Понятие и структура ос. Эволюция вычислительных и ос. Основные функции ос




НазваниеПонятие и структура ос. Эволюция вычислительных и ос. Основные функции ос
страница1/7
ТипДокументы
rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Документы
  1   2   3   4   5   6   7

  1. Понятие и структура ОС. Эволюция вычислительных и ОС. Основные

функции ОС.

  1. Классификация ОС. Архитектурные особенности ОС.

  2. Мультипрограммирование. Особенности реализации

мультипрограммирования в системах пакетной обработки, разделения

времени, реального времени, с мультипроцессорной обработкой.

  1. Роль прерываний при мультипрограммировании.

  2. Понятие процесса и потока. Создание процессов и потоков.

Управляющие структуры процессов и потоков.

  1. Контекст процесса и его состояния.

  2. Планирование процессов и потоков: критерии, виды, алгоритмы

планирования.

  1. Параллельные процессы, синхронизация процессов, пример необходимости синхронизации, критическая секция.

  2. Механизмы синхронизации: блокирующие переменные, семафоры,

мониторы.

  1. Проблемы синхронизации(тупики) и способы их разрешения.

  2. Механизмы межпроцессного взаимодействия (каналы, очереди сообщений, разделяемая память)

  3. Управление памятью: задачи управления, типы адресации.

  4. Распределение памяти: общие принципы управления памятью в однопрограммных ОС, распределение памяти фиксированными,

динамическими, перемещаемыми разделами.

  1. Сегментное распределение памяти.

  2. Страничное распределение памяти.

  3. Особенности эффективного использования таблицы страниц:

многоуровневые таблицы страниц, ассоциативная память, инвертированная таблица страниц, хеширование.

  1. Сегментно - страничное распределение памяти.

  2. Физическая организация жёсткого диска.

  3. Принципы построения файловой системы: интерфейс,

функциональная схема, типовая структура файловой системы.

  1. Способы выделения дискового пространства. Управление

дисковым пространством. Размер логического блока.

  1. Особенности организации некоторых файловых систем.



  1. Понятие и структура ОС. Эволюция вычислительных и ОС. Основные

функции ОС.

  1. Классификация ОС. Архитектурные особенности ОС.

  2. Мультипрограммирование. Особенности реализации

мультипрограммирования в системах пакетной обработки, разделения

времени, реального времени, с мультипроцессорной обработкой.

  1. Роль прерываний при мультипрограммировании.

  2. Понятие процесса и потока. Создание процессов и потоков.

Управляющие структуры процессов и потоков.

  1. Контекст процесса и его состояния.

  2. Планирование процессов и потоков: критерии, виды, алгоритмы

планирования.

  1. Параллельные процессы, синхронизация процессов, пример необходимости синхронизации, критическая секция.

  2. Механизмы синхронизации: блокирующие переменные, семафоры,

мониторы.

  1. Проблемы синхронизации(тупики) и способы их разрешения.

  2. Механизмы межпроцессного взаимодействия (каналы, очереди сообщений, разделяемая память)

  3. Управление памятью: задачи управления, типы адресации.

  4. Распределение памяти: общие принципы управления памятью в однопрограммных ОС, распределение памяти фиксированными,

динамическими, перемещаемыми разделами.

  1. Сегментное распределение памяти.

  2. Страничное распределение памяти.

  3. Особенности эффективного использования таблицы страниц:

многоуровневые таблицы страниц, ассоциативная память, инвертированная таблица страниц, хеширование.

  1. Сегментно - страничное распределение памяти.

  2. Физическая организация жёсткого диска.

  3. Принципы построения файловой системы: интерфейс,

функциональная схема, типовая структура файловой системы.

  1. Способы выделения дискового пространства. Управление

дисковым пространством. Размер логического блока.

  1. Особенности организации некоторых файловых систем.

1. Понятие и структура ОС. Эволюция вычислительных и ОС. Основные функции ОС

Операционная система (ОС) – это программа, которая обеспечивает возможность рационального использования оборудования компьютера удобным для пользователя образом.

ОС - базовый комплекс компьютерных программ, обеспечивающий управление аппаратными средствами компьютера, работу с файлами, ввод и вывод данных, а также выполнение прикладных программ и утилит.

Понятия ОС. Существуют различные точки зрения:

ОС как виртуальная машина

ОС как менеджер ресурсов

ОС как защитник пользователей и программ

ОС как постоянно функционирующее ядро

Эволюция вычислительных систем

Первый период (1945–1955 гг.)

Ламповые машины. Операционных систем нет.

Созданы первые ламповые вычислительные устройства и появился принцип программы, хранящейся в памяти машины (1945 г.).

Характеризуется тем, что:

  • В проектировании, эксплуатации и программировании вычислительной машины участвует одна и та же группа людей.

  • Компьютеры в качестве инструмента решения практических прикладных задач используются не регулярно.

