Операционных систем - раздел Образование, ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ПОНЯТИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ Все Ос Различаются По Назначению, Выполняемым Функциям И Формам Реализации, Н...
Все ОС различаются по назначению, выполняемым функциям и формам реализации, но при всех уникальных свойствах каждой ОС можно выделить их тождественное сходство в смысле использования некоторых принципов, положенных в основу их разработки. Основным принципом проектирования любой ОС является принцип модульности. Этот принцип был принят самым первым и реализован практически во всех ОС на всем этапе их развития.
В общем случае к настоящему моменту можно говорить о десяти основных принципах, без которых не может быть спроектирована ни одна ОС:
- модульности,
- частотный,
- функциональной избирательной,
- генерируемости,
- функциональной избыточности,
- по умолчанию,
- перемещаемости,
- защиты,
- независимости от внешних устройств,
- открытой архитектуры.
Кратко охарактеризуем каждый из принципов.
Принцип модульности в равной степени должен отражать технологические и эксплуатационные свойства ОС. Максимальный эффект достигается, если принцип одновременно распространяется на ОС, прикладные программы и архитектуру. Под модулем в общем случае понимается функциональный элемент системы, имеющий законченное оформление, выполненное в пределах требований системы, и средства сопряжения с подобными элементами и элементами более высокого уровня данной или другой системы. Разработка модуля предполагает легкий способ его замены на другой при наличии заданных интерфейсов. Способы выделения составных частей ОС в отдельные модули могут существенно различаться. Обычно разделение происходит по функциональному признаку. Разделение ОС на модули может определяться также и методом проектирования ОС. Например, функционально различные ОС минимально представлены отдельно транслируемыми программными единицами. Эти модули связываются в определенную систему, образуя обобщенный модуль, который реализует некоторый функциональный уровень в проектируемой ОС. Этот уровень для следующего уровня является базовым. На следующий уровень выносятся новые модули и объединяются в новый обобщенный модуль. Этот новый модуль функционально более полный, чем нижний, т.к. кроме своих функций он имеет доступ к функциям нижнего модуля. Такое иерархическое упорядочение модулей существенно упрощает эксплуатацию ОС, разработку и уменьшает число ошибок. Метод называется «восходящим».
Частотный принцип основан на выделении в алгоритмах программ и в обрабатываемых массивах действий и данных по частоте их использования. Для часто реализуемых действий обеспечиваются условия их быстрого выполнения. Программы постоянно находятся в ОЗУ и активно поддерживаются специальными средствами; для данных обеспечивается наиболее быстрый доступ. «Частые» операции стараются делать наиболее короткими. Следствие принципа – применение многоуровневого планирования при организации работы ОС. На уровень долгосрочного планирования выносят редкие и длинные операции управления планированием, например, задание на трансляцию и редактирование. На уровень краткосрочного планирования выносятся часто используемые и «короткие» операции по обеспечению выполнения на данном уровне отдельных программ.
Принцип функциональной избирательности является основой при создании ядра системы. В ядро ОС входят модули для управления системой прерываний, средства для перевода программ из состояния счета в состояние ожидания или готовности и обратно, средства по распределению основных ресурсов. Программы постоянно находятся в ОЗУ и называются резидентными. Все остальные программы ОС вызываются по мере требования в ОЗУ и называются транзитами. Сложность заключается в определении количества и конкретности исполняемых ядром функций.
Принцип генерируемости определяет способ настройки системной программы с учетом конкретной конфигурации конкретной ЭВМ и круга решаемых задач. Процесс генерации осуществляется с помощью специально разрабатываемых программ. Эти программы описывают возможности системы и конфигурацию ЭВМ. После генерации возникает полная версия ОС, базирующаяся на данной ЭВМ. Эта полная версия – совокупность системных файлов, которые размещаются на ВЗУ и обычно называются дистрибутивом.
Принцип функциональной избыточности предоставляет возможность осуществлять одну и ту же функцию различными аппаратными средствами с использованием различных требований к системному программному обеспечению.
