- •Министерство образования и науки Республики Казахстан
- •1.1 Данные о преподавателях:
- •Выписка из учебного плана
- •1.6 Перечень и виды заданий и график их выполнения: Виды заданий и сроки их выполнения
- •1.7 Список литературы
- •2.2 Конспект лекционных занятий
- •Тема 1.Основы операционных систем .( 2 часа)
- •1.1 Назначение и функции операционных систем
- •1.2 Эволюция развития операционных систем
- •1.3 Основные понятия, концепции ос
- •1.4 Классификация ос
- •Тема 2. Архитектура операционных систем. ( 2 часа)
- •2.1 Монолитные системы
- •2.2 Многоуровневые системы
- •Тема 3. Микроядерная архитектура ос(2 часа)
- •3.1 Основные положения архитектуры ос с микроядром
- •3.2 Преимущества и недостатки архитектуры ос с микроядром
- •Тема 4. Совместимость операционных систем( 2 часа)
- •4.1 Виды совместимости
- •4.2 Способы реализации совместимости
- •Тема 5. Представления процесса в операционной системе ( 2 часа)
- •5.1 Понятие процесса
- •5.2 Состояния процесса
- •Тема 6. Операции над процессами и связанные с ними понятия (2 часа)
- •6.1 Process Control Block и контекст процесса
- •6.2 Одноразовые операции
- •6.3 Многоразовые операции
- •Тема 7. Планирование процессов ( 2 часа)
- •7.1 Уровни планирования
- •7.2 Критерии планирования
- •7.3 Параметры планирования
- •7.4 Вытесняющее и невытесняющее планирование
- •Алгоритмы планирования
- •Тема 8. Алгоритмы синхронизации
- •8.1 Программные алгоритмы организации взаимодействия процессов
- •8.2 Алгоритм Петерсона
- •8.3 Алгоритм булочной (Bakery algorithm)
- •8.4 Команда Test-and-Set (проверить и присвоить 1)
- •8.5 Команда Swap (обменять значения)
- •Тема 9. Механизмы синхронизации (2 часа) 9. 1 Семафоры
- •9.2 Мониторы
- •9.3 Сообщения
- •Тема 10. Организация памяти компьютера. Простейшие схемы управления памятью. ( 2 часа)
- •10.1 Физическая организация памяти компьютера
- •10.2 Логическая память
- •10.3 Простейшие схемы управления памятью
- •10.4 Динамическое распределение. Свопинг
- •Тема 11. Управление файлами (2 часа)
- •11.1 Основные понятия файловой системы
- •11.2 Операции над файлами
- •11.3 Директории. Логическая структура файлового архива
- •11.4 Разделы диска. Организация доступа к архиву файлов.
- •Тема 12. Реализация файловой системы
- •12.1 Система хранения
- •12.2 Управление внешней памятью
- •12.3 Управление свободным и занятым дисковым пространством
- •12.4 Монтирование файловых систем
- •12.5 Управление "плохими" блоками
- •12.6 Производительность файловой системы
- •Тема 13. Сети и сетевые операционные системы. ( 2 часа)
- •13.1 Сетевые и распределенные операционные системы
- •13.2 Понятие протокола. Многоуровневая модель построения сетевых вычислительных систем.
- •13.3 Проблемы адресации в сети.
- •Тема 14 . Основные понятия информационной безопасности ( 2 часа)
- •14.1 Угрозы безопасности
- •14.2 Криптография как одна из базовых технологий безопасности ос
- •Тема 15. Защитные механизмы операционных систем
- •2.3 Планы лабораторных занятий
- •Практические задания
- •Практические задания.
