1.4 Управление памятью

Функциями ОС по управлению памятью в мультипрограммной системе являются: учет свободной и занятой памяти; выделение памяти процессам и освобождение памяти по завершении процесса; организация виртуальной памяти; настройка адресов программы на конкретную область физической памяти; динамическое распределение памяти; дефрагментация памяти; защита памяти. Классификация методов распределения памяти приведена на рис.

Вопросы, подлежащие изучению:

1. Алгоритмы распределения памяти без использования внешних носителей

(фиксированные, динамические, перемещаемые разделы) ([1], с. 43-47).

2. Страничное распределение памяти([1], с. 197-207).

3. Сегментное распределение памяти ([1], с. 207-210).

4. Сегментно-страничное распределение памяти ([1], с. 210-215).

5. Принцип действия кэш-памяти. Способы отображения основной памяти на кэш. Проблема согласования данных ([1], с. 218-226).

6. Схема выполнения запросов в системах с кэш-памятью([1], с. 226-230) .

Вопросы для самоконтроля

1. Чем ограничивается максимальный размер физической памяти, которую можно установить в компьютере определенной модели?

2. Чем ограничивается максимальный размер виртуального адресного пространства, доступного приложению?

3. Почему размер страницы выбирается равным степени двойки?

4. На что влияет размер страницы? Каковы преимущества и недостатки большого размера страницы?

5. Где хранятся таблицы страниц и таблицы сегментов?

1.5 Управление вводом/выводом и файловые системы

Одной из главных задач ОС является обеспечение обмена данными между приложениями и периферийными устройствами компьютера. Подсистема ввода/вывода мультипрограммной ОС должна решать следующие задачи: организация параллельной работы устройств ввода-вывода и процессора, согласование скоростей обмена и кэширование данных, разделение устройств и данных между процессами, организация удобного интерфейса между устройствами и остальной частью системы, поддержка широкого спектра драйверов, динамическая загрузка и выгрузка драйверов, поддержка нескольких файловых систем, поддержка синхронных и асинхронных операций ввода-вывода.

Вопросы, подлежащие изучению:

1. Задачи ОС по управлению файлами и устройствами ([1], с. 276-284).

2. Физическая организация жесткого диска([1], с. 305-310).

3. 4 способа размещения файлов на жестком диске ([1], с. 310-314).

4. Контроль доступа к файлам.

5. FAT([1], с. 314-318).

6. Структура тома UFS ([1], с. 319-322).

7. NTFS: структура тома, типы файлов, каталоги ([1], с. 322-331).

8. Организация контроля доступа к файлам ([1], с. 342-357).

9. Отказоустойчивость файловых систем ([1], с. 384-388).

10. Процедура самовосстановления NTFS ([1], с. 388-394).

11. Избыточные дисковые подсистемы RAID ([1], с. 394-400).

2 Курсовая работа

Цель работы: получение практических навыков по использованию Win32 API

для программирования механизмов межпроцессного взаимодействия (IPC).

2.1 Задание

Разработать программу, выполняющую с помощью механизмов межпроцессного

взаимодействия одну из следующих задач в соответствии с № по журналу. Варианты заданий приведены в таблице 1.

Таблица 1.Задание на курсовую работу.

№ варианта	Способ	Задача
1, 16	отображение файлов	Реализовать вычисление определителя квадратной матрицы с помощью разложения ее на определители меньшего порядка. При этом «ведущий» процесс рассылает задания «ведомым» процессам, последние выполняют вычисление определителей, а затем главный процесс вычисляет окончательный результат.
2 , 21	почтовые ящики
3, 26	каналы
4, 17	отображение файлов	Реализовать нахождение обратной матрицы методом Гаусса, при этом задания по решению систем линейных уравнений распределяются поровну для каждого процесса.
5 , 22	почтовые ящики
6, 27	каналы
7, 18	отображение файлов	Реализовать перемножение двух матриц с помощью нескольких процессов: каждый процесс выполняет перемножение строки первой матрицы на столбец второй (в соответствии с правилом умножения матриц). При необходимости процессам, выполняющим умножение, может быть отправлено несколько заданий.
8 , 23	почтовые ящики
9, 28	каналы
10, 19	отображение файлов	Реализовать алгоритм блочной сортировки файла целых чисел. Каждый процесс, выполняющий сортировку, получает свою часть файла от ведущего процесса и сортирует его. Ведущий процесс выполняет упорядочивание уже отсортированных блоков. При необходимости ведомым процессам может быть выделено более одного задания на сортировку.
11, 24	почтовые ящики
12, 29	каналы
13, 20	отображение файлов	Реализовать обмен текстовыми сообщениями между несколькими процессами. Обеспечить возможность отправки сообщения сразу нескольким адресатам. Реализовать подтверждение приема сообщения адресатом или, в случае потери сообщения, повторную его передачу.
14, 25	почтовые ящики
15, 30	каналы