ОС
Л-02
Т А М Б О В С К И Й Г О С У Д А Р С Т В Е Н Н Ы Й
Т Е Х Н И Ч Е С К И Й У Н И В Е Р С И Т Е Т
Кафедра «Информационных систем и защиты информации»
Тема № 2 «Концептуальные основы ОС»
Лекция № 2 «Концептуальные основы ОС»
Обсуждено на заседании кафедры
протокол № ____ «____»____________2011 г.
Тамбов 2011
Цель лекции
Основной учебной целью является рассмотрение основных концепций, используемых при проектировании и построении современных операционных систем.
Содержание
2. Концептуальные основы ОС 3
2.1. Концепция процесса 3
2.2. Концепция ресурса 4
2.3. Концепция виртуальности 6
2.4. Концепция прерывания 6
2.5. Понятие ядра и микроядра ОС 8
2.5.1. Понятие ядра ОС 8
Монолитные системы 9
Многоуровневые системы 9
2.5.2. Понятие микроядра ОС 10
Модель клиент-сервер и микроядра 11
2.5.3. Коммерческие версии микроядер 14
Учебно – материальное обеспечение
Персональная ЭВМ
LCD-проектор
Набор тематических слайдов
Организационно-методические указания по проведению занятия
На данную лекцию выносится основной теоретический материал о концептуальных основах построения операционных систем. Лекция проводится в стандартной наглядно-объяснительной форме с использованием элементов проблемного подхода к обучению.
Особенностью проведения лекции является то, что в ней изучаются основополагающие понятия, применяющиеся в процессах проектирования и функционирования любой современной операционной системы.
В начале лекции необходимо довести тему занятия и записать ее на доске, цель лекции, рассматриваемые вопросы и используемую литературу.
Основная часть лекции проводится методом устного изложения учебного материала и сопровождается демонстрацией графических материалов изображенных на стендах. В процессе изложения материала необходимо обращать внимание на степень активности восприятия учебного материала, следить за темпом изложения. Изложение учебного материала по каждому вопросу должно заканчиваться кратким выводом и ответом на неясные вопросы.
В лекции № 2 рассматриваются пять вопросов.
При рассмотрении первого вопроса акцентировать внимание на важность понятия процесса в современных ОС, имеющих многопроцессную организацию.
Второй вопрос излагать применительно к современным средствам интерфейса ЭВМ.
При освещении третьего вопроса подчеркнуть многоплановость понятия виртуальности.
Четвертый вопрос подавать с точки зрения общности использования принципов обработки прерываний в любых ОС.
При изложении пятого вопроса заострить внимание на важности основных концепций ядра и микроядра для понимания функционирования операционных систем.
2. Концептуальные основы ос
2.1. Концепция процесса
Процесс - это система действий, реализующая определенную функцию в вычислительной системе и оформленная так, что управляющая программа вычислительной системы может перераспределять ресурсы этой системы в целях обеспечения мультипрограммирования.
Понятие процесса тесно связано с понятием задача:
Задача - в режиме мультипрограммирования или мультипроцессорной обработки одна или более последовательностей команд, обрабатываемых управляющей программой как элемент работы, которая выполняется вычислительной машиной.
Выполнение задачи реализуется в вычислительной системе запуском не менее одного процесса. Можно говорить, что задача - это один или несколько процессов, обеспечивающих достижение поставленных пользователем целей.
Следует отличать понятия процесс и задача от понятий программа и задание.
Программа (для ЭВМ) - упорядоченная последовательность команд, подлежащих обработке.
Задание (вычислительной системе) - единица работы, возлагаемой на вычислительную систему пользователем, оформленная для ввода в вычислительную систему независимо от других таких же единиц.
Отношение программы и задания аналогично отношению процесса и задачи, т.е. каждое задание содержит не менее одной программы, предназначенной для обработки в ЭВМ.
Об отношении процесса и программы можно сказать, что процесс - это программа во время ее выполнения. Всякая программа становится процессом, когда начинает выполняться в ЭВМ.
В период своего существования процесс может находиться в одном из следующих основных состояний (рис.2.3):
порождение, во время которого подготавливаются условия для первого исполнения на центральном процессоре;
активное состояние (выполнение), когда процессу принадлежит центральный процессор;
ожидание, во время которого процесс блокирован по причине занятости каких-либо необходимых ему ресурсов;
готовность, при котором процесс получил все необходимые ему ресурсы, кроме центрального процессора;
окончание, во время которого выполняются завершающие работу операции, после чего ресурсы процессу больше не предоставляются.
Возможно также представление переходов между состояниями в таблицы - так называемой матрицей смежностей графа (см. табл.2.2).
Таблица 2.2.
Матрица существования процесса
Состояние |
Порождение |
Готовность |
Активность |
Ожидание |
Окончание |
Порождение |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
Готовность |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
Активность |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
Ожидание |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
Окончание |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Для построения средств управления процессами необходимо знать их свойства и классифицировать процессы в соответствии с этими свойствами (см. табл.2.3).
Таблица 2.3.
Классификация процессов
№ |
Классификационный признак |
Содержание классов |
1. |
Время существования |
А. Реального времени Б. Интерактивные В. Пакетные |
2. |
Генеалогический признак |
А. Порождающие Б. Порожденные |
3. |
Принадлежность к ОС |
А. Системные Б. Пользовательские |
4. |
Принадлежность к ЦП |
А. Внутренние Б. Внешние |
5. |
Порядок выполнения |
А. Последовательные Б. Параллельные В. Комбинированные |
6. |
Наличие связи |
А. Изолированные Б. Информационно-независимые В. Взаимодействующие ВГ. Конкурирующие |
7. |
Результативность |
А. Различные Б. Эквивалентные В. Тождественные Г. Равные |