- •Часть 1
- •В.Г.Олифер, н.А.Олифер. Сетевые операционные системы. Учебное пособие.-сПб.:бхв-Петербург, 2006.-536с.
- •В.А.Шеховцов. Операційні системи. Підручник .-к.:Виканавча група внv. 2005. 576с.
- •Столлингс в. Операционные системы. М.: Вильямс, 2001. -672с. Оглавление
- •Раздел 1 введение
- •1.1. Понятие операционной системы, ее назначение и функции
- •1.1.1. Понятие операционной системы
- •1.1.2. Назначение операционной системы
- •1.1.3. Операционная система как расширеная машина
- •1.1.4. Операционная система как распределитель ресурсов
- •1.2. История развития операционных систем
- •1.3. Классификация современных операционных систем
- •1.4. Функциональные компоненты операционных систем
- •1.4.1. Управление процессами и потоками
- •1.4.2. Управление памятью
- •1.4.3. Управление вводом-выводом
- •1.4.4. Управление файлами и файловые системы
- •1.4.5. Сетевая поддержка
- •1.4.6. Безопасность данных
- •1.4.7. Интерфейс пользователя
- •Раздел 2
- •2.1. Базовые понятия архитектуры операционных систем
- •2.2. Реализация архитектуры операционных систем
- •2.2.1. Монолитные системы
- •2.2.2. Многоуровневые системы
- •2.2.3. Системы с микроядром
- •2.2.4. Концепция виртуальных машин
- •2.3. Операционная система и ее окружение
- •2.3.1. Взаимодействие ос и аппаратного обеспечения
- •2.3.2. Взаимодействие ос и выполняемого программой
- •2.4. Особенности архитектур
- •Раздел 3
- •3.1. Базовые понятия процессов и потоков
- •3.1.1. Процессы и потоки в современных ос
- •3.1.2. Модели процессов и потоков
- •3.1.3. Составные элементы процессов и потоков
- •3.2. Многопотоковость и ее реализация
- •3.2.1. Понятие параллелизма
- •3.2.2. Виды параллелизма
- •3.2.3. Преимущества и недостатки многопотоковости
- •3.2.4. Способы реализации модели потоков
- •3.2.5 Состояния процессов и потоков
- •3.3 Описание процессов и потоков
- •3.3.1. Управляющие блоки процессов и потоков
- •3.3.2. Образы процесса и потока
- •3.4. Переключение контекста и обработка прерываний
- •3.4.1. Организация переключения контекста
- •3.4.2. Обработка прерываний
- •3.5 Создание и завершение процессов и потоков
- •3.5.1 Создание процессов
- •3.5.2. Иерархия процессов
- •3.5.3. Управление адресным пространством во время создания процессов
- •3.5.4. Особенности завершения процессов
- •3.5.5. Синхронное и асинхронное выполнение процессов
- •3.5.6. Создание и завершение потоков
- •3.6 Управление потоками в Linux
- •3.6.1. Базовая поддержка многотопотоковости
- •3.6.2. Особенности новой реализации многопоточности в ядре Linux
- •3.6.3. Потоки ядра Linux
- •3.7 Управление процессами в Windows хр
- •3.7.1. Составные элементы процесса
- •3.7.2. Структуры данных процесса
- •3.7.3. Создание процессов
- •3.7.4. Завершение процессов
- •3.7.5. Процессы и ресурсы. Таблица объектов процесса
- •3.8 Управление потоками в Windows хр
- •3.8.1. Составные элементы потока
- •3.8.2. Структуры данных потока
- •3.8.3. Создание потоков
- •Раздел 4
- •4.1. Виды межпроцесорного взаимодействия
- •4.1.1. Методы распределения памяти
- •4.1.2. Методы передачи сообщений
- •4.1.3. Технология отображаемой памяти
- •4.1.4. Особенности межпроцесорного взаимодействия
- •4.2. Базовые механизмы межпроцессового взаимодействия
- •4.2.1. Межпроцессовое взаимодействие на базе общей памяти
- •4.2.2. Основы передачи сообщений
- •4.2.3. Технологии передачи сообщений
- •Глава 5
- •5.1 Функции ос по управлению памятью
- •5.2 Типы адресов
- •5.3 Алгоритмы распределения памяти
- •5.3.1 Распределение памяти фиксированными разделами
- •5.3.2 Распределение памяти динамическими разделами
- •5.3.3 Перемещаемые разделы
- •5.4 Свопинг и виртуальная память
- •5.4.1 Страничное распределение
- •5.4.2 Сегментное распределение
- •5.4.3 Сегментно-страничное распределение
- •5.5 Разделяемые сегменты памяти
- •5.6 Кэширование данных
- •5.6.1 Иерархия запоминающих устройств
- •5.6.3 Принцип действия кэш-памяти
- •5.6.4 Проблема согласования данных
- •5.6.5 Способы отображения основной памяти на кэш
- •5.6.6 Схемы выполнения запросов в системах с кэш-памятью
