Оглавление
1. РЕЖИМЫ РАБОТЫ ЦЕНТРАЛЬНОГО ПРОЦЕССОРА. ПРИВИЛЕГИРОВАННЫЙ Режим работы процессора — состояние процессора, определяющие его поведение при выполнении различных команд и возможность доступа к различным данным. 2
2. НАЗНАЧЕНИЕ И ФУНКЦИИ ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ. 2
2
3. ЭВОЛЮЦИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ. 2
4. ПОНЯТИЕ ПРОЦЕССА (ПОТОКА). СОСТОЯНИЕ ПРОЦЕССОВ. УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ СО СТОРОНЫ ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ. 3
5. МУЛЬТИПРОГРАММИРОВАНИЕ. 3
6. РЕСУРСЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ. ВИДЫ РЕСУРСОВ. ВИРТУАЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ. 4
7. УПРАВЛЕНИЕ РЕСУРСАМИ СО СТОРОНЫ ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ. 4
8. СИСТЕМЫ РАЗДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ. 4
9. СИСТЕМЫ ПАКЕТНОЙ ОБРАБОТКИ. 4
10. СИСТЕМЫ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ 5
11. СОЗДАНИЕ ПРОЦЕССОВ. ОЧЕРЕДЬ ПРОЦЕССОВ, ДЕСКРИПТОР ПРОЦЕССА, КОНТЕКСТ ПРОЦЕССА. 5
12. МЕХАНИЗМ ПРЕРЫВАНИЙ. ВИДЫ ПРЕРЫВАНИЙ. 6
13. АЛГОРИТМЫ ОБРАБОТКИ ПРЕРЫВАНИЙ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ. 6
14. ДИСЦИПЛИНЫ ОБСЛУЖИВАНИЯ ПРЕРЫВАНИЙ. 6
15. КЛАССИФИКАЦИИ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ. 6
16. МОНОЛИТНЫЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ. 7
17. МИКРОЯДЕРНЫЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ. 7
18. РЕАЛИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ КЛИЕНТ – СЕРВЕР В МИКРОЯДЕРНЫХ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ. 7
19. СЕТЕВЫЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ. ЛОКАЛЬНЫЕ И РАСПРЕДЕЛЕННЫЕ СЕТИ. 8
20. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ. 8
21. ПЛАНИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ. ДОЛГОСРОЧНЫЙ И КРАТКОСРОЧНЫЙ ПЛАНИРОВЩИКИ. 8
22. ПРОБЛЕМЫ СИНХРОНИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ. ПОНЯТИЕ КРИТИЧЕСКОЙ СЕКЦИИ. БЛОКИРУЮЩИЕ ПЕРЕМЕННЫЕ. СЕМАФОРЫ. 9
23. ТУПИКИ. РАСПОЗНАВАНИЕ И ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ТУПИКОВ. ВОССТАНОВЛЕНИЕ СИСТЕМЫ ИЗ СОСТОЯНИЯ ДЕДЛОКА. 10
24. ФУНКЦИИ ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ПО УПРАВЛЕНИЮ ПАМЯТЬЮ. ПОНЯТИЕ ВИРТУАЛЬНОГО АДРЕСНОГО ПРОСТРАНСТВА. 10
25. МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ ПАМЯТЬЮ. ПРОБЛЕМЫ ФРАГМЕНТАЦИИ ПАМЯТИ. 11
26. СЕГМЕНТНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПАМЯТИ. ТАБЛИЦА СЕГМЕНТОВ. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ВИРТУАЛЬНОГО АДРЕСА В ФИЗИЧЕСКИЙ АДРЕС. 12
27. СТРАНИЧНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПАМЯТИ. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ВИРТУАЛЬНОГО АДРЕСА В ФИЗИЧЕСКИЙ АДРЕС. 13
28. СЕГМЕНТНО-СТРАНИЧНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПАМЯТИ. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ВИРТУАЛЬНОГО АДРЕСА В ФИЗИЧЕСКИЙ АДРЕС. 13
29. КЭШ-ПАМЯТЬ. ПРИНЦИП ИСПОЛЬЗОВАНИЯ. ДЕЙСТВИЯ ОС ПО УПРАВЛЕНИЮ КЭШ-ПАМЯТЬЮ. 14
30. ЗАДАЧИ ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ПО УПРАВЛЕНИЮ ФАЙЛАМИ И УСТРОЙСТВАМИ ВВОДА/ВЫВОДА. СИНХРОННЫЙ И АСИНХРОННЫЙ ВВОД/ВЫВОД. 15
31. МНОГОСЛОЙНАЯ МОДЕЛЬ ПОДСИСТЕМЫ ВВОДА/ВЫВОДА. 16
32. ФАЙЛОВЫЕ СИСТЕМЫ. ФУНКЦИИ ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ПО УПРАВЛЕНИЮ ФАЙЛАМИ. 16
