Планування з переключення та без переключення - раздел Образование, Системне програмне забезпечення Якщо Після Надання Цп В Розпорядження Деякого Процесу, Відібрати Цп У Нього Н...
Якщо після надання ЦП в розпорядження деякого процесу, відібрати ЦП у нього не можна, то має місце дисципліна планування без переключення. Інакше має місце дисципліна з переключенням.
Планування з переключенням необхідно в системах, в яких процеси високого пріоритету вимагають негайної уваги.
Наприклад: Якщо в системах реального часу пропаде хоча б один важливий сигнал переривання, це може привести до катастрофічних наслідків.
В системах без переключення, коротким завданням треба більше чекати через виконання тривалих завдань, але для всіх завдань створюються ніби-то рівні умови. Час відповіді тут легше передбачити, оскільки завдання високого пріоритету, що надходять, не можуть відтіснити завдання, що вже чекають.
Процес працює, якщо в біжучий момент процесор є в його розпорядженні. Якщо мова йде про процес ОС, то це означає, що в біжучий момент працює ОС, причому вона може приймати рішення, що впливають на функціонування всієї машини. Для того, щоб не допустити монополізації системи користувачем, в ОС передбачаються механізми, які дозволяють відбирати ЦП у користувача.
а) Інтервальний таймер
ОС встановлює годинник або інтервальний таймер, який генерує сигнал переривання в деякий конкретний момент часу в майбутньому. Після переривання ЦП передається наступному процесу. Який, зберігає за собою керування ЦП, доки не закінчиться або не перерветься.
Таймер гарантує можливий час відповіді для користувачів в діалоговому режимі, не допускає „зависання” системи з причини за-циклювання. А також дозволяє процесам відповідним чином реагувати на події, що залежать від часу.
б) Пріоритети
Статичні пріоритети. Призначаються один раз. Для їх реалізації необхідні незначні витрати, але вони не реагують на зміни в середовищі, які можуть вимагати корекції пріоритетів.
Динамічні пріоритети. Реагують на зміни в ситуації. Вимагають більших витрат. Але система стає більш реактивною, краще використовує ресурси.
Пріоритети, що купуються. Система повинна надавати привілейоване обслуговування для тих ситуацій, коли якому-небудь користувачеві це потрібно. Користувач, якому необхідно терміново виконати своє завдання, може піти на додаткові витрати (платню) за більш високий рівень обслуговування. Якби не бралась більш висока платня за привілеї, то всі користувачі хотіли б більш високий рівень обслуговування.
в) Планування за терміном завершення
Організується таким чином, що певні процеси закінчувались в визначені терміни. Таке планування – складна проблема, особливо в умовах, коли в проміжок між моментом початку виконання процесу та запланованим строком його завершення в систему можуть поступати додаткові завдання.
г) Планування за принципом FIFO
Це дисципліна планування без переключення, при якій процесам надається ЦП у відповідності з часом їх надходження у список готових до виконання.
Таке планування найчастіше застосовується в системах пакетної обробки, але воно не дозволяє гарантувати можливий (допустимий) час відповіді для інтерактивних користувачів.
д) Циклічне планування (RR)
Циклічне, або кругове (round robin, RR). Диспетчеризація виконується за принципом FIFO, але кожний раз процесу надається обмежена кількість часу ЦП, що називається квантом. Процес, у якого був перехоплений ЦП, переходить в кінець списку готових до виконання процесів. Така дисципліна (RR) ефективна для роботи з розподілом часу, коли система повинна гарантувати можливий час відповіді для всіх інтерактивних користувачів.
Визначення оптимального розміру кванту – складна задача. Як правило, його вибирають настільки великим, що більшість тривіальних пересічних запитів можна було б повністю обслужити в рамках одного кванту.
е) Планування за принципом SIF (“найкоротше завдання - перший”)
Планування без переключень застосовується перш за все для планування пакетних завдань. Воно забезпечує мінімальний середній час очікування для завдань, але для тривалих завдань час очікування може виявитись великим.
