- •Билет 1
- •1. Основы ос Unix, возможности, стандартизация (1) – 4
- •Отличительные черты ос unix
- •2. Взаимодействие процессов. Задача взаимного исключения. Вариант 4 (1, 16, 18) – 146
- •3. Последовательность действий по преобразованию адреса в защищенном режиме
- •Билет 2
- •1. Понятие системного вызова в ос unix. Обработка ошибок (2) – 9
- •Обработка ошибок
- •Void perror (s)
- •Void perror (const char *s);
- •2. Взаимодействие процессов. Задача взаимного исключения. Вариант 2 (2, 6, 15, 27) – 143
- •3. Особенности современных операционных систем (2, 28) – 122
- •Концепция ос на основе микроядра
- •Многопоточность
- •Cимметричная многопроцессорность.
- •Распределенные ос
- •Int chmod(const char *path, mode_t mode);
- •Int fcmod(int fd, mode_t mode);
- •2. Взаимодействие процессов. Задача взаимного исключения. Вариант 3 (3, 28) – 144
- •3. Концепция слоистой операционной системы и системы на основе микроядра.
- •Билет 4
- •1. Владельцы файлов. Права доступа к файлам. Атрибуты файлов (4, 18) – 23
- •Атрибуты файла
- •Int chmod(const char *path, mode_t mode);
- •Int fcmod(int fd, mode_t mode);
- •Int chown (const char *path, uid_t owner, gid_t group);
- •Int lchown (const char *path, uid_t owner, gid_t group);
- •Int fchown (int fd, uid_t owner, gid_t group): ,
- •2. Взаимодействие процессов. Задача взаимного исключения. Вариант 1 (4, 26) – 142
- •3. Функции микроядра (4, 12, 15, 27) – 126
- •Билет 5
- •1. Неименованные каналы в ос unix (5) – 77
- •Int pipe(int fd[2]);
- •2. Взаимодействие процессов. Задача взаимного исключения. Алгоритм Деккера (5) – 147
- •3. Понятие процесса, модели процессов (5) – 132
- •Билет 6
- •Метаданные файлов в ос unix (7) – 36
- •Int stat(const char *path, struct stat *buf);
- •Int fstаt(int fd, struct stat *buf);
- •Int lstat(const char *path, struct stat *buf);
- •2.Взаимодействие последовательных процессов. Задача взаимного исключения. Вариант2.
- •3. Описание процесса, таблица процесса (6) – 136
- •Билет 7
- •1. Процессы в ос unix. Типы процессов. (7, 23) – 56
- •2. Синхронизирующие примитивы. Решение задачи взаимного исключения с использованием семафоров (7, 8, 19, 20) - 152
- •3. Принципы построения ос (7, 19, 26) – 128
- •Билет 8
- •1. Атрибуты процессов в unix (8) – 66
- •2.Применение общего семафора для решения задачи "производитель-потребитель" с неограниченным буфером.
