- •Часть 3
- •1)_Ч3 Что понимают под архитектурой, структурой и составом ос?
- •2)_Ч3 Каков типовой состав ос?
- •3)_Ч3 Представьте классическую архитектуру ос (на основе ядра), поясните состав и функции ядра и вспомогательных модулей ос.
- •4)_Ч3 Какие режимы, обеспечивающие привилегии ос, должна поддерживать аппаратура компьютера.
- •5)_Ч3 Как обеспечивается подчиненность приложений операционной системе?
- •6)_Ч3 Как влияет на возможности защиты поддержка многоуровневой иерархии привилегий?
- •7)_Ч3 Какая задержка переключений процессора характерна для классической архитектуры ос?
- •8)_Ч3 Изобразите многослойную структуру ос и поясните ее основные особенности.
- •9)_Ч3 Перечислите особенности слоев и межслойных интерфейсов многослойной структуры ос.
- •10)_Ч3 Какие достоинства имеет многослойная структура ос?
- •11)_Ч3 Перечислите типовые слои ядра и опишите их функции.
- •12)_Ч3Опишите особенности слоя менеджеров ресурсов ядра ос.
- •13)_Ч3Какие способы взаимодействия слоев используются в классической архитектуре?
- •14)_Ч3к чему ведет увеличение/уменьшение числа слоев ядра ос?
- •15)_Ч3Перечислите и охарактеризуйте типовые средства аппаратной поддержки ос.
- •16)_Ч3Почему одна и та же ос не может без изменений устанавливаться на компьютеры с другим типом процессора или способом организации всей аппаратуры?
- •17)_Ч3Опишите особенности построения машинно-зависимых компонент и переносимости ос.
- •18)_Ч3Что такое «микроядро» и какие модули входят в его состав?
- •19)_Ч3Что такое «серверы ос» в архитектуре на основе микроядра, в каком режиме они работают?
- •20)_Ч3Перечислите и поясните особенности архитектуры ос на основе микроядра.
- •21)_Ч3Поясните механизм обращения к функциям ос, оформленным в виде серверов архитектуры на основе микроядра.
- •22)_Ч3Опишите достоинства и недостатки архитектуры ос на основе микроядра.
- •23)_Ч3Какая задержка переключений процессора характерна для архитектуры ос на основе микроядра?
- •24)_Ч3Опишите варианты гибридного (смешанного) и модульного ядра.
- •25)_Ч3Опишите варианты наноядра, пикоядра и экзоядра.
- •26)_Ч3в чем суть совместимости различных ос и особенности различных ее видов?
- •27)_Ч3 Для чего в прикладных программных средах выполняется трансляция библиотек?
- •28)_Ч3 Опишите вариант реализации множественных прикладных программных сред на основе трансляторов системных вызовов.
- •29)_Ч3 Опишите вариант реализации множественных прикладных программных сред на основе поддержки нескольких равноправных api.
- •30)_Ч3 Опишите вариант реализации множественных прикладных программных сред на основе концепции микроядра.
- •31)_Ч3 Что дает наличие в составе ос множественных прикладных программных сред?
- •32)_Ч3 Опишите назначение и типы гипервизоров.
- •33)_Ч3 Опишите технологии виртуализации.
- •34)_Ч3 Опишите примеры гипервизоров и тенденции их развития.
- •1)_Ч5 Чем виртуальные адреса команд и данных отличаются от физических?
- •2)_Ч5 Что такое виртуальное адресное пространство процесса и на какие части оно делится?
- •3)_Ч5 Какие способы структурирования виртуального адресного пространства процесса используются?
- •4)_Ч5 Поясните смысл понятий «максимально возможное вап» и «назначенное вап процесса».
- •5)_Ч5 Что такое «образ процесса»?
- •6)_Ч5 Охарактеризуйте части, на которые делится вап процесса.
- •7)_Ч5 На какие области виртуальной памяти вытеснение не распространяется?
- •9)_Ч5 На какие классы делятся алгоритмы распределения оп и какие из них составляют каждый класс?
- •10)_Ч5 Какие задачи решаются при виртуализации оп?
- •11)_Ч5 Назовите и поясните основные подходы к виртуализации оп.
- •12)_Ч5 Поясните суть свопинга.
- •13)_Ч5Перечислите достоинства и недостатки свопинга.
- •14)_Ч5 Что такое таблица страниц и для чего она используется?
- •15)_Ч5Какую информацию включает дескриптор страниц?
