Основные задачи ос

Архитектура компьютера ОС включает в себя множество не относящих к ее функциональности составляющих: файловые менеджеры, оболочки, различные утилиты. При этом на разных ОС не могут работать одни и те же программы. В результате мы выбираем ОС не по качествам ядра, что является основной характеристикой ОС, а по набору работающих по ней приложений.

Разница в производительности определяется в основном аппаратным обеспечением.

ОС объединяет стабильность. Но, несмотря на все различия между ОС остается общая концепция и функции.

Концептуальные основы построения ос

1. Базовые функции и понятия ОС (процесс, процессор, ресурс):

• определение и классификация ресурсов

• определение процесса, состояния процесса, классификация процесса

• мультипрограммирование и многозначность понятия потока

• средства ОС для управления процессами и потоками

2. Параллельность и проблема синхронизации, входит:

• проблема взаимного исключения и критический;

• выделения и свойства;

• программная реализация алгоритма Деккера: синхронизация с помощью семафора (определения и свойства семафора, семафорные примитивы, примеры использования; мониторы, как средства синхронизации процесса; проблемы тупиков; определение тупика; задачи, связанные с решением проблемы тупика(предотвращения, отходы, распознавания, взвод системы из тупика и восстановления работоспособности системы; модель системы для исследования проблемы тупиков; необходимые условия для решения проблемы тупика; методы распознавания системы с повторноиспользываемыми и подкрепляемыми ресурсами; реализация обхода тупиков; вывод системы из тупика и восстановление).

3. Управление данными

• понятие файла, логическая и физическая организация данных

• функции управление данными в ОС и структура подсистемы данными в ОС

• представление файлов, именование

• основные операции над файлами, выполняемые по запросу (создание/удаление/открытие/закрытие/преименование/копирвание/приписывание)

• логическая организация файлов

• функции, выполняемые автоматически

• перемещение файлов между уровнями внешней памяти

• динамическое распределение внешней памяти и размещение данных

• организация системы файлов

• управление доступом внешних устройств

• управление вводом/выводом

• управление внешними устройствами

• драйверы внешних устройств: назначение, принципы построения

Две основные задачи распределения ресурсов:

• Планирование (кому, когда, сколько)

• Контроль состояние ресурсов (занят или нет, сколько имеется)

03.02.2014

Лекция ОС №3

Типы ос

Типы ОС по алгоритмам управления ресурсами:

• однозначные (MS-DOS, DR-DOS) ограничиваются предоставлением пользователю виртуальной машиной, управлением периферией и файлами;

• многозначные (Windows, Unix) поддерживается параллельное исполнение некоторых задач, обеспечивает управлением разделяемыми ресурсами (процессор, память, периферия, память); делятся на невытесняющие многозначные (Winows) и вытесняющие многозначные(Unix);

• многонитевые процессорное время делиться между отдельными ветвями задач;

• одно- и многопользовательские (одно- Windows);

• мультипроцессорные (Unix) делятся на ассиметричные и симметричные ОС;

• сетевые ОС (справочник о сетевых ресурсах серверах, средства адресации процессов сети, прозрачность, доступ к ресурсам, разделение и безопасность данных);

Типы ОС по аппаратной платформе:

• ОС ПК;

• ОС мини- и мегамини;

• ОС майнфреймов;

• ОС кластеров;

• ОС сетей;

• мобильные ОС

ОС многопроцессорных компьютеров обеспечивают параллельное выполнение на отдельных процессорах сети как самой ОС, так и прикладных систем.

Основные задачи:

1. Синхронизация процесса.

2. Согласование доступа процессора к общим ресурсам.

Кластер — совокупность слабосвязанных вычислительных систем, решающих общие задачи.

Основные решающие задачи:

1. Аппаратная поддержка кластера.

2. Согласование доступа к разделяемым ресурсам.

3. Обнаружение отказов, динамическая реконфигурация .

Сетевая ОС должна поддерживать обмен между машинами по линиям связи с целью разделения ресурсов компьютера и между удаленными пользователями.

Мобильная ОС — ОС, которая сравнительно легко переносится между программно несовместимыми платформами.

Ее характерные особенности:

1. Четкая локализация апппартанозависимого кода.

2. Написание на языке высокого уровня.

Типы ОС по области приложения:

• ОС пакетной обработки (область приложений (вычесительные неоперативные задачи); критерии качества (эффективное использование оборудования); формирование на внешней памяти пакета заданий, каждое задание имеет паспорт с описанием требуемых ресурсов, из пакета заданий формируется «мультипрограммная смесь», максимально сбалансировающи использующая ресурсы; переключение задач в смеси при отказе очередной исполняемой от процессора или при завершении; результат - это работа пользователя неэффективно, ресурсы используются эффективно);

• ОС разделения времени (область приложений (диалоговые оперативные задачи); критерии качества (эффективная работа пользователя); каждому заданию мультипрограммной смеси предоставляется квант времени(менее 100 миллисек на обслуживание, то есть задачи смеси переключаются достаточно часто; результат – это повышенная эффективность работы пользователя и снижение эффективности использования аппаратуры вычислительной системы);

• ОС реального времени (область приложений (системы автоматизированного выполнения); критерии качества (обслуживание всех заявок); мультипрограммная смесь обычно состоит из фиксированного набора заранее разработанных программ, программы, как правило создаются с помощью той или иной инструментальной SCADA-системы (диспетчерские системы сбора данных и управления); выбор исполняемой программы определяется расписанием обслуживания и текущим состоянием объекта управления; критерии эффективности (время реакции системы, гарантированность времени ответа;

• ОС со смешанным режимом (пакетный режим, +разделение времени или реальное время; пакетные задания в фоновом разделе )

Типы ОС по архитектурам:

• ОС с монолитным ядром (монолитные ОС, состоящие из наборов процедур, любая из процедур может вызывать требуемую, когда ей это нужно; для постарения такой ОС нужно оттранслировать все процедуры и связать их с помощью компоновщика в единый исполняемый код)

• ОС с микроядром (основные функции ядра (обмен сообщениями, доступ к аппаратуре), характерные особенности (функции клонирования выносятся на сервера, сервера выполняют задачи в режиме пользователя, достоинства (сокращение размеров, упрощение разработки, упрощение адаптации к обстановке выбранных только требуемых серверов, упрощение сопровождения), недостаток (понижение реактивности), объекто-ориентированый подход (объекто-ориентированое программирование, данные и программы их обработки состовляют модуль с недоступностью данных извне, кроме программных точек входа; создание новых объетов из имеющихся с помощью механизмов наследования свойств; хорошая защита данных; увеличение объема кода; понижение реактивности системы);

• Распределенная ОС (по процессорам сети)

1. Сеть представляется в виде однопроцессорной машины.

2. Единая служба времени.

3. Удаленный вызов процедур для прозрачного распределения процедур по машинам компьютерам.

4. Единая подсистема контроля за разделяемыми ресурсами.

5. Многонитевость

6. Симметричность и ассиметричность ОС

Множественность операционного окружения

1. Исполнение программ, написанных для других ОС и процессоров.

2. Двоичная совместимость на уровне готовых программ.

3. Эмуляторы (низкая скорость).

4. Имитация библиотек (вызовы те же, но код для ОС на которой исполняется).

5. Реализация требуемой прикладной среды.