Дидактическая единица 1.

Программное обеспечение (ПО) делится на системное и прикладное.

ОС – системное ПО.

ОС представляет собой комплекс системных управляющих и обрабатывающих программ.

Функции ос:

• Идентификация процессов/потоков, файлов и других объектов

• Прием и использование различных запросов от выполняющихся приложений

• Поддержка операций ввода-вывода

• Обеспечение работы систем управления файлами

• Обработка и использование системных вызовов

• Обеспечение режима мультипрограммирования

• Планирование и диспетчеризация процессов

• Организация механизмов обмена сообщениями между выполняющимися программами

• Защита выполняющейся программы от влияния другой программы

• Изоляция аппаратного обеспечения от прикладных программ пользователя

• Аутентификация пользователей

• Авторизация

• Удовлетворение жестким требованиям на время ответа в режиме реального времени

• Синхронизация взаимодействия процессов

Функция сетевых ОС: взаимодействие между собой компьютеров.

Прерывание:

– принудительная передача управления от выполняющейся программы к ОС

– координирует параллельное функционирование устройств вычислительной системы

– реализуется программно-аппаратными средствами

Внешние прерывания – вызываются асинхронными событиями, которые происходят вне прерываемого процесса.

Внутренние прерывания – связаны с работой центрального процессора(CPU) и являются его операциями.

Вектор прерывания – область памяти, содержащая адрес процедуры, обслуживающей прерывание.

При прерывании значение счетчика команд записывается в стек.

Маскирование – запрет отдельных сигналов прерывания.

Процесс – выполняющаяся программа и информация, необходима для ее выполнения.

Таблица процессов – массив или связанный список структур.

Адресное пространство процесса – список ячеек памяти, откуда процесс списывает и куда записывает данные.

Каждый запущенный процесс имеет UID – идентификатор пользователя, который его запустил.

Родительские и дочерние процессы имеют отдельное адресное пространство.

Сигналы в ОС UNIX, посылаемые процессам, являются программными аналогами аппаратных прерываний.

Файловая система – абстрактная модель, состоящая из независимых от устройства файлов.

Монтирование файловой системы – подключение к другой файловой системе ее корня.

Для выполнения операций с файлами в ОС предусмотрены системные вызовы.

Относительный путь к файлу – адрес от рабочего каталога до файла.

Абсолютный адрес – от корневого каталога до файла.

Дескриптор файла – целое число, которое возвращает ОС. Дескриптор дает информацию о правах доступа – если доступ к файлу разрешен, используется при работе с файлом.

Именованный канал – это разновидность псевдофайла, который используется для организации взаимодействия процессов. (Для обмена данными между процессами, один процесс использует другой как исходные данные).

Виртуальная и физическая память

Виртуальная память – множество всех допустимых значений виртуального адреса для некоторого процесса.

Физическая память – реально существующие ячейки памяти.

Виртуальное адресное пространство процесса зависит от архитектуры процессора и от системы программирования и практически не зависит от физической памяти компьютера.

Виртуальная память позволяет запускать программы, размер которых превышает объем физической памяти.

При страничной организации виртуальной памяти оперативная память разбивается на физические страницы(одинаковые по размеру), а программа на виртуальные.

При сегментной организации виртуальной памяти: сегмент – логический элемент программы, для каждой задачи – таблица сегментов.

Свопинг сегментов – перемещение сегментов между оперативной и внешней памятью.

Механизм свопинга: каждый процесс сначала целиком размещается в оперативной памяти, а затем сбрасывается на диск, уступая место другим процессам.

Режимы

Мультипрограммный режим работы позволяет выполнять один процесс/поток, пока другие блокированы или находятся в состоянии «Готовность».

В этом режиме в памяти поддерживается более одного процесса, готового использовать ресурсы.

В этом режиме повышается пропускная способность системы и сокращается время простоя центрального процессора.

Режим разделения времени предполагает, что на каждую задачу поочередно выделяется квант времени, после чего процессор передается другой задаче.

При многопоточном(многозадачном) режиме разработчик программы должен позаботиться о разделении ресурсов между потоками. ОС при этом только разделяет процессорное время между потоками.

Многопоточность – возможность параллельно выполнять несколько видов операций в рамках одного процесса.

Мультитерминальный режим – диалоговый режим работы и режим мультипрограммирования.

Дидактическая единица 2.

Последовательный процесс – отдельная программа с ее данными, выполняющаяся на последовательном процессоре.

Последовательная трансляция двух исходных программ – это 2 разных процесса.

Концепция процесса предполагает, что он – носитель данных и выполняет операции, связанные с обработкой этих данных.

Поток – часть процесса.

Очередь процессов/потоков – список процессов/потоков, сформированный в соответствии с алгоритмом планирования.

Состояния процесса:

Активное:

– процесс может конкурировать за ресурсы вычислительной системы

– процесс в состоянии выполнения

Идентификатор – часть дескриптора процесса, часть блока управления процессами.

Идентификатор используется для:

– реализаций перекрестных ссылок на таблицы процессов из других таблиц.

– указания операционной системе процессов, обменивающихся информацией

Дескриптор файла – целое число, которое возвращает ОС. Дескриптор дает информацию о правах доступа – если доступ к файлу разрешен, используется при работе с файлом.

Дескриптор содержит:

– идентификатор процесса (PID – Process Identifier)

– состояние процесса

– приоритет процесса, в соответствии с которым супервизор дает ресурсы.

– указатели ресурсов процесса

– указатели адресов процесса во внешней памяти

– область сохранения регистров

Контекст процесса:

– состояние регистров и программного счетчика

– режим работы процессора

– указатели на открытые файлы

– информация о незавершенных операциях ввода-вывода

– коды ошибок

Тождество родительского и дочернего процессов нарушается из-за разных сегментов и контекстов.

При инициализации ОС UNIX для интерпретации команд средства управления иерархией процессов используются в сеансах работы пользователей в монопольном или многопользовательском режимах.

Все дочерние потомки процессов представляют собой единое дерево процессов.

Дочернему процессу через контекст передается таблица пользовательских дескрипторов файлов(файлов, открытых родительским процессом).

В ОС UNIX каждый процесс относится к одному из трех приоритетных классов:

– класс реального времени

– класс системных процессов

– класс процессов разделения времени (приоритет вычисляется пропорционально пользовательской и системной части, причем пользовательская часть может быть изменена администратором в сторону повышения либо понижения, а владельцем файла – только в сторону понижения)

WINDOWS – все процессы равнозначны.