- •Конспект лекций по курсу: «Операционные системы. Ч.1»
- •Введение
- •Аппаратные средства.
- •Центральный процессор.
- •Разрядность шины памяти.
- •Архитектура процессора.
- •Процессорное ядро.
- •Декодер.
- •Регистры процессора.
- •Многопроцессорные и многоядерные системы.
- •Многоядерные системы.
- •Оперативная память.
- •Адресация оп.
- •Ввод-вывод.
- •Прерывания.
- •Внешние устройства.
- •Классификация ос.
- •Основные понятия ос.
- •Структура ос.
- •Программная структура ос.
- •Программная структура ядра.
- •Интерфейсы системы вызовов.
- •Понятие мобильной ос.
- •Микроядерная архитектура.
- •Основные компоненты ос
- •Процессы и потоки.
- •Потоки.
- •Взаимодействие процессов, потоков.
- •Управление памятью.
- •Организация виртуальной памяти в ос.
- •Организация виртуальной памяти.
- •Сегментно-страничное распределение.
- •Преобразование адресов.
- •Буферы быстрого преобразования адреса.
- •Инвертированные таблицы страниц.
- •Алгоритмы замещения страниц.
- •Распределение виртуального адресного пространства.
- •Очистка страниц.
- •Перезапуск прерванной команды процессора.
- •Хранение страничной памяти на диске.
- •Реализация виртуальной памяти ос multics.
- •Виртуальная память в ос с аппаратной платформой Intel Pentium.
- •Защита памяти.
- •Ввод-вывод.
- •Контроллеры устройств.
- •Обмен данными с реальной оп.
- •Принципы программной реализации управления вводом-выводом.
- •Программная организация ввода-вывода.
- •Уровни реализации ввода-вывода.
- •Обработчики прерываний
- •Драйверы устройств.
- •Управление внешними устройствами.
- •Службы времени.
- •Алфавитно-цифровые терминалы.
- •Программное обеспечение ввода.
- •Программное обеспечение вывода.
- •Датчики.
- •Управление электропотреблением.
- •Файловые системы.
- •Логическая и физическая организация файлов.
- •Файловая система msdos.
- •Организация нескольких логических разделов.
- •Надежность файловой системы.
- •Производительность фс.
- •Файловая система cdr.
- •Формат записи каталога.
- •Сжатие видеоинформации.
- •Стандарт mpeg (Motion Picture Expert Group).
- •Структура реальной оп.
- •Структура виртуальной оп виртуальной машины.
- •Организация вычислительного процесса.
- •Планирование и диспетчирование.
- •Обработка прерываний.
- •Управление памятью.
- •Управление внешней памятью.
- •Планирование и диспетчирование.
- •Управление вводом-выводом.
- •Средства программирования и инструментальные средства.
- •Сетевые возможности операционных систем.
- •Понятие dce.
- •Подходы к обеспечению безопасности информации в ос.
Управление внешними устройствами.
Магнитные диски.
Структура информации на носителях – самостоятельно.
Особенностью контроллеров дисков является одновременная поддрежка дисковых устройств, совмещение операций ввода-вывода, повторение операций в случае ошибки.
RAID-массивы.
Как правило, дисковые накопители являются наиболее узким местом в вычислительной системе. Для устранения этого недостатка были разработаны устройства, повышающие надежность дисковых систем. Идея – использовать несколько дисков для хренения информации таким образом, что вывод из строя одного устройства или его части не помешал бы восстановить работоспособность системы (полностью или частично). Одним из вариантов являются RAID-массивы.
RAID0 – массив дисков(несколько накопителей) разбивается на полосы, состоящие из одинакового числа секторов. Первый блок записывается на первую полосу, второй на вторую и так далее.
Способ хранения назыывается "чередующийся набор". Запрос чтения или записи длинной полосы разбивается контроллером на части и выполняется параллельно, то есть, считывание/запись на все диски сразу.
RAID0 хорошо работает, когда блок считывания/записи большой – параллельная работа. При считывании маленькими частями медленнее.
RAID1 – полоса при записи записывается дважды. При чтении может использоваться любая копия.
Недостаток: снижение используемой емкости.
Достоинство: высокая надежность
Недостаток: требуется синхронизация вращения всех дисков, желательно, чтобы контроллер сам подсчитывал контрольную сумму(иначе большие системные издержки) – дорого.
RAID3 – упрощенный RAID2.
RAID4 – аналог RAID0 с битом четности
RAID5 – биты четности распределяются по массиву равномерно.
Службы времени.
В общем случае, ОС может поддерживать следующие элементы службы времени:
-интервальный таймер(как правило используется для задания кванта времени). Реализация – счетчик, уменьшающий свое значение, при приходе 0 – прерывание.
- часы(задают время и дату), как правило пытаются от аккумуляторной батареи, при выключении пытания обнуляются.
- таймер ЦП – учитывает время работы ЦП, в случае зацикливания – прерывание
- компаратор – предназначен для выработки прерываний в заданный момент времени. Реализация – два счетчика, значения которых сравниваются
- мягкие таймеры – предназначены для выработки прерываний с требуемой при выполнении определенных функций частотой(отсутствие работы ЦП, ошибки преобразования TLB...)
- сторожевые таймеры – как правило, используются для управления энергопотреблением и приостановки оборудования – время пустого вращения винчестера, не использования экрана и так далее.
Для каждой компоненты службы времени существует набор системных команд ЦП.
