- •Часть I. Программное обеспечение
- •КОМПЬЮТЕР
- •Определение программного обеспечения
- •Взаимодействие аппаратного и программного обеспечения
- •Межпрограммный интерфейс и взаимодействие программ различных уровней
- •Системное
- •СИСТЕМНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
- •СИСТЕМНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
- •ПРИКЛАДНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
- •ПРИКЛАДНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
- •ПРИКЛАДНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
- •ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
- •Часть II.1
- •Операционная система, сокр. ОС (англ. operating system, OS)— комплекс
- •Основные функциональные задачи ОС
- •Операционная система как виртуальная машина
- •Операционная система как менеджер ресурсов
- •Операционная система как постоянно функционирующее ядро
- •Основные понятия, концепции ОС
- •Основные понятия ОС
- •Основные понятия ОС
- •Основные понятия ОС
- •Основные понятия ОС
- •Основные понятия ОС
- •Основные функции классической ОС
- •Классификация ОС
- •Классификация ОС
- •Классификация ОС
- •Классификация ОС
- •Часть II.2
- •Ядро и вспомогательные модули операционной системы
- •Модули ядра ОС
- •Вспомогательные модули операционной системы
- •Вспомогательные модули операционной системы
- •Ядро и вспомогательные
- •Привилегированный режим процессора
- •Привилегированный режим работы
- •Многослойная структура ОС
- •Детализация структуры ядра
- •Аппаратная зависимость ОС
- •Переносимость операционной системы
- •Переносимость операционной системы
- •Микроядерная архитектура
- •Микроядерная архитектура
- •Достоинства микроядерной архитектуры
- •Совместимость операционных систем
- •Часть II.3
- •Управление памятью
- •Физическая организация памяти
- •Иерархия памяти
- •Представление потоков в оперативной памяти
- •Связывание адресов
- •Виртуальное
- •Виртуальное адресное пространство
- •Алгоритмы распределения памяти
- •Схема с фиксированными разделами
- •Динамическое распределение. Свопинг.
- •Схема с переменными разделами
- •Страничная организация
- •Связь логического и физического адресов
- •Схема адресации при страничной организации
- •Сегментная и сегментно-страничная организация памяти
- •Преобразование логического адреса при сегментной организации
- •Формирование адреса при странично- сегментной организации памяти
- •Виртуальная память
- •Концепция работы с виртуальной памятью
- •Кэширование данных
- •Кэширование данных
- •Часть II.4
- •Организация данных на физических носителях
- •Организация данных на физических носителях
- •Разделы диска
- •Логические устройства. RAID-массивы
- •Создание и управление разделами
- •Менеджер дисков в Windows XP
- •Разделы в UNIX
- •Разделы в UNIX
- •Физическая организация и адресация файлов
- •Физическая организация файла
- •Физическая организация файла
- •Физическая организация файла
- •Физическая организация файла
- •Физическая организация FAT
- •Физическая организация FAT
- •Физическая организация FAT
- •Физическая организация FAT
- •Физическая организация ufs
- •Физическая организация ufs
- •Физическая организация ufs
- •Физическая организация ufs
- •Физическая организация NTFS
- •Физическая организация NTFS
- •Физическая организация NTFS
- •Структура файла в NTFS
- •Структура файла в NTFS
- •Файловые операции
- •Контроль доступа к файлу
- •Основные типы управления доступом
- •Управление доступом в ОС Windows
- •Управление доступом в ОС Windows
- •Управление доступом в UNIX
- •Управление доступом в UNIX
- •Часть II.5
- •Сетевые операционные системы
- •Компьютерные сети
- •Функциональные компоненты сетевой ОС
- •Сетевые службы и сервисы
- •Подходы к построению сетевых операционных систем
- •Типы сетевых ОС
- •Часть II.6
- •Краткие сведения о развитии ОС UNIX
- •Версии UNIX
- •Бесплатные версии ОС семейства UNIX
- •Общие черты UNIX-систем
- •Достоинства UNIX-систем
- •Серверы на основе UNIX
- •Управление компьютером под управлением UNIX
- •Управление компьютером под управлением UNIX
- •Интерпретация командной строки
- •Переменные оболочки
- •Примеры переменных окружения, используемых в командной оболочке bash
- •Специальные символы командной оболочки
- •Файловая система ОС UNIX
- •Особенности файловой системы FreeBSD
- •Структура файловой системы
- •Типы файлов ОС UNIX
- •Монтирование файловой системы
- •Атрибуты файла
- •Команды манипулирования файлами
- •Структура файловой системы UNIX
- •Процессы в ОС UNIX
- •Атрибуты процесса
- •Атрибуты процесса
- •Команды управления процессами
- •Выполнение задач в определенное время
- •Выполнение задач в определенное время
- •Средства системного администрирования
- •Учетные записи пользователей
- •Хранение информации об учетных записях
- •Управление учетными записями
- •Ядро операционной системы
- •Ядро операционной системы
- •Часть II.7
- •История ОС Windows
- •История ОС Windows
- •Особенности Windows XP
- •Особенности Windows XP
- •Администрирование
- •Терминальные службы
- •Взаимодействие с другими ОС
- •Сетевая и системная безопасность
- •Поддержка аппаратного обеспечения
- •Первоначальная
- •Управление службами
- •Команды обслуживания сети
- •Диагностика сети
- •Диагностика сети
- •Конфигурирование сети
- •Конфигурирование сети
- •Сетевые службы
- •Сетевые службы
- •Сетевые службы
- •Мониторинг служб
- •Просмотр сетевых компонентов
- •Использование сетевых ресурсов
- •Службы каталогов
- •Службы каталогов
- •Пространство имен X.500 и
- •Протокол LDAP
- •Использование имен объектов системы
- •Доменная модель службы каталогов
- •Иерархия доменов
- •Доверительные
- •Контроллеры домена
- •Раздел глобального каталога
- •Другие разделы
- •Организационные
- •Физическая структура каталога. Репликация данных.