- •Раздел 6 Логическая и физическая организация файловой системы
- •6.1 Логическая организация файловой системы
- •6.1.1 Цели и задачи файловой системы
- •5.1.2 Типы файлов
- •5.1.3 Иерархическая структура файловой системы
- •5.1.4 Имена файлов
- •5.1.5 Монтирование
- •5.1.6 Атрибуты файлов
- •5.1.7 Логическая организация файла
- •5.2 Физическая организация файловой системы
- •5.2.1 Диски, разделы, секторы, кластеры
- •5.2.2 Физическая организация и адресация файла
- •5.2.3 Физическая организация fat
- •5.2.4 Физическая организация ntfs
1.1.4. Операционная система как распределитель ресурсов
Операционная система должна эффективно распределять ресурсы.
Под ресурсами понимают:
-процессорное время,
-дисковое пространство,
-память,
-средства доступа к внешним устройствам.
Операционная система выступает в роли менеджера этих ресурсов и предоставляет их прикладным программам по требованию.
Различают два основные вида распределения ресурсов. В случае пространственного распределения ресурс доступный нескольким потребителям одновременно, при этом каждый из них может пользоваться частью ресурса (так распределяется память). В случае временного распределения система ставит потребителей в очередь и согласно ней предоставляет им возможность пользоваться всем ресурсом ограниченное время (так распределяется процессор в однопроцесорних системах).
При распределении ресурсов ОС решает возможные конфликты, предотвращает несанкционированный доступ программ к тем ресурсам, на которые они не имеют прав, обеспечивает эффективную работу компьютерной системы.
1.2. История развития операционных систем
Первые операционные системы появились в 50-е года и были системами пакетной обработки. Такие системы обеспечивали последовательное выполнение программ в пакетном режиме (без возможности взаимодействия с пользователем). В определенный момент времени в памяти могла находиться только одна программа (системы были однозадачними), все программы выполнялись на процессоре с начала до конца. В такой ситуации ОС рассматривали просто как набор стандартных служб, необходимых прикладным программам и пользователям.
Следующим этапом стала поддержка многозадачности. В многозадачних системах в память компьютера стали загружать несколько программ, которые выполнялись на процессоре попеременно. При этом развивались два направления: многозадачная пакетная обработка и распределение времени. В многозадачной пакетной обработке загруженные программы, как и раньше, выполнялись в пакетном режиме. В режиме распределения времени с системой могли работать одновременно несколько пользователей, каждому из которых предоставлялся диалоговый терминал (устройство, которое состоит из клавиатуры и дисплея).
Поддержка многозадачности нуждалась в реализации в ОС средств координации задач. Можно выделить три составные части такой координации.
-
Защита критических данных задачи от случайного или намеренного доступа других задач.
-
Обеспечение обмена данными между задачами.
-
Предоставление задачам справедливой частицы ресурсов (памяти, процессора, дискового просторную и т.п.).
Еще одним этапом развития ОС стало появление персональных компьютеров. Сначала эти системы, как и ОС первого этапа, были однозадачними и предоставляли базовый набор стандартных служб (на этом этапе важным было внедрение графического интерфейса пользователя). Дальнейшее развитие аппаратного обеспечения дало возможность использовать в таких системах средства, разработанные для больших систем, прежде всего многозадачность и, как следствие, координацию задач.
Есть правило развития ОС для конкретной апаратной платформы: для большинства новых аппаратных платформ ОС сначала создают как базовый набор стандартных служб, координацию задач реализуют в ней позднее.
Много современных ОС сначала разрабатывались для персональных компьютеров или были перенесены на них из других аппаратных платформ. Основное внимание в этой книге будет уделено двум группам операционных систем: UNIX -совместимых системах, прежде всего Linux, и серии Windows NT/2000/XP фирмы Microsoftі (далее будем называть эти системы линией Windows ХР).