Принцип по умолчаниюоснован на хранении в системе некоторых базовых описаний структур процессов, модулей, конфигурации оборудования и данных, определяющих требуемую память, время счета и другие условия пользовательских программ. Эта информация используется ОС как заданная, если нет ее конкретизации от пользователя. Значения умалчиваемых параметров устанавливаются при генерации и могут быть изменены или добавлены. Этот принцип вызван тем, что к эксплуатации ЭВМ подключилось большое число пользователей-непрофессионалов.
Смысл принципа перемещаемости заключается в том, что должны быть построены модули, использование которых не зависит от их места расположения в ОЗУ. Настройка текста модуля в соответствии с его расположением в ОЗУ может осуществляться специальными механизмами либо перед исполнением программы, либо по мере ее исполнения. Настройка заключается в определении физических адресов, используемых в адресных частях команд модуля, и определяется используемыми в конкретной ЭВМ способами адресации, а также алгоритмом распределения ОЗУ, используемым в данной ОС.
Принцип защиты осуществляется механизмами, ограждающими программы и данные пользователя от искажений или нежелательного влияния друг на друга, а также от программ различных пользователей. Программы должны быть гарантированно защищены как при хранении, так и в режиме их использования, что особенно трудно достигается в режиме разделения ресурсов. В той или иной мере принцип защиты реализуется в любой мультипрограммной ОС. Весьма разнообразны способы защиты долговременно хранимых данных (файл), традиционный способ защиты – пароль.
Принцип независимости от внешних устройств заключается в отторжении пользователя от конкретного знания физических устройств ввода-вывода (УВВ), работающих напрямую с ЭВМ. Реализация этого принципа полностью обеспечивается методом логических устройств.
Принцип открытой архитектуры возникает при появлении и развитии переносных ЭВМ и призван расширять возможности операционной системы добавлять новые функциональные модули, не меняя базовую структуру ОС.
Все темы данного раздела:
Обнинск 2009
УДК 004.3(075)
Куликова Н.В., Петровская Е.Н. Фундаментальные положения и понятия операционных систем: Учебник по дисциплине «Операционные системы» – Обнинск: ИАТЭ, 2009, –
XXI век. Общество и образование
Слова «XXI век» имеют много эпитетов. В их числе «постиндустриальный» и «экологический», «информационный» и многие другие. Все они отражают взгляд определенного круга людей на перспективное развити
Сферы применения ЭВМ
Министр техники Англии в 60-х годах отмечал, что «влияние ЭВМ гораздо важнее, чем революция в ядерной энергетике и в освоении космоса. Нет буквально ни одного аспекта управления или политики общест
Этические, правовые и социально-психологические проблемы внедрения ЭВМ
Человечество вступило в новую эпоху – эпоху информационного общества. К новому тысячелетию оно подошло, имея в своих руках принципиально новый инструмент. Изменения в индустрии коммуникации и инфор
Понятие математического обеспечения
Математическое обеспечение ЭВМ (МО) − это совокупность математических методов, алгоритмических языков и системного программного обеспечения (ПО), создаваемых и используемых н
Этапы развития математического обеспечения
Развитием МО ЭВМ явилась разработка трансляторов − программ для перевода с языка пользователя на машинный язык. Были созданы первые алгоритмические языки и разработаны средства трансляции, сл
Обеспечения ЭВМ
Математическое обеспечение (МО) по своим задачам и функциям, выполняемым различными элементами программного обеспечения (ПО), можно разделить на две части: общее (внутреннее) и специальное (внешнее
Понятие операционной системы
Операционные системы (ОС)являютсячастью математического обеспечения ЭВМ и служат для автоматического управления ресурсами и оптимизации времени прохождения программы пользователя ч
Типы операционных систем
Традиционно различают следующие типы операционных систем:
- системы реального времени;
- системы пакетной обработки (пакетного режима);
- системы разделе
Времени
Структура ПО систем реального времени зависит от условий применения, от процессоров, используемых в качестве узлов системы, и от их взаимодействия (рис. 3.4).
