Алгоритмы планирования

Существует достаточно большой набор разнообразных алгоритмов планирования, которые предназначены для достижения различных целей и эффективны для разных классов задач. Многие из них могут использоваться на нескольких уровнях планирования. В этом разделе мы рассмотрим некоторые наиболее употребительные алгоритмы применительно к процессу кратковременного планирования.

First-Come, First-Served (FCFS)

Простейшим алгоритмом планирования является алгоритм, который принято обозначать аббревиатурой FCFS по первым буквам его английского названия – First-Come, First-Served (первым пришел, первым обслужен). Представим себе, что процессы, находящиеся в состоянии готовность, выстроены в очередь. Когда процесс переходит в состояние готовность, он, а точнее, ссылка на его PCB помещается в конец этой очереди. Выбор нового процесса для исполнения осуществляется из начала очереди с удалением оттуда ссылки на его PCB. Очередь подобного типа имеет в программировании специальное наименование – FIFO¹⁾, сокращение от First In, First Out (первым вошел, первым вышел).

Такой алгоритм выбора процесса осуществляет невытесняющее планирование. Процесс, получивший в свое распоряжение процессор, занимает его до истечения текущего CPU burst . После этого для выполнения выбирается новый процесс из начала очереди.

Таблица 3.1.
Процесс	p0	p1	p2
Продолжительность очередного CPU burst	13	4	1

Преимуществом алгоритма FCFS является легкость его реализации, но в то же время он имеет и много недостатков. Рассмотрим следующий пример. Пусть в состоянии готовность находятся три процесса p₀, p₁ и p₂, для которых известны времена их очередных CPU burst . Эти времена приведены в таблице 3.1. в некоторых условных единицах. Для простоты будем полагать, что вся деятельность процессов ограничивается использованием только одного промежутка CPU burst , что процессы не совершают операций ввода-вывода и что время переключения контекста так мало, что им можно пренебречь.

Если процессы расположены в очереди процессов, готовых к исполнению, в порядке p₀, p₁, p₂, то картина их выполнения выглядит так, как показано на рисунке 3.2. Первым для выполнения выбирается процесс p₀, который получает процессор на все время своего CPU burst , т. е. на 13 единиц времени. После его окончания в состояние исполнение переводится процесс p₁, он занимает процессор на 4 единицы времени. И, наконец, возможность работать получает процесс p₂. Время ожидания для процесса p₀ составляет 0 единиц времени, для процесса p₁ – 13 единиц, для процесса p₂ – 13 + 4 = 17 единиц. Таким образом, среднее время ожидания в этом случае – (0 + 13 + 17)/3 = 10 единиц времени. Полное время выполнения для процесса p₀ составляет 13 единиц времени, для процесса p₁ – 13 + 4 = 17 единиц, для процесса p₂ – 13 + 4 + 1 = 18 единиц. Среднее полное время выполнения оказывается равным (13 + 17 + 18)/3 = 16 единицам времени.

Рис. 3.2.  Выполнение процессов при порядке p0,p1,p2

Если те же самые процессы расположены в порядке p₂, p₁, p₀, то картина их выполнения будет соответствовать рисунку 3.3. Время ожидания для процесса p₀ равняется 5 единицам времени, для процесса p₁ – 1 единице, для процесса p₂ – 0 единиц. Среднее время ожидания составит (5 + 1 + 0)/3 = 2 единицы времени. Это в 5 (!) раз меньше, чем в предыдущем случае. Полное время выполнения для процесса p₀ получается равным 18 единицам времени, для процесса p₁ – 5 единицам, для процесса p₂ – 1 единице. Среднее полное время выполнения составляет (18 + 5 + 1)/3 = 8 единиц времени, что почти в 2 раза меньше, чем при первой расстановке процессов.

Рис. 3.3.  Выполнение процессов при порядке p2, p1, p0

Как мы видим, среднее время ожидания и среднее полное время выполнения для этого алгоритма существенно зависят от порядка расположения процессов в очереди. Если у нас есть процесс с длительным CPU burst , то короткие процессы, перешедшие в состояние готовность после длительного процесса, будут очень долго ждать начала выполнения. Поэтому алгоритм FCFS практически неприменим для систем разделения времени – слишком большим получается среднее время отклика в интерактивных процессах.

Round Robin (RR)

Модификацией алгоритма FCFS является алгоритм, получивший название Round Robin (Round Robin – это вид детской карусели в США) или сокращенно RR. По сути дела, это тот же самый алгоритм, только реализованный в режиме вытесняющего планирования. Можно представить себе все множество готовых процессов организованным циклически – процессы сидят на карусели. Карусель вращается так, что каждый процесс находится около процессора небольшой фиксированный квант времени, обычно 10 – 100 миллисекунд (см. рис. 3.4.). Пока процесс находится рядом с процессором, он получает процессор в свое распоряжение и может исполняться.

Рис. 3.4.  Процессы на карусели

Реализуется такой алгоритм так же, как и предыдущий, с помощью организации процессов, находящихся в состоянии готовность, в очередь FIFO. Планировщик выбирает для очередного исполнения процесс, расположенный в начале очереди, и устанавливает таймер для генерации прерывания по истечении определенного кванта времени. При выполнении процесса возможны два варианта.

• Время непрерывного использования процессора, необходимое процессу (остаток текущего CPU burst ), меньше или равно продолжительности кванта времени. Тогда процесс по своей воле освобождает процессор до истечения кванта времени, на исполнение поступает новый процесс из начала очереди, и таймер начинает отсчет кванта заново.

• Продолжительность остатка текущего CPU burst процесса больше, чем квант времени. Тогда по истечении этого кванта процесс прерывается таймером и помещается в конец очереди процессов, готовых к исполнению, а процессор выделяется для использования процессу, находящемуся в ее начале.

Рассмотрим предыдущий пример с порядком процессов p₀, p₁, p₂ и величиной кванта времени равной 4. Выполнение этих процессов иллюстрируется таблицей 3.2. Обозначение "И" используется в ней для процесса, находящегося в состоянии исполнение, обозначение "Г" – для процессов в состоянии готовность, пустые ячейки соответствуют завершившимся процессам. Состояния процессов показаны на протяжении соответствующей единицы времени, т. е. колонка с номером 1 соответствует промежутку времени от 0 до 1.

Таблица 3.2.