33. ОСНОВНЫЕ ФАЙЛОВЫЕ ОПЕРАЦИИ. ПОДДЕРЖКА СО СТОРОНЫ ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ. 16
34. ФАЙЛОВЫЕ СИСТЕМЫ. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ. !!!!!!! 17
35. ФАЙЛОВАЯ СИСТЕМА UFS. ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ. 18
36. ФАЙЛОВАЯ СИСТЕМА FAT. ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ. 18
37. ФАЙЛОВАЯ СИСТЕМА NTFS. ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ. 19
38. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ. КЛАССИФИКАЦИЯ УГРОЗ. 20
39. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К ОБЕСПЕЧЕНИЮ ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ. ПОЛИТИКА ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ. 20
40. БАЗОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ. 21
41. ТЕХНОЛОГИЯ КЛИЕНТ-СЕРВЕР КАК ОСНОВА ПОСТРОЕНИЯ МИКРОЯДЕРНЫХ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ. Поддержка технологии клиент-сервер со стороны операционной системы. 22
42. РАСПРЕДЕЛЕННЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СЕТИ. МЕХАНИЗМ ОБМЕНА СООБЩЕНИЙ. ГАРАНТИРОВАННАЯ ДОСТАВКА СООБЩЕНИЙ. 23
43. МОДЕЛЬ OSI. 24
44. ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННЫЙ ПОДХОД К ПРОЕКТИРОВАНИЮ. БАЗОВЫЕ ПРИНЦИПЫ. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ. 24
РЕЖИМЫ РАБОТЫ ЦЕНТРАЛЬНОГО ПРОЦЕССОРА. ПРИВИЛЕГИРОВАННЫЙ Режим работы процессора — состояние процессора, определяющие его поведение при выполнении различных команд и возможность доступа к различным данным.
По способу адресации памяти (на примере x86):
Реальный режим: обращение к оперативной памяти происходит по реальным (действительным) адресам. Набор доступных операций не ограничен, защита памяти не используется.
Защищённый режим: обращение к памяти происходит по виртуальным адресам с использованием механизмов защиты памяти. Набор доступных операций определяется уровнем привилегий.
По уровню привилегий:
Главный принцип ввода/вывода – любые операции по управлению вводом/выводом объявляются привилегированными и могут выполняться только самой ОС.
Режим пользователя (прикладной) - выполнение команд ввода/вывода запрещено;: минимальный уровень привилегий, разрешены только операции с данными и переходы в пределах адресного пространства пользователя. Все остальные операции либо игнорируются, либо с помощью механизма обработки исключений вызывают переключение в привилегированный режим и передачу управления ядру операционной системы для выполнения специальных функций (например, отображения данных на дисплее) или аварийного завершения потока управления.
Привилегированный режим (режим ядра) - выполнение команд ввода/вывода разрешено: наравне с операциями режима пользователя, разрешены дополнительные операции — запрет или разрешение прерываний, доступ к портам ввода-вывода, специальным регистрам процессора (например, для настройки блока управления памятью).
2. Назначение и функции операционной системы.
ОС - комплекс управляющих и обрабатывающих программ, интерфейс между аппаратурой и задачами пользователя, предназначенный для эффективного использования ресурсов вычислительной системы.
Назначение:
управление вычислительными процессами в вычислительной системе;
распределение ресурсов вычислительной системы между различными вычислительными процессами;
образование программной (операционной) среды, в которой выполняются прикладные программы пользователей.
