9. Управление файлами (File System). Семафорные операции

File System содержит двоичные семафоры для обеспечения взаимоис­ключения процессов при использовании устройств ввода/вывода.

Когда процесс обращается к какому-либо устройству ввода/вывода, он выполняет операцию Р над соответствующим семафором P(S) (операция Р уменьшает S на 1). Если при этом состояние семафора равно 1, то он сбра­сывается, а процесс получает доступ к УВВ, в противном случае процесс пе­реводится в состояние ожидания (блокируется).

Когда процесс освобождает ресурс (например, при завершении опера­ции ввода/вывода), то, если есть ожидающие ресурса процессы, один из них получает доступ к ресурсу, иначе (если их нет), семафор устанавливается (операция V(S). Операция V увеличивает S на 1).

Временная диаграмма выполнения P,V операций над семафорами (S) приведена на рис.4, где А, В, С – обозначен критический участок (CS). Под CS подразумевается часть процесса, в течение которого некоторый общий ресурс должен монополизироваться.

Рис. 4. Временная диаграмма двоичного семафора

Выполнение операций Р и V в данной модели сопровождается появле­нием на экране соответствующих окон. Кроме того, когда исполняется про­цесс файловой системы, на экране появляется окно, изображающее список УВВ вычислительной системы и список процессов, ожидающих к ним досту­па.

Поскольку некоторые ресурсы используются процессами безраздельно, то в модели возможно возникновение тупиков (дедлоков), отражающих ре­альную проблему, которую необходимо решать при проектировании опера­ционных систем.

При появлении окна, описывающего состояние семафора, работа сис­темы останавливается. Для продолжения работы нужно нажать любую кла­вишу.

10. Пользовательские процессы

Типы системных вызовов, которые генерируются пользовательскими процессами, выбираются случайным образом при помощи генератора случайных чисел.

Порядок использования модели

1. Цель

Данная модель позволяет изучить некоторые реальные механизмы, используемые во многих операционных системах, а именно:

• распределение ресурсов вычислительной системы между не­сколькими процессами при помощи семафоров;

• взаимодействие системных и прикладных задач;

• представление процесса в системе (с "точки зрения" операцион­ной системы и с "точки зрения" самого процесса);

• различные уровни планирования.

Модель позволяет изучить также зависимость производительности вы­числительной системы от ряда параметров ОС, таких как

• коэффициент мультипрограммирования;

• размер кванта времени;

• стратегия замещения страниц при использовании механизма вир­туальной памяти.

Добившись оптимального сочетания этих параметров, можно получить максимальную производительность системы.

2. Порядок использования модели

Для функционирования модели необходимы:

1. Персональный компьютер, совместимый с IBM PC.

2. Наличие цветного монитора.

3. Операционная система Windows XP.

1. Достаточное для создания выходного файла место на диске (это значение зависит от времени моделирования и составляет в среднем 200-300 Kb).

4. Необходимый файл модели – WinMOS.exe