- •1.Лекция 1.Операционная система. Введение
- •1.1.Структура вычислительной системы
- •1.2.Что такое операционная система
- •1.2.1. Операционная система как виртуальная машина.
- •1.2.2.Операционная система как менеджер ресурсов
- •1.2.3.Операционная система как защитник пользователей и программ
- •1.2.4.Операционная система как постоянно функционирующее ядро
- •1.3.История эволюции вычислительных систем
- •1.3.1.Первый период (1945–1955 гг.). Ламповые машины. Операционных систем нет
- •1.3.2.Второй период (1955 г.–начало 60-х). Компьютеры на основе транзисторов. Пакетные операционные системы
- •1.3.3.Третий период (начало 60-х – 1980 г.). Компьютеры на основе интегральных микросхем. Первые многозадачные ос
- •1.3.4.Четвертый период (с 1980 г. По настоящее время). Персональные компьютеры. Классические, сетевые и распределенные системы
- •1.4. Функции операционной системы.
- •1.5.Основные понятия, концепции ос
- •1.5.1.Системные вызовы
- •1.5.2.Прерывания
- •1.5.3.Исключительные ситуации
- •1.5.4.Файлы
- •1.6.Архитектурные особенности ос
- •1.6.1.Монолитное ядро
- •1.6.2.Многоуровневые или слоеные системы (Layered systems)
- •1.6.3.Виртуальные машины
- •1.6.4.Микроядерная архитектура
- •1.6.5.Смешанные системы
- •1.7.Классификация операционных систем
- •1.7.1.Реализация многозадачности
- •1.7.2.Поддержка многопользовательского режима
- •1.7.3.Многопроцессорная обработка
- •1.7.4.Системы реального времени
- •2 Процессы
- •2.1.Понятие процесса
- •2.2.Состояния процесса
- •2.3.Операции над процессами и связанные с ними понятия
- •2.3.1.Набор операций
- •2.3.2.Блок управления процессом (рсв Process Control Block) и контекст процесса
- •2.3.3.Одноразовые операции
- •2.3.4.Многоразовые операции
- •2.3.5.Переключение контекста
- •2.3.7.Нити исполнения
- •2.4.Заключение
- •3. Планирование процессов
- •3.1.Уровни планирования
- •3.2.Цели планирования
- •3.4. Критерии планирования
- •3.5.Вытесняющее и не вытесняющее планирование
- •3.5.Алгоритмы планирования
- •3.5.1.Планирование по принципу fifo
- •3.5.2.Циклическое планирование)
- •3.5.3. Планирование по принципу кратчайшее задание - первым
- •3.5.4.Гарантированное планирование
- •3.5.5.Приоритетное планирование
- •3.5.6.Многоуровневые очереди (Multilevel Queue)
- •3.5.7.Многоуровневые очереди с обратной связью (Multilevel Feedback Queue)
- •3.6.Заключение
- •4. Лекция: Кооперация процессов и основные аспекты ее логической организации
- •4.1.Взаимодействующие процессы
- •4.2.Средства обмена информацией
- •4.3.Логическая организация механизма передачи информации
- •4.4.Информационная валентность процессов и средств связи
- •4.5.Особенности передачи информации с помощью линий связи
- •4.5.1.Буферизация
- •4.5.2.Поток ввода/вывода и сообщения
- •4.5.3.Надежность средств связи
- •4.5.4.Завершение связи
- •4.6.Нити исполнения
- •4.7.Заключение
2.3.Операции над процессами и связанные с ними понятия
2.3.1.Набор операций
Операционная система, совершая операции над процессами, изменяет их состояния. Операции, совершаемые операционной системой, соответствуют стрелкам на диаграмме состояний, изображенной на рисунке 2.3. Рассмотрим их попарно:
создание процесса – завершение процесса;
приостановка процесса (перевод из состояния «исполнение» в состояние «готовность») – запуск процесса (перевод из состояния «готовность» в состояние «исполнение»);
блокирование процесса (перевод из состояния «исполнение» в состояние «ожидание») – разблокирование процесса (перевод из состояния «ожидание» в состояние «готовность»).
Операции создания и завершения процесса являются одноразовыми. Они применяются к процессу не более одного раза (некоторые системные процессы при работе вычислительной системы не завершаются никогда). Все остальные операции, связанные с изменением состояния процессов, как правило, являются многоразовыми.
При операции запуск процесса операционная система из множества процессов, находящихся в состоянии «готовность», выбирает один. Выбор осуществляется согласно заложенного в операционной системе алгоритма планирования.
2.3.2.Блок управления процессом (рсв Process Control Block) и контекст процесса
Для управления процессами операционной системе необходима информация об объекте управления, т.е. о процессах. Процесс характеризуется следующей информацией:
программный счетчик процесса, т.е. адрес команды для исполнения процесса;
содержимое регистров процессора;
данные, необходимые для планирования использования процессора и управления памятью (приоритет процесса, размер и расположение адресного пространства и т. д.);
учетные данные (идентификационный номер процесса, какой пользователь инициировал его работу, общее время использования процессора данным процессом и т. д.);
сведения об устройствах ввода-вывода, связанных с процессом (например, какие устройства закреплены за процессом, таблица открытых файлов).
Состав и строение данных о процессе зависят от конкретной операционной системы. В рамках курса операционные системы считается, что информация о процессах доступна операционной системе и хранится в одной структуре данных, которая называется блоком управления процессом PCB (Process Control Block). Блок управления процессом является моделью процесса для операционной системы. Любая операция, производимая операционной системой над процессом, вызывает изменения в PCB. Содержимое PCB между операциями остается постоянным.
Информация, хранимая в блоке управления процессом, делится на две части: регистровый контекст и системный контекст. Регистровым контекстом процесса называется содержимое всех регистров общего назначения процессора (включая значение программного счетчика). Содержимое остальных регистров процессора называется системным контекстом процесса. Информации, получаемой с регистровых и системных контекстов, достаточно для управления работой процесса в операционной системе.
С точки зрения пользователя, наибольший интерес вызывает вычислительная деятельность процесса, последовательность преобразования данных и полученные результаты. Пользовательским контекстом называются данные, находящиеся в адресном пространстве процесса
Совокупность регистрового, системного и пользовательского контекстов процесса называется контекстом процесса. В любой момент времени процесс полностью характеризуется своим контекстом.