Надається перевага коротким завданням за рахунок більш тривалих. Чергове завдання вибирається таким чином, щоб воно завершувало свою роботу та виходило з системи як можна швидше. В результаті ця дисципліна дозволяє звести до мінімуму середній час очікування для завдань, що проходять через систему.
Проблема: треба точно знати, скільки часу вимагає завдання або процес.
Можна “консервувати” процеси. Не застосовується в системах розподілу часу, де необхідно гарантувати можливий час відповіді.
є) Принцип SRT (“за найменшим часом, що залишається”)
Аналог SIF, але з переключенням. Завжди виконується процес, який має мінімальний за оцінками час до завершення, причому з врахуванням нових процесів, що надходять. Треба, щоб враховувався час на обслуговування, що минув, а це приводить до збільшення накладних витрат.
ж) Принцип HRN (“за найбільшим відносним часом відповіді”)
Це планування без переключення, при якому в деякій мірі коректуються деякі недоліки SIF, зокрема перебільшене ігнорування довгих завдань та надання переваги коротким новим завданням.
з) Багаторівневі черги зі зворотними зв’язками
Це найбільш досконалий механізм планування. Це система планування з переключенням, яка найбільш ефективна для систем, де виконується суміш різнорідних завдань.
Нові процеси надходять в мережу черг з дуже високим початковим пріоритетом і швидко обслуговуються, якщо вони або інтерактивні, або залежать від вводу/виводу. Процеси, що лімітуються ЦП, повністю використовують виділений їм квант часу, а потім переходять в кінець черги наступного, більш низького пріоритетного рівня. Чим довше такий процес займає ЦП, тим нижче робиться його пріоритет, доки процес не спускається в чергу найнижчого пріоритету, яка реалізує принцип циклічного обслуговування (RR) і в якій він циркулює до того часу, доки не завершиться. Як правило, квант часу, що надається процесу, збільшується з переходом процесу в кожну наступну чергу.
Така дисципліна – це приклад адаптивного механізму планування, який реагує на зміну поведінки системи, що ним контролюється.
Все темы данного раздела:
Тема 1: Вступ. Мета та задачі курсу.
System Software – означає програми та комплекси програм, які є спільними для всіх, хто використовує технічні засоби комп’ютера і які застосовуються, як для автоматизації розробки (с
Типи операційних систем
Не завжди можна досягнути повної ясності у визначенні типів ОС, які можуть підпадати більш ніж під одну категорію класифікації.
1. Класифікація, за кількістю користувачів, які одночасно
Керування процесами
Поняття „обчислювальний процес” є одним із основних при вивченні операційних систем. Притримуємось такого визначення: Процес (або задача) – це програма під час виконання на процесорі із послідовним
Операції над процесами
Підсистема керування процесами повинна виконувати наступні операції над ними:
- створення;
- знищення;
- відновлення;
- зміна пріоритету;
- блокування;
Обробка переривань
В обчислювальній техніці під перериванням розуміють подію, при якій міняється нормальна послідовність виконання команд, що визначена програмою. Переривання, є механізмом, що дозволяє координ
Лекція 4: Ядро операційної системи
Усі операції, що пов’язані з процесами, виконуються під керуванням ядра. Ядро – невелика частина ОС, але вона відноситься до найбільш інтенсивно використовуваних компонентів ОС.
Основні функції ядра
Ядро, як правило, містить програми для реалізації наступних функцій:
- обробка переривань;
- створення та знищення процесів;
- перемикання процесів зі стану в стан;
Асинхронні паралельні процеси
Процеси називаються паралельними, якщо вини існують (працюють) одночасно.
Зменшення габаритів та вартості апаратури комп’ютерів сприяють подальшому розвитку багато процесорних систем і, як
Взаємо-виключення
Спосіб взаємодії між процесами, при якому підчас звертання одного із процесів до даних які спільно використовуються (розділяються), усім іншим процесам звертання до цих даних заборонено, називаєтьс
Семафори
Усі найважливіші поняття, що мають відношення до взаємо-виключень Дейкстра об’єднав у концепції семафорів.
