Вопрос 14. Объектная модель Windows 2000/xp и менеджер объектов.

Объекты – все системные ресурсы и структуры данных (процессы, потоки, файлы, семафоры и т.д.).

Объекты предоставляют унифицированный интерфейс.

Объекты подразделяются на типы. У каждого объекта есть свойства, общие для всех объектов данного типа.

Поддержка объектов позволяет реализовать унифицированный подход к именованию ресурсов, защите от несанкционированного доступа и совместному использованию.

В Windows 2000 используется следующая объектная терминология:

Объект - экземпляр объектного типа

Атрибуты объекта - элементы данных состояния объекта.

Объектные сервисы операционной системы (наборы операций, связанных с объектами) используются для управления объектами.

Одна часть этих сервисов является внутренней и используется только компонентами исполнительной системы, а другая часть открыта для процессов пользовательского режима и составляет интерфейс исполнительной системы.

Менеджер объектов создает и удаляет объекты, а также отслеживает их использование.

Каждый тип объектов поддерживается определенной подсистемой.

В табл. 13.1 перечислены основные типы объектов исполнительной системы Windows 2000 и указано, к какой из ее подсистем относится каждый из них.

Табл. 13.1. Объекты исполнительной системы Windows 2000

Использование объектов

Использование объектов в операционной системе Windows 2000 осуществляется согласно общим принципам: открытие, работа с объектом, закрытие.

Объекты могут быть:

Постоянными (файлы),

Динамическими (потоки).

Постоянные объекты открываются с помощью операции открыть(), а динамические - с помощью операции создать(), в составе которой выполняется и операция открыть().

Схема именования объектов — иерархическая.

Она поддерживается с помощью объектов-каталогов.

Имя объекта применяется для его открытия, совместного использования и защиты.

Процесс, который знает имя требующегося ему объекта, может его открыть в одном из поддерживаемых режимов.

Когда он выполнит вызов открыть(), операционная система проверит, имеет ли процесс разрешение на использование объекта в указанном режиме, и в случае подтверждения вернет дескриптор объекта (или описатель). С открытым объектом связан дескриптор защиты, используемый для проверки прав процесса при последующих обращениях к объекту. Для работы с объектом процесс выполняет соответствующие вызовы.

Дескрипторами открытых объектов могут пользоваться все потоки данного процесса.

Возможно и совместное использование объекта процессами, каждый из которых открыл его и получил описатель. Система отслеживает число дескрипторов открытого объекта, чтобы закрыть его, когда он больше не нужен.

Защита объектов.

Для того чтобы соответствовать требованиям класса защиты С2, система должна поддерживать защищенную процедуру входа, управление доступом, аудит и защиту памяти.

Когда пользователь входит в систему, подсистема защиты производит его аутентификацию, а затем связывает с его процессом объект, называемый маркером доступа.

Этот объект служит официальным «удостоверением личности» процесса, когда тот запрашивает какой-либо системный ресурс.

Он содержит список контроля доступа (Access Control List, ACL) - список прав доступа, присоединяемый к каждому создаваемому пользователем объекту в том случае, если пользователь не задал права доступа к объекту явно, и они не наследуются от другого объекта.

1. Определение ОС. Место ОС в иерархической архитектуре вычислительной системы.

2. Процессы. Определение процесса. Логическая и физическая модели процесса. Графы состояний процесса для логической и физической модели. Контекст процесса.

3. Классификация процессов ОС.

4. Ресурсы. Определение ресурса. Классификация ресурсов.

5. Формальная модель ОС.

6. Управление процессами. Таблицы управления процессами. Дескриптор процесса. Операции над процессами.

7. Прерывания процессов. Назначение, классификация. Обработка прерываний.

8. Типичные задачи синхронизации параллельных процессов.

9. Механизмы синхронизации параллельных процессов. Аппаратная и программная реализация взаимоисключений. Семафорные примитивы Дейкстры.

10. Дедлок ( тупиковая ситуация). Условия возникновения. Стратегии предотвращения и обхода дедлоков.

11. Управление ресурсами. Дескрипторы воспроизводимых и потребляемых ресурсов. Операции над ресурсами. Задача распределения ресурсов.

12. Дисциплины распределения ресурсов, используемые в ОС. Дисциплины формирования очередей на ресурсы и дисциплины обслуживания очереди. Централизованная и децентрализованная схемы распределения ресурсов.

13. Мультипрограммирование. Планирование и диспетчеризация процессов при МП.

14. Мультипрограммирование. Дисциплины диспетчеризации для невытесняющей и вытесняющей многозадачности.

15. Алгоритмы диспетчеризации процессов при мультипроцессорной обработке.

16. Структуры программных модулей программ. Отображение программных модулей на оперативную память.

17. Управление оперативной памятью. Страничная, сегментная и сегментно-страничная организация оперативной памяти.

18. Технология виртуальной памяти. Алгоритмы замещение страниц.

19. Задачи программного обеспечения ввода/вывода. Ввод/вывод без использования и с использованием прерываний. Прямой доступ к памяти.

20. Уровни управления вводом-выводом. Буферизация и синхронизация данных.

21. Принципы построения интерфейсов ОС. Интерфейс прикладного программирования (API). Варианты реализации API.

22. Основные структуры операционных систем.

Вопросы к экзамену(Лабораторные работы, Windows 2000, Unix. 2012).

1. Логическая организация файлов. Атрибуты и данные файла. Типы файлов. Операции с файлами.

2. Модели хранения информации в файловых системах. Надежность и непротиворечивость файловой системы. Решение проблемы непротиворечивости файловых систем.

3. Методы физической реализация хранения атрибутов и данных файлов.

4. Концепция файловой системы FAT. Структура логического диска с файловой системой FAT.

5. Основные характеристики файловой системы NTFS.

6. Структура раздела с файловой системой NTFS.

7. Главная файловая таблица MFT файловой системы NTFS. Структура таблицы MFT.

8. Атрибуты файлов в файловой системе NTFS. Структура записи MFT.

9. Хранение данных в файловой системе NTFS. Потоки данных.

10. Структура файловой системы UNIX. Типы файлов ОС UNIX.

11. Жесткая и символическая связь имен с данными файла в файловой системе UNIX.

12. Структура индексного узла файловой системы UNIX. Адресация блоков данных.

13. Архитектура Windows 2000/XP. Компоненты исполнительной системы.

14. Объектная модель Windows 2000/XP и менеджер объектов.

15. Управление оперативной и виртуальной памятью в Microsoft Windows 2000/XP.

16. Управление процессами и потоками в Windows 2000/XP.

17. Состояния потока в Windows 2000/XP.

18. Общая архитектура системы UNIX. Модули ядра.

19. Системные вызовы и выполнение кода ядра ОС UNIX.

20. Управление процессами в ОС UNIX.

21. Состояния процесса в ОС Unix.

22. Распределение памяти процессов UNIX.