- •16)_Ч5Как выполняется страничное распределение оп?
- •17)_Ч5 Как представляется виртуальный адрес при страничной организации?
- •18)_Ч5Опишите известные стратегии замещения страниц.
- •19)_Ч5Как при страничном распределении оп осуществляется поддержка разделов?
- •20)_Ч5Какие недостатки страничного распределения оп устраняет сегментное распределение?
- •21)_Ч5 Чем сегментное распределение оп отличается от страничного?
- •22)_Ч5Как выполняется сегментное распределение оп?
- •23)_Ч5Как представляется виртуальный адрес при сегментной организации?
- •24)_Ч5 Что такое таблица сегментов и для чего она используется?
- •25)_Ч5 Каковы недостатки и достоинства сегментного распределения оп?
- •26)_Ч5Поясните суть сегментно-страничной организации оп. Сегментно-страничное распределение памяти
- •27)_Ч5Как происходит преобразование виртуального адреса в физический при сегментно-страничной организации
- •28)_Ч5 Как используется модифицированный страничный механизм при сегментно-страничной организации оп?
- •29)_Ч5Дайте краткое сравнение разных алгоритмов распределения оп.
- •30)_Ч5 Для чего нужны разделяемые сегменты памяти и какие варианты их организации существуют?
- •1)_Ч6 Перечислите и кратко поясните задачи ос по управлению увв и файлами.
- •2)_Ч6Опишите необходимость и организацию параллельной работы увв и процессора, согласования скоростей обмена и кэширования.
- •3)_Ч6Опишите необходимость и организацию разделения увв и данных между процессами, логического интерфейса между увв и остальной частью ос.
- •4)_Ч6Опишите необходимость и организацию поддержки широкого спектра драйверов, динамической загрузки и выгрузки драйверов.
- •5)_Ч6Опишите необходимость и организацию поддержки нескольких фс, синхронных и асинхронных операций ввода-вывода.
- •9)_Ч6Опишите назначение и функции классического драйвера.
- •Ч4_Какие действия выполняет ос при порождении процесса?
- •Ч4_Что такое «описатель (дескриптор) процесса»?
- •Ч4_Что такое «описатель потока»?
- •Ч4_Поясните суть и основные типы планирования потоков.
- •Ч4_Чем динамическое планирование потоков отличается от статического?
- •Ч4_Поясните суть и порядок диспетчеризации потоков.
- •Ч4_Опишите состав контекста потока и роль его иерархической организации.
- •Ч4_Как организуются и переупорядочиваются очереди потоков?
- •Ч4_Чем различаются вытесняющие и невытесняющие алгоритмы планирования?
- •Ч4_Чем различаются вытесняющие и невытесняющие алгоритмы планирования?
- •Ч4_Что такое «приоритет потока» и каким он бывает?
- •Ч4_Чем динамические приоритеты потоков отличаются от статических?
- •Ч4_Опишите схему назначения приоритетов в ос WindowsNt.
- •Ч4_Опишите смешанный алгоритм планирования в ос WindowsNt.
- •Ч4_Опишите смешанный алгоритм планирования в ос unixSystemVRelease 4.
- •Ч4_Опишите смешанный алгоритм планирования в os/2.
- •Ч4_Опишите схему изменения приоритетов потоков и величины квантов при планировании в os/2.
- •Ч4_Перечислите события, требующие перераспределения процессорного времени и поясните действия планировщика ос в каждом случае.
- •Ч4_Опишите моменты перепланировки в среде ос рв.
- •Ч4_Какие дополнительные организационные трудности для ос создают прерывания?
- •Ч4_Как осуществляются диспетчеризация и учет приоритетов прерываний в ос?
- •Ч4_Как работает диспетчер прерываний?
- •Ч4_Как соотносятся приоритеты обработчиков прерываний и приоритеты потоков?
- •Ч4_Как согласуется диспетчеризация прерываний с диспетчеризацией потоков?
- •Ч4_Как организована диспетчеризация системных вызовов?
- •Ч4_Опишите схему организации системных вызовов с диспетчером системных вызовов.
- •Ч4_Опишите особенности и различия организации синхронных и асинхронных системных вызовов.
- •Ч4_Каковы цели взаимодействия процессов и потоков?
- •Ч4_Поясните суть и необходимость синхронизации процессов и потоков.
- •Ч4_Когда возникают гонки при выполнении потоков?
- •Ч4_Что такое «критическая секция», «критические данные», «взаимное исключение» потоков.
