- •Операционные системы История появления
- •Основные функции операционных систем
- •Классификация операционных систем
- •Семейства операционных систем
- •Выбор операционной системы
- •Открытые системы
- •Представление данных в вычислительных системах Представление чисел
- •Представление текстовых данных
- •Представление изображений
- •Прорисовка букв и цифр. Шрифты
- •Представление звуков
- •Упаковка данных
- •Контроль целостности информации
- •Введение в криптографию
- •Загрузка программ
- •Абсолютная загрузка
- •Разделы памяти
- •Относительная загрузка
- •Базовая адресация
- •Позиционно-независимый код
- •Оверлеи (перекрытия)
- •Сборка программ
- •Сборка в момент загрузки
- •Динамические библиотеки
- •Загрузка самой ос
- •Управление оперативной памятью
- •Открытая память
- •Алгоритмы динамического управления памятью
- •Сборка мусора
- •Системы с базовой виртуальной адресацией
- •Параллельное выполнение процессов
- •Системы, управляемые событиями
- •Windows9Xкак пример системы, управляемой событиями
- •Реализация многозадачности на однопроцессорных компьютерах
- •Внешние устройства
- •Доступ к внешним устройствам
- •Простые внешние устройства
- •Порты передачи данных
- •Шины передачи данных
- •Устройства графического вывода
- •Запоминающие устройства прямого доступа
- •Драйверы внешних устройств
- •Функции драйверов
- •Многоуровневые драйверы
- •Загрузка драйверов
Загрузка программ
Поскольку программа представляет из себя набор машинных кодов, требуется рассмотреть процедуру ее загрузки в оперативную память компьютера (многие из обсуждаемых далее концепций, впрочем, в известной мере применимы и к прошивке программы в ПЗУ).
Для начала предположим, что программа была заранее собрана в некий единый самодостаточный объект, называемый загрузочным или загружаемым модулем. В ряде операционных систем программа собирается в момент загрузки из большого числа отдельных модулей, содержащих ссылки друг на друга.
Для того чтобы не путаться, давайте будем называть программой ту часть загрузочного модуля, которая содержит исполняемый код. Результат загрузки программы в память будем называть процессом или, если нам надо отличать загруженную программу от процесса ее исполнения, образом процесса. К образу процесса иногда причисляют не только код и данные процесса (подвергнутые преобразованию как в процессе загрузки, так и в процессе работы программы), но и системные структуры данных, связанные с этим процессом. В старой литературе процесс часто называют задачей.
В системах с виртуальной памятью каждому процессу обычно выделяется свое адресное пространство, поэтому мы иногда будем употреблять термин процесс и в этом смысле. Впрочем, во многих системах значительная часть адресных пространств разных процессов перекрывается – это используется для реализации разделяемого кода и данных. В рамках одного процесса может исполняться один или несколько потоков или нитей управления.
Некоторые системы предоставляют и более крупные структурные единицы, чем процесс. Например, в системах семейства Unix существуют группы процессов, которые используются для реализации логического объединения процессов в задания (job). Ряд систем имеют также понятие сессии – совокупности всех заданий, которые пользователь запустил в рамках одного сеанса работы. Впрочем, соответствующие концепции часто плохо определены, а их смысл сильно меняется от одной ОС к другой.
В более старых системах и в старой литературе называют результат загрузки задачей, а процессами – отдельные нити управления. Однако в наиболее распространенных ныне ОС семейств Unix и Win32, принято задачу называть процессом, а процесс – нитью (tread).
Абсолютная загрузка
Первый, самый простой, вариант состоит в том, что мы всегда будем загружать программу с одного и того же адреса. Это возможно в следующих случаях:
1. Система может предоставить каждому процессу свое адресное пространство. Это возможно только на процессорах, осуществляющих трансляцию виртуального адреса в физический.
2. Система может исполнять в каждый момент только один процесс. Так ведет себя СР/М, так же устроено большинство загрузочных мониторов для самодельных компьютеров. Похожим образом устроена система RT-11.
Загрузочный файл, используемый при таком способе загрузки, называется абсолютным загрузочным модулем.
Начальное содержимое образа процесса формируется путем простого копирования модуля в память. В системе RT-11,например, такие файлы имеют расширение sav от saved – сохраненный.