- •1. Определение ос. Функции ос. Процессы и потоки. Классификация ос. История развития.
- •1.1 Определение ос.
- •Уровни вс.
- •Микроархитектура.
- •Машинный язык.
- •Системное и прикладное по.
- •1.2 Основная функция ос.
- •Основные ресурсы вс.
- •Дополнительная функция ос.
- •1.3 Мультипрограммирование.
- •Процессы и потоки.
- •Варианты мультипрограммирования.
- •Приоритетное обслуживание.
- •Динамический приоритет.
- •Поддержка многопользовательского режима.
- •Многопроцессорная обработка.
- •Виды мультипроцессирования.
- •Системы пакетной обработки.
- •Системы разделения времени.
- •Системы реального времени.
- •Гибридные системы.
- •Структурная организация операционных систем.
- •Монолитная структура.
- •Многоуровневая структура.
- •Понятие ядра.
- •Модульное ядро.
- •Микроядро.
- •Достоинства и недостатки микроядра.
- •Ооп: достоинства и недостатки.
- •1.5 Эволюция операционных систем. Появление ос.
- •Первый “баг”.
- •Этапы эволюции.
- •1 Этап (1940-60).
- •2 Этап (1965-75).
- •3 Этап (1970-80).
- •4 Этап (1980-90).
- •5 Этап (1990 – …).
- •2. Операционная система ms Windows 2000 и выше. Общая характеристика и основные функции. Структура ms Windows 2000-2003. Объекты в ms Windows 2000-2003.
- •2.2 Основная характеристика Windows 2000-2008.
- •2.3 Архитектура ос Windows 2000-2003. Краткая характеристика.
- •Структура ядра.
- •2.4 Объекты Windows 2000-2008.
- •Назначение объектов.
- •Типы объектов Windows 2000-2008.
- •Структура объектов Windows 2000-2003.
- •Удержание объектов.
- •Учет использования ресурсов.
- •Защита объектов.
- •Избирательный доступ.
- •3. Основы файловых систем. Файлы и их атрибуты. Каталоги. Логическая организация фс. Логическая, физическая организация файлов. Кэширование. Raid - системы.
- •4. Основы файловых систем. Файлы и их атрибуты. Каталоги. Логическая организация фс. Логическая, физическая организация файлов. Способы учёта свободного дискового пространства.
- •3.1 Основы файловых систем.
- •3.2, 3.3 Файлы и их атрибуты. Каталоги.
- •3.4 Логическая организация фс.
- •3.5 Логическая, физическая организация файлов.
- •3.6 Кэширование.
- •Кэширование диска.
- •3.7 Raid - системы.
- •Raid - 0.
- •Raid - 1.
- •Raid - 4.
- •Raid – 5.
- •Сравнение raid-систем.
- •5. Файловые системы fat и fat32. Структура логического диска. Элемент каталога. Логическая, физическая организация файлов. Хранение длинных имён. Raid – системы.
- •5.1 Файловая система fat16.
- •5.2 Структура логического диска fat.
- •5.3 Элемент каталога fat16.
- •5.4 Логическая организация данных.
- •Фрагментация и дефрагментация.
- •Размеры разделов и кластеров fat16 для Windows 95-2000.
- •Файловая система vfat.
- •Long File Names.
- •Элемент каталога vfat.
- •Пример длинного имени.
- •6.1 Файловая система ntfs.
- •6.2 Тома ntfs.
- •6.3 Mft и ее структура.
- •6.4 Атрибуты файлов.
- •6.5 Хранение файлов.
- •6.6 Сжатие файлов.
- •6.7 Защита целостности данных.
- •6.8 Дополнительные возможности.
- •7. Сравнение структуры логического диска fat32 и тома ntfs . Функции win32 api для работы с файлами.
- •8. Сравнение структуры логического диска Fat32 и тома ntfs. Варианты организации асинхронной работы с файлами.
- •7.1 Файловая система ntfs vs. Fat.
- •7.2 Функции win32 api для работы с файлами.
- •9. Методы распределения памяти с использованием дискового пространства. Стратегии управления виртуальной памятью.
- •Классификация методов распределения памяти.
- •9.1 Методы распределения памяти с использованием дискового пространства.
- •Страничное распределение.
- •Сегментное распределение.
- •Сегментно-страничное распределение.
- •9.2 Стратегии управления виртуальной памятью (свопинг).
- •Понятие «trashing».
- •10. Архитектура памяти ms Windows 2000. Менеджер вп. Виртуальное ап. Средства защиты памяти. Страничное преобразование. Реализация свопинга в ms Windows 2000-2003.
- •Архитектура api управления памятью.
- •11. Архитектура памяти ms Windows 2000-2003. Организация «статической » виртуальной памяти. Блоки адресов. Состояния блоков адресов. Функции Win32 api.
- •12. Архитектура памяти в ms Windows 200-2003. Организация «динамической» виртуальной памяти. Назначение и преимущество по сравнению с кучами ansi c. Функции Win32 api.
- •13. Архитектура памяти в ms Windows 2000-2003. Проецируемые файлы, назначение и использование. Функции Win32 api.
- •Проецируемые файлы.
- •14. Объекты управления центральным процессором и объединения ресурсов в ms Windows 2000-2003. Атрибуты процессов и потоков. Классы приоритетов.
- •14.1, 14.2 Управление центральным процессором и объединение ресурсов.
- •Атрибуты процессов и потоков.
- •Объекты Windows .
- •Процессы.
- •Потоки.
- •Задание (job).