- •Ч4_Поясните суть использования блокирующих переменных.
- •Ч4_Поясните суть использования семафоров.
- •Ч4_Опишите пример использования семафоров при работе с буферным пулом записи/чтения.
- •Ч4_Поясните суть взаимных блокировок (тупиков).
- •Ч4_Чем тупики отличаются от очередей?
- •Ч4_Опишите идеи и средства выявления и устранения тупиков.
- •Ч4_Поясните сложность синхронизации потоков разных процессов.
- •Ч4_Какие методы используются в ос для разделения синхронизирующих объектов?
- •Ч4_Какие обычные объекты ос могут использоваться как синхронизирующие и какие события переводят их в сигнальное состояние?
- •Ч4_в чем состоит суть сигнального состояния синхронизирующего объекта ос?
- •Ч4_Приведите примеры сигнальных состояний для следующих синхронизирующих объектов: поток, процесс, файл.
- •Ч4_Что такое мьютекс и объект-событие?
- •Ч4_Поясните роль сигналов как синхронизирующих объектов.
8)_Ч3 Изобразите многослойную структуру ос и поясните ее основные особенности.
Вычислительную систему, работающую под управлением ОС на основе монолитного ядра, можно представить в виде трехуровневой иерархии слоев: нижний – аппаратура, средний – ядро, верхний – вспомогательные модули ОС.Особенностью этой иерархии является то, что отдельный слой может взаимодействовать только со смежными слоями. Например, приложения не могут сами взаимодействовать с аппаратурой.
9)_Ч3 Перечислите особенности слоев и межслойных интерфейсов многослойной структуры ос.
Многослойный подход является универсальным и эффективным способом декомпозиции сложных систем любого типа, в том числе и ПС.
*система состоит из иерархии слоев
*каждый слой обслуживает вышележащий слой, выполняя для него некоторый набор функций межслойного интерфейса;
*на основе функций нижележащего слоя следующий, вышележащий слой строит свои функции – более сложные и более мощные.
*строгие правила касаются только взаимодействия между слоями системы, а между модулями внутри слоя связи могут быть произвольными;
отдельный модуль может выполнить свою работу либо самостоятельно, либо обратиться за помощью к нижележащему слою через межслойный интерфейс
10)_Ч3 Какие достоинства имеет многослойная структура ос?
Такая организация системы имеет много достоинств. Она существенно упрощает разработку ОС, так как позволяет сначала определить «сверху вниз» функции слоев и межслойные интерфейсы, а затем при детальной реализации постепенно наращивать мощность функций слоев, двигаясь «снизу вверх». Кроме того, при модернизации ОС можно изменять модули внутри слоев без необходимости изменений в остальных слоях, если при таких внутренних изменениях остаются в силе межслойные интерфейсы.
11)_Ч3 Перечислите типовые слои ядра и опишите их функции.
Слои ядра ОС:
*1*Средства аппаратной поддержки ОС. Часть функций ОС может выполняться аппаратными средствами, непосредственно участвующими в организации вычислительных процессов
*2*Машинно-зависимые компоненты ОС – это программные модули, отражающие специфику аппаратной платформы компьютера.
*3*Базовые механизмы ядра. Этот слой выполняет наиболее примитивные операции ядра, такие как: программное переключение контекстов процессов, диспетчеризация прерываний, перемещение страниц из ОП на диск и обратно и т.п. механизмов (3) передается только директива, что нужно выполнить переключение с контекста текущего процесса A на контекст нового процесса B;
*4*Менеджеры ресурсов. Этот слой состоит из мощных функциональных модулей, реализующих стратегические задачи по управлению основными ресурсами ВС. Обычно в этом слое работают менеджеры (диспетчеры) процессов, ввода-вывода, файловой системы и ОП. Каждый менеджер ведет учет свободных и используемых ресурсов определенного типа и планирует их распределение по запросам приложений. Для исполнения принятых решений менеджер обращается к нижележащему слою базовых механизмов (3) с запросами о загрузке (выгрузке) конкретных страниц. Внутри слоя менеджеров существуют тесные взаимные связи, отражающие то, что для своего выполнения процессу может быть нужен доступ одновременно к нескольким ресурсам – процессору, области памяти, а также, возможно, к определенному файлу или УВВ.
*5*Интерфейс системных вызовов. Этот слой является самым верхним слоем ядра и взаимодействует непосредственно с приложениями и системными утилитами, образуя API ОС.