Семафор – це захищена змінна, значення якої можна читати та змінювати тіль
Монітор
Монітор - це високорівневий засіб синхронізації, механізм організації паралелізму, який містить як дані, так і процедури, що необхідні для реалізації динамічного розподілу загального ресурсу або гр
Кільцевий буфер
Кільцевий буфер це структура даних для буферизації обміну інформацією між процесами.
Виконавцю іноді потрібно передати дані в той час як споживач ще неготовий їх прийняти. Споживач іноді н
Алгоритми планування процесів
Планування процесів включає в себе розв’язок наступних задач:
1) Вибір моменту часу для заміни процесу, що виконується.
2) Вибір процесу на виконання з черги готових процесів.
Витісняючі та невитісняючі алгоритми планування
Існує два основні типи процедур планування процесів — витісняючі (preemptive) та невитісняючі (non-preemptive — cooperative).
Non-preemptive multitasking — невитісняюча багатозадачність —
Ієрархія пам’яті
Поки що розглядаємо фізичну або реальну пам’ять, а далі — віртуальну пам’ять.
Під організацією пам’яті ми розуміємо те яким чином представляється та використовується основна пам’ять. При ц
Мультипрограмування з фіксованими розділами
При розподілі пам’яті при мультипрограмуванні розглядають завантаження програм за абсолютними та змінними адресами.
При використанні абсолютних адрес, у кожному розділі розміщується одне з
Мультипрограмування із змінними розділами
Коли треба дозволити завданням займати стільки місця (в межах фізичної пам’яті) скільки їм необхідно, тоді межі розділів не фіксуються.
Але яка завгодно схема організації пам’яті дає певні
Боротьба з фрагментацією
Фрагментація — наявність великої кількості несуміжних ділянок вільної основної пам’яті невеликого розміру (фрагментів). Фрагменти настільки малі, що жодна з програм, що надходить в систему, не може
Стратегії розміщення інформації в пам’яті
1. Стратегія найбільш відповідного (підходящого). Завдання розміщається в тій вільній ділянці, в якій йому найбільш „тісно”, так що залишається мінімально можливий простір, що не використовується.
Системи з розподілом часу. Сторінкова організація пам’яті. Концепція віртуальної (уявної) пам’яті.
Суть концепції віртуальної пам’яті полягає в тому, що адреси, до яких звертається процес, який виконується, відокремлюються від адрес, що реально існують в первинній пам’яті.
Ті адреси, на
Принцип кешування даних
Як було вже сказано, пам’ять комп’ютера є ієрархічною системою запам’ятовуючих пристроїв, що відрізняються середнім часом доступу та вартістю збереження даних в розрахунку на один біт. Користувач х
Керування процесорами
Процеси отримують можливість виконувати конкретну роботу, коли в їх розпорядження надаються фізичні процесори. Розподіл процесорів по процесам – це складна задача, яку вирішують операційні системи.
Файлова система
Файл – сукупність даних, що має своє ім’я. Звичайно розміщується на пристрої зовнішньої пам’яті, наприклад на магнітному диску чи стрічці. З файлом можна виконувати маніпуляції як з одним цілим ком
Функції файлової системи
Розглянемо деякі функції, які, як звичайно вважається, повинні реалізувати файлові системи.
1. Користувачу повинна надаватись можливість створювати, модифікувати та знищувати файли.
Ієрархія даних
Всі дані в комп’ютерах складаються з бітів 0, 1. Об’єднуючи окремі біти в групи отримуємо можливість задавати бітові комбінації (n бітів – 2n комбінацій) і з їх допомогою п
Об’єднання в блоки та буферизація
Фізичний запис або блок – це одиниця інформації, яка реально читається з пристрою, або записується на нього.
