- •1 Понятие операционной системы 4
- •2 Эволюция и режимы функционирования 10
- •3 Общая архитектура 15
- •4 Управление процессами 23
- •5 Управление памятью 44
- •6 Ввод-вывод и файловая система 65
- •1Понятие операционной системы
- •1.1Назначение и состав системы обработки информации. Понятие виртуальной машины
- •1.2Назначение и функции системных программ
- •1.3Задачи, решаемые операционной системой
- •1.4Операционная система как виртуальная машина
- •1.5Операционная система как система управления ресурсами
- •1.6Оценка деятельности операционной системы
- •1.7Классификация операционных систем
- •Контрольные вопросы
- •2Эволюция и режимы функционирования
- •2.1Непосредственный доступ
- •2.2Пакетный режим
- •2.2.1Однопрограммный (последовательный) режим выполнения пакета
- •2.2.2Многопрограммный режим. Классическое мультипрограммирование
- •2.3Системы информационного обслуживания
- •2.4Режим разделения времени
- •2.5Режим реального времени
- •Контрольные вопросы
- •3Общая архитектура
- •3.1Ядро и вспомогательные модули
- •3.2Ядро в привилегированном режиме
- •3.3Многослойная структура операционной системы
- •3.4Функциональные компоненты операционной системы
- •Контрольные вопросы
- •4Управление процессами
- •4.1Понятия «процесс» и «поток»
- •4.2Создание процессов и потоков
- •4.3Защита ресурсов
- •4.4Планирование и диспетчеризация потоков
- •4.5Состояния потока
- •4.6Мультипрограммирование на основе прерываний
- •4.6.1Назначение, типы и обработка прерываний
- •4.6.2Программные прерывания
- •4.6.3Обработка системных вызовов
- •4.7Синхронизация процессов и потоков
- •4.7.1Цели и средства синхронизации
- •4.7.2Необходимость синхронизации и гонки
- •4.7.3Критическая секция
- •4.7.4Блокирующие переменные
- •4.7.5Семафоры
- •4.7.6Тупики
- •Контрольные вопросы
- •5Управление памятью
- •5.1Функции ос по управлению памятью
- •5.2Типы адресов
- •5.3Свопинг и виртуальная память
- •5.4Страничное распределение
- •5.5Сегментное распределение
- •5.6Сегментно-страничное распределение
- •5.7Разделяемые сегменты памяти
- •Контрольные вопросы
- •6Ввод-вывод и файловая система
- •6.1Управление файлами и внешними устройствами
- •6.2Задачи ос по управлению файлами и устройствами
- •6.3Многослойная модель подсистемы ввода - вывода. Общая схема
- •6.4Логическая организация файловой системы
- •6.4.1Цели и задачи файловой системы
- •6.4.2Типы файлов
- •6.4.3Иерархическая структура файловой системы
- •6.4.4Имена файлов
- •6.4.5Атрибуты файлов
- •6.4.6Логическая организация файла
- •6.5Физическая организация файловой системы
- •6.5.1Диски, разделы, секторы, кластеры
- •6.5.2Физическая организация и адресация файла
- •6.5.3Физическая организация fат
- •6.6Файловые операции
- •6.6.1Два способа организации файловых операций
- •6.6.2Открытие файла
- •Контрольные вопросы
- •Приложение 1. Кэширование данных Назначение кэш-памяти
- •Иерархия запоминающих устройств
- •Принцип действия кэш-памяти
- •Приложение 2. Физическая организация ntfs
- •Структура тома ntfs
- •Структура файлов ntfs
- •Каталоги ntfs
- •Литература
Министерство образования Российской Федерации
Томский государственный университет
Факультет инновационных технологий
“УТВЕРЖДАЮ”
Декан ФИТ
Профессор ______________ А.Н.Солдатов
“___ ” _____________ 2009 г.
