- •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
2.4.Заключение
Процесс характеризует совокупность исполняющихся команд, связанных с ресурсами и текущим временем выполнения. Совокупность исполняющихся команд находится под управлением операционной системы. В любой момент времени процесс описывается своим контекстом, который состоит из регистровой, системной и пользовательской части. В операционной системе процессы представляются определенной структурой данных – PCB, отражающей содержание регистрового и системного контекстов. Процессы могут находиться в пяти основных состояниях: рождение, готовность, исполнение, ожидание, закончил исполнение. Из состояния в состояние процесс переводится операционной системой в результате выполнения операций: создание процесса, завершение процесса, приостановка процесса, запуск процесса, блокирование процесса, разблокирование процесса, изменение приоритета процесса. Между операциями содержимое PCB не изменяется. Деятельность мультипрограммной операционной системы состоит из цепочек перечисленных операций, выполняемых над различными процессами, и сопровождается процедурами сохранения/восстановления работоспособности процессов, т. е. переключением контекста. Переключение контекста не имеет отношения к полезной работе, выполняемой процессами, и время, затраченное на него, сокращает полезное время работы процессора.
3. Планирование процессов
Процессы находятся в режиме исполнения, т.е. работают, когда в их распоряжение выделяются физические процессоры. Распределение процессоров между процессами является сложной задачей, которую решает операционная система. Под планированием процессов понимается, когда следует выделять процессоры и каким именно процессам
3.1.Уровни планирования
Термин планирование возник практически одновременно с появлением устройств прямого доступа (магнитных дисков), когда планировали задания для загрузки в машину. По мере развития операционных систем появилась задача планирования использования процессора. В настоящее время существует три основных уровня планирования
Планирование на верхнем уровне или долгосрочное планирование иногда называют планированием заданий. Средства этого уровня определяют, какие задания будут допущены в систему. Вошедшие в систему задания становятся процессами или группами процессов. Долгосрочное планирование планирует рождение новых процессов. Оно определяет степень мультипрограммирования (количество процессов, одновременно находящихся в системе). При постоянном значении степени мультипрограммирования среднее количество процессов в системе не меняется, новые процессы появляются после завершения ранее загруженных. Решение о выборе для запуска того или иного процесса оказывает влияние на функционирование вычислительной системы на протяжении достаточно длительного времени. В некоторых операционных системах долгосрочное планирование сведено к минимуму или отсутствует вовсе.
Планирование на промежуточном уровне (среднесрочное) выполняет как бы функции буфера между средствами допуска заданий в систему и средствами предоставления процессора для выполнения этих заданий. Среднесрочное планирование процессов используется при свопинге, когда определяется, когда и какой из процессов нужно перекачать на диск и вернуть обратно
Планирование на нижнем уровне (краткосрочное) определяет, какому из готовых к выполнению процессов будет предоставляться освободившийся процессор (т.е. осуществляет диспетчерские функции). Данное планирование возникает, когда завершается квант времени или исполняющийся процесс обращается к устройствам ввода-вывода.