управление динамически выделяемыми ресурсами (размещение, освобождение). Реализация защиты ресурсов от несанкционированного доступа. Сборка мусора после завершения процессов.

Центральной функцией является задача управления процессами (рис.1). При решении этой задачи в системе реализуется алгоритм, в соответствии с которым принимается решение о выборе из многих конкурирующих процессов некоторого процесса, способного развиваться, если ему будет выделен процессор.

Обработчики прерываний

рис.1

Эти три компонента ОС тесно связаны и взаимодействуют друг с другом (например, при работе с данными компоненты файловой системы запрашивают процессы управления ресурсами для получения памяти под размещение буферов).

3 КЛАССИФИКАЦИЯ ОС

В зависимости от числа программ, которые могут выполняться под управлением операционной системы одновременно, различают следующие типы операционных систем:

-однопрограммные ОС (MS-DOS) и

-мультипрограммные ОС (Windows 9x).

ОС можно также классифицировать по числу пользователей, одновременно обслуживаемых системой:

•однопользовательские (MS-DOS, Windows 3.x, ранние версии OS/2);

•многопользовательские (UNIX, Windows NT).\

-По режимам выполнения программ: а) пакетный режим (все задания (программы) объединяются в пакет, то есть пакет определяет порядок и условия их выполнения); б) интерактивный режим (режим диалога с пользователем); в) режим реального времени – выполняются программы, в которых есть самые

6

жесткие ограничения на время выполнения. Для таких программ считается, что если ответ не получен к некоторому моменту времени, то он не будет получен никогда => ошибка, сбой системы. Стандартное применение: в качестве подсистем в более сложных инженерных технических системах, в качестве систем управления техническими процессами. Современные системы являются мультирежимными.4. По структуре ОС: а) монолитная ОС. Недостатки: сложность модификации и сложность работы с ней программиста, т.к. нужно знать весь набор программ; В монолитных, или макроядерных, операционных системах ядро, состоящее из множества управляющих модулей и структур данных, не разделено на центральную часть и периферийные модули. Ядро получается монолитным, неделимым. Добавление новых функций и изменение существующих для монолитных операционных систем требует очень хорошего знания всей архитектуры операционной системы и чрезвычайно больших усилий. б) иерархическая структура – самая распространенная. Все системные компоненты разбиваются на уровни. Каждый компонент каждого слоя обеспечивает свой набор функций, четко определен межуровневый интерфейс. Программисту в такой системе проще работать, т.к. не нужно знать весь набор компонентов ОС и связи между ними, достаточно знать интерфейс того уровня, на котором он работает. Упрощается модификация самой ОС, она становится более гибкой. При такой организации ОС легче организовать механизмы защиты, в частности кольцевая защита (или защита по уровням привилегий). Существуют строгая и прозрачная иерархии. В строгой иерархии компоненты каждого слоя могут обратиться к функциям только предшествующего слоя. При прозрачной компоненте одного уровня могут обратиться к функциям всех предшествующих уровней. в) ОС виртуальных машин. Идея в том, чтобы расширить принципы мультипрограммирования до уровня распараллеливания выполнения нескольких ОС. Для каждой ОС создается виртуальная машина. Для этого создается еще один слой в иерархической организации ОС – монитор виртуальных машин. г) ОС с микроядерной архитектурой. Микроядро - это минимальная функционально полная часть ОС, которой служит основой для разработки модульных, распределенных, переносимых ОС. Микроядро на низком уровне обеспечивает реализацию всех основных функций ОС (управление процессами, ресурсами, данными). В микроядерной системе используется единый механизм взаимодействия через передачу сообщений. ПП формирует запрос в виде сообщения (в нем – идентификатор функции и параметры для ее выполнения по единому протоколу) к микроядру. Микроядро определяет, что за функция и какой сервер вызвать (или выполняет само). Сервер, получив запрос, выполняет функцию и передает рез-т тоже в виде сообщения.

7

Преимущества: гибкость настройки модификации, расширение функциональности, возможность созда-ния распределенных систем, в которой различные серверы могут выполняться на разных компьютерах в сети, повышение надежности.

0Диспетчеризация процессов, управление ресурсами,

обработка прерываний

Рис.1.5. Система с иерархической структурой

4 ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СЕТИ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ СЕТЕЙ. ПОНЯТИЯ ТОПОЛОГИИ СЕТЕЙ И МЕТОДОВ ДОСТУПА, ПРИМЕРЫ. ПОНЯТИЕ ПРОТОКОЛА И ЭТАЛОННАЯ СЕМИУРОВНЕВАЯ МОДЕЛЬ OSI ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОТКРЫТЫХ СИСТЕМ (В СЕТИ). МЕТОДЫ КОММУТАЦИИ. ПОНЯТИЕ МАРШРУТИЗАЦИИ.

Сеть (с точки зрения пользователей) можно определить как группу компьютеров, соединенных между собой при помощи специальной аппаратуры, обеспечивающей обмен информацией между компьютерами данной группы. Компьютер, подключенный к сети, на котором работает ее пользователь, называется рабочей станцией. Серверы используются как управляющие центры в сети, с которыми не работает непосредственно пользователь. Сервер имеет ресурсы и осуществляет управление ими, обеспечивая доступ к ним от других узлов сети. Если компьютеры, объединенные в сеть, расположены недалеко друг от друга и соединены с помощью высокоскоростных адаптеров и цифровых линий связи, то такую сеть называют локальной вычислительной сетью (ЛВС). Если в сеть объединяются отдельные территориально рассредоточенные компьютеры или локальные сети, расположенные на значительном удалении друг от друга, то связь обычно осуществляется через модемы и дальние низкоскоростные аналоговые линии связи, а сети такого типа называют глобальными сетями. Топология вычислительной сети - это ее структура. Топология сети определяет, каким образом связаны компьютеры в сети. Существует два основных класса сетей, различаемые по способу объединения компьютеров: широковещательная конфигурация (каждый компьютер передает информацию, которая может восприниматься всеми остальными компьютерами данной сети); последовательная конфигурация (компьютер может передавать информацию только своему ближайшему соседу, данные передаются по "эстафете").