Операционная система пакетной обработки
Понятие пакетного режима связано со способом доступа к вычислительной системе. Пакетный режим − это такой порядок работы, при котором принимаются централизованные заявки на в
Системы общего назначения
Под системой общего назначения в данное время принято понимать программный комплекс, включающий единую и одинаково эффективную поддержку всех способов доступа и режимов работы. Счи
Управление вводом-выводом
Управление вводом-выводом в операционных системах основывается на идее отторжения пользователя от знания конкретных физических устройств, подключенных к вычислительной системе, и обеспечении незави
Вопросы для самоконтроля
1. Группа определений ОС по функциональному назначению.
2. Ресурсная группа определений ОС.
3. Основное определение ОС, ее место в математическом обеспечении ЭВМ и назначение.
Определение основных элементов
Задание – это выполнение такой последовательности взаимосвязанных обрабатывающих программ, которая охватывает всю решаемую прикладную задачу. Выполнение одной обрабатывающей програ
Структуры рабочих программ
Созданная редактором связей рабочая программа может иметь одну из четырех структур. Простая структура – один модуль загрузки, загружаемый в основную память как единое целое, содерж
Уровни операционной системы и виртуальность
В обычных ОС, обеспечивающих мультипрограммирование, основная память делится на две области, каждая из которых соответствует одному уровню управления. Структура двухуровневой ОС представлена на схе
Системы
Средства операционной системы (ОС), способные обеспечить широкий спектр работ в современных ВС, должны обладать гибкой архитектурой. Под архитектурой системы понимается набор разны
Механизм планирования
Многоуровневая организация вычислений в ОС накладывает отпечаток на построение механизма планирования. Существование разных уровней вычислений позволяет обеспечить схему планирован
Основные блоки операционной системы
Для операционных систем не существует стандартных общепринятых принципов организации. Неформально состояние ОС можно определить как совокупность всех процессов и ресурсов в системе. Состояние проце
Критическая область и синхронизация
Состояние системы определяется действиями, производимыми процессами, которые могут затребовать, захватить и освободить ресурсы. Под ресурсом системы в общем случае понимается и ЦП (центральный проц
Понятие моделирования и типы моделей
Модель − это физическая или абстрактная система, адекватно представляющая собой объект исследования.
Физические модели образуются из совокупности ма
Формальная модель операционной системы
Для упрощения понимания работы различных блоков операционной системы имеет смысл ввести ее формальную модель, функционирующую на некоторой абстрактной вычислительной системе.
Пусть Т=
Взаимосвязь процессов и ресурсов
Рассмотрим конкретную ситуацию в вычислительной системе в определенный момент времени с формальных позиций.
Пусть некоторый процесс pа, расположенный в графе Гt
Режимы мультирограммирования
Операционная система работает в мультипрограммном режиме, если возможно одновременное обслуживание нескольких процессов. Можно выделить следующие режимы мультипрограммирования: одновременное исполь
Система запросов на основную память
Супервизор oперационной системы при многозадачном режиме – составная часть управляющей программы, в функции которой входит управление заданиями, данными, задачами и восстановлением системы после сб
Управление запросами
Управление запросами основывается на учете свободных участков памяти, имеющихся в разделе. Для представления свободных участков супервизор выстраивает очередь управляющих блоков, называемых элемент
Управление подпулами
Управление основной памятью раздела в режиме мультипрограммирования с переменным числом задач осуществляется на уровне блоков памяти, закрепленных за подпулами, и на уровне участков памяти внутри б
Общие положения
В момент возникновения различных типов ЭВМ резко увеличилось число пользователей-непрофессионалов, что существенно изменило требования к программному обеспечению, в первую очередь, к операционным с
Переадресация ввода-вывода
В системе UNIX программа в период своего выполнения называется процессом. Если несколько пользователей одновременно запускают одну и ту же программу, то говорят о существова
Файловая система ОС ЮНИКС и ее структура
Организационная структура, в соответствии с которой файлы хранятся на запоминающем устройстве, называется файловой системой. Файловая система ОС UNIX разработана, в первую очередь, для удобс
Ядро системы
Ядро ОС UNIX состоит из двух основных частей: управление процессами и управление устройствами (рис. 8.11).