  • Программирование осуществляется исключительно на машинном языке.

  • Задачи организации вычислительного процесса решаются вручную, строго последовательно, с пульта управления с использованием перфокарт

  • Вычислительная система выполняет одновременно только одну операцию.

В целом период характеризуется крайне высокой стоимостью вычислительных систем, их малым количеством и низкой эффективностью использования.

В конце периода появляется первое системное ПО.

Второй период (1955 г.– нач. 60-х)

Компьютеры на основе транзисторов. Пакетные ОС

Появляется новая техническая база – полупроводниковые элементы, что привело к:

  • повышению надежности

  • возможности решения серьезных прикладных задач

  • снижению потребления электроэнергии, совершенствованию системы охлаждения

  • уменьшению размеров

  • снижению стоимости эксплуатации и обслуживания

Все это способствовало:

  • бурному развитию алгоритмических языков (COBOL, PL-1 и т.д.).

  • появлению первых настоящих компиляторов, редакторов связей, библиотеки математических и служебных подпрограмм

  • упрощению процесса программирования

  • существенное изменение процесса отладки программ.

Появляется прообраз современных ОС - первые системы пакетной обработки, которые просто автоматизируют запуск одной программы из пакета за другой, увеличивая коэффициент загрузки процессора.

Минусы:

  • Использование части машинного времени на выполнение системной управляющей программы

  • Программа, получившая доступ к процессору, обслуживается до ее завершения. При передаче данных между внешними устройствами и памятью процессор простаивает, а при работе процессора простаивают внешние устройства.

Третий период (нач. 60-х – 1970 г.)

Компьютеры на основе интегральных микросхем. Первые многозадачные ОС

В технической базе произошел переход от отдельных полупроводниковых элементов типа транзисторов к интегральным микросхемам, что привело к еще большему:

  • повышению надежности;

  • уменьшению стоимости;

  • повышению производительности;

Повышению эффективности использования процессорного времени мешает низкая скорость работы механических устройств ввода-вывода (1200 перфокарт/мин.)

В пакетные системы вводится прием «spooling» или «подкачки-откачки» данных, что позволило совместить реальные операции ввода-вывода одного задания с выполнением другого задания.

При обработке пакета заданий на носителях непрямого доступа появилась возможность выбора очередного выполняемого задания.

В пакетных системах начинается развитие функций планирования.

Дальнейшее повышение эффективности использования процессора достигается за счет идеи мультипрограммирования - пока одна программа выполняет операцию ввода-вывода, процессор не простаивает, а выполняет другую программу. После окончании операции ввода-вывода, процессор возвращается к выполнению предыдущей программы.

Четвертый период (с 1970 – 80 гг.)

Персональные компьютеры.

Следующий период в эволюции вычислительных систем связан с появлением больших интегральных схем (БИС).

Компьютер с достаточно развитой архитектурой стал доступен отдельному человеку.

Период характеризуется тем, что:

  • компьютеры стали использоваться не только специалистами, что потребовало разработки «дружественного» программного обеспечения

  • рост сложности и разнообразия решаемых на ПК задач привели к возрождению практически всех черт, характерных для архитектуры больших вычислительных систем.

Появляется:

  • вытесняющая многозадачность

  • использование концепции баз данных для хранения и распределенной обработки больших объемов информации

  • приоритетное планирование

  • выделение квот на использование ограниченных ресурсов компьютеров

  • системы разделения времени: процессор переключается между задачами через определенные интервалы времени

Пятый период (с 1980 г. по н.в.)

Уменьшается стоимость компьютеров и увеличивается стоимость труда программиста.

Благодаря широкому распространению вычислительных сетей и средств оперативной обработки (работающих в режиме on-line), пользователи получают доступ к территориально распределенным компьютерам.

В середине 80-х стали бурно развиваться сети компьютеров работающих под управлением сетевых и распределенных ОС.

Сетевые (классические) ОС характеризуются:

  • возможностью доступа к ресурсам другого сетевого компьютера

  • каждый ПК в сетевой ОС работает под управлением ОС, отличающейся от ОС автономного компьютера наличием дополнительных средств (программной поддержкой для сетевых интерфейсных устройств и доступа к удаленным ресурсам), которые, однако, не меняют структуру ОС

Распределенные ОС:

  • «внешне» выглядят как обычные автономные системы (пользователь может не знать где хранятся файлы – на локальной или удаленной машине – и где выполняются программы)

  • «внутреннее» строение распределенной ОС имеет существенные отличия от автономных систем

Функции ОС

Все функции ОС можно условно разделить на две различные группы – интерфейсные и внутренние.