- •2.4 Планы занятий в рамках самостоятельной работы студентов под руководством преподавателя (срсп)
- •Рекомендуемая литература: 11 доп. [324-401], 12 доп. [123-143], 13 доп.[76-92]
- •2.5 Планы занятий в рамках самостоятельной работы студентов (срс)
- •2.7 Тестовые задания для самоконтроля с указанием ключей правильных ответов
- •Ключи правильных ответов
- •2.6 Перечень экзаменационных вопросов по пройденному курсу
- •Глоссарий
- •12. Канал- специализированный процессор ввода-вывода в компьютерах класса мэйнфреймов.
- •27. Пропускная способность – количество задач, выполняемых вычислительной системой в единицу времени.
- •Выходные сведения
10.3 Простейшие схемы управления памятью
Первые ОС применяли очень простые методы управления памятью. Вначале каждый процесс пользователя должен был полностью поместиться в основной памяти, занимать непрерывную область памяти, а система принимала к обслуживанию дополнительные пользовательские процессы до тех пор, пока все они одновременно помещались в основной памяти. Затем появился «простой свопинг» (система по-прежнему размещает каждый процесс в основной памяти целиком, но иногда на основании некоторого критерия целиком сбрасывает образ некоторого процесса из основной памяти во внешнюю и заменяет его в основной памяти образом другого процесса). Такого рода схемы имеют не только историческую ценность. В настоящее время они применяются в учебных и научно-исследовательских модельных ОС, а также в ОС для встроенных (embedded) компьютеров.
Схема с фиксированными разделами. Самым простым способом управления оперативной памятью является ее предварительное (обычно на этапе генерации или в момент загрузки системы) разбиение на несколько разделов фиксированной величины. Поступающие процессы помещаются в тот или иной раздел. При этом происходит условное разбиение физического адресного пространства. Связывание логических и физических адресов процесса происходит на этапе его загрузки в конкретный раздел, иногда – на этапе компиляции.
Подсистема управления памятью оценивает размер поступившего процесса, выбирает подходящий для него раздел, осуществляет загрузку процесса в этот раздел и настройку адресов.
Наиболее распространены три стратегии.
Стратегия первого подходящего (First fit). Процесс помещается в первый подходящий по размеру раздел.
Стратегия наиболее подходящего (Best fit). Процесс помещается в тот раздел, где после его загрузки останется меньше всего свободного места.
Стратегия наименее подходящего (Worst fit). При помещении в самый большой раздел в нем остается достаточно места для возможного размещения еще одного процесса.
делирование показало, что доля полезно используемой памяти в первых двух случаях больше, при этом первый способ несколько быстрее. Попутно заметим, что перечисленные стратегии широко применяются и другими компонентами ОС, например для размещения файлов на диске.
Очевидный недостаток этой схемы – число одновременно выполняемых процессов ограничено числом разделов.Другим существенным недостатком является то, что предлагаемая схема сильно страдает от внутренней фрагментации – потери части памяти, выделенной процессу, но не используемой им. Фрагментация возникает потому, что процесс не полностью занимает выделенный ему раздел или потому, что некоторые разделы слишком малы для выполняемых пользовательских программ.
Один процесс в памяти. Частный случай схемы с фиксированными разделами – работа менеджера памяти однозадачной ОС. В памяти размещается один пользовательский процесс. Остается определить, где располагается пользовательская программа по отношению к ОС – в верхней части памяти, в нижней или в средней. Причем часть ОС может быть в ROM (например, BIOS, драйверы устройств). Главный фактор, влияющий на это решение, – расположение вектора прерываний, который обычно локализован в нижней части памяти, поэтому ОС также размещают в нижней. Примером такой организации может служить ОС MS-DOS.
Защита адресного пространства ОС от пользовательской программы может быть организована при помощи одного граничного регистра, содержащего адрес границы ОС. Оверлейная структура. Так как размер логического адресного пространства процесса может быть больше, чем размер выделенного ему раздела (или больше, чем размер самого большого раздела), иногда используется техника, называемая оверлей (overlay) или организация структуры с перекрытием. Основная идея – держать в памяти только те инструкции программы, которые нужны в данный момент.