- •Определение ос. Функции ос. Ос как виртуальная машина и как система управления ресурсами.
- •Монолитная архитектура. Преимущества и недостатки монолитной архитектуры. Архитектура ос. Ядро и вспомогательные модули
- •Микроядерная архитектура. Преимущества и недостатки микроядерной архитектуры
- •Понятия «процесс» и «поток». Состояния потока. Диаграмма состояний потока. Контекст и дескриптор.
- •Вытесняющие алгоритмы планирования процессов и потоков. Вытесняющие и невытесняющие алгоритмы планирования
- •Алгоритмы распределения памяти с использованием дискового пространства. Страничное распределение виртуальной памяти.
- •Физическая организация файлов
- •Классификация ос.
- •Архитектура ос. Ядро и вспомогательные модули ос. Архитектура современных ос.
- •Ядро в привилегированном режиме. Многослойная структура ядра.
- •Аппаратная зависимость и переносимость ос. Типовые средства аппаратной поддержки ос. Машинно-зависимые и машинно-независимые компоненты ос.
- •Мультипрограммирование и мультипроцессорная обработка. Понятия «процесс» и «поток». Создание, планирование и диспетчеризация потоков.
- •Вытесняющие и не вытесняющие алгоритмы планирования.
- •Мультипрограммирование на основе прерываний. Назначение и типы прерываний. Контроллер прерываний.
- •Механизм обработки прерываний в реальном и защищенном режимах процессоров Intel.
- •Синхронизация процессов и потоков. Блокирующие переменные. Системные функции Post() и Wait().
- •V(s): переменная s увеличивается на 1 единым действием. Выборка, наращивание и запоминание не могут быть прерваны. К переменной s нет доступа другим потокам во время выполнения этой операции.
- •Тупики. Условия возникновения тупиков. Задачи ос, связанные с решением проблемы тупиков.
- •Функции ос по управлению памятью. Типы адресов. Способы преобразования адресов.
- •Алгоритмы распределения памяти без использования дискового пространства.
- •Виртуальная память. Алгоритмы распределения виртуальной памяти.
- •Адресация в защищенном режиме микропроцессора Intel. Плоская модель памяти. Pae режим адресации.
- •Иерархия запоминающих устройств. Кэширование данных.
- •Задачи ос по управлению вводом/выводом. Физическая организация устройств ввода/вывода. Асинхронный и синхронный ввод/вывод.
- •Понятие о файле. Задачи ос по управлению файлами. Типы файлов. Файловые структуры. Атрибуты файлов. Логическая организация файлов.
- •Общая модель файловой системы. Архитектура переключаемых файловых систем.
- •Файловые системы fat, ntfs, ext2(3)fs.
- •Назначение и состав bios. Настройка параметров bios.
- •Integrated Peripherals — настройка параметров интегрированных периферийных устройств, которые поддерживаются южным мостом — таких, как гибкие и жесткие диски, адаптеры, порты и др.
Адресация в защищенном режиме микропроцессора Intel. Плоская модель памяти. Pae режим адресации.
Адресация памяти в защищенном режиме процессора Intel 80286. Intel 80286 (также i286) — 16-битный x86-совместимый микропроцессор второго поколения фирмы Intel.
В процессоре i286 было реализовано два режима работы — защищённый режим и реальный режим.
В защищённом режиме процессор мог адресовать до 1 Гбайт виртуальной памяти (при этом объем реальной памяти составлял не более 16 Мбайт), за счёт изменения механизма адресации памяти. Суть защищённого режима заключается в следующем. Программист и разрабатываемые им программы используют логическое адресное пространство (виртуальное адресное пространство), размер которого может составлять 1024 Мбайт.
Логический адрес преобразуется в физический адрес автоматически с помощью схемы управления памятью. Благодаря защищённому режиму, в памяти можно хранить только ту часть программы, которая необходима в данный момент, а остальная часть могла храниться во внешней памяти (например, на жёстком диске).
В случае обращения к той части программы, которой нет в памяти в данный момент, операционная система может приостановить программу, загрузить требуемую секцию кода из внешней памяти и возобновить выполнение программы. Следовательно, становятся допустимыми программы, размер которых больше объема имеющейся памяти.
Плоская модель памяти — метод организации адресного пространства оперативной памяти вычислительных устройств. В плоской модели код и данные используют одно и то же адресное пространство. Для 16-битных процессоров плоская модель памяти позволяет адресовать 64 кБ оперативной памяти; для 32-битных процессоров 4 ГБ, для 64-битных — гипотетически до 16 эксабайт, фактически до 256 ТБ.
Управление памятью все ещё (на 2011 год) реализуется на основе плоской модели, в целях содействия функциональности операционной системы, защиты ресурсов, многозадачности или увеличения объёма памяти за пределы ограничений, налагаемых физическим адресным пространством процессора.
Преимущества управления памятью с плоской моделью:
В одном из многозадачных встроенных приложений, где управление памятью не нужно и не желательно, модель обеспечивает простейший интерфейс для программирования, с прямым доступом ко всем местам в памяти и минимальной сложностью конструкции программы.
При многозадачности и распределении ресурсов плоская модель по-прежнему обеспечивает максимальную гибкость для реализации этого типа управления памятью.
Physical Address Extension (PAE) — режим работы встроенного блока управления памятью x86-совместимых процессоров, в котором используются 64-битные элементы таблиц страниц (из которых для адресации используются только 36 бит), c помощью которых процессор может адресовать 64 ГБ физической памяти (вместо 4 ГБ, адресуемых при использовании 32-разрядных таблиц), хотя каждая задача (программа) всё равно может адресовать максимум до 4 ГБ виртуальной памяти[1]. Также, в новых моделях процессоров в PAE-режиме старший бит элемента таблицы страниц отвечает за запрет исполнения кода в странице, что затрудняет атаку по методу переполнения буфера.
Впервые расширение появилось в процессоре Pentium Pro. Для использования 36-разрядной адресации памяти необходима поддержка расширения физических адресов на аппаратном уровне (можно определить по команде CPUID) и программное включение режима PAE в ОС.