- •Волокна (fibers).
- •14.3 Классы приоритетов.
- •15. Общие принципы диспетчеризация (планирование загрузки) в ms Windows 2000-2003. Классы приоритетов. Относительные приоритеты. Динамическое изменение приоритетов.
- •15.1 Общие принципы диспетчеризация (планирование загрузки) в ms Windows 2000-2003.
- •Планирование загрузки однопроцессорной системы.
- •15.3 Относительные приоритеты потоков.
- •15.4 Динамическое изменение приоритетов.
- •16. Граф состояний потоков в ms Windows 2000-2003. Поток простоя. Принципы адаптивного планирования.
- •16.1 Граф состояний потоков в ms Windows 2000.
- •16.2 Поток простоя.
- •16.3 Принципы адаптивного планирования.
- •17. Граф состояний потоков в ms Windows 2000-2003. Особенности планирования в многопроцессорных системах.
- •17.2 Особенности планирования в многопроцессорных системах.
- •18. Граф состояний потоков в ms Windows 2000-2003. Особенности планирования в ос ms Windows Vista и Server 2008.
- •18.2 Особенности планирования в ос ms Windows Vista и Server 2008.
- •19. Планирование загрузки процессорного времени в ms windows 2000-2003. Функции win 32 api создания и завершение процессов и потоков, управление потоками
- •20. Планирование загрузки процессорного времени в ms windows 2000-2003. Функции win 32 api создания и завершения потоков.
- •Управление потоками.
- •21. Критические секции и состязания. Семафоры, Мьютексы. Задача о читателях и писателях. Предотвращение критических ситуаций и средства синхронизации процессов
- •23. Синхронизация потоков с использованием объектов ядра ms Windows 2000-2003. Основные принципы синхронизации. События. Семафоры. Функции win 32 api.
- •24. Синхронизация потоков с использованием объектов ядра ms Windows 2000-2003. Основные принципы синхронизации. Таймеры ожидания. Мьютексы. Функции win 32 api.
- •25. Межпроцессорное взаимодействие. Передача информации в ms Windows 2000-2003. Анонимные каналы. Почтовые ящики. Функции win 32 api.
- •26. Межпроцессорное взаимодействие. Передача информации в ms Windows 2000-2003. Именованные каналы. Почтовые ящики. Функции win 32 api.
Модульное ядро.
Cовременная, усовершенствованная модификация архитектуры монолитных ядер ОС.
В отличие от «классических» монолитных ядер, считающихся ныне устаревшими, модульные ядра, как правило, не требуют полной перекомпиляции ядра при изменении состава аппаратного обеспечения компьютера.
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).
Микроядро.
Развитием ядерного подхода явилась архитектура на основе микроядра.
Микроядро работает в привилегированном режиме и выполняет только минимум функций по управлению аппаратурой, в то время как функции ОС более высокого уровня выполняют специализированные компоненты ОС – серверы, работающие в пользовательском режиме.
Достоинства и недостатки микроядра.
При микроядерном построении ОС работает более медленно, так как часто выполняются переходы между привилегированным и пользовательским режимом.
Систему проще функционально развивать, добавляя, модифицируя или исключая серверы пользовательского режима.
Серверы хорошо защищены друг от друга.
Объектно-ориентированный подход.
Развитием технологии расширяемых модульных систем является объектно-ориентированный подход, при котором каждый программный компонент ОС является функционально изолированным от других. Основным понятием этого подхода является “объект”.
Объект – это единица программ и данных, взаимодействующая с другими объектам посредством приема и передачи сообщений. Объект может быть представлением как некоторых конкретных вещей – прикладной программы или документа, так и некоторых абстракций – процесса, события.
Программы (функции) объекта определяют перечень действий, которые могут быть выполнены над данными этого объекта. Объект-клиент может обратиться к другому объекту, послав сообщение с запросом на выполнение какой-либо функции объекта-сервера.
Ооп: достоинства и недостатки.
Построение ОС на базе объектно-ориентированного подхода имеет следующие достоинства:
- аккумуляция удачных решений в форме стандартных объектов и создание новых объектов на их базе с помощью механизма наследования;
- предотвращение несанкционированного доступа к данным за счет их инкапсуляции во внутренние структуры объекта;
- структурированность системы, состоящей из набора хорошо определенных объектов.
В качестве основных недостатков объектно-ориентированного похода следует выделить сложность управления объектами и как следствие более медленную работу системы.
1.5 Эволюция операционных систем. Появление ос.
Так как ОС появились и развивались в процессе конструирования компьютеров, то эти события исторически тесно связаны. Поэтому чтобы представить, как выглядели ОС, мы кратко рассмотрим следующие друг за другом поколения компьютеров.
Первый настоящий цифровой компьютер был изобретен английским математиком Чарльзом Бэббиджем (Charles Babbage. 1792-1871). Хотя большую часть жизни Бэббидж посвятил попыткам создания своей «аналитической машины», он так и не смог заставить ее работать должным образом.
Это была чисто механическая машина, а технологии того времени не были достаточно развиты для изготовления многих деталей и механизмов высокой точности. Не стоит и говорить, что его аналитическая машина не имела операционной системы.
Интересный исторический факт: Бэббидж понимал, что для аналитической машины ему необходимо программное обеспечение, поэтому он нанял молодую женщину по имени Ада Лавлейс (Ada Lovelace), дочь знаменитого британского поэта Лорда Байрона. Она и стала первым в мире программистом, а язык программирования Ada назван в ее честь.