Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Операционные системы. Учебное пособие (лабораторный практикум)
.pdf
Загрузка в однопользовательском режиме
Процесс загрузки ОС, к сожалению, не всегда происходит так,
как это задумано. Бывают случаи, когда система отказывается загружаться нормальным образом. Основные причины, приводящие к
такой ситуации:
неисправности аппаратных средств;
дефектные блоки на диске, в частности, блоки, в которых
находится программа-загрузчик или ядро системы;
повреждения файловых систем;
неверно сконфигурированное ядро (например, при попыт-
ках установить самостоятельно скомпилированную или экспериментальную версию ядра);
ошибки в сценариях запуска (появившиеся, например, из-
за того, что вы внесли в эти сценарии какие-то исправления).
Первое, что надо знать пользователю в таком случае – как
войти в контакт с системой, заставить ее воспринимать команды,
чтобы попытаться что-то исправить. Один из возможных вариантов
действий в этом случае – попытаться запустить систему в однопользовательском режиме, т. е. с уровнем выполнения 1.
Обычно о необходимости перехода в однопользовательский
режим говорит то, что fsck не может автоматически восстановить
файловую систему при загрузке. В таких случаях бывает необходимо запустить fsck в разделе /usr, для чего требуется, чтобы раздел
был размонтирован, а этого нельзя сделать, пока не будут отключены почти все системные службы. Тут-то и требуется перейти в
однопользовательский режим, в котором запускается минимум
служб и сервисов системы.
Вы можете заставить процесс init загрузить систему в однопользовательском режиме, если зададите в командной строке загрузки ядра (в ответ на приглашение LILO boot:) аргумент single
или emergency. Точнее, в тот момент, когда на экране появится сообщение «LILO boot:», необходимо ввести
linux single root=/dev/hda1,
где вместо /dev/hda1 надо, естественно, подставить имя раздела с
корневой файловой системой. Эта команда подключит корневой
раздел и переведет систему в однопользовательский режим. В этом
режиме в системе работает только один пользователь – администра-
111
тор и запускается только очень небольшое число самых необходимых системных служб (system services) ‒ включая login. (Заметим в
скобках, что другим способом перевода системы в однопользовательский режим является применение команды telinit, однако в рассматриваемой ситуации, когда не проходит загрузка, воспользоваться этим способом вряд ли удастся).
Из соображений безопасности нормально сконфигурированная
система при загрузке оболочки в однопользовательском режиме запросит пароль пользователя root. Это очевидно, так как иначе злоумышленнику было бы очень легко, задав соответствующие аргументы загрузчику LILO, войти в систему как root со всеми вытекающими отсюда последствиями. Чтобы злоумышленники не могли
воспользоваться загрузкой в однопользовательском режиме для
входа в систему без пароля, в соответствующую секцию файла
lilo.conf должны быть добавлены две строки:
restricted
password=<password>
После выхода в оболочку вы сможете отменить те правки, которые привели к краху или предпринять какие-то другие действия
по выходу из сбойной ситуации. Если загрузиться в однопользовательском режиме все же не получается, можно попробовать загрузить систему с загрузочной дискеты, диска или флэшки, так что позаботьтесь о том, чтобы такой згрузочный носитель у вас был.
Оборудование и материалы: см. приложение 1.
Указания по технике безопасности: см. приложение 2.
Задания
Установить в виртуальную ЭВМ VirtualBox одну из двух операционных систем на выбор студента и провести исследование.
Создать 5 локальных учетных записей пользователей и систему
разграничения доступа этих пользователей к следующим ресурсам
ЭВМ: каждый локальный пользователь «видит» содержимое только
своего домашнего каталога и общесистемных каталогов (доступа к
личным файлам других пользователей у него нет), квота используемого дискового пространства – 500Мб на пользователя, процессорное время не более 2 часов в сутки, отключение возможности входа
после 22:00 до 7:00, использование ЭВМ в субботу и воскресенье –
без ограничений.