Логічний запис – це сукупність даних, яка розглядається як
Організація файлів
Під організацією файлів розуміється спосіб розміщення записів файла в зовнішній пам’яті. Зараз найбільш відомі такі види організації файлів:
1. Послідовна. Записи розташовуються у ф
Методи доступу
В ОС, як правило, реалізуються декілька методів доступу. Метод доступу(access method) – це сукупність угод та засобів, за допомогою яких реалізується заданий спосіб обміну фізичними записами файла.
Файлова система
Як вже відзначалося, файлова система – це важливий компонент ОС. Вона вміщує, як правило, такі засоби:
1. Методи доступу. Визначають конкретну організацію доступу до даних, що збері
Виділення та звільнення місця в пам’яті
Проблема виділення та звільнення місця в дисковій пам’яті в дечому нагадує проблему розподілення основної пам’яті при мультипрограмуванні із змінними розділами.
Якщо бажано розміщувати фай
Зв’язаний розподіл пам’яті
При такому розподілі кожному файлу відводиться одна неперервна ділянка зовнішньої пам’яті. Користувач завчасно вказує розмір ділянки, необхідної для розміщення створюваного файла. Якщо потрібної за
Незв’язаний розподіл пам’яті
Його поширення викликано тим, що файли з часом або збільшуються, або зменшуються, а користувач, як правило, завчасно не знає, якого розміру будуть його файли.
1) Розподіл з
Матриця керування доступом
Один з можливих способів керування доступом до файлів полягає в тому, щоб створити двомірну матрицю керування доступом, в якій показані всі файли системи.
Копіювання та відновлення інформації
ОС взагалі та файлові системи зокрема повинні розроблятися з врахуванням можливості руйнування інформації.
Найбільш розповсюджений спосіб – періодичне копіювання. Але це не виключає можлив
Планування роботи з дисковою пам’яттю
Для того, щоб отримати можливість доступу до конкретного запису даних, що розташований на диску з головками, що переміщаються, в загальному випадку необхідно виконати декілька операцій (Рис. __).
Призначення планування
В багатопрограмних обчислювальних системах одночасно виконується багато процесів, які можуть генерувати запити на звертання до дисків.
Оскільки ці процеси роблять запити значно швидше, ніж
Цільові характеристики принципів планування
Для розділення принципів планування на категорії існують і деякі інші критерії:
1) Пропускна здатність.
2) Середній час відповіді.
3) Розкид, або дисперсія відповіді в ча
Оптимізація пошуку циліндру
Найбільш поширені стратегії оптимізації.
1. FCFS – запити обслуговуються в порядку надходження.
2. SSTF – (Shortest Seek Time First) („з найменшим часом пошуку - першим”).
Архітектура сучасних файлових систем
Рис. __
Розробники нових операційних систем прагнуть забезпечити користувача можливістю п
Перший варіант реалізації
За виконання функцій АРІ відповідальність несе ОС. Об’єктний код, який виконує функції, або безпосередньо входить до складу ОС (або навіть ядра ОС), або входить до складу бібліотек, які динамічно з
Другий варіант реалізації
В цьому випадку функції АРІ надаються користувачу у вигляді бібліотеки функцій відповідної мови програмування. Система програмування надає користувачу бібліотеку відповідної мови програмування і за
Лекція 8. Основи організації MS-DOS
Всю систему можна розділити на шість основних частин:
1. Система BIOS в ПЗП. Поставляється разом з машиною і може використовуватись будь-якою операційною системою. Функція
Будова та функції основних складових ДОС
1. BIOS в ПЗП.
Базова система вводу-виводу в постійній пам’яті. Забезпечує найбільш прості та універсальні послуги ОС, пов’язані зі здійсненням вводу-виводу.
Змінюється тіл
Керування пам’яттю
Керування пам’яттю – це забезпечення доступу до неї, її облік та розподілення між програмами. Функції керування пам’яттю відносяться до ОС. В DOS вбудовані тільки мінімальні засоби по керуванню пам
Відображена пам’ять
Концепція розширеної пам’яті (Expanded memory) належить фірмам Lotus, Intel, Microsoft (LIM).
