например, /home/inpunix/ivanov/ – поддиректория ivanov в директории inpunix… Разрешенные имена § Имя файла (и директории) может содержать практически любые символы, включая пробелы (и даже управляющие символы,…

Атрибуты файла

bobby:~% ls -l netscape.ps -rwxr-xr-x 1 ivanov lab5 380609 Jan 15 15:29 netscape.ps Поля в строке имеют следующий смысл:

Права доступа

r право читать файл; w

Вызов команд

Большинство команд «понимает» несколько (а некоторые – и несколько десятков) ключей (или опций), модифицирующих их поведение. Опции предваряются… Если надо указать несколько ключей, то их можно писать как по отдельности, так… Многие команды в Linux понимают так называемые длинные ключи (long options). Длинный ключ – это не одна буква, а…

Где взять описание команд?

NAME имя команды; SYNOPSIS

Операции с файлами и каталогами

В SLACKWARE LINUX команды могут запускаться в консольном режиме или в окне xterm X WINDOW SYSTEM.

Оболочки и команды LINUX

После того, как выполнен вход в операционную систему, запускается командная оболочка, в которой можно вводить команды. Вход в систему и ожидание приглашения (prompt) системы: mousehouse login:… Командой является первое слово в командной строке, называемое именем команды. Все остальное в командной строке…

Движение по дереву каталогов

где directory – имя каталога, который должен стать текущим. При входе в систему текущим каталогом назначается домашний каталог… Теперь текущим каталогом является каталог papers, далее можно обратиться к файлу /home/larry/papers# more…

Просмотр содержимого каталогов

Чтобы получить более полную информацию от команды ls, можно использовать опцию – F: /home/larry# ls -FMail/letters/papers//home/larry# К концу каждого имени приписан символ /, значит, все три элемента в этом… Если в списке, выданном командой ls -F, к имени файла приписан символ *, то данный файл является исполняемым…

Перенос файлов

Файлу termcap было дано новое имя sells. Команда mv может быть использована также для переноса файлов в совершенно… Команды mv и cp создают файл с новым именем (либо путем копирования, либо переноса). Однако, если файл с этим именем…

Уничтожение файлов и каталогов

Для уничтожения файлов используется команда rm(remove).

/home/larry/foo# rm bells shells/home/larry/foo# ls -Fshells/home/larry/foo#

По умолчанию команда rm не выдает предупреждения перед уничтожением файла!

Для уничтожения каталогов используется команда rmdir (remove directory). Эта команда уничтожает каталог только в том случае, если каталог пуст.

Просмотр содержимого файлов

Для того, чтобы увидеть содержание файла shells, введем команду /home/larry/foo# more В файле shells содержится список командных оболочек, доступных пользователю в… При использовании программы more для вывода на экран следующей порции текста надо нажимать клавишу Space, а для того,…

Экранная документация

Для доступа к экранной документации используется команда man (manual). Если необходимо узнать, какие есть опции у команды ls, можно ввести команду … и на экран будет выведена экранная документация для команды ls. Большинство текстов экранной документации содержит исключительно технические детали команды без особых пояснений.

Cd, pwd, cp, mv, rm, mkdir, rmdir

Замечание 1: "cd" без параметров переходит в home-директорию. Замечание 2: для копирования файла с сохранением пометки о времени следует…

Управление доступом к файлу: chmod

chmod <режим доступа> имя-файла Пример: режим доступа – восьмиричное число, по цифре на режим доступа для… bobby:~% ls -l file

Символьные линки: ln -s

В момент обращения к линку ядро как бы "заменяет" линк файлом, на который он указывает. Для большинства программ (кроме "особо… Символьные линки могут указывать как на файлы, так и на директории и даже на… Символьные линки могут ссылаться на файлы в других директориях, причем ссылки могут быть как абсолютными…

Возможности, упрощающие работу с командной строкой

<Tab> может "дописать" имя файла или команды. Если набрать часть имени файла или команды и нажать <Tab>, то остальная… Быстрое копирование текста. Отметив фрагмент текста в консоли или в окне X, можно вставить его, набрав с клавиатуры…

Оболочки LINUX

1. BASH – оболочка, используемая по умолчанию (добавлено редактирование командной строки). 2. CSH (С) – широко известная оболочка, но в ней отсутствует редактирование… 3. SH – исходный вариант оболочки Борна, совместимая с BASH.

Стандартный ввод и вывод

Стандартный ввод программы из файла (вместо ввода символов с клавиатуры): cat < data – команда cat получает входные данные из файла data. Перенаправление вывода в файл:

Печать файлов

Печать файла из командной строки – команда lpr

lpr имя_файла

Проверка состояния очереди печати – команда lpq (выводится информация о принтере, статус незавершенных заданий печати и индентификаторы заданий).

Отмена задания – команда lprm

lprm 213 (213 – идентификатор задания).

Выход из системы

bobby:~% logout   Red Hat Linux release 5.2 (Apollo)

Литература

1. Фолькердинг П., Рейчард К., Фостер-Джонсон Э. Установка и конфигурирование LINUX: учебный курс. – СПб: Питер, 1999.

2. Билл Болл, Хойт Даф и др. Red Hat Linux 8/9 : Настольная книга пользователя, Изд. DiaSoft, 2004.

Контрольные вопросы

1. Отличие LINUX от других операционных систем.