- •3. Концепция потока, как составной части процесса (8) – 139
- •Билет 9
- •1. Разработка программ в ос unix. Обработка ошибок, переменные окружения (9)
- •Int putenv(const char *string);
- •Int setenv(const char * name, const char * value, int ov );
- •Int unsetenv(const char * name);
- •Обработка ошибок
- •Void perror (const char *s);
- •2. Применение двоичных семафоров для решения задачи «производитель» - «потребитель» (буфер неограниченный) (9, 21)
- •3. Концепция виртуализации (9, 17) –
- •Билет 10
- •1. Файлы, отображаемые в память (10) – 33
- •Void *mmap(void *addr, size_t len, int prot, int flags, int fd, off_t offset);
- •2. Применение семафоров для решения задачи «производитель» - «потребитель» с неограниченным буфером. Решение «спящий парикмахер». (10, 22) – 155
- •3. Подсистема управления памятью, требования, предъявляемые к ней (10)
- •1. Процессы в ос unix. Порождение процесса (11, 25) – 57
- •2. Применение общих семафоров для решения задачи «производитель-потребитель» с ограниченным буфером (11, 23) – 157
- •3. Виртуальная память. Задачи управления виртуальной памятью (11, 25)
- •Билет 12
- •1. Сигналы в ос unix. Их назначение и обработка (12) – 70
- •Void (*sa_handler)(int);
- •Void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);
- •Int sa_flags;
- •Int pause (void);
- •2. Взаимодействие процессов через переменные состояния. Пример приоритетного правила (12) – 157
- •3. Функции микроядра (4, 12, 15, 27) – 126
- •Билет 13
- •1. Функции для работы с сигналами (13) – 70
- •Void (*sa_handler)(int);
- •Void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);
- •Int sa_flags;
- •Int pause (void);
- •Наборы сигналов
- •Блокировка сигналов
- •Int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t, *oldset);
- •Int sigaсtion(int signo, const struct sigactoin *act, struct sigaction *oldact);
- •Void my_handler(int signo)
- •Void my_handler(int signo, siginfo_t *si, void ucontext )
- •2. Проблема тупиков. Алгоритм банкира (13)
- •3. Задача замещения при управлении виртуальной памятью, часовой алгоритм.
- •Билет 14
- •Int chmod(const char *path, mode_t mode);
- •Int fcmod(int fd, mode_t mode);
- •2. Задача взаимного исключения. Алгоритм Петерсона (14, 25) – 148
- •3.Распределение памяти. Система двойников.
- •Система двойников при распределении памяти.
- •Билет 15
- •1. Файловая система в ос unix ext2 (15) – 51
- •Организация файловой системы ext2
- •2. Взаимодействие процессов. Задача взаимного исключения. Вариант 2 (2, 6, 15, 27) – 143
- •3. Функции микроядра (4, 12, 15, 27) – 126
- •Билет 16
- •1.Каналы в ос unix (16) – 80
- •Int pipe(int fd[2]);
- •Int mkfifo(const char *pathname,mode_t mode);
- •Размер канала и взоимодействие процессов при передаче данных
- •2. Взаимодействие процессов. Задача взаимного исключения. Вариант 4 (1, 16, 18) – 146
- •3. Организация защиты в процессорах ia32
- •Билет 17
- •1. Процессы в ос unix, системные вызовы wait, exit (17) – 60, 63
- •Void _exit(int exit_code);
- •Void exit(int status);
- •Int atexit(void(*func)(void));
- •2. Монитороподобные средства синхронизации для решения задачи взаимного исключения (17) – 160
- •Механизм типа «условная критическая область»
- •3. Концепция виртуализации
- •Билет 18
- •1. Владельцы файлов. Права доступа к файлам. Атрибуты файлов
- •Атрибуты файла
- •Int chmod(const char *path, mode_t mode);
- •Int fcmod(int fd, mode_t mode);
- •Int chown (const char *path, uid_t owner, gid_t group);
- •Int lchown (const char *path, uid_t owner, gid_t group);
- •2. Взаимодействие процессов. Задача взаимного исключения. Вариант 4 (1, 16, 18) – 146
- •3. Схемы распределения памяти
- •Билет 19
- •1. Взаимодействие процессов в ос unix, очереди сообщений (19) – 83
- •Int msgget (key_t key, int permflags);
- •Int msgsnd(int mqid, const void *message, size_t size, int flags);
- •Int msgrcv(int mqid, void *message, size_t size, long msg_type, int flags);
- •Int msgctl(int mqid, int command, struct msqid_ds *msq_stat);
- •2. Синхронизирующие примитивы. Решение задачи взаимного исключения с использованием семафоров (7, 8, 19, 20) - 152
- •3. Принципы построения ос (7, 19, 26) – 128
- •Билет 20
- •1 Взаимодействие процессов в ос unix с применением семафоров (20) – 93
- •V(sem) или signal (sem)
- •Int semget(key_t key, int nsems, int permflags);
- •Int semctl (int semid, int sem_num, int command, union semun ctl_arg);
- •Int semop(int semid, struct sembuf *op_array, size_t num_ops);
- •2. Применение общего семафора для решения задачи "производитель-потребитель" с неограниченным буфером.
