
- •1. Структура программного обеспечения вычислительной системы.
- •2. Назначение операционных систем. Слои и точки зрения на вычислительную систему.
- •3. Сервисы операционных систем.
- •4 Понятие ресурса. Классификация ресурсов.
- •5 Ядро операционной системы. Требования к ядру.
- •Модульное ядро
- •Микроядро
- •Экзоядро
- •Наноядро
- •Гибридное ядро
- •6 Эволюция операционных систем. Последовательная обработка данных.
- •7 Эволюция операционных систем. Простые пакетные системы. Мониторы, jcl.
- •10 Эволюция операционных систем. Многозадачные системы с разделением времени. Алгоритм планирования на основе абсолютного приоритета (с вытеснением).
- •11. Проблемы классификации операционных систем.
- •Классификация ос
- •12. Управление выполнением приложений. Понятия процесса и потока
- •13 Процесс. Элементы процесса. Pcb. Элементы процесса в Windows nt.
- •14 Создание и завершение процессов. Этапы создания процесса в Windows nt.
- •Контекст и дескриптор процесса
- •15.Состояния процессов.
- •21. Многопоточность. Однопоточная и многопоточная модели процессов.
- •22. Преимущества использования потоков.
- •23. Состояния потоков.
- •24. Структура потоков в Windows 2000.
- •25. Взаимодействие «клиент-сервер». Использование потоков на стороне клиента для вызова удалённо-вызываемых процедур: однопоточный и многопоточный клиенты.
- •26. Взаимодействие «клиент-сервер». Использование потоков на стороне сервера: однопоточный сервер, многопоточный сервер, многопоточный сервер на базе пула потоков.
- •27.Реализация потоков в системе. Потоки на уровне пользователя.
- •28.Реализация потоков в системе. Потоки на уровне ядра.
- •29.Реализация потоков в системе. Комбинированный подход
- •31. Кластеры. Системное программное обеспечение кластеров. Типы кластеров.
- •32. Многопроцессорные системы. Соглашения относительно многопроцессорных систем. Диспетчеризация потоков на smp.
- •33.Диспетчеризация потоков в Windows 2000 при однопроцессорной и многопроцессорной конфигурации.
- •34. Модели параллелизма. Примеры.
- •35.Монолитная архитектура операционной системы. Преимущества и недостатки
- •Монолитные системы
- •36. Микроядерная архитектура операционной системы.
- •37. Архитектура операционных систем семейства Windows nt.
- •38.Архитектура операционной системы Linux.
- •39.Архитектура операционной системы qnx.
- •40. Процессы и синхронизация. Основные понятия: состояние, действие, история. Независимость параллельных процессов.
- •41. Разделяемый и критический ресурс. Доказательство корректности параллельных алгоритмах Примеры.
- •42.Понятие синхронизации. Виды синхронизации.
- •43. Мелкомодульная неделимость. Условие «не больше одного».
- •44.Задача критической секции.
- •45.Активные блокировки. Алгоритм «Проверить-установить». Недостатки.
- •46.Активные блокировки. Алгоритм «Проверить-проверить-установить».
- •47. Реализация взаимоисключения. Аппаратная поддержка. Реализация алгоритма «Проверить-установить» на x86 с использованием инструкции xchg.
- •48.Спин-блокировки в Windows 2000. Назначение спин-блокировок. Спин-блокировки очередями.
- •49.Задача критической секции. Решения со справедливой стратегией.
- •50.Семафоры Дейкстры. Псевдокод реализации семафора. Бинарные семафоры.
- •51.Реализация семафора средствами Windows api.
- •52.Семафорные механизмы в Windows api.
- •53.Задача «производитель/потребитель». Реализация на бесконечном буфере.
- •54.Задача «читатели-писатели».
- •55.Задача «обедающие философы». Заговоры и голодовка. Решения.
- •56. Мониторы. Мониторы с сигналами.
- •57.Мониторы. Мониторы с оповещением и широковещанием.
- •58.Принципы взаимного блокирования. Условия возникновения взаимоблокировок.
- •59. Управление памятью. Требования к управлению памятью.
- •60.Управление памятью. Распределение памяти. Фиксированное распределение. Алгоритм размещения при фиксированном распределении.
- •61.Управление памятью. Распределение памяти. Динамическое распределение. Алгоритмы размещения при динамическом распределении.
- •Не с лекции: Распределение памяти разделами переменной величины
- •62.Управление памятью. Перемещение. Типы адресов. Аппаратная поддержка перемещения.
- •63.Управление памятью. Простая страничная организация. Трансляция логических адресов. Страничная организация
- •Страничное распределение
- •64.Управление памятью. Простая сегментная организация. Трансляция логических адресов.
- •65. Виртуальная память (вп). Основные идеи. Выполнение программы с использованием вп. Преимущества вп. Поддержка функционирования вп.
- •66. Виртуальная память (вп). Типы памяти. Виртуальное адресное пространство. Пробуксовка (Thrashing). Принцип локализации.
- •67. Страничная организация вп. Биты таблицы страниц. Многоуровневая адресация. Страничная адресация в 80386.
- •68.Ассоциативный буфер трансляции (tlb). Функционирование tlb.
- •69.Размеры страниц. Влияние размеров страниц на поведение процесса.
- •70. Сегментная вп. Таблицы сегментов. Трансляция при сегментной организации.
- •1)Сегментная схема функционирования вп
- •71.Сегментно-страничная организация. Трансляция адресов при сегментно-страничной организации в 80386.