112
Вар.
Операционная система 1
(версия и год выпуска на
выбор студентов ‒ любые)
Операционная система 2
(версия и год выпуска на выбор
студентов ‒ любые)
1.
Ubuntu Linux
Lubuntu Linux
2.
Fedora Linux
CentOS Linux
3.
ASP Linux
Mandrake Linux
4.
Mageia Linux
OpenMandriva
5.
Kali Linux
BugTrack Linux
6.
Calculate Linux
Slackware Linux
7.
Red Hat Linux
OpenSuse Linux
8.
Rosa Linux
Bodhi Linux
9.
Альт Линукс
Red Star OS
10.
MCBC 3.0
Astra Linux
11.
Mandriva Linux
Black Cat Linux
12.
Elementary OS
Linix Mint
13.
Windows 95
Windows NT 4.0
14.
Gentoo Linux
Arch Linux
15.
WiFiSlax Linux
Parrot Security OS
16.
Deepin Linux
Debian Linux
17.
FreeDOS + Windows 3.11 FWG
MS-DOS 6.22 + Windows 3.11 FWG
18.
React OS
Windows XP
19.
FreeBSD
Frenzy
20.
DragonFly BSD
FreeBSD
21.
OpenIndiana
OpenSolaris
22.
NetBSD
OpenBSD
23.
ОЛИВИЯ
OpenBSD
24.
Plan9
Minix 3.0
25.
Kolibri OS
BeOS
Содержание отчета
Лабораторная работа считается выполненной студентом и засчитывается преподавателем (с зачислением баллов пропорционально выполненным пунктам отчета, т. е. необязательно, чтобы отчет содержал все пункты) при предоставлении в электронном виде
к защите (бумажная распечатка не требуется!!!) аккуратно оформленного файла-отчета в формате .pdf (презентация), .odt
(OpenOffice, LibreOffice) или .doc (Microsoft Office), именованный
по шаблону (при несоответствии работа не допускается к защите):
OS_PMI_LR7_V(номер варианта)_(фамилия).pdf
113
Файл-отчет должен иметь следующие элементы-слайды презентации или пункты текстового отчета-документа в указанном порядке
(с сохранением их номера в случае пропуска некоторых пунктов):
1. Титульный лист, содержащий название дисциплины, тему и
номер лабораторной работы, ФИО студента, курс, группу.
Форму и дизайн титульного листа студент определяет самостоятельно, ориентируясь на удобство восприятия информации на титульном листе.
2. Отметка об ознакомлении с техникой безопасности (прави-
лами поведения в компьютерном классе (аудитории, лаборатории)).
В данном пункте необходимо наличие записи «С правилами
техники безопасности при выполнении лабораторной работы и поведения в компьютерном классе (аудитории, лаборатории) ознакомлен, обязуюсь выполнять _____ (ФИО), _____ дата».
3. Постановка задачи (полное условие в соответствии с выбран-
ным вариантом).
4. Реферативный обзор информационных (интернет) источни-
ков по заданию.
В данном пункте указать по шагам:
4.1. Квотирование системных ресурсов ЭВМ в ОС семейства
Windows.
4.2. Квотирование системных ресурсов ЭВМ в ОС семейства
GNU/Linux.
4.3. Квотирование системных ресурсов ЭВМ в ОС семейства
BSD.
4.4. Понятие локального пользователя ЭВМ.
4.5. Понятие локальной группы пользователей ЭВМ.
4.6. Суперпользователь root.
4.7. Команда nice.
4.8. Команда ps.
4.9. Команда chmod.
4.10. Команда chown.
4.11. Системный сервис CRON.
4.12. Локальная электронная почта Sendmail.
4.13. Система загрузки и инициализации Systemd.
4.14. Система загрузки и инициализации ОС семейства
Windows.
4.15. Система загрузки и инициализации ОС семейства BSD.
