План по лекциям

1.Назначение операционных систем

ОС – прог-мма, контролирующая работу пользовательской программы и выполняющая роль интерфейса м/у пользователем и аппаратным обеспекчением.

- удобство

- эффективность

- возможность развития

2.Понятие операционной среды.

Операционная среда – Набор фопределенных функций сервиса операционной системы. В них входят наиболее часто используемые функции. Операционная среда – это системное программное обеспечение , в котором могут выполняться программы, созданные по правилам работы этой среды.

OS/2 warp:

- Native –программы,

- 16-битн. прогр. Для OS/2 первого поколения.

- 16-битн. Прогр. Для MS-DOS

- 16-битн прогр для Windows

3.Операционная система, как интерфейс м/у пользователем и компьютером.

ОС – скрывает детали аппаратного обеспечения и позволяют использовать часто используемые функции при необходимости.

-пользовательский

- программный

4.ОС как диспетчер ресурсов.

Комп – это набор ресурсов, поддерживающих выполнение задач, накопление, хранение, обработку данных.. ОС занимается распределением этих ресурсов м/у выполняющимися программами. Она способна распределять: процессорное время, оперативную память, дисковую память. ОС принимает меры защиты, когда программа может испортить устройство

5. ОС для мэйнфреймов

Пример OS/390

Ориентированы на обработку большого количества одновременных заданий, для которых требуется множество операций ввода.выв. Три вида обслуживания:

- Пакетная обработка . Стандартные задания, без пользователя. Страховые иски, отчеты о продаже.

- Транзакции. Множество маленьких запросов. До тысяч в секунду.Билеты

- Разделение времени.Системы, работающие в режиме разделения времени.Позволяет множеству пользователей выполнять свои задания на одной машине, например работать с БД.

7. ОС РВ.

Эти ОС ориентированы на управление процессами с жесткими временными параметрами. Например конвейер. Идет быстрый сбор информации о технологическом процессе и немедленное использование ее.

Если заданы ограничения по времени некоторое действие, то говорят о системе РВ.

Существуют гибкие системы РВ, в которой допустимы некоторые отклонения сроков операций, например цифровое аудио и multimedia-системы.

9. Организация виртуальной памяти в ОС.

Виртуальная память – способ организации операционной и дисковой памяти позволяющее рассматривать ОЗУ как логический объект не интересуясь его физическим объемом.

Зачем это надо:

- Защита программ друг от друга. И ядра от программ.

- Управление размещением в памяти.

- Возможность параллельного выполнения программ нескольких пользователей используя только одну копию программы.

Способы организации:

- Сегментный.

- Страничный

- Сегментно-страничный.

Любое решение использует два специальных регистра в проце: Базовый и предельный.

Устройство, которое занимается проверкой и преобразованием называется MMU находится в ЦП.

22. Файловые системы в ОС

ФС - это набор спецификаций и соответствующее им программное обеспечение, которое отвечает за создание, уничтожение, организацию, чтение, запись, модификацию и перемещение файловой информации, а также за управление к доступам файлов. ФС определяет способ организации данных на диске или другом носителе информации. СУФ – система управления файлами.

СУФ предоставляет следующие возможности:

1. Создание, удаление, переименование и др. операции с именованными наборами данных из своих программ или

посредством специальных управляющих программ реализующих функции интерфейса пользователя с его

данными.

2. Работа с недисковыми периферийными устройствами как с файлами.

3. Обмен данными между файлами, между устройствами, между файлом и устройством и наоборот.

4. Работа с файлами с помощью обращений программных модулей СУФ (Application Program Interface). Часть

функций API ориентирована на работу с файлами.

5. Защита файлов от несанкционированного доступа.

СУФ дает возможность логического доступа к данным по имени файла и записи в нем, а не по физическому на диске

10. Управление вв/выв в ОС.

УВВ состоят из контроллера и самого устройства. Контроллер предоставляет простой интерфейс для ОС. Драйвер – программа в ОС, которая через контроллер управляет устройством. Драйвер должен работать в режиме ядра. Способы это сделать:

- Скомпоновать с ядром и перезагрузить. UNIX

- Создать запись в спец файле и во время перезагрузки ОС установит и загрузит нужный драйвер. Windows

- Установить не прерывая работы. USB, Fire Wire.

Схемы передачи данных в контроллер.

1. В контроллере есть спец регистры. Драйвер получает команду от ОС, транслирует ее в нужные величины и помещает регистры контроллера нужные данные (IN,OUT –команды)

2. Эти регистры отображаются в адресное пространство ОС. Т.е.можно читать и записывать как обычные слова в памяти.

I/O данных. Три способа.

1. Активное ожидание. Когда драйвер начинает процесс I/O он начинает опрашивать устройство о готовности, при завершении операции помещает данные куда надо и возвращается в исходное состояние. ОС передает управление программе, которая обратилась к устройству.

2. - Драйвер запускает устройство с просьбой выдать прерывание.

- Когда устройство закончило работу, оно посылает прерывание контроллеру прерываний.

- Если контроллер прерываний готов,то он передает этопрерывание в ЦП вместе номером

устройства.

- Когда ЦП принял прерывание сохраняется содержимое регистров и слово состояния проца

и выполняется обработчик прерывания.

- После обработки прерывания управление передается рабочей программе пользователя.

3. Использование DMA (Direct Memory Access) ЦП. Обращается к схеме DMA, сообщает ей что

писать и куда писать. ПО завершении DMA генерирует прерывание, которое обрабатывается

обычным порядком. Если заканчивает сразу несколько устройств, то контроллер прерываний

решает какое должно быть обработано первым.

17. Сегментный способ организации виртуальной памяти

Программа разбивается на логические сегменты(модули) программистом или системой программирования. Эти сегменты размещаются в памяти и каждому сегменту присваивается дескриптор. В дескрипторе прописывается начало этого сегмента, его длина, бит присутствия, указание о типе данных(код/данные). В памяти строится таблица дескрипторов. Если сегмент находится во внешней памяти, то поля адреса и длины используются для указания адреса сегмента в координатах внешней памяти. Сама таблица дескрипторов тоже является сегментом данных и обрабатывается диспетчером памяти.

18. Страничный способ организации памяти.

Память разбивается на физические страницы. А программа на виртуальные. Часть виртуальных страниц размещается а ОЗУ, а часть в SWAP-файле. Для отображания вирт страниц. на физич. используются таблицы трансляции адресных пространств. Для описания каждой страницы диспетчер памяти заводит дескриптор

Для защиты страничной памяти существуют уровни доступа к странице:r,rw,x, и у каждой страницы есть соответствующий код. При обращении к странице, которой нет в физ. Памяти возникает прерывание и менеджер памяти ищет свободное место для нужной страницы, если его нет, он выгружает на диск самую неиспользуемую страницу и загружает на ее место нужную. Least Recently Used ( FIFO в WIN2K) связывает осо страницей время последнего ее использования. Основное достоинство страничной организации - минимальная возможная фрагментация. Недостатки: 1.Время на обработку и размещение таблиц в памяти. 2.Межстраничные переходы случаются чаще, чем межсегментные.

14.Реальный режим ЦП.

- Однозадачность.

- Сегментная адресация.

- Физ адрес определяется умножением содержимого сегментного регистра на 16 и добавлением указателя команды.

15. Защита адресного простраства задач.

- Разделение адресного пространства задач

- Введение уровня привилегий для кода и данных.

Каждая задача имеет собственное локальное адресное пространство. Таблицы дескрипторов относятся к адресному прострнаству ОС и имеют соответствующие привилегии доступа.

16. Уровни привилегий для защиты адресных пространств.