- •1 Операционная система. Определение. Назначение. Функции ос.
- •2 История ос. Развитие операционных систем.
- •3 Классификация операционных систем.
- •4 Специальные регистры центрального процессора (счетчик команд, указатель стека, rsw)
- •5 Конвейерная и скалярная конструкция процессора
- •6 Устройство памяти. Виды памяти.
- •7 Базовый и предельный регистры. Диспетчер памяти.
- •8 Драйвера устройств ввода-вывода. Способы установки драйверов.
- •9 Три способа организации ввода-вывода.
- •10 Шины и их назначение.
- •11 Процесс. Характеристики процесса. Понятия, связанные с процессом (таблица процессов, оболочка и т.Д.)
- •12 Взаимоблокировки. Определение. Примеры.
- •13 Файловые системы. Определение. Понятия, связанные с файловыми системами.
- •14 Код защиты файлов в unix.
- •15 Оболочка. Определение. Командный интерпретатор unix.
- •16 Системные вызовы. Назначение, схема работы системного вызова.
- •17 Основные системные вызовы posix.
- •18 Системные вызовы для управления процессами. Работа, примеры.
- •19 Системные вызовы для управления файлами. Работа. Примеры.
- •20 Системные вызовы для управления каталогами. Работа. Примеры.
- •21 Системные вызовы в unix и windows сравнение.
- •22 Структура ос. Монолитные ос.
- •23 Многоуровневые ос.
- •24 Виртуальные машины.
- •25 Экзоядро. Модель клиент-сервер.
- •26 Многозадачность. Создание и завершение процесса.
- •27 Состояния процессов.
- •28 Последовательность обработки прерываний нижним уровнем ос.
- •29 Поток. Определение. Отличие потока от процесса. Примеры применения потоков.
- •30 Реализация потоков в пространстве пользователя и в ядре. Схема и отличия.
- •31 Всплывающие потоки. Проблемы при переводе программы из однопоточной в многопоточную.
- •32 Межпроцессорное взаимодействие. Состояние состязания. Примеры. 4 условия для эффективной совместной работы процессов.
- •33 Методы решения проблем межпроцессорного взаимодействия с активным ожиданием. Запрещение прерываний, переменные блокировки, строгое чередование.
- •34 Алгоритм Петерсона и команда tsl.
- •35 Примитивы межпроцессорного взаимодействия. Проблема производителя и потребителя.
- •36 Семафоры. Решение проблемы производителя и потребителя с помощью семафоров.
- •37 Мьютексы и мониторы.
- •38 Передача сообщений и барьеры.
- •40 Планирование. Назначение. Поведение процессов. Категории алгоритмов планирования.
- •41 Планирование в системах пакетной обработки: «Первым пришел – первым обслужен», «Кратчайшая задача – первая».
- •42 Алгоритмы планирования: Наименьшее оставшееся время выполнения, трехуровневое планирование.
- •43 Циклическое планирование и приоритетное планирование.
- •44 Алгоритмы планирования: «Самый короткий процесс – следующий», Гарантированное планирование, Лотерейное планирование.
- •45 Справедливое планирование и планирование в системах реального времени.
- •46 Выгружаемые и невыгружаемые ресурсы. Условия взаимоблокировки.
- •47 Моделирование взаимоблокировок.
- •48 Четыре стратегии избегания взаимоблокировок. Страусовый алгоритм.
- •49 Обнаружение взаимоблокировки при наличии одного ресурса каждого типа.
- •51 Выходы из взаимоблокировки. Траектории ресурсов.
- •52 Безопасные и небезопасные состояния. Алгоритм банкира. Предотвращение взаимоблокировок.
42 Алгоритмы планирования: Наименьшее оставшееся время выполнения, трехуровневое планирование.
Наименьшее оставшееся время выполнения
В соответствии с этим алгоритмом планировщик каждый раз выбирает процесс с наименьшим оставшимся временем выполнения. В этом случае также необходимо заранее знать время выполнения задач. Когда поступает новая задача, ее полное время выполнения сравнивается с оставшимся временем выполнения текущей задачи. Если время выполнения новой задачи меньше, текущий процесс приостанавливается и управление передается новой задаче. Эта схема позволяет быстро обслуживать короткие запросы.
Трехуровневое планирование
По мере поступления в систему новые задачи сначала помещаются в очередь, хранящуюся на диске. Впускной планировщик выбирает задание и передает его системе. Остальные задания остаются в очереди.
Характерный алгоритм входного контроля может заключаться в выборе смеси из процессов, ограниченных возможностями процессора, и процессов, ограниченных возможностями устройств ввода-вывода. Также возможен алгоритм, в котором устанавливается приоритет коротких задач перед длинными. Впускной планировщик волен придержать некоторые задания во входной очереди, а пропустить задание, поступившее позже остальных.
Как только задание попало в систему, для него будет создан соответствующий процесс, и он может тут же вступить в борьбу за доступ к процессору. Тем не менее возможна ситуация, когда процессов слишком много и они все в памяти не помешаются, тогда некоторые из них будут выгружены на диск. Второй уровень планирования определяет, какие процессы можно хранить в памяти, а какие - на диске. Этим занимается планировщик памяти.
С одной стороны, распределение процессов необходимо часто пересматривать, чтобы у процессов, хранящихся на диске, тоже был шанс получить доступ к процессору. С другой стороны, перемещение процесса с диска в память требует затрат, поэтому к диску следует обращаться не чаще, чем раз в секунду, а может быть и реже. Если содержимое оперативной памяти будет слишком часто меняться, пропускная способность диска будет расходоваться впустую, что замедлит файловый в вод-вывод.
Для оптимизации эффективности системы планировщик памяти должен решить, сколько и каких процессов может одновременно находиться в памяти. Количество процессов, одновременно находящихся в памяти, называется степенью многозадачности. Если планировщик памяти обладает информацией о том, какие процессы ограничены возможностями процессора, а какие — возможностями устройств ввода-вывода, он может пытаться поддерживать смесь этих процессов в памяти. Можно грубо оценить, что если некая разновидность процессов будет занимать примерно 20 % времени процессора, то пяти процессов будет достаточно для поддержания постоянной занятости процессора.
43 Циклическое планирование и приоритетное планирование.
Циклическое планирование
Самый простой алгоритм планирования и часто используемый. Каждому процессу предоставляется квант времени процессора. Когда квант заканчивается процесс переводится планировщиком в конец очереди. При блокировке процессор выпадает из очереди. Преимущества: - Простота, - Справедливость (как в очереди покупателей, каждому только по килограмму) Недостатки: - Если частые переключения (квант - 4мс, а время переключения равно 1мс), то происходит уменьшение производительности. - Если редкие переключения (квант - 100мс, а время переключения равно 1мс), то происходит увеличение времени ответа на запрос.
Приоритетное планирование
Каждому процессу присваивается приоритет, и управление передается процессу с самым высоким приоритетом. Приоритет может быть динамический и статический. Динамический приоритет может устанавливаться так: П=1/Т, где Т- часть использованного в последний раз кванта Если использовано 1/50 кванта, то приоритет 50. Если использован весь квант, то приоритет 1. Т.е. процессы, ограниченные вводом/вывода, будут иметь приоритет над процессами ограниченными процессором. Часто процессы объединяют по приоритетам в группы, и используют приоритетное планирование среди групп, но внутри группы используют циклическое планирование.