
- •Вопрос 1. Виды ресурсов вычислительной системы. §1.1 Виды ресурсов вычислительной системы.
- •Вопрос 2. Структура и виды программного обеспечения (по). Характеристика системного по. §1.2 Структура программного обеспечения.
- •Вопрос 3. Классификация ос. §2.1 Классификация операционных систем.
- •Вопрос 4. Назначение и основные функции операционной системы (ос) для автономного компьютера. §2.2 Операционные системы для автономного компьютера
- •Функциональные компоненты ос для автономного компьютера
- •Вопрос 5. Сетевые операционные системы: функциональные компоненты и варианты построения. §2.3 Сетевые операционные системы.
- •Функциональные компоненты сетевой ос
- •Варианты построения сетевых ос
- •Вопрос 6. Одноранговые и серверные операционные системы. §2.4 Одноранговые и серверные операционные системы.
- •Операционные системы в одноранговых сетях
- •Операционные системы в сетях с выделенными серверами
- •Вопрос 7. Принципы построения ос. §3.1 Принципы построения ос.
- •Вопрос 8. Виды программных модулей. §3.2 Виды программных модулей.
- •Вопрос 9. Ядро и вспомогательные модули ос. §3.3 Ядро и вспомогательные модули операционной системы.
- •Вопрос 10. Классическая архитектура ос. §3.4 Классическая архитектура операционной системы.
- •Вопрос 11. Микроядерная архитектура ос. §3.5 Микроядерная архитектура ос.
- •Вопрос 12. В чем заключается принцип безопасности и как он обеспечивается операционной системой? §3.6 Обеспечение безопасности вычислительной системы.
- •Вопрос 13. Что такое мультипрограммирование (многозадачность)? Реализация мультипрограммирования в системах пакетной обработки, разделения времени, реального времени. §4.1.1 Мультипрограммирование.
- •§4.1.2.Мультипрограммирование в системах пакетной обработки.
- •§4.1.3.Мультипрограммирование в системах разделения времени.
- •Мультипрограммирование в системах реального времени.
- •Вопрос 14. Мультипроцессорная обработка, архитектуры мультипроцессорных систем. §4.1.4.Мультипроцессорная обработка.
- •Вопрос 15. Что такое вычислительный процесс, поток? Состояния процесса. §4.2.1.Планирование процессов и потоков. Понятия «процесс» и «поток».
- •Вопрос 16. Реализация (создание) процессов и потоков. Дескрипторы. §4.2.2.Реализация (создание) процессов и потоков.
- •Вопрос 17. Планирование и диспетчеризация процессов и потоков. Вытесняющие и невытесняющие алгоритмы планирования. §4.2.3.Планирование и диспетчеризация потоков
- •§4.2.4.Вытесняющие и невытесняющие алгоритмы планирования
- •Вопрос 18. Алгоритмы планирования, основанные на квантовании, приоритетах, смешанные алгоритмы. §4.2.5.Алгоритмы планирования, основанные на квантовании.
- •Алгоритмы планирования, основанные на приоритетах.
- •Смешанные алгоритмы планирования.
- •Вопрос 19. Планирование в системах реального времени. §4.2.6.Планирование в системах реального времени.
- •Моменты перепланировки.
- •Вопрос 20. Мультипрограммирование на основе прерываний. Механизм прерываний. §4.3.1.Мультипрограммирование на основе прерываний. Назначение и типы прерываний.
- •§4.3.2.Механизм прерываний.
- •Вопрос 21. Необходимость синхронизации процессов и потоков. Критическая секция. §4.4 Синхронизация процессов и потоков.
- •§4.4.1.Критическая секция.
- •Вопрос 22. Способы реализации взаимных исключений путем запрещения прерываний, использования блокирующих переменных, системных вызовов. §4.4.2.Запрещение прерываний.
- •§4.4.3.Блокирующие переменные.
- •Вопрос 23. Назначение и использование семафоров. §4.4.4Семафоры.
