- •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.
75.Задачи управления памятью. Буферизация страниц. Буферизация страниц в Windows 2000.
Буферизация страниц:
Система выбирает страницу на замещение по принципу FIFO
Замещаемые страницы не удаляются из основной памяти, а попадают один из списков:
Список модифицированных страниц
Список свободных станиц
Использование буферизации страниц в Windows 2000:
Состояния фреймов страниц
Активная (Active/ Valid)
Переходная (Transition)
Простаивающая (Standby)
Модифицированная (Modified)
Модифицированная, но не записываемая (Modified no-write)
Свободная (Free)
Обнулённая (Zeroed)
Аварийная (Bad)
Динамика
списков страниц в Windows
2000:
76.Управление резидентным множеством. Фиксированное распределение, локальное замещение.
Управление резидентным множеством:
Основной вопрос: сколько основной памяти требуется выделить процессу?
Чем меньше памяти выделяется процессу, тем большее количество процессов может находится в основной памяти и тем выше вероятность существования готовых к исполнению процессов.
При небольшом количестве страниц процесса в основной памяти частота страничных отказов достаточно высока.
После определённого предела дополнительное выделение основной памяти процессу в соответствии с принципом локализации не будет приводить к значительному снижению частоты страничных отказов.
Фиксированное распределение
Процессу выделяется фиксированное число страниц основной памяти для исполнения
При обработке страничного отказа система замещает страницы процесса
Фиксированное распределение, локальное замещение:
Необходимо заранее решить вопрос о количестве кадров, выделяемых процессу
При выделении слишком малого количества памяти получаем высокую частоту страничных отказов
При слишком большом количестве кадров получаем малое количество процессов в основной памяти.
При исчерпании резерва резидентного множества страница замещается другой страницей того же процесса.
77.Управление резидентным множеством. Переменное распределение, глобальное замещение.
Переменное распределение
Число страниц основной памяти, выделяемых процессу изменяется в течение жизни процесса.
Переменное распределение, глобальная область видимости:
Операционная система держит список свободных страниц.
При наступлении страничного отказа, операционная система включает страницу в резидентное множество процесса.
При нехватке свободных страниц система производит операцию замещения страницы.
При загрузке процесса ему в качестве резидентного множества выделяется некоторое количество страниц, исходя из типа приложения, запроса программы или других критериев. Для заполнения рабочего множества используется стратегия выборки по требованию или предварительная выборка.
При возникновении страничного отказа и заполнении резидентного множества страница для замещения выбирается среди резидентного множества процесса, сгенерировавшего отказ.
Система периодически проводит переоценку распределения памяти процессам.
