ВНИМАНИЕ ЧИТАТЕЛЯМ - С 62 ВОПРОСА НАПИСАНО ОТ БАЛДЫ И УДАЧИ
1. |
Определение ОС. Назначение и функции операционной системы. Место ОС в |
|
|
структуре вычислительной системы. |
3 |
||
2. |
Области применения ОС: ОС мейнфреймов, серверные ОС, ОС |
|
|
многопроцессорных систем, персональных компьютеров, смартфонов и |
|
||
планшетов, встроенные ОС, ОС сенсорных узлов, смарт-карт, ОС для IoT |
|
||
устройств. |
4 |
||
3. |
Понятие ресурса. Основные ресурсы вычислительной системы. Управление |
|
|
ресурсами. |
8 |
||
4. |
Критерии эффективности и классы ОС. |
8 |
|
5. |
Функциональные компоненты ОС персонального компьютера. |
9 |
|
6. |
Понятие интерфейса прикладного программирования |
10 |
|
7. |
Пользовательский интерфейс. |
10 |
|
8. |
Системные вызовы. |
12 |
|
9. |
Прерывания (понятие, классификация, обработка прерываний). |
14 |
|
10. |
Обработка аппаратных прерываний. |
15 |
|
11. Требования, предъявляемые к современным ОС. |
16 |
||
12. |
Виртуализация. Гипервизор 1 и 2 типа. Контейнеры. |
17 |
|
13. |
Классификации ОС |
20 |
|
14. |
Архитектура ОС. Ядро и вспомогательные модули. |
23 |
|
15. |
Классическая архитектура ОС. Монолитные и многослойные ОС. |
24 |
|
16. |
Микроядерная архитектура ОС. |
27 |
|
17. |
Процессы и потоки. Состояния потока. |
28 |
|
18. |
Функции ОС по управлению процессами. |
30 |
|
19. |
Планирование и диспетчеризация потоков, моменты перепланировки. |
30 |
|
20. |
Кооперативная и вытесняющая многозадачность, достоинства и недостатки. |
||
31 |
|
|
|
21. |
Алгоритм планирования, основанный на квантовании |
32 |
|
22. |
Приоритетное планирование. |
32 |
|
23. |
Алгоритмы планирования в ОС пакетной обработки: «первым пришел – |
|
|
первым обслужен», «кратчайшая задача – первая», «наименьшее оставшееся |
|
||
время выполнения». |
34 |
||
24. |
Алгоритмы планирования в интерактивных ОС: циклическое, приоритетное, |
||
MLFQ. |
35 |
||
25. |
Равномерные планировщики: гарантированное, лотерейное, справедливое |
|
|
планирование. |
36 |
||
26. |
Планирование в многопроцессорных системах. |
36 |
|
27. |
Планирование в системах реального времени. |
37 |
|
28. |
Алгоритм планирования Windows NT. |
39 |
|
29. |
Алгоритмы планирования Linux: О(1) |
41 |
|
30. |
Алгоритмы планирования Linux: CFS |
42 |
|
31. |
Планирование в ОС реального времени. |
43 |
|
32. |
Межпроцессное взаимодействие (почему необходимы системные средства и |
||
в каких ситуациях применяются, примеры таких средств). |
43 |
|
33. |
Синхронизация процессов и потоков: цели и средства синхронизации |
44 |
34. |
Ситуация состязаний (гонки). Способы предотвращения. |
45 |
35. |
Способы реализации взаимных исключений: блокирующие переменные, |
|
критические секции, семафоры. |
46 |
|
36. |
Классические задачи синхронизации: «производители-потребители», |
|
«проблема обедающих философов», «проблема спящего брадобрея». |
48 |
|
37. |
Взаимные блокировки. Условия, необходимые для возникновения тупика |
50 |
38.Обнаружение взаимоблокировки при наличии одного ресурса каждого типа.50
39.Обнаружение взаимоблокировки при наличии нескольких экземпляров
ресурса каждого типа. |
52 |
|
40. |
Предотвращение взаимоблокировки. Алгоритм банкира для одного вида |
|
ресурсов. |
55 |
|
41. |
Предотвращение взаимоблокировки. Алгоритм банкира для нескольких |
|
видов ресурсов. |
56 |
|
42. |
Синхронизирующие объекты ОС: системные семафоры, мьютексы, события, |
|
сигналы, барьеры, ждущие таймеры. |
58 |
|
43. |
Организация обмена данными между процессами (каналы, разделяемая |
|
память, почтовые ящики, сокеты). |
62 |
|
44. |
Функции ОС по управлению памятью. |
65 |
45. |
Алгоритмы распределения памяти без использования внешних носителей |
|
(одиночное непрерывное распределение, фиксированные, динамические, |
|
|
перемещаемые разделы). |
65 |
|
46. |
Понятие виртуальной памяти. |
68 |
47. |
Страничное распределение памяти. |
70 |
48. |
Таблицы страниц для больших объемов памяти. |
72 |
49. |