Программные компоненты MAKE и SCCS
Основная проблема, возникающая при разработке больших программных комплексов, − это координация деятельности коллектива программистов. Факт снижения эффективности при создании больших програм
Генеалогия» системы UNIX
Сейчас семейство операционных систем UNIX представляет собой сложное многообразное сооружение. Фирма BELL LABORATORIES в свое время продавала следующие версии:
1975 г. −
Лабораторная работа 1. БАЗОВЫЕ ФУНКЦИИ MS-DOS
Общие сведения о MS-DOS
DOS, используемая на IBM PC, – это всего лишь один пример из класса компьютерных программ, известных как супервизоры, управляющие программы
Функции операционной системы DOS
1. Функции ввода информации с клавиатуры и вывода информации на экран или на принтер. Передача данных по линиям связи (последовательный порт).
2. Функции высокого уровня, в частности, файл
Основные составные части MS-DOS
1. Блок начальной загрузки операционной системы (Boot Record) – это очень короткая программа (ее длина 512 байтов), находящаяся в первом секторе каждой дискеты с операционной системой MS-DOS
Начальная загрузка MS-DOS
Начальная загрузкаMS-DOS выполняется автоматически в следующих случаях:
• при включении электропитания компьютера;
• при нажатии на клавишу RESET на корпусе компьютера;
•
Работа в среде DOS
После загрузки операционная система выдает на экран приглашение С:>_ и ждёт, когда пользователь введет команду и разрешит компьютеру ее выполнение нажатием клавиши ENTER. Команды могут иметь пар
DIR DOS*.SYS
Вывести на экран только те файлы из каталога DOS, имена которых начинаются с буквы F и содержат только три символа. Команда выглядит так:
DIR DOSF??.*
Скопировать
Редактирование командной строки MS DOS
(ввод команд)
Функции основных клавиш, используемых при вводе и редактировании командной строки (табл.1).
Таблица 1
Клавиша
Формат команды
RMDIR диск:|путь
Замечания:
1) если не указано имя диска, подразумевается текущий диск;
2) указываемый в команде путь должен завершаться именем удаляемого к
Команда COPY CON–создание текстовых файлов.
Формат команды
copy con имя файла
Замечание
После нажатия ENTER нужно ввести текст файла, затем последовательно нажать F6 ENTER или CTRL Z.
Специализированные команды
Команда BACKUP – внешняя команда создания резервных копий (файл BACKUP.COM или BACKUP.EXE) копирует, с целью дальнейшего хранения, один или несколько файлов.
CHKDSK диск:имя_файла.расш /F /V
Команда проверяет состояние файлов, каталогов и таблиц размещения файлов. После этого на экран выводится информация о распределении дисковой памяти, наличии скрытых файлов, дефектных секторов и т.
Другие команды
Date – вывод информации о дате с возможностью настройки. Time – вывод информации о времени с возможностью настройки. Verify on – включить
Порядок выполнения
1. Ознакомиться с теоретической частью лабораторной работы.
2. Ответить на контрольные вопросы.
3. Выполнить лабораторную работу:
1) включить ПЭВМ; загрузить режим MS-DOS
Ядро ОС Microsoft Windows 2000
Архитектура Windows 2000 подразделяется на режим «пользователя» и режим «ядра». «Физически» ядро находится в каталоге %System Root%System32. Оно состоит из динамически подключаемых библиотек (.dll)
Редактор WordPad
РедакторMicrosoft WINDOWS WordPad является прикладной программой, предназначенной для обработки текста. С его помощью можно создавать документы как делового характера, так и личные.
