Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

“КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ”

Кафедра вычислительной техники и АСУ

ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов всех форм обучения специальностей 230105 – Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем

230101 – Вычислительные машины, комплексы, системы и сети

Краснодар

2009

Составитель: доц. Д.А. Романов

УДК 681.32

Операционные системы. Методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов всех форм обучения специальностей 230105 – Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем и 230101 – Вычислительные машины, комплексы, системы и сети / Сост.: Д.А. Романов; Кубан. гос. технол. ун-т. Каф. вычислительной техники и АСУ. – Краснодар: Изд. КубГТУ, 2009. – 50 с.

Составлены в соответствии с рабочей программой курса “Информационные технологии” для студентов специальностей 230105 и 230101.

Содержат описание лабораторных работ, методические указания к их выполнению и требования к оформлению отчета.

Табл. 10 Ил. 2. Библиогр. 3 назв.

Печатается по решению Редакционно-издательского совета Кубанского государственного технологического университета

Рецензенты: зав. каф. КТС д-р техн. наук, проф.,

заслуженный деятель науки РФ В.И. Лойко (КГАУ),

доц. каф. ВТ и АСУ А.Г. Мурлин (КубГТУ)

Организационно-методические указания

1. Перед началом лабораторной работы проводится консультация по методике выполнения лабораторных работ по данной дисциплине.

2. Объем каждой лабораторной работы, подготовка и порядок выполнения построены таким образом, чтобы все студенты выполнили работу и сдали отчеты.

3. Студенты готовятся к выполнению очередной работы заблаговременно.

4. Студенты обязаны изучить технику безопасности при работе на лабораторных установках до 1000 В.

5. Готовясь к лабораторному занятию, студент обязан изучить необходимый теоретический материал, пользуясь настоящими указаниями и рекомендованной литературой, произвести необходимые расчеты, заполнить соответствующую часть отчета и дать ответы на контрольные вопросы.

6. Неподготовленные студенты к выполнению лабораторной работы не допускаются.

7. Студенты, не сдавшие отчет во время занятия, сдают его в назначенное преподавателем время.

8. Студент, не выполнивший лабораторную работу, выполняет ее в согласованное с преподавателем время.

9. Каждая лабораторная работа выполняется студентами самостоятельно. Все студенты предъявляют индивидуальные отчеты. Допускается предъявление отчета в виде электронного документа.

10. Проверка знаний студентов производится преподавателем во время лабораторного занятия и при сдаче отчета.

11. При сдаче отчета студент должен показать знание теоретического материала в объеме, определяемом контрольными вопросами, а также пониманием сущности выполняемой работы.

Перечень программного обеспечения:

• Операционная среда Windows 2000.

• Текстовый процессор Microsoft Word 7.0 (2000).

• Инструментальные среды разработки программ Borland C++ Builder 6.0 и Borland Delphi 6.0.

• Электронный вариант методических указаний к лабораторным работам.

• Электронный вариант сборника лекций.

Лабораторная работа №1. Надежность вычислительных систем

1 Цель и порядок работы

Цель работы. Исследование характеристик детерминированных периодиче­ских сигналов.

Работу необходимо выполнять в следующем порядке:

• прочитать описание работы;

• получить задание у преподавателя;

• разработать программу, реализующую методы математического моделирования надежности систем.

2 Общие сведения

Современные операционные системы, среды и оболочки с точки зрения системного анализа являются сложными многофункциональными системами управления. От эффективности работы операционной системы (ОС) в решающей мере зависит функционирование вычислительной системы в целом.

Одним из показателей качества любой системы является ее надежность. Под надежностью понимают вероятность нормального (бессбойного, безотказного) функционирования системы. Основной критерий надежности:

Здесь: М – число случаев нормальной работы системы, N – общее число испытаний системы.

Надежность системы зависит как от надежности ее частей (элементов, компонентов и подсистем), так и ее организации и структуры.

Возможны следующие варианты организации систем.

Первый вариант предполагает, что система состоит из компонентов, причем функционирует она только тогда, когда функционируют все ее компоненты (если хоть один компонент выходит из строя, то и система выйдет из строя). Пример изображен на рис. 1.

Рис. 1. – Первый способ организации системы

Математическая модель надежности такой системы (данную формулу нетрудно доказать, зная законы теории вероятностей):

.

Здесь: К – число компонентов системы, Н_i – надежность I-го компонента.

Из данной модели видно, что система с подобной организацией не может функционировать лучше, чем ее самый “узкий” компонент.

Существует другой способ организации системы: компонент, выполняющий определенную функцию в системе, резервируется (т.е. имеет запасные компоненты, выполняющие ту же самую функцию). Пример отражен на рис. 2.

Рис. 2. – Система с резервированием

Математическая модель надежности (данную формулу пусть читатель выведет самостоятельно):

.

Здесь: L – число компонентов, выполняющих определенную функцию, Н_i – надежность I-го компонента, выполняющего функцию, Н - надежность выполнения функции.

Сложные системы совмещают в себе оба способа организации. Расчет надежности таких систем осуществляют следующим образом: производят эквивалентное преобразование системы, сводя ее в итоге к одному из двух вариантов.

Пример. Вычислить надежность системы (рис. 3).

Рис. 3. – Моделируемая система.

Решение.

1. Надежность первого блока (с резервированием)

Н=1-(1-0,8)³=0,992.

Выполним эквивалентное преобразование (рис. 4).

Рис. 4. – Преобразование системы.

2. Надежность третьего блока (с резервированием)

Н=1-(1-0,85)²=0,9775.

Выполним эквивалентное преобразование (рис. 5).

Рис. 5. – Преобразование системы.

3. Надежность четвертого блока (с резервированием)

Н=1-(1-0,9)²=0,99.

Выполним эквивалентное преобразование (рис. 6).

Рис. 6. – Преобразование системы.

4. Система, изображенная на рис. 6, подходит под первую модель, ее надежность

Н=0,992*0,99*0,9975*0,99=0,9698 (96,98%).

Ответ: 96,98%.

К надежности ОС предъявляются повышенные требования, т.к. ОС – управляющая часть вычислительных систем. Проектировать ОС без рассмотрения вопросов надежности недопустимо.

3 Контрольные вопросы

3.1 Что такое надежность системы?

3.2 Какие существуют способы организации систем (в аспекте надежности)?

3.3 Докажите, что надежность системы, состоящей из незаменимых компонентов, равна .

3.4 Докажите, что надежность системы с резервированием равна .

3.5 Почему к надежности операционных систем предъявляют повышенные требования?