2. Особенности LINUX.

3. Системные характеристики LINUX.

4. Какие языки программирования обеспечивает система LINUX?

5. Что является системой X WINDOW?

6. Какую команду надо выполнить, чтобы знать, какая оболочка используется?

Практическая часть

Цель: получить навыки выполнения операций над файлами средствами ОС LINUX (без использования средств сервисных настроек).

Порядок выполнения

2. Ответить на контрольные вопросы. 3. Выполнить лабораторную работу: 1) man показывает справочную страницу, где можно найти информацию о командах (выход из HELP: q)

Stud@Lin12 777]$ rm 55.0

[stud@Lin12 777]$ cd

[stud@Lin12 stud]$ ls –f 777 ;13) rmdir удаляет указанный каталог

Stud@Lin12 stud]$ rmdir 777

[stud@Lin12 stud]$ find

[stud@Lin12 stud]$ ls –f

14) cal – просмотр календаря

[stud@Lin12 stud]$ cal ;

15) date – вывод текущей даты

Stud@Lin12 stud]$ date

[stud@Lin12 stud]$ cat>text.txt ; 17) скопировать файл /etc/fstab в эту новую директорию; попробовать… 18) создать в home-директории символьный линк на файл /var/log/messages; попробовать просмотреть файл-линк командой…

Требования к сдаче лабораторной работы

Иметь отчет по выполнению лабораторной работы, содержащий

· тему лабораторной работы;

· цель;

· теоретическую часть, включающую в себя ответы на контрольные вопросы;

· порядок выполнения;

· выводы.

Литература

1. Дейкстра Е. Взаимодействующие последовательные процессы. /Под ред. Ф. Женюи. – М.: Мир, 1972.
2. Дейтел Г. Введение в операционные системы. /Пер. с англ., под редакцией Штаркмана. 1-2 т. – М.: Мир, 1987.
3. Кейлингерт П. Элементы операционных систем.
4. Мэдник С., Донован Дж. Операционные системы. – М.: Мир, 1978–792 с.
5. Нортон П., Гудмен Дж. Внутренний мир персональных компьютеров. 8-ое изд. /Пер. с анг. – К.: Диасофт, 1999–584 с.
6. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Сетевые операционные системы. – СПб.: Питер, 2006–538 с.
7. Стивенс У. Unix: взаимодействие процессов. – СПб.: Питер, 2002, 576 с.
8. Столингс В. Операционные системы. /Пер. с анг. – М.: Изд. дом «Вильямс», 2002–848 с.
9. Танненбаум Э. Современные операционные системы. 2-е изд. – СПб.: Питер, 2005–1038 с.
10. Фодор Ж., Бонифас Д., Танги Ж. Операционные системы – от РС до PS2. Пер. с франц. – М.: Мир, 1992–319 с.
11. Хоар Ч. Взаимодействующие последовательные процессы. – М.: Мир, 1989–264 с.
12. Шоу А. Логическое проектирование операционных систем. /Пер. с анг. – М.: Мир, 1981–360с.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 21 век. Общество и образование – 21 век3

Глава 1. Исторический экскурс

1.1. Особенности развития электронно-счетного машиностроения 15

1.2. Сферы применения ЭВМ 17

1.3. Этические, правовые и социально-психологические аспекты компьютеризации 17

Глава 2. Математическое обеспечение

2.1. Понятие математического обеспечения 23

2.2. Этапы развития математического обеспечения 24

2.3. Назначение и классификация программного компьютерного обеспечения 30

Глава 3. Операционная система

3.1. Понятие операционной системы 39

3.2. Типы операционных систем 42

3.3.Основные принципы проектирования операционных систем 51

3.4. Управление вводом-выводом 55

Глава 4. Схема функционирования операционной системы

4.1. Определение основных элементов 59

4.2. Структуры рабочих программ 64

4.3. Уровни операционных систем и виртуальность 69

Глава 5. Иерархическая операционная система

5.1. Понятие и структура иерархической операционной системы 74

5.2. Механизм планирования работ 78

5.3. Основные блоки операционной системы 81

5.4. Критическая область и синхронизация 85

5.5. Тупики 91

Глава 6. Формальная модель операционной системы

6.1 Понятие моделирования и типы моделей 97

6.2 Определение формальной модели операционной системы 99

6.3 Взаимосвязь процессов и ресурсов 101

6.4 Режимы мультирограммирования 104

Глава 7. Функциональность операционной системы при многозадачных режимах

7.1 Система запросов на основную память 106

7.2 Управление запросами 110

7.3 Управление подпулами 116

7.4 Организация управления задачами 118

Глава 8. Идеология совершенствования операционных систем (ОС ЮНИКС)

8.1 Общие положения 125

8.2 Переадресация ввода-вывода и конвейеры 129

8.3 Файловая система ОС ЮНИКС и ее структура 132

8.4 Ядро системы 139

8.5 Программные компоненты MAKE и SCCS 141

8.6 «Генеалогия» системы UNIX 144

Глава 9. Примерные варианты лабораторных работ по отдельным темам

9.1 Лабораторная работа 1 Базовые функции MS-DOS 148

9.2 Лабораторная работа 2 Подготовка документов средствами операционной среды WINDOWS 171

9.3 Лабораторная работа 3 Базовые функции ОС LINUX 197

Литература 222