Время

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

p0

И

И

И

И

Г

Г

Г

Г

Г

И

И

И

И

И

И

И

И

И

p1

Г

Г

Г

Г

И

И

И

И

p2

Г

Г

Г

Г

Г

Г

Г

Г

И

Первым для исполнения выбирается процесс p₀. Продолжительность его CPU burst больше, чем величина кванта времени, и поэтому процесс исполняется до истечения кванта, т. е. в течение 4 единиц времени. После этого он помещается в конец очереди готовых к исполнению процессов, которая принимает вид p₁, p₂, p₀. Следующим начинает выполняться процесс p₁. Время его исполнения совпадает с величиной выделенного кванта, поэтому процесс работает до своего завершения. Теперь очередь процессов в состоянии готовность состоит из двух процессов, p₂ и p₀. Процессор выделяется процессу p₂. Он завершается до истечения отпущенного ему процессорного времени, и очередные кванты отмеряются процессу p₀ – единственному не закончившему к этому моменту свою работу. Время ожидания для процесса p₀ (количество символов "Г" в соответствующей строке) составляет 5 единиц времени, для процесса p₁ – 4 единицы времени, для процесса p₂ – 8 единиц времени. Таким образом, среднее время ожидания для этого алгоритма получается равным (5 + 4 + 8)/3 = 5,6(6) единицы времени. Полное время выполнения для процесса p₀ (количество непустых столбцов в соответствующей строке) составляет 18 единиц времени, для процесса p₁ – 8 единиц, для процесса p₂ – 9 единиц. Среднее полное время выполнения оказывается равным (18 + 8 + 9)/3 = 11,6(6) единицы времени.

Легко увидеть, что среднее время ожидания и среднее полное время выполнения для обратного порядка процессов не отличаются от соответствующих времен для алгоритма FCFS и составляют 2 и 8 единиц времени соответственно.

На производительность алгоритма RR сильно влияет величина кванта времени. Рассмотрим тот же самый пример с порядком процессов p₀, p₁, p₂ для величины кванта времени, равной 1 (см. табл. 3.3.). Время ожидания для процесса p₀ составит 5 единиц времени, для процесса p₁ – тоже 5 единиц, для процесса p₂ – 2 единицы. В этом случае среднее время ожидания получается равным (5 + 5 + 2)/3 = 4 единицам времени. Среднее полное время исполнения составит (18 + 9 + 3)/3 = 10 единиц времени.

Таблица 3.3.

Время

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

p0

И

Г

Г

И

Г

И

Г

И

Г

И

И

И

И

И

И

И

И

И

p1

Г

И

Г

Г

И

Г

И

Г

И

p2

Г

Г

И

При очень больших величинах кванта времени, когда каждый процесс успевает завершить свой CPU burst до возникновения прерывания по времени, алгоритм RR вырождается в алгоритм FCFS. При очень малых величинах создается иллюзия того, что каждый из n процессов работает на собственном виртуальном процессоре с производительностью ~ 1/n от производительности реального процессора. Правда, это справедливо лишь при теоретическом анализе при условии пренебрежения временами переключения контекста процессов. В реальных условиях при слишком малой величине кванта времени и, соответственно, слишком частом переключении контекста накладные расходы на переключение резко снижают производительность системы.

Shortest-Job-First (SJF)

При рассмотрении алгоритмов FCFS и RR мы видели, насколько существенным для них является порядок расположения процессов в очереди процессов, готовых к исполнению. Если короткие задачи расположены в очереди ближе к ее началу, то общая производительность этих алгоритмов значительно возрастает. Если бы мы знали время следующих CPU burst для процессов, находящихся в состоянии готовность, то могли бы выбрать для исполнения не процесс из начала очереди, а процесс с минимальной длительностью CPU burst. Если же таких процессов два или больше, то для выбора одного из них можно использовать уже известный нам алгоритм FCFS. Квантование времени при этом не применяется. Описанный алгоритм получил название "кратчайшая работа первой" или Shortest Job First ( SJF ).

SJF-алгоритм краткосрочного планирования может быть как вытесняющим, так и невытесняющим. При невытесняющем SJF - планировании процессор предоставляется избранному процессу на все необходимое ему время, независимо от событий, происходящих в вычислительной системе. При вытесняющем SJF - планировании учитывается появление новых процессов в очереди готовых к исполнению (из числа вновь родившихся или разблокированных) во время работы выбранного процесса. Если CPU burst нового процесса меньше, чем остаток CPU burst у исполняющегося, то исполняющийся процесс вытесняется новым.

Рассмотрим пример работы невытесняющего алгоритма SJF. Пусть в состоянии готовность находятся четыре процесса, p₀, p₁, p₂ и p₃, для которых известны времена их очередных CPU burst. Эти времена приведены в таблице 3.4. Как и прежде, будем полагать, что вся деятельность процессов ограничивается использованием только одного промежутка CPU burst, что процессы не совершают операций ввода-вывода и что временем переключения контекста можно пренебречь.

Таблица 3.4.
Процесс	p0	p1	p2	p3
Продолжительность очередного CPU burst	5	3	7	1

При использовании невытесняющего алгоритма SJF первым для исполнения будет выбран процесс p₃, имеющий наименьшее значение продолжительности очередного CPU burst. После его завершения для исполнения выбирается процесс p₁, затем p₀ и, наконец, p₂. Эта картина отражена в таблице 3.5.

Таблица 3.5.

Время

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

p0

Г

Г

Г

Г

И

И

И

И

И

p1

Г

И

И

И

p2

Г

Г

Г

Г

Г

Г

Г

Г

Г

И

И

И

И

И

И

И

p3

И

Как мы видим, среднее время ожидания для алгоритма SJF составляет (4 + 1 + 9 + 0)/4 = 3,5 единицы времени. Легко посчитать, что для алгоритма FCFS при порядке процессов p₀, p₁, p₂, p₃ эта величина будет равняться (0 + 5 + 8 + 15)/4 = 7 единицам времени, т. е. будет в два раза больше, чем для алгоритма SJF. Можно показать, что для заданного набора процессов (если в очереди не появляются новые процессы) алгоритм SJF является оптимальным с точки зрения минимизации среднего времени ожидания среди класса невытесняющих алгоритмов.

Для рассмотрения примера вытесняющего SJF планирования мы возьмем ряд процессов p0, p1, p2 и p3 с различными временами CPU burst и различными моментами их появления в очереди процессов, готовых к исполнению (см. табл. 3.6.).

Таблица 3.6.
Процесс	Время появления в очереди очередного CPU burst	Продолжительность
p0	0	6
p1	2	2
p2	6	7
p3	0	5

В начальный момент времени в состоянии готовность находятся только два процесса, p₀ и p₃. Меньшее время очередного CPU burst оказывается у процесса p₃, поэтому он и выбирается для исполнения (см. таблицу 3.7.). По прошествии 2 единиц времени в систему поступает процесс p₁. Время его CPU burst меньше, чем остаток CPU burst у процесса p₃, который вытесняется из состояния исполнение и переводится в состояние готовность. По прошествии еще 2 единиц времени процесс p₁ завершается, и для исполнения вновь выбирается процесс p₃. В момент времени t = 6 в очереди процессов, готовых к исполнению, появляется процесс p₂, но поскольку ему для работы нужно 7 единиц времени, а процессу p₃ осталось трудиться всего 1 единицу времени, то процесс p₃ остается в состоянии исполнение. После его завершения в момент времени t = 7 в очереди находятся процессы p₀ и p₂, из которых выбирается процесс p₀. Наконец, последним получит возможность выполняться процесс p₂.

Таблица 3.7.

