- •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
1.2.Что такое операционная система
В настоящее время вычислительная техника является неотъемлемой частью жизни человека. Многие потребности человека невозможно осуществить без привлечения вычислительных средств. Появился информационный ресурс, требующий своих законодательных основ, хранения, защиты и т.д. В основе всех перемен находится вычислительна техника, управляет которой операционная система. Рассмотрим понятие операционной системы с разных точек
1.2.1. Операционная система как виртуальная машина.
Архитектура компьютеров на уровне машинных команд неудобна для использования прикладными программами. Например, работа с диском невозможна без контроллера диска, который осуществляет ввод команд вращения диска, поиска и форматирования дорожек, чтения и записи секторов и т.д. При программировании прикладных программ необязательно учитывать все особенности работы оборудования. Этим занимаются разработчики драйверов устройств. Достаточно представить пространство диска как набор файлов. Файл может быть открытым или закрытым для чтения или записи, может быть использован для получения или сброса информации. Данное представление проще для восприятия и работы. Не надо заботиться о деталях перемещения головок дисков или организации работы мотора. Аналогичным образом, операционная система берет на себя вопросы организации работы компьютера: т.е. прерываний, работы таймера, управления памятью и т. д. Более того, на современных вычислительных комплексах создается иллюзия неограниченного размера оперативной памяти и числа процессоров. Всем этим занимается операционная система, которая представляется пользователю виртуальной машиной, с которой проще иметь дело, чем непосредственно с оборудованием компьютера.
1.2.2.Операционная система как менеджер ресурсов
Операционная система управляет всеми ресурсами компьютера. К одному и тому же ресурсу в одно и то же время могут обращаться множество программ или пользователей. Например, для организации печати система организует буферизацию информации, предназначенной для печати, на диск и организует очередь на печать. Операционная система планирует, распределяет и организует работу ресурсов. Она осуществляет упорядоченное и контролируемое распределение процессов, памяти и других ресурсов между различными программами.
1.2.3.Операционная система как защитник пользователей и программ
При совместной работе пользователей возникает проблема организации их безопасной деятельности. Встают вопросы обеспечения сохранности информации на диске, чтобы никто не мог удалить или повредить чужие файлы. Ни к чему хорошему не приведет, если программы одних пользователей будут вмешиваться в работу программ других пользователей. Возможны попытки несанкционированного использования вычислительной системы. Организацию безопасной работы пользователей и их программ осуществляет операционная система
1.2.4.Операционная система как постоянно функционирующее ядро
Операционную систему можно представить как программу, постоянно работающую на компьютере и взаимодействующую со всеми прикладными программами. Во многих современных операционных системах постоянно работает на компьютере лишь часть операционной системы, называемая ядром.
1.3.История эволюции вычислительных систем
История развития операционных систем неразрывно связана с аппаратным обеспечением. Аппаратная часть и программное обеспечение эволюционировали совместно и оказывали взаимное влияние друг на друга. Появление новых технических возможностей приводило к прорыву в области создания удобных, эффективных и безопасных программ, а свежие идеи в программной области стимулировали поиски новых технических решений. Критерии удобства, эффективности и безопасности играли роль факторов естественного отбора при эволюции вычислительных систем.