3. Принципы построения ос (7, 19, 26) – 128

1. Частотный принцип.

Этот принцип основан на выделении в алгоритмах программ и в обрабатываемых массивах действий и данных по частоте их использования. Действия и данные, используемые часто, располагаются в оперативной памяти, т.к. к ним необходим быстрый доступ. К тому же стремятся наиболее часто выполняемые операции оптимизировать по времени выполнения и по занимаемой памяти.

2. Принцип модульности.

Под модулем в общем случае понимают функциональный элемент рассматриваемой системы, имеющей законченное оформление и выполненный в пределах требования ОС, а также средства сопряжения с подобными элементами или элементами более высокого уровня данной или другой системы.

Модули могут быть восстанавливаемыми и невосстанавливаемыми. Если модуль после окончания работы не восстанавливается в исходное состояние, то он называется однократным. Если модуль в процессе работы искажает своё состояние, но перед окончанием работы восстанавливается в исходное состояние, то его называют многократным.

3. Принцип функциональной избирательности.

В ОС выделяется некоторая часть особо важных модулей, которые должны быть в оперативной памяти постоянно для эффективной организации вычислительного процесса. Эту часть обычно называют ядром ОС.

В состав ядра входят модули по управлению системой прерываний, средства перевода процессов с одного состояния в другое, средства распределения оперативной памяти. Программы, входящие в состав ядра, обычно загружаются в оперативную память и называются резидентными.

4. Принцип генерируемости.

Определяет способ исходного представления ОС, который позволял бы настраивать эту системную программу, исходя из конкретной конфигурации используемой машины и круга решаемых задач.

Процедура генерации проводится достаточно редко, а процесс генерации осуществляется с помощью специальной программы-генератора и входного языка для неё, позволяющего описывать программные возможности системы и конфигурацию машины. В результате генерации получается полная версия ОС. Исходный набор программ ОС, из которого производится генерация называется дистрибутивом.

5. Принцип функциональной избыточности.

Предполагает возможность проведения одной и той же работы различными средствами, т.е. ОС допускает альтернативное выполнение одних и тех же заданий в различных режимах своего функционирования.

6. Принцип по умолчанию.

Принцип основан на хранении в системе некоторых базовых описании, структур процесса, модулей, конфигурации оборудования и данных, определяющих прогнозируемые объемы требуемой памяти, времени счета программы, потребности во внешних устройствах, которые характеризуют пользовательские программы и условия их выполнения.

Эту информацию пользовательская система использует в качестве заданной, если она не будет определена или сознательно конкретизирована. В целом применение этого принципа позволяет сократить число параметров, устанавливаемых пользователем, когда он работает с системой.

7. Принцип перемещаемости.

Предусматривает построение модулей таким образом, что их исполнение не зависит от места расположения в оперативной памяти. Настройка текста модуля в соответствии с его расположением в памяти осуществляется специальными механизмами либо непосредственно пред выполнением программы, либо по мере по мере ее выполнения.

8. Принцип защиты.

Определяет необходимость разработки мер, ограждающих программы и данные пользователя от искажения и нежелательного влияния друг на друга, а также пользователя на ОС и наоборот. Программы должны быть гарантированно защищены как при выполнении, так и при хранениио.

Реализуется несколько подходов для обеспечения защиты.

Двухконтекстность работы процессора: в каждый момент времени процессор может выполнять программу из состава ОС либо прикладную или служебную программу, не входящую в состав ОС.

Гарантия невозможности непосредственного доступа к любому разделяемому ресурсу со стороны пользовательских и служебных программ, для чего в состав машинных команд вводятся специальные привилегированные команды, управляющие распределением и использованием ресурсов. Контроль за выполнением привилегированных команд производится аппаратно.

Механизм защиты данных, хранящихся в памяти, используются подходы, основанные на разграничении прав доступа, введении паролей, контроле за правильной интерпретацией данных, записанных в файле.

9. Принцип независимости программ от внешних устройств.

Позволяет выполнять операции управления внешними устройствами независимо от их конкретных физических характеристик. Связь программ с конкретными устройствами производится не на уровне трансляции программ, а в период планирования ее выполнения. При подключении новых устройств или замене существующих, текст программ не изменяется, а осуществляется подключение нового устройства к ОС путём подключения специальной программы, обеспечивающей взаимодействие ОС с внешним устройством. Такие программы называются драйверами.

10. Принцип открытой и наращиваемой операционной системы.

Открытая ОС доступна пользователю и специалисту, обслуживающему машину, а возможность наращивания или модификации операционной системы позволяет использовать не только возможности генерации, но вводить в операционную систему новые модули или модифицировать существующие.

БИЛЕТ 8 1. Атрибуты процессов в UNIX (8)

Типичные элементы управления блока процесса:

1. Идентификаторы процесса:

- идентификатор данного процесса;

- идентификатор родительского процесса;

- идентификатор пользователя.

2. Информация о состоянии процесса:

- регистры, доступные пользователю (те, к которым можно обращаться с помощью машинных команд);

- управляемые регистры и регистры состояния (те, которые управляют работой процесса). Должны быть счетчик команд, который содержит адрес очередной команды, коды условия, которые отражают результат выполнения арифметической или логической команды и информация о состоянии;

- указатели на стек – указывает на вершину стека, с процессом связывается один или несколько стеков.

3. Управляющая информация процесса:

а) информация по планированию и состоянию: состояние процесса, приоритет, может быть несколько значений приоритета: по умолчанию, текущий, максимально возможный. Информация, связанная с планированием: квант времени в течение, которого процесс выполняется при последовательном запуске. Информация о событии: идентификация события, инициализирующего продолжение работы события;

б) структуры данных: процесс может быть связан с другими процессами с помощью очереди, кольца или другими структурами. Для этого в управляемом блоке должны быть указатели на другие процессы;

в) обмен информацией между процессами: флаги, сигналы, сообщения;

г) привилегии процессов – это права доступа к определенным областям памяти, права выполнять определенные виды команд, возможности использования системных утилит;

д) управление памятью: это указатели на таблицы сегментов или страниц, описывающих распределение процессов в виртуальной памяти;

е) владение ресурсами и их использование: перечень открываемых файлов, сведения об исполнении процесса и других устройств ввода-вывода.