- •1. Определение ос. Назначение и функции операционной системы. Место ос в структуре вычислительной системы.
- •3. Понятие ресурса. Основные ресурсы вычислительной системы. Управление ресурсами.
- •4. Критерии эффективности и классы ос.
- •8. Прерывания (понятие, классификация, обработка прерываний).
- •9. Требования, предъявляемые к современным ос.
- •10. Виртуализация. Гипервизор 1 и 2 типа. Контейнеры.
- •11. Архитектура ос. Ядро и вспомогательные модули.
- •12. Классическая архитектура ос. Монолитные и многослойные ос.
- •13. Микроядерная архитектура ос.
- •14. Процессы и потоки. Состояния потока
- •15. Планирование и диспетчеризация потоков, моменты перепланировки.
- •16. Алгоритм планирования, основанный на квантовании.
- •17. Приоритетное планирование.
- •18. Алгоритмы планирования в ос пакетной обработки: «первым пришел – первым обслужен», «кратчайшая задача – первая», «наименьшее оставшееся время выполнения».
- •Наименьшее оставшееся время выполнения
- •19. Алгоритмы планирования в интерактивных ос: циклическое, приоритетное, гарантированное, лотерейное, справедливое планирование.
- •Циклическое планирование (квантование)
- •Гарантированное планирование
- •Лотерейное планирование
- •Справедливое планирование
- •Приоритетное планирование
- •20. Алгоритм планирования Windows nt.
- •21. Алгоритмы планирования Linux: о(1), cfs.
- •22. Синхронизация процессов и потоков: цели и средства синхронизации.
- •23. Ситуация состязаний (гонки). Способы предотвращения.
- •24. Способы реализации взаимных исключений: блокирующие переменные, критические секции, мьютексы
- •25. Взаимные блокировки. Условия, необходимые для возникновения тупика.
- •26. Предотвращение взаимоблокировки. Алгоритм банкира для одного вида ресурсов.
- •27. Предотвращение взаимоблокировки. Алгоритм банкира для нескольких видов ресурсов.
- •28. Синхронизирующие объекты ос: системные семафоры, мьютексы, события, сигналы, барьеры, ждущие таймеры.
- •29. Организация обмена данными между процессами (каналы, разделяемая память, почтовые ящики, сокеты).
- •Каналы.
- •Разделяемая память
- •Почтовые ящики
- •Сокеты.
- •30. Функции ос по управлению памятью.
- •31. Алгоритмы распределения памяти без использования внешних носителей (фиксированные, динамические, перемещаемые разделы).
- •Распределение памяти динамическими разделами
- •32. Понятие виртуальной памяти Виртуализация памяти
- •Виртуальное адресное пространство - совокупность виртуальных адресов процесса. И эта совокупность может превышать объем физической памяти.
- •Структура виртуального адресного пространства
- •Виды виртуального адресного пространства:
- •33. Страничное распределение памяти.
- •34. Таблицы страниц для больших объемов памяти.
- •1 Многоуровневые таблицы страниц
- •2 Инвертированные таблицы страниц
- •35. Сегментное распределение памяти.
- •36. Сегментно-страничное распределение памяти.
- •37. Задачи ос по управлению файлами и устройствами.
- •38. Многослойная модель подсистемы ввода-вывода.
- •39. Физическая организация диска. Hdd, ssd устройства.
- •40. Файловая система. Определение, состав, типы файлов. Логическая организация файловой системы.
- •41. Физическая организация и адресация файлов.
- •42. Fat. Структура тома. Формат записи каталога. Fat12, fat16, fat32, exFat
- •43. Ufs, ext2: структура тома, адресация файлов, каталоги, индексные дескрипторы.
- •44. Ntfs: структура тома, типы файлов, организация каталогов.
- •45. Файловые операции. Процедура открытия файла.
- •46. Организация контроля доступа к файлам. Контроль доступа к файлам на примере Unix.
- •47. Отказоустойчивость файловых систем.
- •48. Избыточные дисковые подсистемы raid.
- •49. Многоуровневые драйверы.
- •50. Ускорение выполнения дисковых операций: традиционный дисковый кэш, кэш на основе механизма виртуальной памяти.
- •Классические задачи синхронизации: “производители-потребители”, “проблема обедающих философов”, “проблема спящего брадобрея”.