- •3. Механизмы поддержки многозадачности в процессорах ia32 (20)
- •Билет 21
- •1. Работа с файлами в ос unix. Системные вызовы (21) – 25
- •Int open(const char *name, int flags);
- •Int open(const char *name, int flags, mode_l mode);
- •2. Применение двоичных семафоров для решения задачи "производитель-потребитель" (буфер неограниченный).
- •3. Страничная организация памяти в процессоре ia32
- •Билет 22
- •1. Взаимодействие процессов в ос unix. Разделяемая память (22) – 100
- •Int shmget(key_t key, size_t size, int permflags);
- •Void *shmat(int shmid, const void *daddr, int shmflags);
- •Int shmctl(int shmid, int command, struct shmid ds *shm_stat);
- •2. Применение семафоров для решения задачи «производитель» - «потребитель» с неограниченным буфером. Решение «спящий парикмахер». (10, 22) – 155
- •3. Организация защиты в процессорах ia32
- •Билет 23
- •1. Процессы в ос unix. Типы процессов. (7, 23) – 56
- •2. Применение общих семафоров для решения задачи «производитель-потребитель» с ограниченным буфером (11, 23) – 157
- •3. Задача замещения при управлению виртуальной памятью, часовой алгоритм.
- •Билет 24
- •1. Понятие потока в ос unix. Создание потока, завершение потока (24) – 106
- •Int pthread_create(pthread_t *tid, const pthread_attr_t *tattr,
- •Void*(*start_routine)(void *), void *arg);
- •Функция для завершения нити (потока) исполнения
- •Int pthread_join(thread_t tid, void **status);
- •Int pthread_detach(thread_t tid);
- •Досрочное завершение потока
- •Int pthread_cancel(pthread_t thread);
- •2. Синхронизирующие примитивы. Решение задачи взаимного исключения с использованием семафоров (7, 8, 19, 20, 24) - 152
- •3. Схемы распределения памяти (18, 24)
- •1. Процессы в ос unix. Порождение процесса (11, 25) – 57
- •2. Задача взаимного исключения. Алгоритм Петерсона
- •3. Виртуальная память. Задачи управления виртуальной памятью (11, 25)
- •Билет 26
- •1. Поток в ос unix. Синхронизация потоков, получение информации о потоке.
- •Int pthread_key_create(pthread_key_t *key, void(*destructor)(void *));
- •Int pthread_setschedparam(pthread_t tid, int policy,
- •Int pthread_getschedparam(pthread_t tid, int policy, struct schedparam *param);
- •Int pthread_sigmask(int how, const sigset_t *new, sigset_t *old);
- •2. Взаимодействие процессов. Задача взаимного исключения. Вариант 1 (4, 26) – 142
- •3. Принципы построения ос (7, 19, 26) – 128
- •Билет 27
- •1. Применение мьютексов при взаимодействии потоков в ос unix.
- •2. Взаимодействие процессов. Задача взаимного исключения. Вариант 2 (2, 6, 15, 27) – 143
- •3. Функции микроядра (4, 12, 15, 27) – 126
- •1. Применение блокировок чтения-записи при взаимодействии потоков в ос unix.
- •2. Взаимодействие процессов. Задача взаимного исключения. Вариант 3 (3, 28) – 144
- •3. Особенности современных операционных систем (2, 28) – 122
- •Концепция ос на основе микроядра
- •Многопоточность
- •Cимметричная многопроцессорность.
