Проектирование Операционных Систем

Проектирование Операционных Систем 1

Определение ОС 4

Жизненный цикл ОС 4

Анализ рынка и выбор ниши 4

Формирование целей и основных принципов работы 5

Проектирование 5

Реализация 5

Автономное тестирование 5

Опытная эксплуатация 5

Промышленная эксплуатация 6

Методы проектирования 6

Восходящее проектирование 6

Нисходящее проектирование 6

Основные принципы построения ОС 7

Частотный принцип 7

Принцип модульности 7

Принцип функциональной избирательности 8

Принцип перемещаемости 8

Принцип защиты 8

Принцип независимости от внешних устройств 9

Принцип генерируемости 9

Принцип открытости и наращивания 9

Принцип функциональной избыточности 9

Принцип использования стандартных значений 10

Основные концепции ОС 10

Процесс 10

Определения 10

Состояние процессов 10

Переходы между состояниями 11

Классификация процессов 11

Характеристики процессов 12

Ресурс 12

Определение 12

Классификация ресурсов 13

Виртуализация 14

Определение 14

Формы виртуализации 14

Цели виртуализации 14

Виды виртуальных ресурсов 14

Методы виртуализации ресурсов 14

Виртуальная ЭВМ 15

Требования пользователя к виртуальным машинам 15

Управляющая программа виртуальной машины 15

Свойства уровней управляющей программы виртуальной машины 16

Интерфейс пользователя 16

Командный интерфейс 16

Примеры командных файлов из операционных систем 16

Графический интерфейс 18

Основные понятия GUI 18

Элементы интерфейса (вариации окон) 18

Дисциплины 19

Обслуживание в порядке поступления (FIFO) 19

Обслуживание в порядке обратном поступлению (LIFO) 19

Круговой циклический алгоритм (развитие FIFO) 19

Многоочередные дисциплины 20

Обработка прерываний 21

Подсистемы ОС 21

Подсистема управления процессами 21

Долгосрочное планирование 21

Краткосрочное планирование 22

Дескрипторы процессов 23

Искусственное снижение уровня мультипрограммирования 23

Подсистема распределения ресурсов 24

Подсистема управления памятью 24

Два уровня распределения оперативной памяти 25

Задачи распределения памяти 25

Учет 25

Выделение 26

Возврат 26

Дефрагментация 27

Критерии оценки качества решения задачи распределения памяти 27

Примеры реализации задачи (OS IBM) 27

Режим MFT 27

Режим MDT 27

Подсистема управления вводом/выводом 28

Требования к подсистеме управления ввода/вывода: 28

Буферизация ввода вывода 29

Пример реализации ввода/вывода в системе UNIX 30

Пример реализации ввода/вывода в ОС VM 31

Организация виртуальной памяти 31

Структуризация адресных пространств 32

Схемы страничной структуризации. 32

Схемы сегментной структуризации. 33

Сегментно-страничная структуризация 34

Требования к ВП 34

Задачи управления виртуальной памятью 34

Задача размещения 35

Задача перемещения 36

36

Задача преобразования 36

Задача замещения 37

Взаимосвязь между задачами управления памятью 37

Буфер быстрой переадресации 37

Управление процессами 37

Синхронизация 37

Задача взаимного исключения 38

Задача «производитель-потребитель» 38

Модификации данной задачи 39

Задача «читатели-писатели» 39

Задача «обедающие философы» 39

Механизмы синхронизации 40

Критерии оценки механизмов синхронизации 40

Архитектура механизмов синхронизации 40

Синхронизация с помощью прерываний 40

Синхронизация при помощи переменной состояния 41

Семафоры 41

Простые семафоры 42

Множественные семафоры 43