- •Репликация внутри узла
- •Репликации между узлами
- •Управление службой Active
- •СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!
Переносимость операционной системы
Под переносимостью операционной системы понимается способность использования ОС на различных аппаратных платформах с минимальными изменениями в ее структуре. Для уменьшения числа машинно-зависимых модулей разработчики ОС ограничивают универсальность машинно-независимых модулей. Например, Windows разработана для нескольких типов процессоров и для многопроцессорных систем используются собственные модули.
Для обеспечения переносимости следуют следующим правилам:
Большая часть кода написана на языке, трансляторы которого существуют для всех планируемых платформ;
Объем машино-зависимых частей кода должен быть минимизирован;
Аппаратно-зависимый код должен быть изолирован в нескольких модулях
В идеале машино-зависимые модули ядра полностью экранируют остальную часть ОС от конкретных деталей аппаратной платформы (кэши, контроллеры прерываний и т.п.).
Переносимость операционной системы
Под переносимостью операционной системы понимается способность использования ОС на различных аппаратных платформах с минимальными изменениями в ее структуре. Для уменьшения числа машинно-зависимых модулей разработчики ОС ограничивают универсальность машинно-независимых модулей. Например, Windows разработана для нескольких типов процессоров и для многопроцессорных систем используются собственные модули.
Для обеспечения переносимости следуют следующим правилам:
Большая часть кода написана на языке, трансляторы которого существуют для всех планируемых платформ;
Объем машинно-зависимых частей кода должен быть минимизирован;
Аппаратно-зависимый код должен быть изолирован в нескольких модулях
В идеале машинно-зависимые модули ядра полностью экранируют остальную часть ОС от конкретных деталей аппаратной платформы (кэши, контроллеры прерываний и т.п.).
Микроядерная архитектура
Концепция микроядерной архитектуры заключается в выделении в качестве работающего в привилегированном режиме части ОС, ответственном за небольшой набор системных функций (управление процессами, обработка прерываний, управление виртуальной памятью, пересылка сообщений). Данная часть ОС называется микроядром.
Все остальные высокоуровневые функции ядра разрабатываются в виде приложений, работающих в пользовательском режиме – серверы ОС.
Взаимодействие между обычными приложениями и серверами ОС осуществляется через механизм обращений. Клиентское приложение отправляет запрос к серверу ОС через микроядро ОС. Такой механизм обеспечивает защиту работы приложений.
Технология микроядра широко применяется в операционных системах реального времени: Neutrino OS, ОСРВ ДВК, ОС ЕС-9000
Микроядерная архитектура
Приложения пользователей
Пользовательский
режим
Сервер |
Сервер |
Файловый |
процессов |
безопасности |
сервер |
Привилегированный |
|
режим |
Микроядро |
|
Достоинства микроядерной архитектуры
Операционные системы, основанные на микроядерной архитектуре обладают рядом преимуществ, предъявляемых к современным ОС:
Переносимость (обусловлена малым числом модулей в
аппаратно-зависимом микроядре)
Расширяемость (добавление новых функций связано с включением новых серверов ОС)
Надежность (обусловлена изолированностью процессов)
Поддержка распределенных вычислений (используется механизм взаимодействия приложений аналогичный
взаимодействию в распределенных системах)
Недостаток
Производительность (обладают меньшей удельной
эффективостью)
Совместимость операционных систем
Совместимость – возможность операционной системы выполнять приложения, написанные для других ОС.
Выделяют
Двоичная совместимость – на уровне кодов
(программные модули могут быть просто перенесены и
запущены)
Совместимость исходных текстов – приложения
могут быть перекомпилированы в новый исполняемый
модуль для ОС.
Совместимость на уровне кодов может быть достигнута с помощью эмуляции двоичного
Часть II.3
Управление памятью в операционных системах
Управление памятью
Оперативная память – важнейший ресурс вычислительной системы, требующий управления со стороны ОС. Причина – процессы и потоки хранятся и обрабатываются в оперативной памяти.
Память распределяется между приложениями и модулями самой операционной системы.
Функции ОС по управлению оперативной памятью:
Отслеживание наличия свободной и занятой памяти;
Контроль доступа к адресным пространствам процессов;
Вытеснение кодов и данных из оперативной памяти на диск, когда размеров памяти недостаточно для размещения всех процессов, и возвращение их обратно;
Настройка адресов программы на конкретную область физической памяти;
Защита выделенных областей памяти процессов от взаимного вмешательства.
Часть ОС, которая отвечает за управление памятью, называется менеджером памяти.
Физическая организация памяти
Запоминающие устройства компьютера разделяют, как минимум, на два уровня: основную (главную, оперативную, физическую) и вторичную (внешнюю) память.
Основная память представляет собой упорядоченный массив однобайтовых ячеек, каждая из которых имеет свой уникальный адрес (номер). Процессор извлекает команду из основной памяти, декодирует и выполняет ее. Для выполнения команды могут потребоваться обращения еще к нескольким ячейкам основной памяти.
Вторичную память (это главным образом диски) также можно рассматривать как одномерное линейное адресное пространство, состоящее из последовательности байтов. В отличие от оперативной памяти, она является энергонезависимой, имеет существенно большую емкость и используется в качестве расширения основной памяти.