Выбор текста
В редакторе WordPad для выполнения большинства команд редактирования необходимо предварительно выбрать текст, подлежащий редактированию. Наиболее просто выбрать текст мышью: нажав клавишу мы
Выбор текста
В редакторе WordPad для выполнения большинства команд редактирования необходимо предварительно выбрать текст, подлежащий редактированию. Наиболее просто выбрать текст мышью: нажав клавишу мы
Поиск и замена текста
Поиск и редактирование текста в редакторе WordPad легко осуществить при помощи команд Найти и Замена в меню Поиск. Эти команды позволяют
• искать фрагменты текс
Вставка возможных переносов
Для сокращения пустот, образовавшихся из-за переноса длинных слов на другую строку, в эти слова можно вставить знаки возможных переносов. Если такое слово окажется в конце строки, то редакторWor
Вставка рисунков
Существует три способа вставки рисунка в файл: рисунок можно скопировать, внедрить или связать с документом редактора (табл. 3).
Связывать и внедрять информацию можно только в том случае,
Форматирование абзацев
Под форматированием абзацев подразумевается выравнивание абзацев, установка интервалов и отступов. Для изменения формата абзацев можно использовать либоЛинейку, либо команды из менюАбзац
Форматирование всего документа
Команды, находящиеся в менюДокумент, влияют на весь документ в целом и применяются для изменения таких частей документа как
– верхний колонтитул – это текст, размещаемый сверху кажд
Печать документа
Дляпечати документа необходимо
1) убедиться, что документ виден в окне редактора;
2) в менюФайл выбрать командуПечать;
3) выбрать необходимые параметры;
Создание рисунков
Одно из первых решений, которое надо принять при создании рисунка, – это выбор цвета фона. Изменить цвет фона всего рисунка можно только в самом начале, выбрав цвет, а затем выполнив командуСозд
Работа с инструментами редактора PAINT
Инструменты для вырезания фрагментов. При помощи этих инструментов можно задать или выделить отдельный фрагмент рисунка. Задавая фрагмент, можно выделить некоторую область рисунка контуром.
Печать рисунков
Если принтер подключен и правильно установлен, то можно печатать рисунки, нарисованные в редактореPAINT. Для печати текущего рисунка надо выполнить командуПечать из менюФайл.
Перемещение по документу
Для перемещения курсора в пределах документа можно использовать следующие инструменты:
1) комбинации клавиш:
· <Home>– в начало текущей стр
Порядок выполнения
1. Ознакомиться с теоретической частью лабораторной работы.
2. Ответить на контрольные вопросы.
3. Выполнить лабораторную работу, используя штатные реквизитыWINDOWS, подгот
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 воп
Лабораторная работа 3. Базовые функции ОС LINUX
LINUX – свободно распространяемая операционная система, первоначально была разработана Линусом Торвальдсом (Linus Torvalds) в Университете Хельсинки (Финляндия). LINUX был созд
Особенности LINUX
§ альтернативная ОС для коммерческих операционных систем;
§ построена для Internet и сетей (SLACKWARE LINUX содержит все необходимое);
§ полностью открытая система (
Загрузка Linux
Если на компьютере установлен Linux, то после включения и самотестирования ПК не происходит автоматической загрузки операционной системы (как это происходит с Dos и Windows), а
Вход в систему
После ввода в приглашении Lilo слова «linux» будет произведена загрузка системы. При этом на экран будет выводиться подробная информация о том, что происходит – какая обнаружена аппар
Как поменять свой пароль
Для смены пароля служит команда passwd. Вначале она требует ввести текущий пароль, затем новый и еще раз новый, для проверки. Причем пароль, как всегда, вводится вслепую.
bobby:~% passwd
Виртуальные консоли и запуск X
В тот момент, когда на экране появляется приглашение "login:", система уже полностью функциональна, даже без графической оболочки.