- •1. Официант
- •2. Иерархия вилок
- •3. Монитор
49. Многоуровневые драйверы.
Постепенно, по мере развития операционных систем и усложнения структуры подсистемы ввода вывода, наряду с традиционными драйверами в операционных системах появились так называемые высокоуровневые драйверы, которые располагаются в общей модели подсистемы ввода-вывода над традиционными драйверами.
Вместо того чтобы концентрировать все функции по управлению устройством в одном программном модуле, во многих случаях гораздо эффективней распределить их между несколькими модулями в соседних слоях иерархии. Традиционные драйверы, которые стали называть низкоуровневыми драйверами, или драйверами устройств, подчеркивая их непосредственную связь с управляемым устройствами, освобождаются от высокоуровневых функций и занимаются только низкоуровневыми операциями.(фундамент для драйверов более высоких уровней)
Несколько драйверов, управляющих одним устройством, но на разных уровнях, можно рассматривать как набор отдельных драйверов или как один многоуровневый драйвер.
При наличии большого количества драйверов разного уровня усложняются связи между ними, что, в свою очередь, усложняет их взаимодействие, и именно эта ситуация привела к стандартизации внутреннего интерфейса в подсистеме ввода-вывода и выделения специальной оболочки в виде менеджера ввода-вывода, выполняющего служебные функции по организации работы драйверов.
ПРИМЕР:
Например, в подсистеме управления графическими устройствами, такими как графические мониторы и принтеры, также существует несколько уровней драйверов. На нижнем уровне работают аппаратные драйверы, которые позволяют управлять конкретным графическим адаптером или принтером определенного типа, заставляя их выполнять некоторый набор примитивных графических операций: вывод точки, окружности, заполнение области цветом, вывод символов и т.п. Высокоуровневые графические драйверы строят на базе этих операций более мощные операции, например масштабирование изображения, преобразование графического формата в соответствии с разрешающими возможностями устройства и т.п. Самый верхний уровень подсистемы составляет менеджер окон, который создает для каждого приложения виртуальный образ экрана в виде набора окон, в которые приложение может выводить свои графические данные. Менеджер управляет окнами, отображая их в определенную область физического экрана или делая их невидимыми, а также предоставляет к ним совместный доступ с контролем прав доступа. Менеджер окон уже не зависит от особенностей конкретного графического устройства, предоставляя высокоуровневым драйверам заниматься преобразованием форматов выводимых данных.
50. Ускорение выполнения дисковых операций: традиционный дисковый кэш, кэш на основе механизма виртуальной памяти.
Во многих операционных системах запросы к блок-ориентированным внешним устройствам с прямым доступом (например, диски) перехватываются промежуточным программным слоем — подсистемой буферизации, называемой также дисковым кэшем.
При поступлении запроса на чтение некоторого блока диспетчер дискового кэша просматривает свой буферный пул, находящийся в системной области оперативной памяти, и если требуемый блок имеется в кэше, то диспетчер копирует его в буфер запрашивающего, процесса. Операция ввода-вывода считается выполненной, хотя физического обмена с устройством не происходило, при этом выигрыш во времени доступа к файлу очевиден.
При записи данные также попадают сначала в буфер, и только потом, при необходимости освободить место в буферном пуле или же по требованию приложения они действительно переписываются на диск. Операция же записи считается завершенной по завершении обмена с кэшем, а не с диском.
Существуют два способа организации дискового кэша:
Первый способ, который можно назвать традиционным, основан на автономном диспетчере кэша, обслуживающем набор буферов системной памяти и самостоятельно организующим загрузку блока диска в буфер при необходимости, не обращаясь за помощью к другим подсистемам ОС.
Второй способ основан на использовании возможностей подсистемы виртуальной памяти по отображению файлов в память, рассмотренных в предыдущем разделе. При этом способе функции диспетчера дискового кэша значительно сокращаются, так как большую часть работы выполняет подсистема виртуальной памяти, а значит, уменьшается объем ядра ОС и повышается его надежность. Однако применение механизма отображения файлов имеет одно ограничение — во многих файловых системах существуют служебные данные, которые не относятся к файлам, а следовательно, не могут кэшироваться. Поэтому в таких случаях наряду с кэшем на основе виртуальной памяти применяется и традиционный кэш.