114
Необходимо указать по порядку информационные источники и
их содержимое по заданию. Допустимо использовать текст, гиперссылки, таблицы, рисунки и т. д. любую информацию, облегчающую
просмотр и защиту презентации-отчета. Разрешено использование
только открытых публичных источников информации, не требующих передачи авторских прав или каких-либо иных отчислений.
Если информация по какому-либо из разделов реально отсутствует
в публичном доступе или засекречена, то напечатать «информация
засекречена» с указанием ведомства или организации, засекретившей данную информацию. Рекомендуемый объем реферативного
обзора – 3‒10 страниц (5‒10 слайдов).
5. Необязательный пункт отчета для получения повышенных
баллов. Экранные снимки установленной в виртуальную машину,
контролируемую студентом или на реальный компьютер, принадлежащий студенту, выбранной согласно варианта операционной системы. На скриншоте должны быть четко различимы ФИО студента
на ключевых интерфейсных элементах виртуальной машины или в
программах, запущенных внутри исследуемой ОС. Рекомендуемый
объем – 5‒10 скриншотов (5‒10 слайдов).
6. Необязательный пункт отчета для получения повышенных
баллов. Личное исследование работы операционной системы.
В данном пункте требуется написать от первого лица инструкцию по работе с несколькими программами, характерными именно
для этой ОС и отличающие ее от аналогичных ОС. Рекомендуемый
объем – 3‒5 страниц (5‒10 слайдов).
7. Необязательный пункт отчета для получения повышенных
баллов. Публичная защита отчета по лабораторной работе.
В данном пункте привести ссылку на Youtube-видео или иной
публичный видео-ресурс, на котором записана защита-выступление
отчета или презентации по лабораторной работе лично студентом.
Рекомендуемое время видеоролика – 5‒10 минут.
Контрольные вопросы
1. Создание и выполнение командных файлов в среде ОС Linux.
2. Формирование системного диска ОС Linux.
Литература: 1‒5.
115
8. АРХИТЕКТУРА СОВРЕМЕННЫХ МИКРОПРОЦЕССОРОВ
Цель работы ‒ закрепление знаний и изучение архитектуры совре-
менных микропроцессоров.
Знания и умения, приобретаемые студентом в результате освоения темы, формируемые компетенции или их части: ОПК-4.
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
знать: архитектуру современных микропроцессоров, назначение и
типы прерываний, механизм прерываний, программные прерывания, диспетчеризация прерываний в ОС, приоритезацию прерываний в ОС, процедуры обработки прерываний, системные вызовы;
уметь: находить, анализировать, реализовывать программно и использовать на практике математические алгоритмы ускорения работы операционных систем за счет более полного использования возможностей современных микропроцессоров, применять знания о принципах функционирования микропроцессоров для решения прикладных задач;
владеть: методами установки, настройки и управления операцион-
ными системами, с учетом возможностей современных микропроцессоров.
Теоретическая часть
Персональный компьютер – это настольная или переносная
ЭВМ, удовлетворяющая требованиям общедоступности и универсальности применения.
Рассмотрим состав и назначение основных блоков персонального компьютера.
Микропроцессор (CPU). Это центральный блок ПК, предназначенный для управления работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций над информацией.
Генератор тактовых импульсов. Он генерирует последовательность электрических импульсов; частота генерируемых импульсов определяет тактовую частоту машины.
Системная шина. Это основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств
между собой.
Основная память. Она предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с прочими блоками машины. Память
содержит два вида запоминающих устройств: постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ).
Внешняя память. Она относится к внешним устройствам ПК и
используется для долговременного хранения любой информации,
116
которая может когда-либо потребоваться для решения задач.
В частности, во внешней памяти хранится все программное обеспечение компьютера.
Источник питания. Это блок, содержащий системы автономного и сетевого энергопитания ПК.
Таймер. Это внутримашинные электронные часы, обеспечивающие при необходимости автоматический съем текущего момента
времени (год, месяц, часы, минуты, секунды и доли секунд). Таймер
подключается к автономному источнику питания – аккумулятору и
при отключении машины от сети продолжает работать.
