- •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
4.4.Информационная валентность процессов и средств связи
Понятие информационной валентности отвечает на следующие вопросы: Какое количество процессов может быть одновременно связано с конкретным средством связи? Какое количество средств связи может быть задействовано между двумя процессами?
При обмене данными с помощью прямой адресации задействовано одно средство связи, и только два процесса могут быть связаны с ним. При непрямой адресации может существовать более двух процессов, использующих один и тот же промежуточный объект для хранения данных, и более одного объекта хранения данных может быть использовано двумя процессами.
К этой же группе вопросов следует отнести и вопрос о направленности связи. Является ли связь однонаправленной или двунаправленной? Однонаправленной связью называется связь, которая используется процессом только для приема информации или только для ее передачи. При двунаправленной связи процесс использует связь и для приема, и для передачи данных. В коммуникационных системах однонаправленную связь называют симплексной, двунаправленную связь с поочередной передачей информации в разных направлениях – полудуплексной, двунаправленную связь с возможностью одновременной передачи информации в разных направлениях – дуплексной. Прямая и непрямая адресация не имеет отношения к направленности связи.
4.5.Особенности передачи информации с помощью линий связи
Передача информации с помощью линий связи получили наибольшее распространение. Они безопасны по сравнению с разделяемой памяти и более информативны по сравнению с сигнальными средствами коммуникации. Рассмотрим особенности передачи информации с помощью линий связи
4.5.1.Буферизация
Организация передачи информации с помощью линий связи невозможна без ответа на следующие вопросы. Сохраняет ли линия связи переданную информацию до ее получения? Каков объем этой информации? Т.е., обладает ли канал связи буфером и каков объем этого буфера. Существует три возможных варианта организации буфера.
Буфер нулевой емкости или его отсутствие. В этом случае информация не сохраняется на линии связи. Процесс, который посылает информацию, должен удостовериться в получении ее, прежде чем продолжить свою работу (в реальности этот случай никогда не реализуется).
Буфер ограниченной емкости. Если в момент передачи данных в буфере достаточно места для приема информации от процесса процесс не переходит в состояние «ожидание». Информация просто копируется в буфер. Если в момент передачи данных буфер заполнен или места недостаточно процесс, передающий информацию, переходит в состояние «ожидание» до появления в буфере свободного пространства.
Буфер неограниченной емкости. Теоретически это возможно, но практически вряд ли реализуемо.
При использовании канального средства связи с непрямой адресацией под емкостью буфера обычно понимается количество информации, которое может быть помещено в промежуточный объект для хранения данных.
4.5.2.Поток ввода/вывода и сообщения
Существует две модели передачи данных по каналам связи – поток ввода-вывода и сообщения.
При потоковой модели операции передачи/приема информации не интересуются содержимым данных. Данные представляют собой простой поток байтов, без какой-либо их интерпретации со стороны системы. Процессу следует прочитать определенное количество байтов. Его не интересует, были они переданы одновременно одним куском или порциями в разные промежутки времени, пришли они от одного процесса или от разных процессов. Потоковая модель является одним из наиболее простых способов передачи информации между процессами по линиям связи. Информацией о потоке обладает только процесс, создавший ее. Этой информацией он может поделиться со своими наследниками или с другими процессами.
В модели передачи данных с помощью сообщений на передаваемые данные накладывается структура. Весь поток информации разделяется на отдельные сообщения, между которыми вводятся границы сообщений. Примером границ сообщений являются точки между предложениями в сплошном тексте или границы абзаца. Кроме того, к передаваемой информации могут быть присоединена информация об источнике и получателе данных.
И потоковые линии связи, и каналы сообщений всегда имеют буфер конечной длины. Емкость буфера для потоков данных измеряют в байтах, емкость буфера для сообщений - в сообщениях.