ВВЕДЕНИЕ В ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
Учебное пособие
Томск
2009
РАССМОТРЕНО и УТВЕРЖДЕНО методической комиссией факультета инновационных технологий
Председатель комиссии
__________________
Протокол ___ от “ ____” ____________ 2009 г.
Данное учебное пособие предназначено для поддержки курса по операционным системам, читаемого на ФИТ для специальности “Прикладная информатика”.
Составитель:
доц каф. информационного обеспечения инновационной деятельности М.Н.Головчинер
ОГЛАВЛЕНИЕ
1 Понятие операционной системы 4
1.1 Назначение и состав системы обработки информации. Понятие виртуальной машины 4
1.2 Назначение и функции системных программ 5
1.3 Задачи, решаемые операционной системой 6
1.4 Операционная система как виртуальная машина 7
1.5 Операционная система как система управления ресурсами 8
1.6 Оценка деятельности операционной системы 9
1.7 Классификация операционных систем 9
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 10
2 Эволюция и режимы функционирования 10
2.1 Непосредственный доступ 10
2.2 Пакетный режим 10
2.2.1 Однопрограммный (последовательный) режим выполнения пакета 11
2.2.2 Многопрограммный режим. Классическое мультипрограммирование 11
2.3 Системы информационного обслуживания 12
2.4 Режим разделения времени 13
2.5 Режим реального времени 15
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 15
3 Общая архитектура 15
3.1 Ядро и вспомогательные модули 15
3.2 Ядро в привилегированном режиме 17
3.3 Многослойная структура операционной системы 19
3.4 Функциональные компоненты операционной системы 22
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 23
4 Управление процессами 23
4.1 Понятия «процесс» и «поток» 23
4.2 Создание процессов и потоков 25
4.3 Защита ресурсов 26
4.4 Планирование и диспетчеризация потоков 26
4.5 Состояния потока 28
4.6 Мультипрограммирование на основе прерываний 29
4.6.1 Назначение, типы и обработка прерываний 29
4.6.2 Программные прерывания 32
4.6.3 Обработка системных вызовов 33
4.7 Синхронизация процессов и потоков 35
4.7.1 Цели и средства синхронизации 35
4.7.2 Необходимость синхронизации и гонки 36
4.7.3 Критическая секция 37
4.7.4 Блокирующие переменные 39
4.7.5 Семафоры 40
4.7.6 Тупики 42
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 44
5 Управление памятью 44
5.1 Функции ОС по управлению памятью 44
5.2 Типы адресов 45
5.3 Свопинг и виртуальная память 48
5.4 Страничное распределение 50
5.5 Сегментное распределение 56
5.6 Сегментно-страничное распределение 60
5.7 Разделяемые сегменты памяти 64
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 65
6 Ввод-вывод и файловая система 65
6.1 Управление файлами и внешними устройствами 65
6.2 Задачи ОС по управлению файлами и устройствами 66
6.3 Многослойная модель подсистемы ввода - вывода. Общая схема 70
6.4 Логическая организация файловой системы 73
6.4.1 Цели и задачи файловой системы 73
6.4.2 Типы файлов 74
6.4.3 Иерархическая структура файловой системы 75
6.4.4 Имена файлов 76
6.4.5 Атрибуты файлов 77
6.4.6 Логическая организация файла 78
6.5 Физическая организация файловой системы 80
6.5.1 Диски, разделы, секторы, кластеры 81
6.5.2 Физическая организация и адресация файла 83
6.5.3 Физическая организация FАТ 86
6.6 Файловые операции 89
6.6.1 Два способа организации файловых операций 89
6.6.2 Открытие файла 90
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 92
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. КЭШИРОВАНИЕ ДАННЫХ 94
Назначение кэш-памяти 94
Иерархия запоминающих устройств 95
Принцип действия кэш-памяти 95
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ФИЗИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ NTFS 98
Структура тома NTFS 98
Структура файлов NTFS 100
Каталоги NTFS 102
ЛИТЕРАТУРА 106