•Шинная топология - Достоинства: упрощение логической и программной архитектуры сети; простота расширения; простота методов управления;

8

минимальный расход кабеля; отсутствие необходимости централизованного управления; надежность (выход из строя одного компьютера не нарушит работу других). Недостатки: кабель, соединяет все станции - один, => “общаться” компьютеры могут только "по очереди", => нужны специальные средства для разрешения конфликтов; затруднен поиск неисправностей кабеля, при его разрыве нарушается работа всей сети.

•Древовидная топология представляет собой комбинацию шин. Дерево образуется путем соединения нескольких шин с помощью активных повторителей или пассивных размножителей. При отказе одного сегмента сети остальные могут продолжать работу. При использовании топологии "звезда" каждый компьютер подключается отдельным кабелем к объединяющему устройству (концентратору). В центре пассивный соединитель или активный повторитель. Преимуществом такой организации является надежность (выход из строя одной станции или кабеля не повлияет на работу других). Недостатки: требуется большое количество кабеля, надежность и производительность определяются центральным узлом, который может оказаться "узким местом". Кольцевая топология относится к классу последовательных конфигураций. Основная проблема заключается в том, что все рабочие станции должны активно участвовать в пересылке информации. В случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется. Кроме того, на каждой рабочей станции необходим буфер для промежуточного хранения передаваемой информации, что замедляет передачу.

В зависимости от того, каким образом распределяются функции серверов и рабочих станций между компьютерами сети различают сети с выделенными серверами и одноранговые сети. Сети с выделенным сервером – аналоги систем типа «главныйподчиненный». Роль главного играют серверы. Они распоряжаются ресурсами, управляют информацией обменом, выполняют все организационные функции. Novell Netware– сетевая ОС, изначально разрабатывалась как серверная. Одноранговая сеть

– это сеть, в которой все компьютеры могут выполнять функции и серверов, и рабочих станций (Windows 9x). Гибридные сети – это сети с выделенными серверами, на которые сверху накладывается одноранговая сеть, объединяющая рабочие станции.

OSI. При организации связи обмен информацией должен осуществляться по определенным правилам. Эти правила определяются протоколом, который представляет собой соглашение, определяющее управление процедурами информационного обмена между взаимодействующими объектами.

Для организации взаимодействия объектов должна существовать возможность их

физического соединения. Это соединение рассматривают как физическую среду

(носитель сигнала), которая должна обладать определенными характеристиками. Данный уровень организации взаимодействия иногда считают нулевым уровнем. На физическом уровне взаимодействия (1) через каналы (линии связи) передаются последовательности бит. Второй уровень - канальный уровень или уровень управления линией передачи данных (2) - это уровень формирования из данных кадров и их последовательностей (кадр представляет собой "контейнер", в котором передаются

9

пакеты). Здесь же осуществляется управление доступом к передающей среде, обнаружение и исправление ошибок. Сетевой уровень (3) - уровень управления сетью. На этом уровне решается задача маршрутизации. Четвертый уровень - транспортный уровень (4). Все объекты сети, являющиеся точками транспортного сервиса, делятся на пользователей и исполнителей. Исполнители обеспечивают функции коммутации, маршрутизации и селекции информации. Сеансовый уровень (5) - уровень управления сеансами связи. На этом уровне обеспечивается обмен целыми сообщениями (целостными блоками информации) между объектами прикладного уровня, поддерживается диалог между процессами (выполняется функция синхронизации процедур взаимодействия, реализуется управление доступом на основе прав доступа). Шестой уровень - уровень представления данных (6). Функция протоколов этого уровня - интерпретация передаваемых данных (шифрование, сжатие информации и т.п.). Прикладной уровень (7) - уровень поддержки ППО, выполнения ПП. Здесь реализуется управление терминалами, административное управление сетью, передачей и обработкой заданий, файлов.

Коммутация - это метод установления связи, который обеспечивает передачу информации из одной точки (узла сети) в другой между динамически меняющимися источниками и приемниками данных. Каналом связи называют физическую среду и аппаратные средства, осуществляющие передачу информации от одного узла коммутации к другому либо к адресату связи. Коммутация каналов (традиционная коммутация цепей) - это метод передачи данных, при котором в сети передача информации устанавливает физическое соединение между пунктами отправления и назначения, при помощи коммутаторов путем образования составного физического канала из последовательно соединенных отдельных канальных участков. Коммутация сообщений характеризуется тем, что физическое соединение устанавливается только между соседними узлами сети, называемыми центрами, или узлами коммутации сообщений, и только на время передачи по связывающему их каналу информации. Каждое передаваемое сообщение снабжается заголовком, содержащим информацию о его адресате и отправителе, и транспортируется по сети как единое целое. При коммутации пакетов передаваемое сообщение подвергается пакетированию - разбивается на пакеты ограниченной длины. Каждый пакет сопровождается служебной информацией (заголовком). Маршрутизация в сетях - это задача определения пути, по которому должна передаваться информация (сообщения или пакеты) от ее отправителя к получателю.

Маршрутизация в сети имеет три первичные цели: обеспечить мин задержки и макс пропускную способность сети; обеспечить мин стоимость передачи информации; обеспечить каждый пакет макс возможной защитой и надежностью.

10