Время

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

p0

Г

Г

Г

Г

Г

Г

Г

И

И

И

И

И

И

p1

И

И

p2

Г

Г

Г

Г

Г

Г

Г

И

И

И

И

И

И

И

p3

И

И

Г

Г

И

И

И

Основную сложность при реализации алгоритма SJF представляет невозможность точного знания продолжительности очередного CPU burst для исполняющихся процессов. В пакетных системах количество процессорного времени, необходимое заданию для выполнения, указывает пользователь при формировании задания. Мы можем брать эту величину для осуществления долгосрочного SJF - планирования. Если пользователь укажет больше времени, чем ему нужно, он будет ждать результата дольше, чем мог бы, так как задание будет загружено в систему позже. Если же он укажет меньшее количество времени, задача может не досчитаться до конца.

Операционная оболочка Windows 3.1, Отличительные черты. Основные достоинства. Окна в Windows.

Операционная оболочка Windows 3.1 — это разработанная фирмой Microsoft надстройка над операционной системой DOS, обеспечивающая большое количество возможностей и удобств для пользователей и программистов. В отличие от оболочек типа Norton Commander, Windows не только обеспечивает удобный и наглядный интерфейс для операции с файлами, дисками и т.д., но и предоставляет новые возможности для запускаемых в среде Windows программ. Разумеется, для использования этих возможностей программы должны быть спроектированы по требованиям Windows. Такие программы не могут выполняться вне среды Windows, поэтому мы будем называть их Windows-программами или WincSows-приложенпями. Впрочем, Windows может выполнягь и обычные программы, разработанные для DOS, но при этом такие программы не используют никаких преимуществ Windows и работают медленнее, чем при непосредственном вызове из DOS.

Оболочка Windows 3.1 включает в себя множество компонентов и обеспечивает пользователям различной квалификации комфортные условия работы.

Версия 3.0 оболочки Windows (и появившаяся следом 3.1) исповедует совершенно другие принципы в части интерфейса пользователя с ЭВМ. (Можно считать эти принципы новыми, но машины фирмы Apple строятся на этих принципах уже в течение нескольких лет.) Основная идея, заложенная в основу оболочки Windows, — естественность представления информации. Информация должна представляться в той форме, которая обеспечивает наиболее эффективное усвоение этой информации человеком. Несмотря на простоту (и даже тривиальность) этого принципа, его реализация в интерфейсах прикладных программ персональных ЭВМ по разным причинам оставляла желать лучшего. Да и реализация его в рамках Windows 3.1 тоже не лишена недостатков. Но эта оболочка представляет собой существенный шаг вперед по сравнению с предыдущими интерфейсами пользователя с ЭВМ. Наиболее важными отличительными чертами ее являются следующие: Windows представляет собой замкнутую рабочую среду. Практически любые операции, доступные на уровне операционной системы, могут быть выполнены без выхода из Windows. Запуск прикладной программы, форматирование дискет, печать текстов — все это можно вызвать из Windows и вернуться в Windows по завершении операции. Опыт работы в DOS пригодится и здесь; многие основополагающие принципы и понятия среды Windows не отличаются от соответствующих принципов и понятий среды DOS. Основными понятиями пользовательского интерфейса в среде Windows являются окно и пиктограмма. Все, что происходит в рамках оболочки Windows, в определенном смысле представляет собой либо операцию с пиктограммой, либо операцию с окном (или в окне) . Стандартизована в среде Windows и структура окон и расположение элементов управления ими. Стандартизованы наборы операций и структура меню для сервисных программ. Стандартны операции, выполняемые с помощью мыши для всех сервисных и прикладных программ.

Windows представляет собой графическую оболочку. Oт пользователя не требуется ввод директив с клавиатуры в виде текстовых строк. Необходимо только внимательно смотреть на экран и выбирать из предлагаемого набора требуемую операцию с помощью манипулятора мышь. Курсор мыши следует позиционировать па поле требуемой директивы меню, или на интересующую пиктограмму, или на поле переключателя систем рассчитаны на выполнение в данный момент только одной программы. В рамках Windows пользователь может запустить несколько программ для параллельного (независимого) выполнения. Каждая из выполняемых программ имеет свое собственное окно. Переключение между выполняемыми программами производится с помощью мыши фиксацией курсора в окне требуемой программы.

Операционные системы Windows 95/98/ME. Объектно-ориентированный подход.

ОС Windows 95/98/МЕ базируются на принципе Plug&Play подключения новых устройств и не требуют серьезного администрирования. Серия NT ориентирована на использование в больших организациях и требует точного конфигурирования и постоянного администрирования. Объектно-ориентированный подход в полной мере реализован при создании Windows 95. Объектно-ориентированных систем не было, когда вычислительная мощность машин была не высока. Основой всего был программный код. Программисты записывали последовательности команд для вычисления тех или иных действий над данными, которые оформлялись в модуле и процедуре. Для работы с каждым объектом создавалась своя процедура. Метод - это способ воздействия на объект. Методы позволяют создавать и удалять объекты, а так же изменять их свойства. Объектно-ориентированные системы могут работать только на достаточно мощных вычислительных установках.

ОС Windows 95. Основные особенности. Компоненты ядра. Основные достоинства.

С точки зрения базовой архитектуры W95 – это 32 разрядная многопотоковая ОС с вытесняющей многозадачностью. В ее среде могут выполнятся собственные 32-ые прикладные программы, написанные в соответствии со спецификацией WIN 32 API. Собственные прикладные программы используют неструктурированное 32р адресное пространство, что делает их потенциально более быстродействующими при обработке больших массивов данных

Компоненты ядра W95. Ядро состоит из 3х компонент:

User – управляет вводом с клавиатуры, от мыши и других координатных устройств, а также выводом через интерфейс пользователя. В W95 используется модель асинхронного ввода.

Kernel – обеспечивает базовые функциональные возможности ОС (поддержку файлового ввода/вывода, управление виртуальной памятью, планирование задач), загружает ехе и dll-файлы при запуске программы, обрабатывает исключения, обеспечивает взаимодействие 16 разрядного и 32 разрядного кода.

GDI – графическая система, управляющая всем, что появляется на экране дисплея, и поддерживающая графический вывод на принтер и другие устройства

Основные достоинства

1. 32х битная ОС, что ускоряет работу многих программ, по сравнению с 16 битной системой MS-DOS и операционной оболочкой W 3.1

2. удобный графический многооконный интерфейс для польз-ля (Desktop)

3. запуск прикладных программ и возможность создания меню в панели задач

4. самонастраивающаяся система драйверов поддержки аппаратной части ПК (Plug and Play)

5. настоящая многозадачность (по сравнению с W 3.1)

6. развитые сетевые функции, включая Internet

7. большой выбор прикладного ПО и поддержка большинства 16 битных приложений

8. хорошая поддержка multimedia

9. ориентация большинства производителей компьютерной техники и ПО на W95

Недостатки

1. высокие требования к аппаратной части ПК (процессору, ПЗУ, жесткому диску)

2. недостаточная устойчивость в работе, особенно у русскоязычных версий

Основные достоинства ОС Windows 98.