- •Вопрос 24. Взаимные блокировки процессов. Методы предотвращения, обнаружения и ликвидации тупиков. §4.4.6. Синхронизирующие объекты ос.
- •Тупики.
- •Вопрос 25. Функции ос по управлению памятью. Типы адресов. Преобразование адресов. §5.1 Функции ос по управлению памятью.
- •§5.2 Типы адресов.
- •Вопрос 26. Методы распределения памяти без использования диска (фиксированными, динамическими, перемещаемыми разделами). §5.3.1. Методы распределения памяти.
- •§5.3.1 Распределение памяти без использования диска. Распределение памяти фиксированными разделами.
- •Распределение памяти динамическими разделами.
- •§5.3.1.Распределение памяти перемещаемыми разделами.
- •Вопрос 27. Понятие виртуальной памяти, ее назначение. Свопинг. §5.3.2.1. Виртуальная память. Понятие виртуальной памяти.
- •Вопрос 28. Страничное распределение оперативной памяти. §5.3.2.2.Страничное распределение памяти.
- •Вопрос 29. Сегментное распределение оперативной памяти. §5.3.2.3.Сегментное распределение памяти.
- •Вопрос 30. Странично-сегментное распределение оперативной памяти. §5.3.2.4.Странично-сегментное распределение памяти.
- •Вопрос 31. Кэш-память. Принцип функционирования кэш-памяти. §5.4.1. Кэширование данных.
- •§5.4.2.Функционирование кэш-памяти.
- •Вопрос 32. Способы отображения оперативной памяти на кэш (случайное, детерминированное, комбинированное отображение). § 5.4.3. Способы отображения основной памяти на кэш.
- •Вопрос 33. Физическая организация устройств ввода-вывода. §6.1 Физическая организация устройств ввода-вывода.
- •Вопрос 34. Принципы организации программного обеспечения ввода-вывода. §6.2 Организация программного обеспечения ввода-вывода.
- •Обработка прерываний.
- •Драйверы устройств.
- •Независимый от устройств слой операционной системы.
- •Пользовательский слой программного обеспечения.
- •§7.1.2.Типы файлов.
- •§7.1.3.Логическая организация файла.
- •Вопрос 36. Физическая организация файловой системы. Структура жесткого диска. §7.2 Физическая организация файловой системы.
- •Структура жесткого диска.
- •Вопрос 37. Физическая организация и адресация файла. Права доступа к файлу. §7.2.1.Физическая организация и адресация файла.
- •§7.2.2.Права доступа к файлу.
- •Кэширование диска.
- •Вопрос 38. Общая модель файловой системы. §7.3 Общая модель файловой системы.
- •Вопрос 39. Современные архитектуры файловых систем. §7.3. Современные архитектуры файловых систем.
- •Вопрос 40. Физические организации файловой системы fat. §7.6 Физическая организация файловой системы fat.
- •Вопрос 41. Физические организации файловой системы ntfs. §7.7. Физические организации файловой системы ntfs.
- •7.8 Сравнение файловых систем
- •Вопрос 42. Системы программирования: состав систем программирования. Этапы разработки по. §8 Состав систем программирования.
- •8.2 Компоненты систем программирования Текстовые редакторы
- •Трансляторы, компиляторы и интерпретаторы
- •Список литературы
Моменты перепланировки.
Для реализации алгоритма планирования ОС должна получать управление всякий раз, когда в системе происходит событие, требующее перераспределения процессорного времени. К таким событиям относятся:
Прерывание от таймера, сигнализирующее, что время, отведенное активной задаче на выполнение, закончилось. Планировщик переводит задачу в состояние готовности и выполняет перепланирование.
Активная задача выполнила системный вызов, связанный с запросом на ввод-вывод или на доступ к ресурсу, который в настоящий момент занят. Планировщик переводит задачу в состояние ожидания и выполняет перепланирование.