LIM-EMS – Специфікація відображеної пам’яті (Expanded memory Specification).
Використ
Розширена пам’ять
Microsoft, Lotus, Intel та AST – розробили специфікацію розширеної пам’яті – XMS – eXtended Memory Specification.
Ця специфікація визначила правила доступу як до самої розширеної пам’яті,
Верхня пам’ять
Верхня пам’ять (Upper Memory Area) займає адресний простір, що міститься безпосередньо над стандартною пам’яттю, вище 640 Кбайтів. На цей адресний простір відображено відео-пам’ять та BIOS. Частина
Драйвери верхньої та розширеної пам’яті
Драйвер HIMEM.SYS – призначений для керування розширеною і високою пам’яттю за специфікацією XMS3.0.
Завантажується у систему командою DEVICE=C:\DOS\HIMEM.SYS. Це менеджер розширеної пам’я
Завантажувані модулі COM та EXE – файли
Програми, що призначені для виконання в середовищі операційної системи DOS називаються завантажуваними модулями та містяться у файлах, що мають розширення COM або EXE.
Файли COM – програми
Логічна структура диску в MS-DOS
За своєю внутрішньою структурою логічний диск повністю відповідає дискеті, тому спочатку розглядаємо логічну структуру жорсткого диску, а потім деякі зауваження відносно гнучких дискет.
Ро
Формат елементів таблиці розділів
Зміщення
Розмір
Вміст
(+0)
Ознаки активного розділу: 0 – розділ не активний, 80h – розділ акти
Використання BOOT-сектору
DOS надає програмі можливість працювати з так званими логічними номерами секторів. Це номери секторів в середині логічного диску. Для адресації сектору при допомозі функцій BIOS необхідно вказувати
Таблиця розміщення файлів
Одразу після сектору завантаження на логічному диску знаходяться сектори, що містять таблицю розміщення файлів FAT (File Allocation Table).
Згадаємо, як організовано зберігання інформації
Формат FAT
1-й байт FAT „Описувач середовища” (Media Descriptor) або байт ID ідентифікації FAT. Він має таке ж значення, як і байт-описувач середовища, що знаходиться в завантажувальному записі. Наступні 5 ба
Файли та каталоги
Відомо, що файлова система MS-DOS має деревоподібну структуру. В кореневому каталозі розміщуються 32-бітні елементи, які вміщують інформацію про файли та інші директорії. Для читання кореневої дире
Недоліки MS-DOS
Творці MS-DOS в певній мірі пішли шляхом найменшого опору, створивши ОС, яка пропонує мінімальне операційне оточення для програм користувача. Як правило, програми, які працюють в MS-DOS, крім файло
Переваги які надає користувачам Windows
1. Універсальна графіка. Ключова ідея – забезпечення повної незалежності програм від апаратури. Як користувачу, так і програмісту, який створює програми під Windows, надаються універсальні з
Windows як операційна оболонка
Windows запускається на виконання як звичайна програма MS-DOS. Але, після завантаження в основну пам’ять, вона бере на себе майже всі функції керування ОС:
- пам’яттю;
- програмам
Clipboard
Буфер проміжного зберігання даних (вбудований). При роботі Windows - Clipboard постійно активний. Він доступний всім Windows-програмам. Обмін даними через Clipboard виконується таким чином.
Зв’язування чи вбудовування
Зв’язування. Оскільки при зв’язуванні друга копія об’єкту не створюється, воно більш економно з точки зору дискового простору. При внесенні змін у зв’язаний об’єкт ці зміни відбуваються у вс
Первинність повідомлень: механізм повідомлень
В об’єктно-орієнтованому програмуванні, як і в Windows, керуючі дані називаються ”повідомленнями”. Модель даних, що керують об’єктами, реалізується за допомогою спеціального механізму повідомлень.
Windows 98
Це інтегрована ОС, що ґрунтується на сучасній 32–розрядній технології та допускає вбудовану підтримку мережі.