1. поддержка нескольких мониторов делает возможным использование нескольких мониторов для расширения рабочего стола, выполнения разных программм на разных мониторах, а также выполнение многоэкранных программ

2. управление питанием – сокращает время запуска ПК

3. шина USB – универсальная последовательная шина облегчает использование ПК за счет расширенных возможностей самонастраивающихся (Plug and Play) устройств. Новый универсальный стандартный разъем позволяет добавлять устройства без необходимости перезагружать ПК

4. повышение надежности. В W98 надежность ПК повышается за счет применения новых мастеров, служебных программ и ресурсов, обеспечивающих бесперебойную работу системы

5. проверка системных файлов. Позволяет отслеживать наиб важные файлы, обеспечивающие работу ПК. Если эти файлы повреждены или перемещены, программа проверки системных файлов их восстанавливает

6. проверка реестра. Это системная программа позволяет обнаруживать и устранять ошибки в реестре. При каждом запуске ПК программа проверка реестра автоматически проверяет реестр на наличие несогласованности структуры данных

7. архивация данных. Программа архивации предоставляет расширенные возможности архивации и восстановления данных

8. быстрая ОС. W98 включает средства, позволяющие ПК работать быстрее по сравнению с W95 без добавления нового оборудования. В состав W98 входит ряд программ совместное применение которых повышает производительность ПК

9. мастера Windows. Это средства для проведения пользователя через последовательные этапы сложных процедур (например мастер обслуживания, мастер подключения к Internet)

10. проверка диска – запускается автоматически после неверного выключения ОС

11. преобразование диска – в систему FAT32 (File Allocation Table) позволяет форматировать как один диск диски с емкостью более 2х Гб. Преобразованные диски используют кластеры меньших размеров, чем на дисках FAT, в результате чего повышается эффективность использования объема диска

12. дефрагментация диска – повышает скорость загрузки и выполнения программ

13. полное объединение с Web – проводник W98 и Internet Explorer позволяют объединить ресурсы Web в едином представлении

14. расширенные средства Web - W98 делает наиб продуктивным использование Web за счет применения всех возможностей ПК к интерактивному содержимому Internet:

а) автоматическое дополнение ранее вызывавшихся адресов Web по мере их ввода

б) улучшенные списки часто посещаемых Web-узлов

в) улучшенный журнал и возможности отслеживания посещаемых Web-узлов

г) поддержка всех основных стандартов Internet, в т ч ActiveX, Java

д) повышенная производительность динамического языка HTML, что позволяет сделать Web-страницы более разнообразными

15. общий доступ к подключению Internet - W98 предоставляет пользователям возможность общего доступа к подключению Internet для нескольких ПК домашней сети. При этом один ПК имеет непосредственный доступ к подключению Internet, а запросы остальных ПК локальной сети направляются в Internet через этот ПК

16. электронная почта

17. NetMeeting – разговоры по цифровым каналам связи

18. расширенные возможности рабочего стола

Функции и состав операционной системы Windows 95.

1. управление процессами. В W95 процесс – это либо виртуальная машина MS-DOS, либо работающее приложение Windows. Каждый процесс может порождать множество потоков. Поток – это последовательность команд в пределах процесса. Системный планировщик процессов (часть диспетчера виртуальной машины) управляет именно потоками.

2. организация файловой системы. Основной файловой системой является VFAT. Пересмотренная версия W95 OSR2 (OEM Service Release2) поддерживает файловую систему FAT32, обеспечивающую поддержку жесткого диска более 2х Гб и более эффективное распределение дисковой памяти благодаря тому, что размер кластера в ней всего 4 Кб.

3. поддержка технологии Plug-and-Play – предназначена для упрощения установки и конфигурирования новых устройств. Устройства, соответствующие данной технологии, обязаны уметь сообщать ОС о своем наличии и о требуемых для работы ресурсах. В W95 основным средством поддержки PNP является диспетчер конфигурации. Он осуществляет идентификацию всех устройств, загружает необходимые драйверы и, с целью выделения ресурсов, обращается к орбитам ресурсов. Функции управления ресурсами (распределение памяти, процессорного времени, управление доступом к устройствам ввода/вывода и т. д.) выполняются диспетчером виртуальной машины и ядром системы.

4. реестр – это иерархическая БД, в которой централизованно хранится вся информация об аппаратных средствах, конкретных приложениях W95 и о настройках пользователя интерфейсной части ОС.

5. драйверы устройств. В W95 применяется архитектура «универсальный драйвер-минидрайвер». Универсальный драйвер содержит основную часть кода, необходимого для общения целого ряда устройств (например, для принтеров и модемов) с соответствующими компонентами ОС (например с подсистемами печати или связи). Минидрайвер содержит небольшую часть кода, который обеспечивает работу конкретного устройства принадлежащего данному классу.

6. диспетчер конфигурации – включен в архитектуру W95 для поддержки функциональных возможностей Plug-and-Play

7. диспетчер виртуальной машины (VMM - virtual machine manager) – выделяет ресурсы каждому приложению и системному процессу выполняемому на ПК. Виртуальная машина представляет собой некую среду в памяти, которую приложение воспринимает как отдельный ПК с теми же ресурсами, что и у физического ПК

8. н астраиваемые файловые системы. Файловая система W95 характеризуется многоуровневой архитектурой, поддерживающей несколько файловых систем (файловая система на основе FAT, файловая система CD-ROM, файловая система сторонних разработчиков). Особенностью файловой системы W95 является поддержка длинных имен файлов или каталогов. В именах файлов можно использовать до 255 символов, включая пробелы и знаки препинания. Запрещенные знаки \(обозначает путь), /(для подстановки ключей), >(для указания направления вывода), <, : (для имени диска), ?(в масках поиска), *, “(длинные имена файлов). Другая особенность – это динамическое кэширование, поддерживаемое файловой системой CD-ROM. Это обеспечивает оптимальный баланс между памятью, необходимой приложению, и памятью, выделяемой под дисковый кэш.

Операционные системы Windows NT/2000/XP.

OC WinNT/2000. Задачи, поставленные при создании WinNT.

WinNT – 32х разрядная ОС с приоритетной многозадачностью. В качестве фундаментальных компонент в состав ОС входят средства обеспечения безопасности и развитый сетевой сервис. WinNT обеспечивает совместимость со многими др. ОС и файл. сист-ми и сетями. Способна функционировать как на компах, оснащенных CISC-процессорами со сложной сист-ой команд, так и на компах с RISC. WinNT поддерживает высокопроизводительные сист-мы с мультипроцессорной конфигурацией. Задачи, поставленные при создании WinNT. Архитектура WinNT создавалась заново с учетом предъявляемых к современным ОС требованиям. Особенности сист-мы, разраб-ой на основе этих требований: совместимость любых ОС (файловых с-м, различных приложений); переносимость сист, кот. может работать как на CISC, так и на RISC-процессорах; масштабируемость означает, что WinNT не привязана к однопроцессорной архитектуре компов(с числом процессоров от 1 до 32), позволяет легко добавлять более мощные и производительные серверы и рабочие станции к корпоративной сети; однородную систему безопасности; распределенная обработка имеет встроенные в сист-му сетевые возможности. WinNT имеет поддержку разнообразных транспортных протоколов и исп-ние средств «клиент-сервер» высокого уровня; надежность и отказоустойчивость обеспечивается архитектурными особенностями, которые защищают прикл. программы от повреждения друг другом и ОС. WinNT исп-ет отказоустойчивую структурированную обработку особых ситуаций на всех архитектурных уровнях, которая включает восстанавливаемую файловую сист-му NTFS и обеспечивает защиту с help встроенной сист-мы безопасности и усовершенствованных методов упр-ния памятью; возможности локализации представляют средства для работы во многих странах мира на национ-х яз., что достигается применением стандарта Unicod; расширяемость WinNT достигается благодаря модульному построению с-мы.