Алгоритмы замещения страниц. |
73 |
50. |
Сегментное распределение памяти. |
75 |
51. |
Сегментно-страничное распределение памяти. |
75 |
52. |
Кеш-память (понятие, принцип действия кеш-памяти). |
76 |
53. |
Случайное отображение основной памяти на кеш. |
77 |
54. |
Детерминированное отображение основной памяти на кеш. |
77 |
55. |
Комбинированный способ отображения основной памяти на кеш. |
78 |
56. |
Задачи ОС по управлению файлами и устройствами. |
78 |
57. |
Многослойная модель подсистемы ввода-вывода. |
79 |
58. |
Физическая организация диска. HDD, SSD устройства. |
80 |
59. |
Файловая система. Определение, состав, типы файлов. Логическая |
|
организация файловой системы. |
81 |
|
60. |
Физическая организация и адресация файлов. |
82 |
61. |
FAT. Структура тома. Формат записи каталога. FAT12, FAT16, FAT32, exFAT. |
83 |
62. ext2, ext3, ext4: структура тома, адресация файлов, каталоги, индексные |
|
|
дескрипторы. |
83 |
|
63. |
NTFS: структура тома, типы файлов, организация каталогов. |
83 |
64. |
Файловые операции. Процедура открытия файла. |
83 |
65. |
Организация контроля доступа к файлам. |
83 |
66. |
Отказоустойчивость файловых систем. |
83 |
67. |
Процедура самовосстановления NTFS. |
83 |
68. |
Избыточные дисковые подсистемы RAID. |
83 |
69. |
Многоуровневые драйверы. |
83 |
70. |
Дисковый кеш. Ускорение выполнения дисковых операций: традиционный |
|
дисковый кеш, кеш на основе механизма виртуальной памяти. |
83 |
|
1. Определение ОС. Назначение и функции операционной системы. Место ОС в структуре вычислительной системы.
ОС компьютера – это комплекс взаимосвязанных программ, обеспечивающий взаимодействие пользователя с вычислительной системой, а также управляющий ресурсами вычислительной системы.
Некоторые функции ОС:
● Управление процессами. ОС координирует выполнение программ, выделяет ресурсы (время процессора, память) каждому процессу.
● Управление памятью. Система организует выделение памяти для процессов и следит за эффективностью её использования.
● Управление файлами и файловыми системами. ОС предоставляет интерфейс для работы с файлами: создание, чтение, запись, удаление, а также
управление доступом к файлам.
● Управление устройствами ввода-вывода. ОС координирует доступ к
периферийным устройствам (клавиатуре, мыши, принтерам) через драйверы.
● Безопасность и защита. ОС обеспечивает безопасность данных и
пользователей через механизмы аутентификации и авторизации.
● Сетевые функции. Современные ОС поддерживают работу в компьютерных сетях: установление соединений, передача данных, управление доступом к сетевым ресурсам.
● Управление пользователями. ОС поддерживает многопользовательскую работу,
предоставляет возможности для создания различных учётных записей с разными правами доступа.
ОС регулирует конфликты, возникающие между процессами при разделении ресурсов. ОС удовлетворяет запросы на ресурсы, учитывая их свободность или занятость
2. Области применения ОС: ОС мейнфреймов, серверные ОС, ОС многопроцессорных систем, персональных компьютеров, смартфонов и планшетов, встроенные ОС, ОС сенсорных узлов, смарт-карт, ОС для IoT устройств.
ОС мейнфреймов
Мейнфрейм - большой универсальный высокопроизводительный, отказоустойчивый компьютер со значительными ресурсами ввода-вывода, большим объёмом оперативной и внешней памяти, предназначенный для использования в критически важных системах с интенсивной пакетной и оперативной транзакционной обработкой. БАНКИ СТРАХОВАНИЕ РОЗНИЧНАЯ ТОРГОВЛЯ
Обычно ОС мэйнфреймов одновременно поддерживает три вида обслуживания:
пакетную обработку(системы обработки станд заданий без участия), обработку транзакций и разделение времени(много удаленных пользователей одновременно запускают свои задания, н-р, куча запросов в БД).
Примером операционной системы универсальных машин может послужить z/OS, наследница OS/390. Однако эти операционные системы постепенно вытесняются вариантами операционной системы семейств UNIX, например GNU/Linux.