В этот момент уже доступны многопользо
Каталоги в LINUX
/ – корневой каталог (фактически содержит программу LINUX, а также подкаталоги);
/home – каталог, содержащий начальные каталоги пользователей (в разных системах UNIX это може
Файловая система ОС LINUX
Файловая система в LINUX организована в виде единого дерева директорий. Никаких букв дисков (a:, c:) здесь нет, а если используется несколько физических дисков (например, первый жесткий диск, второ
Атрибуты файла
Для просмотра листинга директории используется команда ls, и с ключем -l она выдает «детальный» листинг, со всеми атрибутами файла:
bobby:~% ls -l netscape.ps
Права доступа
Для файлов:
r
право читать файл;
w
право модифицировать файл (писать в него);
x
право исполнять файл (устанавливается у программ);
Вызов команд
Для вызова команды достаточно просто набрать ее имя и нажать <Enter>.
Большинство команд «понимает» несколько (а некоторые – и несколько десятков) ключей (или опций), модифи
Где взять описание команд?
Чтобы узнать, какие ключи понимает та или иная команда, необходимо посмотреть страницу руководства по ней (man-страницу, man-page). Это делается при помощи команды man. Например, «man ls» покажет с
Оболочки и команды LINUX
Большая часть общения с системой LINUX происходит посредством командных оболочек (например, SHELL). Командная оболочка – это программа, которая воспринимает команды, вводимые с клавиатуры, и
Движение по дереву каталогов
Команда, которая используется для движения по дереву каталогов, называется cd (change directory – изменить каталог).
cd directory , где di
Просмотр содержимого каталогов
Команда ls (list) выводит на экран список файлов и каталогов, по умолчанию (если не указаны параметры) – список, относящийся к домашнему каталогу.
Перенос файлов
Команда mv (move) переносит файлы (в отличие от копирования).
/home/larry/foo# mv termcap sells/home/larry/foo# ls -Fbells sells shells/home/larry/f
Просмотр содержимого файлов
Для просмотра содержимого файлов используются команды more и cat. Команда more выводит содержимое файла на э
Экранная документация
Почти все системы семейства UNIX, включая систему LINUX, имеют экранную документацию (man pages). Ее тексты содержат документацию по системным командам, ресурсам, конфигурационным фай
Cd, pwd, cp, mv, rm, mkdir, rmdir
С данной группой команд все очевидно. Следует лишь заметить, что mv может переименовывать не только файлы, но и директории, а cp и rm также прекрасно
Управление доступом к файлу: chmod
Команда вызывается так:
chmod <режим доступа> имя-файла
Пример: режим доступа – восьмиричное число, по цифре на режим доступа для владельца, группы и остальных (1 - 'x', 2 -
Символьные линки: ln -s
Символьный линк – это специальный вид файла, который не является собственно файлом, а есть ссылка на другой файл. Неким подобием символьных линков являются «ярлыки» (файлы .lnk) в Windows
Возможности, упрощающие работу с командной строкой
Поскольку работа с Unix – это в значительной степени взаимодействие с командной строкой, для облегчения этого процесса существует несколько весьма приятных удобств.
<Tab> может "
Оболочки LINUX
Оболочка (командный интерпретатор) является посредником между пользователем и ОС. Она преобразует команды в форму, понятную для ОС. Кроме того оболочка обеспечивает работу многих средств.
Стандартный ввод и вывод
Оболочка отвечает за работу стандартного ввода и вывода. Обычно программы LINUX считают, что входные данные поступают с клавиатуры, а выходные отправляются на монитор. Иначе необходимо указать новы
Выход из системы
Для завершения сессии надо набрать команду logout. После этого на экране должно появиться приглашение для входа в систему:
bobby:~% logout
Red Hat Linux release 5.
Порядок выполнения
1. Ознакомиться с теоретической частью лабораторной работы.
2. Ответить на контрольные вопросы.
3. Выполнить лабораторную работу:
1) man показывает справ
Stud@Lin12 stud]$ date
16) cat– создание файла
[stud@Lin12 stud]$ cat>text.txt ;
17) скопировать файл /etc/fstab
Новости и инфо для студентов