Модель безопасности Win’NT

Модель без-ти – монитор без-ти, совместно с процем входа в с-му и защищенными подс-ми. В многозадачной ОС W’NT приложения совместно исп-ют ряд ресурсов в с-ме, включая память компа, уст-во ввода/вывода, файлы и процессоры с-мы. W’NT включает набор компонентов безопасности, к-й гарантирует, что приложения не смогут обратиться к этим ресурсам без соответствующего разрешения. Монитор безопасности отвечает за проведение проверки правильности доступа и контроля определенной локальной подс-мы безопасности. Монитор безопасности обеспечивает услуги по подтверждению доступа к объекта, проверки привилегий пользователя и генерации сообщений как д/привилегированного режима, так и д/режима пользователя. Защищенность ресурсов – одна из особенностей, предоставляемая моделью безопасности. Задачи не могут обращаться к чужим ресурсам иначе, чем ч/з применение спец. механизмов совместимого исп-ния. W’NT также предоставляет средства контроля, к-е позволяют администратору фиксировать действия пользователя.

Управление памятью W’NT.

Пред.собой ОС сервера д/исп-ния на раб станции. Надежность обеспечивается за счет высоких систем. затрат, поэтому д/получения приемлемой производительности необходимы быстродействующий ЦП и по меньшей мере 16 Мб ПЗУ. Собственным приклад. пр-мам выделяется 2 Гб особого адресного пространства. Приклад. пр-мы изолированы др. от др., хотя могут общаться ч/з буфер обмена и механизмы DDE и OLE. При вызове большинства ф-ций API из приклад. пр-мы библиотеки DDL клиентской стороны обращаются к локал. процедурам, к-е передают вызов и связанные с ним параметры в совершенно изолированное адресное пространство, где содержится систем. код. Этот сервер-процесс проверяет значения параметров, исполняет запрошенную ф-цию и пересылает результаты назад в адресное пространство приклад. пр-мы. W’NT дает возможность выполнять 16-тиразрядные приклад. пр-мы индивидуально в собственных пространствах памяти или совместно в разделяемом адресном пространстве. W’NT может также выполнять несколько сеансов Dos в многозадачном режиме. Собственные прикл. проги вып-ся в режиме вытесняющей многозадачности, основанной на упр-ии отд.потоками.

Основные отличия Win’2000.

W’2000 основана на W’NT, это полностью 32-хразрядн. ОС с приоритетной многозадачностью и улучшенной реализацией работы с памятью. Новые ср-ва упр-я польз-ми сетевыми ресурсами: Active Directory –облегчает работу админов больших сетей на базе W’2000. Вокруг него строится вся с-ма упр-я сетью и с-ма без-ти. Active Directory строится на принципах: единая регистрация в сети, без-ть инфы, централизованное упр-е, гибкий ин-с, масштабируемость, простота поиска; DFS- один

из инструментов Active Directory, позволяет создавать сетевые ресурсы, в которые м/входить мн-во файловых с-м на различных машинах; в стартовом меня вводится ф-я, когда при открытии показ-ся только наиболее часто употребляемые пункты; окошко св-в в стартовом меню позволяет редактировать строки, входящие в стартовое меню, расширять некоторые пункты; изменение цветовой гаммы и др. св-в ин-са.

Windows XP — операционная система семейства Windows NT корпорации Microsoft. Она была выпущена 25 октября 2001 года и является развитием Windows 2000 Professional. Название XP происходит от англ. experience (опыт).

В отличие от предыдущей системы Windows 2000, которая поставлялась как в серверном, так и в клиентском вариантах, Windows XP является исключительно клиентской системой. Её серверным вариантом является выпущенная позже система Windows Server 2003. Windows XP и Windows Server 2003 построены на основе одного и того же ядра операционной системы, в результате их развитие и обновление идет более или менее параллельно.

Некоторыми из наиболее заметных улучшений в Windows XP по сравнению с Windows 2000 являются:

• Новое оформление графического интерфейса,

• Поддержка метода сглаживания текста ClearType, улучшающего отображение текста на ЖК-дисплеях (по умолчанию отключена).

• Возможность быстрого переключения пользователей,

• Функция «удалённый помощник»,

• Программа восстановления системы, предназначенная для возвращения системы в определённое предшествующее состояние, а также улучшение других способов восстановления системы.

• Улучшенная совместимость со старыми программами и играми. Специальный мастер совместимости позволяет эмулировать для отдельной программы поведение одной из предыдущих версий ОС

• Возможность удалённого доступа к рабочей станции благодаря включению в систему миниатюрного сервера терминалов

• Более развитые функции управления системой из командной строки.

• Поддержка проводником Windows цифровых фотоформатов и аудиофайлов Windows XP включает технологии, которые позволяют производить прямую запись CD из проводника, не устанавливая дополнительное ПО, а работа с перезаписываемыми компакт-дисками становится подобной работе с дискетами или жёсткими дисками.

• Windows XP может работать с архивами ZIP и CAB без установки дополнительного ПО.

• Настраиваемые панели инструментов

• Windows XP также имеет интерфейс командной строки (CLI, «консоль»), cmd.exe,

Архитектурные модули Windows NT.

Данная ОС является модульной (более совершенной, чем монолитная ОС, т. е. она состоит из отдельных взаимосвязанных относительно простых модулей. Основными модулями WindowsNT являются: 1)уровень аппаратных абстракций; 2) ядро; 3)исполняющая система; 4)защищенные подсистемы; 5)подсистемы среды.

Пользовательский режим

Привилегированный режим

Уровень аппаратных абстракций виртуализирует аппаратные интерфейсы, обеспечивая тем самым независимость остальных части ОС от конкретных аппаратных особенностей. Подробный подход позволяет обеспечить легкую переносимость WNT с одной аппаратной платформы на другую.

Ядро является основой модульного строения системы и координирует выполнение большинства базовых операций WNT. Этот компонент специальным образом оптимизирован по занимаемому объему и эффективности функционирования. Ядро отвечает за планирование выполнения потоков, синхронизацию работы нескольких процессоров, обработку аппаратных прерываний и исключительных ситуаций.

Исполняющая система включает в свой состав набор программных конструкций привилегированного режима, предоставляющий базовый сервис ОС подсистемам среды. Исполняющая система состоит из нескольких компонент, причем каждая из них предназначена для поддержки определенного системного сервиса, например, монитор безопасности функционирует совместно с защищенными подсистемами и обеспечивает реализацию модели безопасности системы.

Подсистемы среды представляют собой защищенные серверы пользовательского режима, которые обеспечивают выполнение и поддержку приложений, разработанных для различного операционного окружения, например, подсистемы Win32.