- •72.Задачи управления памятью. Стратегии выборки.
- •73.Задачи управления памятью. Стратегии размещения.
- •74.Задачи управления памятью. Стратегии замещения.
- •75.Задачи управления памятью. Буферизация страниц. Буферизация страниц в Windows 2000.
- •76.Управление резидентным множеством. Фиксированное распределение, локальное замещение.
- •77.Управление резидентным множеством. Переменное распределение, глобальное замещение.
- •78.Управление резидентным множеством. Переменное распределение, локальное замещение.
- •79.Управление резидентным множеством. Стратегия рабочего множества. Управление рабочим множеством в Windows 2000.
- •80.Архитектура компьютерной системы. Подключение устройств к магистрали. Иерархия магистралей.
- •83.Вызов сервисов операционной системы с использованием прерываний. Вызов сервисов в Windows nt.
- •84.Вызов сервисов операционной системы с использованием инструкций мп Pentium II sysenter/sysexit. Вызов сервисов в Windows 2000/xp/Server 2003.
- •85.Сложность систем ввода-вывода. Модуль (контроллер) ввода-вывода. Структура и функции модуля ввода-вывода.
- •86.Решения по организации ввода-вывода: программируемый (pio), управляемый прерываниями, прямой доступ к памяти (dma).
- •87.Ввод-вывод в операционных системах. Требования к эффективности и универсальности.
- •88.Подсистема ввода-вывода в операционной системе. Обзор функций.
- •89.Подсистема ввода-вывода. Организация параллельной работы устройств ввода-вывода и процессора.
- •90.Подсистема ввода-вывода. Согласование скоростей обмена. Буферизация в операциях ввода-вывода.
- •91. Подсистема ввода-вывода. Кэширование данных: кэширование на основе логических и виртуальных блоков.
- •93.Синхронный и асинхронный ввод-вывод. Средства поддержки асинхронного ввода-вывода в Windows api.
- •94.Подсистема ввода-вывода. Поддержка различных файловых систем. Ifs в системах Windows nt.
- •95.Файловые системы fat и ntfs. Отказоустойчивость в ntfs.
- •96.Отказоустойчивые дисковые массивы raid. Raid 0 6.
- •97.Многослойная модель подсистемы ввода-вывода. Многослойная модель подсистемы ввода-вывода в Windows nt.
- •12. Общие принципы построения операционных систем.
4 Понятие ресурса. Классификация ресурсов.
Важнейшей функцией операционной системы является организация рационального использования всех аппаратных и программных ресурсов системы.
Ресурс – объект, который может распределяться внутри системы. Ресурсы могут быть разделяемыми и не разделяемыми.
Ресурс называется разделяемым, если их могут использовать несколько процессов одновременно (в один момент времени) или параллельно (в течение некоторого интервала времени ресурсы используются попеременно процессами), а могут быть неделимыми.
По началу к ресурсам были отнесены: процессоры, память, внешние устройства, данные и программы. В настоящее время понятие ресурса превратилось в абстрактную систему с целым рядом атрибутов, характеризующих способы доступа к этой структуре и ее физическим представлениям в системе.
Располагающая одними и теми же ресурсами, но управляемая различными ОС, вычислительная система может работать с разной степенью эффективности.
Классификация ресурсов нужна только для того, чтобы знать как управлять ресурсом.
ОС должна управлять всеми ресурсами вычислительной машины таким образом, чтобы обеспечить максимальную эффективность ее функционирования. Критерием эффективности может быть, например, пропускная способность или реактивность системы. Управление ресурсами включает решение двух общих, не зависящих от типа ресурса задач:
1. планирование ресурса - то есть определение, кому, когда, а для делимых ресурсов и в каком количестве, необходимо выделить данный ресурс;
2.отслеживание состояния ресурса - то есть поддержание оперативной информации о том, занят или не занят ресурс, а для делимых ресурсов - какое количество ресурса уже распределено, а какое свободно.
Т.О. Операционная система как диспетчер ресурсов.
5 Ядро операционной системы. Требования к ядру.
Ядро́ — центральная часть операционной системы (ОС), обеспечивающая приложениям координированный доступ к ресурсам компьютера, таким как процессорное время, память, внешнее аппаратное обеспечение, внешнее устройство ввода и вывода информации. Также обычно ядро предоставляет сервисы файловой системы и сетевых протоколов.
Как основополагающий элемент ОС, ядро представляет собой наиболее низкий уровень абстракции для доступа приложений к ресурсам системы, необходимым для их работы. Как правило, ядро предоставляет такой доступ исполняемым процессам соответствующих приложений за счёт использования механизмов межпроцессного взаимодействия и обращения приложений к системным вызовам ОС.
Модульное ядро
Модульное ядро — современная, усовершенствованная модификация архитектуры монолитных ядер операционных систем.
В отличие от «классических» монолитных ядер, модульные ядра, как правило, не требуют полной перекомпиляции ядра при изменении состава аппаратного обеспечения компьютера. Вместо этого модульные ядра предоставляют тот или иной механизм подгрузки модулей ядра, поддерживающих то или иное аппаратное обеспечение (например, драйверов). При этом подгрузка модулей может быть как динамической (выполняемой «на лету», без перезагрузки ОС, в работающей системе), так и статической (выполняемой при перезагрузке ОС после переконфигурирования системы на загрузку тех или иных модулей).