Активная задача выполнила системный вызов, связанный с освобождением ресурса. Планировщик проверяет, не ожидает ли этот ресурс какая-либо задача. Если да, то эта задача переводится из состояния ожидания в состояние готовности. При этом, возможно, что задача, которая получила ресурс, имеет более высокий приоритет, чем текущая активная задача. После перепланирования более приоритетная задача получает доступ к процессору, вытесняя текущую задачу.
Внешнее (аппаратное) прерывание, которое сигнализирует о завершении периферийным устройством операции ввода-вывода, переводит соответствующую задачу в очередь готовых, и выполняется планирование.
Внутреннее прерывание сигнализирует об ошибке, которая произошла в результате выполнения активной задачи. Планировщик снимает задачу и выполняет перепланирование.
При возникновении каждого из этих событий планировщик выполняет просмотр очередей и решает вопрос о том, какая задача будет выполняться следующей. Помимо указанных существует и ряд других событий (часто связанных с системными вызовами), требующих перепланировки. Например, запросы приложений и пользователей на создание новой задачи или повышение приоритета уже существующей задачи создают новую ситуацию, которая требует пересмотра очередей и, возможно, переключения процессора.
Вопрос 20. Мультипрограммирование на основе прерываний. Механизм прерываний. §4.3.1.Мультипрограммирование на основе прерываний. Назначение и типы прерываний.
Прерывания представляют собой механизм, позволяющий координировать параллельное функционирование отдельных устройств вычислительной системы и реагировать на особые состояния, возникающие при работе процессора. Прерывание – это принудительная передача управления от выполняемой программы к системе (а через нее – к соответствующей программе обработки прерывания), происходящая при возникновении определенного события.
Переключение по прерыванию отличается от переключения, которое происходит по команде безусловного или условного перехода, предусмотренной программистом в потоке команд приложения. Переход по команде происходит в заранее определенных программистом точках программы. Прерывание же происходит в произвольной точке потока команд программы, которую программист не может прогнозировать. Сходство прерываний с процедурами состоит в том, что в обоих случаях выполняется некоторая подпрограмма, обрабатывающая специальную ситуацию, а затем продолжается выполнение основной ветви программы.
В зависимости от источника прерывания делятся на три больших класса: внешние, внутренние и программные.
Внешние (аппаратные) прерывания могут формироваться в результате действий пользователя или аппаратных устройств, например, контроллеров внешних устройств ввода-вывода, датчиков. Данный класс прерываний является асинхронным по отношению к потоку инструкций прерываемой программы. Аппаратура процессора работает так, что асинхронные прерывания возникают между выполнением двух соседних инструкций, при этом система после обработки прерывания продолжает выполнение процесса, уже начиная со следующей инструкции.
Внутренние прерывания, называемые также исключениями (exeption), происходят синхронно выполнению программы при появлении аварийной ситуации в ходе исполнения некоторой инструкции программы. Примерами исключений являются деление на ноль, ошибки защиты памяти, обращения по несуществующему адресу и т. п. Исключения возникают непосредственно в ходе выполнения тактов команды («внутри» выполнения).
Программные прерывания отличаются от предыдущих двух классов тем, что они по своей сути не являются «истинными» прерываниями. Программное прерывание возникает при выполнении особой команды процессора, выполнение которой имитирует прерывание, то есть переход на новую последовательность инструкций.
Прерываниям приписывается приоритет, с помощью которого они ранжируются по степени важности и срочности (рис. 4.7).
Прерывания обычно обрабатываются модулями операционной системы, так как действия, выполняемые по прерыванию, относятся к управлению разделяемыми ресурсами ВС. Процедуры, вызываемые по прерываниям, обычно называют обработчиками прерываний или процедурами обслуживания прерываний (Interrupt Service Routine, ISK). Аппаратные прерывания обрабатываются драйверами соответствующих внешних устройств, исключения – специальными модулями ядра, а программные прерывания – процедурами ОС, обслуживающими системные вызовы. Кроме этих модулей в операционной системе может находиться так называемый диспетчер прерываний, который координирует работу отдельных обработчиков прерываний.
Рис. 4.7. Распределение прерываний по уровням приоритета