Системный сервис Windows NT. Исполняющая система - ядро и уровень аппаратных абстракций. Диспетчер кэша. Драйверы файловой системы. Сетевые драйверы.

Исполняющая система, в состав которой входит ядро и уровень аппаратных абстракций, обеспечивает общий сервис системы, который могут использовать все подсистемы среды. Каждая группа сервиса находится под управлением одной из отдельных составляющих исполняющей системы: диспетчер объектов, диспетчер виртуальной памяти, диспетчер процессов, средства вызова локальных процедур, диспетчер ввода – вывода, монитор безопасности. Диспетчер КЭШа- архитектура ввода – вывода содержит единственный диспетчер кэша, который осуществляет кэширование для всей системы ввода – вывода. Кэширование – метод, используемый файловой системой для увеличения эффективности. Вместо непосредственной записи и считывания с диска часто используемые файлы временно хранятся в кэш-памяти; таким образом, работа с этими файлами выполняется в памяти. Операции с данными, находятся в памяти, производятся значительно быстрее операций с данными на диске. Диспетчер кэша использует модель отображения файла, которая интегрирована с диспетчера виртуальной памяти WinNT. Диспетчер кэша обеспечивает службу кэширования для всех файловых систем и сетевых компонентов, функционирующих под управлением диспетчера ввода – вывода. Драйверы файловой системы осуществляют управление драйверами файловой системы. WinNT допускает использование множества файловых систем, включая существующие системы типа FAT. Для обеспечения совместимости с ОС MS-DOS, Windows и OS/2 WinNT поддерживает файловые системы FAT и NTFS. NTFS обеспечивает ряд возможностей включая средства восстановления файловой системы, поддержки Unicode, длинных имен файлов. Архитектура ввода – вывода поддерживает традиционные ОС, обеспечивает функционирование сетевого редактора и сервера в качестве драйверов файловой системы. Сетевые драйверы – это компоненты в архитектуре ввода – вывода WinNT включает интегрированные возможности работы с сетями и поддержку для распределенных приложений. Драйверы транспортного протокола общаются с серверами через интерфейс транспортного драйвера. В нижней части сетевой архитектуры находится драйвер платы сетевого адаптера. Исполняющее системное ядро в первую очередь занимается планированием действий процессора. Если компьютер содержит несколько процессоров, то он синхронизирует их работу. Ядро осуществляет диспетчеризацию потоков – основных объектов в планируемой системе. Потоки определяются в контексте процесса; процесс включает адресное пространство, набор доступных процессу объектов и совокупность выполняемых в контексте процесса потоков управления. Ядро производит диспетчеризацию так, чтобы максимально загрузить процессоры системы и обеспечить первоочередную обработку потоков с более высоким приоритетом. Всего существует 32 значения приоритетов, которые сгруппированы в 2 класса. Ядро управляет двумя типами объектов: объекты диспетчеризации, которые характеризуются сигнальным состоянием и управляют диспетчеризацией и синхронизацией системных операций. Включают: события, мутанты, мутэксы, семафоры, потоки управления и таймеры; управляющие объекты, которые используются для операций управления ядра, но не воздействуют на диспетчеризацию или синхронизацию. Включают в себя: асинхронные вызовы процедур, прерывания, уведомления и состояния источника питания, процессы и профили. Уровень аппаратных абстракций(HAL) – слой программного обеспечения, который скрывает особенности и различия аппаратуры от верхних уровней ОС. Таким образом, различные аппаратные средства выглядят аналогично с точки зрения ОС, снимается необходимость специальной настройки ОС под используемое оборудование. При создании HALa ставилась задача подготовки процедур, которые позволяли бы единственному драйверу конкретного устройства поддерживать функционирование этого устройства для всех платформ. HAL обеспечивает поддержку различных технологий ввода – вывода. Он позволяет скрывать от остальных уровней ОС особенности аппаратной реализации симметричных мультипроцессорных систем.

Модель безопасности Windows NT.

Модель безопасности Win’NT – представлена монитором безопасности, а также процессором входа в систему и безопасными защищенными подсистемами. В многозадачной ОС W’NT приложения совместно используют ряд ресурсов в системе, включая память компьютера, устройство ввода/вывода, файлы и процессоры системы. W’NT включает набор компонентов безопасности, который гарантирует, что приложения не смогут обратиться к этим ресурсам без соответствующего разрешения. Монитор безопасности отвечает за проведение проверки правильности доступа и контроля определенной локальной подсистемы безопасности. Монитор безопасности обеспечивает услуги по подтверждению доступа к объекту, проверки привилегий пользователя и генерации сообщений, как для привилегированного режима, так и для режима пользователя. Процесс входа в систему W’NT предусматривает обязательный вход систему безопасности для идентификации пользователя. Прежде чем пользователь сможет обратиться к любому ресурсу компьютера из W’NT, он должен войти в систему через процесс входа в систему. Защищенность ресурсов – одна из особенностей, предоставляемая моделью безопасности. Задачи не могут обращаться к чужим ресурсам иначе, чем через применение специальных механизмов совместимого использования. W’NT также предоставляет средства контроля, которые позволяют администратору фиксировать действия пользователя.

Управление памятью Windows NT.

W’NT – ОС сервера для использования на рабочей станции. Этим обусловлена архитектура, в которой абсолютная защита прикладных программ и данных преобладает над соображениями скорости и совместимости. Надежность обеспечивается за счет высоких системных затрат, поэтому для получения приемлемой производительности необходимы быстродействующий ЦП и по меньшей мере 18 Мб ПЗУ. В W’NT безопасность нижней памяти достигается за счет отказа от совместимости с драйверами устройств реального режима. В W’NT работают собственные 32-хразрядные NT прикладные программы, а также большинство прикладных программ. W’NT позволяет выполнять в своей среде 16-тиразрядные Windows и Dos-программы. Собственным прикладным программам выделяется 2 Гб особого адресного пространства. Прикладные программы изолированы друг от друга, хотя могут общаться через буфер обмена и механизмы DDE и OLE. В верхней части 2-хГб-ного блока прикладной программы размещен код, воспринимаемый прикладной программой как системные библиотеки DDL. При вызове большинства функций API из прикладной программы библиотеки DDL клиентской стороны обращаются к локальным процедурам, которые передают вызов и связанные с ним параметры в совершенно изолированное адресное пространство, где содержится системный код. Этот сервер-процесс проверяет значения параметров, исполняет запрошенную функцию и пересылает результаты назад в адресное пространство прикладной программы. 1-й процесс остается процессом прикладного уровня, он полностью защищен от вызывающей его программы и изолирован от нее. Для 16-тиразрядных прикладных Win-программ W’NT реализует сеансы Windows on Windows(WOW). W’NT дает возможность выполнять 16-тиразрядные прикладные программы индивидуально в собственных пространствах памяти или совместно в разделяемом адресном пространстве. В большинстве случаев 16-ти и 32-хразрядные программы Windows могут свободно взаимодействовать, используя OLE независимо от того, выполняются они в отдельной или общей памяти. Собственные прикладные программы и сеансы WOW в режиме вытесняющей многозадачности, основанной на управлении отдельными потоками. W’NT может также выполнять несколько сеансов Dos в многозадачном режиме.