- •Распределенные ос
2. Взаимодействие процессов. Задача взаимного исключения. Вариант 1 (4, 26) – 142
Если двум или более процессам необходимо взаимодействовать друг с другом, то они должны быть связаны, то есть иметь средства для обмена информацией. Предполагается, что процессы связаны слабо. Под этим подразумевается, что кроме достаточно редких моментов явной связи эти процессы рассматриваются как совершенно независимые друг от друга. В частности, не допускаются какие-либо предположения об относительных скоростях различных процессов. В качестве примера рассматривается два последовательных процесса, которые удобно считать циклическими. В каждом цикле выполнения процесса существует критический интервал. Это означает, что в любой момент времени только один процесс может находиться внутри своего критического интервала. Чтобы осуществить такое взаимное исключение, оба процесса имеют доступ к некоторому числу общих переменных. Операции проверки текущего значения такой общей переменной и присваивание нового значения общей переменной рассматриваются как неделимые. То есть, если два процесса осуществляют присваивание новое значение одной и той же общей переменной одновременно, то присваивание происходит друг за другом и окончательное значение переменной одному из присвоенных значений, но никак не их смеси. Если процесс поверяет значение переменной одновременно с присваиванием ей значения другим процессом, то первый процесс обнаруживает, либо старое, либо новое значение, но никак не их смесь.
int turn=1;
void P0() begin integer очередь;
{ очередь := 1;
while (1) parbegin
{ процесс 1: begin L1: if (очередь = 2) then goto L1;
while(turn!=0); критический интервал 1;
критический интервал 1; очередь := 2;
turn=1; остаток цикла 1;
…. goto L1;
} end;
}
void P1() процесс 2: begin L2: if (очередь = 1) then goto L2;
{ критический интервал 2;
while (1) очередь := 1;
{ остаток цикла 2;
while(turn!=1); goto L2;
критический интервал 2; end;
turn=0; parend;
…. еnd;
}
}
void main()
{
parbegin(P0,P1);
}
Недостатки:1. Процессы могут входить в критический интервал строго последовательно. 2.Темп развития процессов определяется медленным процессом.
3. Если какой-то из процессов остановится в остатке цикла, то это приведет к остановке и второго процесса.
3. Принципы построения ос (7, 19, 26) – 128
Этот принцип основан на выделении в алгоритмах программ и в обрабатываемых массивах действий и данных по частоте их использования. Действия и данные, используемые часто, располагаются в оперативной памяти, т.к. к ним необходим быстрый доступ. К тому же стремятся наиболее часто выполняемые операции оптимизировать по времени выполнения и по занимаемой памяти. Следствия от применения частотного принципа – это применение многоуровневого планирования при организации работы ОС. На уровень долгосрочного планирования выносятся редкие и длинные операции управления деятельностью системы. Краткосрочному планированию подвергаются часто используемые и короткие операции.
Принцип модульности.
Наибольший эффект от его использования достигается в том случае, когда принцип одновременно распространен на ОС, аппаратуру и прикладные программы. Под модулем в общем случае понимают функциональный элемент рассматриваемой системы, имеющей законченное оформление и выполненный в пределах требования ОС, а также средства сопряжения с подобными элементами или элементами более высокого уровня данной или другой системы. Модуль предполагает лёгкий способ его замены на другой модуль, при наличии заданных интерфейсов. Чаще всего разделение на модули происходит по функциональному признаку. Модули могут быть восстанавливаемыми и невосстанавливаемыми. Если модуль после окончания работы не восстанавливается в исходное состояние, то он называется однократным. Если модуль в процессе работы искажает своё состояние, но перед окончанием работы восстанавливается в исходное состояние, то его называют многократным. Особое значение при построении ОС имеют модули, называемые параллельно используемыми или реентерабельными. Каждый такой модуль может использоваться одновременно несколькими программами. Это позволяет хранить в памяти только одну копию такого модуля.
3. Принцип функциональной избирательности.
В ОС выделяется некоторая часть особо важных модулей, которые должны быть в оперативной памяти постоянно для эффективной организации вычислительного процесса. Эту часть обычно называют ядром ОС. При формировании ядра необходимо удовлетворить двум противоречивым требованиям:
– в состав ядра должны войти наиболее часто используемые модули;
– количество модулей должно быть таким, чтобы не занимать много оперативной памяти;
В состав ядра входят модули по управлению системой прерываний, средства перевода процессов с одного состояния в другое, средства распределения оперативной памяти. Программы, входящие в состав ядра, обычно загружаются в оперативную память и называются резидентными. Помимо резидентных программ существуют транзитные модули или программы, которые загружаются только при необходимости и могут перекрывать в оперативной памяти друг друга.