Функции:
прием от пользователя заданий или команд, выданных в виде командной строки или с помощью манипулятора (мыши);
прием и исполнение программных запросов на запуск, приостановку или остановку других программ;
загрузка в оперативную память подлежащих исполнению программ;
инициирование программы (передачи управления на ее выполнение);
идентификация всех программ и данных обеспечение работы систем управления файлами (СУФ) и/или систем управления базами данных (СУБД);
мультипрограммирования, выполнение двух и более задач на одном процессоре;
организация и управление операциями ввода/вывода;
распределение памяти, организация виртуальной памяти;
планирование и диспетчеризация заданий;
обмен сообщениями и данными между выполняющимися программами;
для сетевых операционных систем обеспечение взаимодействия связанных компьютеров;
аутентификация и авторизация пользователей;
управление временем ответа в режиме реального времени;
обеспечение минимального времени ответа в системах реального времени;
защита одной программы от влияния другой, сохранность данных;
предоставление услуг на случай частичного сбоя системы;
обеспечение работы систем программирования.
3. Эволюция операционных систем.
1945-1955 |
1955-1965 |
1965-1980 |
1980-н.в. |
Ламповые ЭВМ Работа на ЭВМ как научно –исследовательская работа |
ЭВМ на полупроводниковых схемах Разделение персонала: программисты, операторы, эксплуатационники, разработчики ЭВМ Пакетная обработка (язык управления заданиями) |
ЭВМ на базе интегральных схем Программно-совместимые ЭВМ Мультипрограммирование, спуллинг Системы разделения времени |
ЭВМ на базе больших интегральных схем, появление персональных компьютеров Появление операционных систем MS DOS и UNIX (Intel и RISC) Появление сетевых и распределенных операционных систем |
4. Понятие процесса (потока). Состояние процессов. Управление процессами со стороны операционной системы.
Процесс (или по-другому, задача) - абстракция, описывающая выполняющуюся программу. Для операционной системы процесс представляет собой единицу работы, заявку на потребление системных ресурсов. Процесс может быть:
активным, конкурировать за ресурсы комплекса и находиться в одном из следующих состояний: готовности к выполнению; выполнения; блокирования или ожидания.
пассивным, известен системе, в конкуренции не участвует.
Состояния:
• выполнение – (активное состояние процесса, во время которого процесс обладает всеми необходимыми ресурсами и непосредственно выполняется процессором); только 1 процесс может находиться в этом состоянии!
• ожидание – (пассивное состояние процесса, процесс заблокирован, он не может выполняться по своим внутренним причинам, он ждет осуществления некоторого события, например, завершения операции ввода-вывода, получения сообщения от другого процесса, освобождения какого-либо необходимого ему ресурса);
• готовность – (пассивное состояние процесса, но в этом случае процесс заблокирован в связи с внешними по отношению к нему обстоятельствами: процесс имеет все требуемые для него ресурсы, он готов выполняться, однако процессор занят выполнением другого процесса).
В состоянии выполнение в однопроцессорной системе может находиться только один процесс, а в каждом из состояний ожидание и готовность - несколько процессов, эти процессы образуют очереди соответственно ожидающих и готовых процессов.
Причины перехода процесса из состояния бездействия в состояние готовности:
по команде оператора (пользователя);
при выборе из очереди планировщиком;
по вызову из другой задачи;
по прерыванию от внешнего «инициативного» устройства;
при наступлении запланированного времени запуска программы.
Причины выхода процесса из состояния выполнения:
Процесс завершается и через супервизор передает управление ОС и сообщает о своем завершении. Супервизор уничтожает процесс или переводит его в список бездействующих процессов. В состояние бездействия процесс может быть переведен принудительно по команде оператора или путем обращения к супервизору другой задачи, требующей остановить данный процесс;
процесс переводится супервизором ОС в состояние готовности к исполнению при появлении более приоритетной задачи или окончания выделенного ему кванта времени;
процесс блокируется при невозможности предоставить ему ресурс или вследствие запроса ввода/вывода, а также по команде оператора на приостановку задачи.
Причины деблокирования процесса и перевода его в состояние готовности к исполнению:
завершение операции ввода/вывода;
освобождение затребованного ресурса;
загрузка в оперативную память страницы виртуальной памяти и т.д.
ОС выполняет следующие функции:
определяет момент снятия с выполнения текущей задачи;
сохраняет контекст текущей задачи в дескрипторе задачи;
выбирает из очереди готовых к выполнению задач следующую;
загружает контекст выбранной задачи;
запускает выбранную задачу на исполнение.