Основные достоинства Windows 2000.

Основные отличия Win’2000. W’2000 основана на W’NT, это полностью 32-х разрядная ОС с приоритетной многозадачностью и улучшенной реализацией работы с памятью. Интерфейс подобен интерфейсу W’98, но изменилась цветовая гамма; появилась тень от курсора мыши; в стартовом меню введена новая функция, когда при открытии показываются только наиболее часто употребляемые пункты, остальные – если нажать стрелку вниз. Можно добавить/удалить строки, входящие в стартовое меню, и расширить некоторые пункты. Есть Task Manager – для управления процессами (информация о загрузке процессора в реальном времени, показано сколько занято/свободно ОП, содержит список процессов активных в данный момент, можно просмотреть работающие приложения и завершить их); Active Directory – средство управления пользователями и сетями; DFS – один из инструментов Active Directory, позволяет создавать сетевые ресурсы, в которые может входить множество файлов.

Файловые системы. Файловые системы NTFS 4 и NTFS 5.

Файловая система - это часть операционной системы, назначение которой состоит в том, чтобы обеспечить пользователю удобный интерфейс при работе с данными, хранящимися на диске, и обеспечить совместное использование файлов несколькими пользователями и процессами.

Историческим шагом явился переход к использованию централизованных систем управления файлами. С точки зрения прикладной программы, файл - это именованная область внешней памяти, в которую можно записывать и из которой можно считывать данные. Правила именования файлов, способ доступа к данным, хранящимся в файле, и структура этих данных зависят от конкретной системы управления файлами и, возможно, от типа файла. Система управления файлами берет на себя распределение внешней памяти, отображение имен файлов в соответствующие адреса во внешней памяти и обеспечение доступа к данным.

В широком смысле понятие "файловая система" включает:

1)совокупность всех файлов на диске,

2)наборы структур данных, используемых для управления файлами, такие, например, как каталоги файлов, дескрипторы файлов, таблицы распределения свободного и занятого пространства на диске,

3)комплекс системных программных средств, реализующих управление файлами, в частности: создание, уничтожение, чтение, запись, именование, поиск и другие операции над файлами.

Основные достоинства NTFS: работа с большими дисками, устойчивость(NTFS содержит 2 копии MFT). NTFS использует систему транзакции при записи файлов на диск – защита целостности данных. В упрощенном виде система транзакции работает: 1) драйвера ввода – вывода NTFS инициирует процесс записи одновременно сообщая сервису LOGFILESERVICE вести регистрацию всего происходящего; 2) данные пишутся в кэш под управлением сервиса CACHEMANAGER; 3) кэш посылает данные менеджеру виртуальной памяти для записи на диск в фоновом режиме; 4) менеджер виртуальной памяти посылает данные драйверу диска, пропустив их через проверочный драйвер; 5) драйвер диска шлет их к контролеру, который записывает либо в диск, либо в кэш; 6) если операция без ошибок, то запись регистрации удаляется; 7) если происходит сбой, то запись остается в таблице транзакции и при следующем доступе к диску LOGFILESERVICE восстанавливает все как было до этой записи. Защищенность NTFS рассматривает файлы как объекты. Такой объект обладает свойствами и содержит набор методов, который позволяет с ним работать. Компрессия данных NTFS позволяет сжимать отдельные каталоги и файлы. Поддержка формата ISOUNICODE использует 16 бит для кодировки каждого символа -> пользователь может использовать файлы на любом языке. NTFS4 уступала системе NETWARE из-за отсутствия квотирования (ограничение максимального объема дискового пространства для пользователя) при этом необязательно чтобы все файлы пользователя хранились в одном месте, они могут быть разбросаны по всем дискам. В NTFS5 можно установить квотирование в том числе для каждого отдельного пользователя. Возможность поиска файла по имени его владельца. Кроме изменения самой структуры NTFS в W’2000 добавлен MICROSOFTINDEXSERVER, который ускоряет поиск файлов по их содержимому за счет индексирования содержимого дисков. В NTFS5 добавлена точка монтирования. С помощью этой технологии можно присоединить любой дисковый ресурс в любое место файловой системы.

Операционные системы коллективного пользования – многопользовательские, многозадачные. Основные сведения о функционировании.

Многопользовательские и многозадачные ОС в связи с необходимостью обеспечения мультипрограммирования и обеспечения многопользовательского режима обработки данных впервые были разработаны для больших ЭВМ (main frame). Первая функционально полноценная ОС OS/360, была предложена фирмой IBM для ЭВМ IBM 360. Разработка и внедрение ОС позволили разграничить функции операторов, администраторов, программистов, пользователей, а также существенно повысить (в 10 и 100 раз) производительность ЭВМ и степень загрузки технических средств. Версии ОС OS/360/370/375 последовательно сменяли друг друга и во многом определили современное представление о роли ОС в общей иерархии систем управления данными и задачами при обработке данных на ЭВМ. Ранние версии OS/360 были ориентированы на пакетную обработку информации. В дальнейшем возникли расширения OS/360/370/375, допускающие диалоговую обработку данных с терминала пользователя. ОС других поколений, например OC Unix изначально ориентировалась на интерактивное взаимодействие с пользователем. Наиболее распространенные версии Unix: Free BSD, SCO, ISC, Sun OS. Linux – отдельная версия OC Unix. ОС MS – DOS, Windows, OS/2 также разработаны под влиянием концепций Unix.

Главными функциями таких ОС являются – управление задачами и управление данными. Эти функции реализуются через формализованное средство описания данных и заданий – язык управления заданиями (JCL). Первоначально задания, представляющие собой некоторые тексты, считываются и обрабатываются программой системного ввода, осуществляющей управление заданиями. При отсутствии ошибок очередное задание помещается во входную очередь, ожидая освобождения требуемой области оперативной памяти ЭВМ и других ресурсов. При наличии требуемых ресурсов программа выделяет раздел памяти, размещает первую из программ задания, присоединяет необходимые входные и выходные наборы данных и передает ей управление. После завершения работы программы, при отсутствии других пунктов задания, осуществляется завершение задания, уничтожение временных наборов данных, закрытие выходных наборов, вывод информации на внешние носители, освобождение ресурсов и устройств ЭВМ.

Операционные системы с разделением времени. Основные понятия.

ОС с разделением времени на примере ОС - RSX.