ОС серверные
Это ОС, ориентированные на работу с компьютерной сетью для организации доступа к общим ресурсам для нескольких компьютеров в сети, что позволяет давать общий доступ к данным для пользователей, групп, политик безопасности, приложений и других сетевых функций
Работают на серверах, которые представлены очень мощными персональными компьютерами, рабочими станциями, иногда универсальными машинами. Область
применения – ЛВС, региональные сети, Intranet, Internet.
Типичные представители серверных ОС:
Linux: Red Hat Enterprise Linux (RHEL), Ubuntu Server, CentOS Server, SUSE Linux Enterprise Server (SLES), Oracle Linux Solaris
FreeBSD, Windows Server 201x, macOS Server
ОС многопроцессорных систем
Основная идея - объединение множества центральных процессоров в единую систему с целью получения высокой вычислительной мощности.
Характеристики:
● Поддержка многопоточности ● Параллелизм
● Управление памятью для эффективного обмена данными ● Синхронизация !!!!!
● Распределение нагрузки ● Обработка прерываний
В SMP-системах все процессоры равноправны и способны выполнять любые задачи без ограничений. Процессоры подключаются к общей памяти и периферийным устройствам и управляются одной копией операционной системы. При должной поддержке ОС SMP-системы могут легко перемещать задачи между процессорами, эффективно распределяя нагрузку.
ОС с ASMP обычно выбирают для исполнения собственного кода один и тот же процессор (например А), в то время как другие процессоры выполняют только пользовательские задачи. Так как код ОС исполняется на одном процессоре, то ОС
ASMP довольно просто создать, усовершенствовав существующую однопроцессорную
ОС. Однако такую ОС трудно сделать переносимой. Либо производители оборудования должны ориентироваться на одну ОС, либо ОС придется постоянно переписывать для каждой аппаратной платформы.
ОС ПК
Операционные системы для персональных компьютеров в первую очередь должны обладать дружественным пользовательским интерфейсом. Хотя у систем семейства UNIX есть графическая оконная среда XWindows, долгое время она считалась менее «дружественной», чем Windows или Macintosh. Однако активная экспансия Linux в сферу персональных машин привела к тому, что эта операционная система сегодня может предложить пользователям не менее, а иногда и более удобные средства работы в графической оконной среде.
Виндовс - самый распространенный
ОС смартфонов и планшетов
Среди мобилок лидер - андроид, среди планшетов - IOS
Операционная система представляет собой набор приложений и сервисов, обеспечивающих управление ресурсами мобильного. Операционная система для смартфонов имеют поддержку сенсорных дисплеев, упрощая взаимодействие пользователей с этими устройствами. Основные функции:
■ Обеспечение совместимости всех модулей подключенных к смартфону (Wi-Fi,
Bluetooth и прочие);
■ Управление основными функциями (звонки, смс, передача данных по беспроводным сетям и прочие);
■ Поддержка дополнительных приложений.
ОС встроенные
Работают на компьютерах, которые управляют различными устройствами бытовой электроники, автомобильными информационно-развлекательными системами, POS-системами, сетевым оборудованием (маршрутизаторы, коммутаторы, точки
беспроводного доступа), промышленной автоматизацией, навигационным и
медицинским оборудованием и др.
Установки пользовательских программ - НЕТ Никак не будет работать стороннее ПО
Embedded Linux, Windows Embedded (Windows IoT) - автоматизация, медтехника,
умный дом, FreeRTOS - для маломощных в реал времени, ThreadX - тоже ток за мани,
QNX - тоже самое за мани, ток для критически важных систем типо для машин,
медтехники и промышленности, VxWorks
ОС сенсорных узлов
Сенсорные сети применяются для:
•своевременного выявления возможных отказов исполнительных механизмов, контроля вибрации, температуры, давления и т. п.
•контроля доступа к удалённым системам объекта мониторинга в режиме реального времени
•автоматизации инспекции и технического обслуживания промышленных активов
•как компоненты в энерго- и ресурсосберегающих технологий
•контроля экологических параметров окружающей среды
ОС смарт карт (типо чип в карточке банк)
На ОС для смарт-карт накладываются очень жесткие ограничения по требуемой
вычислительной мощности процессора и объему памяти. Некоторые из них могут
управлять только одной операцией, например, электронным платежом. Другие
смарт-карты являются JAVAориентированным и содержат интерпретатор виртуальной
машины JAVA.
ОС IoT
ОС для IoT устройств предназначены для управления аппаратной частью и прикладными программами в устройствах с ограниченным размером памяти.
Устройства Интернет вещей - типо умный чайник?
Contiki, TinyOS, FreeRTOS, RIOT OS, Lite OS, Ostro Linux, Windows 10 IoT , KasperskyOS