4. Принцип генерируемости.
Определяет такой способ исходного представления ОС, который позволял бы настраивать эту системную программу, исходя из конкретной конфигурации используемой машины и круга решаемых задач. Процедура генерации проводится достаточно редко, а процесс генерации осуществляется с помощью специальной программы-генератора и входного языка для неё, позволяющего описывать программные возможности системы и конфигурацию машины. В результате генерации получается полная версия ОС. Исходный набор программ ОС, из которого производится генерация называется дистрибутивом.
5. Принцип функциональной избыточности.
Предполагает возможность проведения одной и той же работы различными средствами, т.е. ОС допускает альтернативное выполнение одних и тех же заданий в различных режимах своего функционирования.
6. Принцип по умолчанию.
Принцип основан на хранении в системе некоторых базовых описаний, структур процесса, модулей, конфигурации оборудования и данных, определяющих прогнозируемые объемы требуемой памяти, времени счета программы, потребности во внешних устройствах, которые характеризуют пользовательские программы и условия их выполнения. Эту информацию пользовательская система использует в качестве заданной, если она не будет определена или сознательно конкретизирована. Применение этого принципа позволяет сократить число параметров, устанавливаемых пользователем, когда он работает с системой.
7. Принцип перемещаемости.
Предусматривает построение модулей таким образом, что их исполнение не зависит от места расположения в оперативной памяти. Настройка текста модуля в соответствии с его расположением в памяти осуществляется специальными механизмами либо непосредственно перед выполнением программы, либо по мере ее выполнения.
8. Принцип защиты.
Определяет необходимость разработки мер, ограждающих программы и данные пользователя от искажения и нежелательного влияния друг на друга, а также пользователя на ОС и наоборот. Особенно трудно обеспечить защиту, когда используется разделение ресурсов. Программы должны быть гарантированно защищены как при выполнении, так и при хранении, хотя попыток испортить и нанести нежелательный эффект совершается множество.
Реализуется несколько подходов для обеспечения защиты. Одним из направлений является реализация двухконтекстности работы процессора: в каждый момент времени процессор может выполнять программу из состава ОС либо прикладную или служебную программу, не входящую в состав ОС. Второе направление состоит в том, чтобы гарантировать невозможность непосредственного доступа к любому разделяемому ресурсу со стороны пользовательских и служебных программ, для чего в состав машинных команд вводятся специальные привилегированные команды, управляющие распределением и использованием ресурсов. Такие команды разрешается выполнять только ОС. Контроль за выполнением привилегированных команд производится аппаратно.
Для реализации принципов защиты может использовать контекстный механизм защиты данных и текста программ, находящийся в операционной памяти. Для программ пользователей выделяются определенные участки памяти и выход за пределы этих участков приводит к возникновению прерываний по защите. Механизм контроля реализуется аппаратным способом, путем применения ограничительных регистров или ключей памяти.
Третье направление реализует механизм защиты данных, хранящихся в памяти, используются подходы, основанные на разграничении прав доступа, введении паролей, контроле за правильной интерпретацией данных, записанных в файле.
9. Принцип независимости программ от внешних устройств.
Позволяет выполнять операции управления внешними устройствами независимо от их конкретных физических характеристик. При подключении новых устройств или замене существующих, текст программ не изменяется, а осуществляется подключение нового устройства к ОС путём подключения специальной программы, обеспечивающей взаимодействие ОС с внешним устройством. Такие программы называются драйверами.
10. Принцип открытой и наращиваемой операционной системы.
Открытая ОС доступна пользователю и специалисту, обслуживающему машину, а возможность наращивания или модификации операционной системы позволяет использовать не только возможности генерации, но вводить в операционную систему новые модули или модифицировать существующие.