Основные понятия:

Пользователь – лицо, осуществляющее запуск, контроль, остановку некоторого вычислительного процесса, протекающего независимо от других, использующего как монопольно выделяемые, так и общие ресурсы. Обязательно выделяемым ресурсом пользователя является терминал ЭВМ, используемый им для выполнения перечисленных функций. Пользователь должен быть зарегистрирован в системе, с указанием имени, фамилии, пароля, идентификатора. Пользователи разделяются на привилегированных и обычных. Первые имеют доступ ко всем ресурсам, типам программ, команд, операций, вторые – нет. Тип пользователя задается при его регистрации системным администратором. Пользовательский идентификатор(UIC) – код, состоящий из двух чисел G и N, относящий пользователя к некоторой группе и присваивающий ему номер в группе. При организации данных на внешних носителях (МД, МЛ) файлы группируются по UIC, и каждая образованная группа получает статус каталога файлов, находящегося в распоряжении данного пользователя. Задача – соответственно оформленный и зарегистрированный в системе исполнительный модуль. Физические устройства ЭВМ – регистрируются в ОС, соответствуют фактической конфигурации ЭВМ и идентифицируются кодами: групповой идентификатор, порядковый номер в группе, символ «двоеточие». Типичная физическая организация последовательного файла на МД представляет собой размещение логических записей переменной длины, разделяющихся стандартными или специально оговоренными символами – терминаторами, в физических блоках стандартной длины(0,5 r,). В общем случае одна запись может размещаться в нескольких блоках. Обозначение файла – совокупность символов, идентифицирующих файл и используемых ОС для определения адреса на внешних носителях, состоящая из следующих компонент: устройство: [g, n] имя. расширение; версия, где устройство – идентификатор устройства, [g, n] – каталог (UIC), имя – выбираемое пользователем наименование НД, расширение – идентификатор файла.

Была разработана для машин среднего класса (PDP-11, VAX). Основная особенность управляющих вычислительных машин типа PDP-11 заключатся в том, что взаимодействие между всеми устройствами, входящими в состав комплексов, осуществляется при помощи единого унифицированного интерфейса – общей шины. Данная архитектура была заимствована для ПК. Общая шина – канал через который передаются адреса, данные, управляющие сигналы на все устройства. Физически это высокочастотная магистраль для передачи данных из 56 линий. Процессор использует установленный набор сигналов для связи с памятью и внешними устройствами-> в системе отсутствуют специальные команды ввода-вывода. Для некоторых регистров процессора, регистрам внешних устройств, которые являются источником или приемником при передаче информации, на общей шине находятся соответствующие адреса. В программах адреса регистров устройств рассматриваются как адреса ячеек памяти -> к ним можно обращаться с помощью адресных инструкций. Физические устройства ЭВМ регистрируются в ОС и соответствуют физической конфигурации ЭВМ. Они могут идентифицироваться кодами, такими как групповой идентификатор, порядковый номер в группе, символ :.

Такие системы обеспечивают одновременное обслуживание многих пользователей, позволяя каждому пользователю взаимодействовать со своим заданием в режиме диалога. Эффект одновременного обслуживания достигается разделением процессорного времени и других ресурсов между несколькими вычислительными процессами, которые соответствуют отдельным заданиям пользователей. Операционная система предоставляет ЭВМ каждому вычислительному процессу в течение небольшого интервала времени; если вычислительный процесс не завершился к концу очередного интервала, он прерывается и помещается в очередь ожидания, уступая ЭВМ другому вычислительному процессу. ЭВМ в этих системах функционирует в мультипрограммном режиме.

Операционная система разделения времени может применяться не только для обслуживания пользователей, но и для управления технологическим оборудованием. В этом случае “пользователями” являются отдельные блоки управления исполнительными устройствами, входящими в состав технологического оборудования: каждый блок взаимодействует с определённым вычислительным процессом в течение интервала времени, достаточного для передачи управляющих воздействий на исполнительное устройство или приёма информации от датчиков.

Семейство ОС UNIX. Основные компоненты. Основные понятия.

Разработана в 1969 году как многозадачная система для мини ПК.

Основные компоненты:

1. Core – ядро системы

2. Kernel – оболочка ядра системы

3. Development system – средство разработки программ

4. Manuals – экранное руководство пользователя и программиста

5. VP/ix – эмулятор MS-DOS

6. UUSP – средства передачи данных по каналам связи

7. STREAMS – механизм сетевых протоколов

8. TCP/IP – сетевой протокол

9. NFS – сетевая файловая система

10. Ч Window – средства сетевых графических интерфейсов пользователя (GUI)

11. Looking glass – командная оболочка на базе GUI

Основные понятия:

Каждый пользователь системы имеет имя (для установления взаимодействия пользователей и начисления расходов) и пароль (для контроля входа в систему и защиты своих данных). Пользователи могут быть объединены в группы для разделения общих ресурсов. Группе пользователей присваивается имя. Один из пользователей, называемый Superuser, является администратором системы (его имя root), он регистрирует всех прочих пользователей.

Системное администрирование:

В функции администратора системы UNIX входит повседневное управление системой во всех аспектах ее существования, таких как подключение новых пользователей, управление файловой системой, изменение конфигурации и других. Имеется ряд команд, расположенных обычно в каталоге /etc, рассчитанных на управление системой (н-р, fsck, mount, chown). Как правило, каталог /etc доступен только суперпользователю, поэтому системный администратор должен обладать его правами. Суперпользователи – пользователи, выполняющие действия над системой, недоступные обычным пользователям. В каталоге /etc имеются файлы passwd и group, одна запись в которых соответствует одному пользователю и одной группе соответственно. Добавление нового пользователя осуществляется с помощью команд newuser или adduser.

Файловая система. Физическая организация FAT.

Файловая система - это часть операционной системы, назначение которой состоит в том, чтобы обеспечить пользователю удобный интерфейс при работе с данными, хранящимися на диске, и обеспечить совместное использование файлов несколькими пользователями и процессами.

Историческим шагом явился переход к использованию централизованных систем управления файлами. С точки зрения прикладной программы, файл - это именованная область внешней памяти, в которую можно записывать и из которой можно считывать данные. Правила именования файлов, способ доступа к данным, хранящимся в файле, и структура этих данных зависят от конкретной системы управления файлами и, возможно, от типа файла. Система управления файлами берет на себя распределение внешней памяти, отображение имен файлов в соответствующие адреса во внешней памяти и обеспечение доступа к данным.

В широком смысле понятие "файловая система" включает:

1)совокупность всех файлов на диске,

2)наборы структур данных, используемых для управления файлами, такие, например, как каталоги файлов, дескрипторы файлов, таблицы распределения свободного и занятого пространства на диске,

3)комплекс системных программных средств, реализующих управление файлами, в частности: создание, уничтожение, чтение, запись, именование, поиск и другие операции над файлами.

Логический раздел, отформатированный под файловую систему FAT, состоит из следующих областей (рис. 7.13).

1)Загрузочный сектор содержит программу начальной загрузки операционной системы. Вид этой программы зависит от тана операционной системы, которая будет загружаться из этого раздела.

2)Основная копия FA Т содержит информацию о размещении файлов и каталогов на диске.

3)Резервная копия FAT.

4)Корневой каталог занимает фиксированную область размером в 32 сектора (16 Кбайт), что позволяет хранить 512 записей о файлах и каталогах, так как каждая запись каталога состоит из 32 байт.

5)Область данных предназначена для размещения всех файлов и всех каталогов, кроме корневого каталога.

Рис. 7.13. Физическая структура файловой системы FAT

Файловая система FAT поддерживает всего два типа файлов: обычный файл и каталог. Файловая система распределяет память только из области данных, причем использует в качестве минимальной единицы дискового пространства кластер.