Внешние устройства. Это важнейшая составная часть любого
вычислительного комплекса. Достаточно сказать, что по стоимости
внешние устройства иногда составляют свыше 50 % всего ПК. От
состава и характеристик ВУ во многом зависят возможность и эффективность применения ПК в системах управления и в народном
хозяйстве в целом.
Конструктивно все персональные компьютеры (кроме ноутбуков) выполнены в виде центрального системного блока, к которому
через разъемы подключаются внешние устройства: дополнительные устройства памяти, клавиатура, дисплей, принтер и др.
Структура микропроцессора. Собственно говоря, микропроцессор в компьютере не один – их может быть целый десяток. Собственным микропроцессором снабжена видеоплата, звуковая плата,
множество внешних устройств (например, принтер). И часто по
производительности эти микросхемы могут поспорить с главным,
центральным микропроцессором. Но в отличие от него, все они являются узкими специалистами – один отвечает за обработку звука,
другой – за создание трехмерного изображения. Основное и главное
отличие центрального процессора – это его универсальность. При
наличии необходимой мощности и соответствующего программного обеспечения, центральный процессор может взять на себя любую работу, в то время как процессор видеоплаты при всей его мощности не сможет раскодировать, например, музыкальный файл.
Любой процессор – это выращенный по специальной технологии кристалл кремния. Однако этот кристалл содержит в себе множество отдельных элементов – транзисторов, соединенных металлическими мостиками-контактами. Именно они и наделяют компьютер способностью «думать».
117
Безусловно, один транзистор никаких особых вычислений произвести не может. Единственное, на что способен этот электронный
переключатель – это пропустить сигнал дальше или задержать его,
в зависимости от подаваемого на его «затвор» напряжения. Наличие
сигнала дает логическую единицу (да), его отсутствие – логический
же ноль (нет).
Однако процессор – это не просто совокупность большого
числа транзисторов, а целая система множества важных устройств.
На любом современном процессорном кристалле находятся:
Ядро процессора ‒ это главное вычислительное устройство.
Именно здесь происходит обработка всех поступающих в процессор данных.
Сопроцессор – это дополнительных блок для самых сложных
математических вычислений, в том числе операций с «плавающей
точкой».
Кэш-память – это своеобразный накопитель для данных. В современных процессорах используется два типа кэш-памяти: первого уровня – небольшая (несколько десятков килобайт) сверхбыстрая память, и второго уровня – чуть помедленнее, зато больше – от
128 килобайт до 2 Мб.
Шина данных – это информационная магистраль, благодаря ко-
торой процессор может обмениваться данными с другими устройствами компьютера.
Наиболее важными для современного процессора параметрами
являются следующие показатели: семейство, тактовая частота, поколение.
Семейство определяет фирму-производитель микропроцессора. В настоящее время наибольшей популярностью пользуются
микропроцессоры двух фирм: Intel и AMD. Примерно равные по
производительности, микропроцессоры двух этих фирм используются большинстве современных компьютеров.
Тактовая частота. Это самый важный показатель, определяющий скорость работы процессора. Тактовая частота, измеряемая в
мегагерцах (МГц) и гигагерцах (ГГц), обозначает то количество
циклов, которые совершает работающий процессор за единицу времени (секунду).
Поколения процессоров отличаются друг от друга скоростью
работы, архитектурой, исполнением и внешним видом. Причем от-
118
личаются не только количественно, но и качественно. Так, например, при переходе от Pentium к Pentium II и затем – к Pentium III
была значительно расширена система команд (инструкций) процессора. За 27-летнюю историю процессоров фирмы Intel сменилось
восемь поколений: 8088, 286, 386, 486, Pentium, Pentium II, Pentium
III, Pentium 4 [9,18].
