- •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.
Микроядро
Микроядро предоставляет только элементарные функции управления процессами и минимальный набор абстракций для работы с оборудованием. Бо́льшая часть работы осуществляется с помощью специальных пользовательских процессов, называемых сервисами. Решающим критерием «микроядерности» является размещение всех или почти всех драйверов и модулей в сервисных процессах, иногда с явной невозможностью загрузки любых модулей расширения в собственно микроядро, а также разработки таких расширений.
Достоинства: Устойчивость к сбоям оборудования, ошибкам в компонентах системы. Основное достоинство микроядерной архитектуры — высокая степень модульности ядра операционной системы. Это существенно упрощает добавление в него новых компонентов. В микроядерной операционной системе можно, не прерывая её работы, загружать и выгружать новые драйверы, файловые системы и т. д. Существенно упрощается процесс отладки компонентов ядра, так как новая версия драйвера может загружаться без перезапуска всей операционной системы. Компоненты ядра операционной системы ничем принципиально не отличаются от пользовательских программ, поэтому для их отладки можно применять обычные средства. Микроядерная архитектура повышает надежность системы, поскольку ошибка на уровне непривилегированной программы менее опасна, чем отказ на уровне режима ядра.
Недостатки: Передача данных между процессами требует накладных расходов.
Классические микроядра предоставляют лишь очень небольшой набор низкоуровневых примитивов, или системных вызовов, реализующих базовые сервисы операционной системы.
Сервисные процессы (в принятой в семействе UNIX терминологии — «демоны») активно используются в самых различных ОС для задач типа запуска программ по расписанию (UNIX и Windows NT), ведения журналов событий (UNIX и Windows NT), централизованной проверки паролей и хранения пароля текущего интерактивного пользователя в специально ограниченной области памяти (Windows NT). Тем не менее, не следует считать ОС микроядерными только из-за использований такой архитектуры.
Примеры: Symbian OS; Windows CE; OpenVMS; Mach, используемый в GNU/Hurd и Mac OS X; QNX; AIX; Minix; ChorusOS; AmigaOS; MorphOS.
Экзоядро
Экзоядро — ядро операционной системы, предоставляющее лишь функции для взаимодействия между процессами, безопасного выделения и освобождения ресурсов. Предполагается, что API для прикладных программ будут предоставляться внешними по отношению к ядру библиотеками (откуда и название архитектуры).
Возможность доступа к устройствам на уровне контроллеров позволит эффективней решать некоторые задачи, которые плохо вписываются в рамки универсальной ОС, например, реализация СУБД будет иметь доступ к диску на уровне секторов диска, а не файлов и кластеров, что положительно скажется на быстродействии.
Наноядро
Наноядро — архитектура ядра операционной системы, в рамках которой крайне упрощённое и минималистичное ядро выполняет лишь одну задачу — обработку аппаратных прерываний, генерируемых устройствами компьютера. После обработки прерываний от аппаратуры наноядро, в свою очередь, посылает информацию о результатах обработки (например, полученные с клавиатуры символы) вышележащему программному обеспечению при помощи того же механизма прерываний. Примером является KeyKOS — самая первая ОС на наноядре. Первая версия вышла ещё в 1983-м году.