На відміну від Windows 3.x, Windows 98 більше не потребує MS–DOS і бере всі фу
Незалежна (preemptive) багатозадачність
У Windows 3.1 – спільна (cooperative) багатозадачність. довільний Windows– продукт повинен був час від часу відмічати в черзі повідомлень (message queue) для того щоб ОС могла передати керування ін
Взаємодія 32– та 16–розрядних кодів
Використання 32–розрядного, або 16–розрядного коду в тому або іншому місці Windows 98 визначається міркуваннями сумісності з існуючими продуктами, зменшенням робочої частини ОС і загальним підвищен
Робота з 16–розрядними продуктами
У Windows 98 16–розрядні продукти працюють в загальному адресному просторі в режимі cooperative, як і в Windows 3.1. Але вони можуть використовувати переваги 32–розрядності та незалежної багатозада
Робота з DOS–продуктами
У Windows 98 було зроблено багато вдосконалень, що покращують взаємодію системи з DOS–продуктами, драйверами пристроїв реального режиму та резидентними програмами. Ці покращення особливо важливі дл
Робота 32–розрядних Windows–продуктів
Оновне завдання Windows 98 – робота з 32–розрядними продуктами. Кожний такий продукт працює у своєму власному, повністю захищеному адресному просторі. Ніякий інший продукт (32, 16, DOS) не зможе вп
Вдосконалення розподілу системних ресурсів
У Windows 3.1 часто з’являються повідомлення при роботі з декількома продуктами: „Out of Memory” (недостатньо пам’яті) не дивлячись на те, що сотні Кбайтів RAM вільні. Насправді ОС просто не може в
Варіанти модифікацій ОС Windows XP
Windows XP Professional – орієнтований на малі компанії і корпорації. Сюди входять: ‑ додаткові мережеві можливості; – захист корпоративних даних шляхом авторизації доменів; – засоби г
Нові характеристики реалізовані в Windows XP
1. Інструкція / інтерфейс: - “майстер” інсталяції/міграції; - “майстер” для роботи з апаратними засобами; - декілька записів обміну користувачів; - швидке переключення користувача; - новий вигляд п
Лекція 8. ОС UNIX
Початок розробки 1965 рік Multics. 1971 році UNIX на PDP-11 в 1973 році переписана на Ci. На початку 1984 року інстальована приблизно на 100 000 комп’ютерах. (BSD – Berke
Ядро ОС UNIX
Ядро UNIX виконує функцію головного організатора її роботи. Воно виконує:
- керує послідовністю виконання процесів;
- резервує основну пам’ять та простір на дискетах;
- к
Генерування ОС
Генерування ОС – це процес формування конфігурації ОС UNIX, що відповідає деякому заданому набору периферійних пристроїв та деякому комплексу можливостей, що вибираються по замовленню. Основна робо
Процеси
Ядро UNIX існує для виконання потреб процесів. З точки зору процесів, ядро це витрати, з якими треба миритись. З точки зору ядра, процеси – це каталогізовані структури даних, над якими за певними п
Початкове завантаження. Процеси 0 та 1
Завантаження ядра системи в основну пам’ять та її запуск називають початковим завантаженням. Ця процедура виконується при:
1. Увімкненні комп’ютера.
2. Якщо відбувся крах системи.
Файлова система UNIX
Основна функція в довільній ОС – розділення простору зовнішньої пам’яті на іменовані ділянки – файли.
В UNIX файли є послідовностями байтів. Іноді до них звертаються як до текстових або дв
Будова файлової системи UNIX
Блок 0 – блок початкового завантаження, містить коротку програму–завантажувач. Звичайно вона читає більш довгу вторинну програму, завантажуючи тим самим ядро ОС UNIX.
Блок 1– суперблок, мі
Каталоги
Довільний каталог у файловій системі UNIX це розташований на диску файл, що містить список імен файлів та відповідний список номерів їх індексних дескрипторів. Для забезпечення збереження і цілісно
Новости и инфо для студентов