Модификация. В каждом поколении существуют еще и модификации, определяющие, как правило, сферу работы микропроцессора. Например, в семействе Pentium 4 имеется три модификации:
Pentium 4 Extreme Edition, предназначенный для работы на мощных
серверах, просто Pentium 4, предназначенный для производительных настольных компьютеров и Celeron-D, предназначенный для
работы на домашних компьютерах.
Тип ядра. Периодически производители микропроцессоров в
рамках одной модификации меняют технологию производства процессоров. Обычно технология определяется толщиной минимальных элементов процессора, чем более «тонкой» становится технология, тем больше транзисторов может уместиться на кристалле.
Кроме этого, переход на новую технологию помогает снизить энергопотребление и тепловыделение процессора, что очень важно для
его стабильной работы. Переход на новую технологию, как правило, влечет за собой и смену процессорного «ядра». Например,
среди процессоров Pentium 4 есть старые модели, произведенные по
0,13 микронной технологии (Northwood) и новая модификация
Prescott (0,09 микрон).
Форм-фактор. Часто смена типа ядра и архитектуры процес-
сора влечет за собой изменения в его форм-факторе, т. е. типе корпуса, в который упакован процессор. Например, новые процессоры
Pentium 4 Prescott выпускаются в форм-факторе LGA775 (Socket Т),
а старые модели рассчитаны на разъем Socket 478.
Частота шины. Шина – это своеобразная информационная ма-
гистраль, связывающая воедино все устройства, подключенные к
системной плате – процессор, оперативную память, видеоплату и
т. д. У этой «магистрали», как и у процессора, есть своя пропускная
способность, которую характеризует уже частота шины. Чем выше
этот показатель – тем лучше.
Разрядность процессора. Если тактовую частоту процессора
можно уподобить скорости течения воды в реке, то разрядность
119
процессора – ширине ее русла. Процессор с вдвое большей разрядностью может обработать вдвое больше данных в единицу времени,
в том случае, конечно, если это позволяет сделать специально оптимизированное программное обеспечение. Сегодня подавляющее
большинство «домашних» микропроцессоров – 32-разрядные
(32-битные). И это, к сожалению, явный анахронизм: большинство
из входящих в состав компьютера устройств, в том числе и шина,
обладают разрядностью 64 и 128 бит.
Размер кэш-памяти. В эту встроенную память процессор помещает все часто используемые данные. Кэш-память в процессоре
имеется двух видов. Самая быстрая – кэш-память первого уровня
16‒32 кб у процессоров Intel и до 128 кб в последних моделях AMD.
Кэш-память второго уровня менее быстрая, но зато значительно
объемнее. Так, в семействе Intel самый «богатый» кэш-памятью –
мощный Extreme Edition (2 Мб). У новых моделей Pentium 4 Prescott
и у Athlon 64 размер кэша второго уровня составляет 1 Мб.
Дополнительные возможности. Большинство современных
процессоров оснащены также рядом эксклюзивных возможностей,
которые влияют на скорость обработки информации. В их числе
можно назвать специальные системы мультимедийных команд,
предназначенных для оптимизации работы с графикой, видео и звуком. Например, процессоры Intel оснащены системой команд SSE и
SSE 2, а процессоры от AMD – аналогичным набором команд
3DNow! Одним из самых интересных новшеств в новых процессорах
Intel (начиная с Pentium 4) стала функция HyperThreading, позволяющая процессору работать с двумя потоками данных одновременно.
Количество процессоров (ядер). Повысить производительность
компьютеров можно не только за счет выбора процессора с большей тактовой частотой – добиться значительного ускорения можно,
установив в систему второй процессор! Правда, как и в случае с 64битными процессорами, для реализации этого режима (SMP), необходима поддержка «программной» составляющей. На сегодня многопроцессорный режим могут использовать «профессиональные»
версии Windows (например, Windows ХР Professional), а также ряд
программ для обработки графики и видео (Adobe Premiere, 3D Мах
и другие). Кроме того, для установки двух процессоров необходима
специальная системная плата, которая стоит в несколько раз дороже
обычной.
120
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]