Интерфейсные функции ОС:

  • управление аппаратными средствами

  • управление устройствами ввода-вывода

  • управление файловой системой

  • поддержка многозадачности

  • планирование доступа пользователей к общим ресурсам;

  • интерфейс пользователя

  • поддержка работы в локальных и глобальных сетях

Внутренние функции ОС:

  • обработки прерываний

  • управления виртуальной памятью

  • планирования использования процессора

  • обслуживания драйверов устройств


2. Классификация ОС. Архитектурные особенности ОС

ОС – это программа, которую можно реализовать с использованием процедур и функций. Если при этом составные части реализованы не в виде отдельных модулей или подсистем, а объединены в виде одной программы, то такая архитектура построения ОС называется монолитным ядром.

Архитектурные особенности ОС

Монолитное ядро

Характеризуется тем, что:

каждая процедура может вызвать каждую

все процедуры работают в привилегированном режиме

все части монолитного ядра работают в одном адресном пространстве

ядро «совпадает» со всей ОС

сборка ядра осуществляется отдельно для каждого компьютера при установке

при добавлении, исключении отдельных компонент требуется перекомпиляция

старейший способ организации ОС

Пример систем с монолитным ядром - большинство Unix-подобных систем.

Многоуровневые системы.
Всю вычислительную систему можно разбить на ряд более мелких уровней с хорошо определенными связями между ними, так чтобы объекты уровня N могли вызывать только объекты уровня N-1.

Виртуальные машины

Виртуальная машина реализует для пользователя имитацию hardware в вычислительной системе. При обращении к «виртуальному hardware» на уровне привилегированных команд в действительности происходит системный вызов реальной ОС, которая и производит все необходимые действия.

Системный вызов – обращение прикладной программы к ядру ОС для выполнения какой-либо операции. Обычно выглядит как вызов подпрограммы или функции из системной библиотеки. Однако системный вызов как частный случай вызова такой функции или подпрограммы следует отличать от более общего обращения к системной библиотеке, поскольку последнее может и не требовать выполнения привилегированных операций.

Микроядерная архитектура

При разработке ОС существует тенденция, состоящая в перенесении значительной части системного кода на уровень пользователя и одновременной минимизации ядра.



При этом построение ядра ОС в микроядерной архитектуре осуществляется так, что большинство составляющих ОС являются самостоятельными программами.

В этом случае взаимодействие между ними обеспечивает специальный модуль ядра – микроядро, работающее в привилегированном режиме и обеспечивающее взаимодействие между программами, планирование использования процессора, первичную обработку прерываний, операции ввода-вывода и базовое управление памятью.

Характеризуется(+):

высокой степенью модульности ядра, что существенно упрощает добавление и отладку компонентов (не требуется перезапуск всей ОС).

возможностью без прерывания работы, загружать и выгружать новые драйверы, файловые системы и т. д.

возможностью отладки компонентов ядра с помощью обычных программных средств

повышенной надежностью системы

Характеризуется: (-)

дополнительными накладными расходами, связанными с передачей сообщений

усложнение процесса проектирования при попытке снижения возможных накладных расходов

Смешанные системы

В большинстве случаев современные ОС используют различные комбинации рассмотренных подходов.

Например, ядро ОС Linux представляет собой монолитную систему с элементами микроядерной архитектуры.

Совместно элементы микроядерной архитектуры и элементы монолитного ядра используются в ядре Windows NT:

Классификация ОС.
Особенности алгоритмов управления ресурсами


В зависимости от особенностей использованного алгоритма управления процессором, ОС делят на:

многозадачные и однозадачные

многопользовательские и однопользовательские

поддерживающие многонитевую обработку / не поддерживающие

на многопроцессорные и однопроцессорные
  1   2   3   4   5   6   7

Похожие:

Понятие и структура ос. Эволюция вычислительных и ос. Основные функции ос iconI. Понятие преступлений против несовершеннолетних и их законодательная эволюция
Развитие законодательства об ответственности за преступления против несовершеннолетних в России

Понятие и структура ос. Эволюция вычислительных и ос. Основные функции ос iconМедицинский колледж Вопросы к квалификационному экзамену
Мз рф, его структура и функции. Нормативные документы. Фармакологический и фармакопейный комитеты. Департамент государственного контроля...

Понятие и структура ос. Эволюция вычислительных и ос. Основные функции ос iconКонтрольная работа по дисциплине Трудовое право
Понятие, содержание и структура коллективного договора. Порядок разработки его проекта

Понятие и структура ос. Эволюция вычислительных и ос. Основные функции ос iconМетодические указания составлены в соответствии с рабочей программой...
ПМ. 03. Выполнение работ по профессии «оператор электронно-вычислительных и вычислительных машин»

Понятие и структура ос. Эволюция вычислительных и ос. Основные функции ос iconКонспект лекций
Архитектурная организация процессора ЭВМ. Структура машинной команды. Способы адресации. Особенности архитектур микропроцессоров....

Понятие и структура ос. Эволюция вычислительных и ос. Основные функции ос iconВам, как руководителю вновь открываемой аптеки, обслуживающей население,...
Чем определяется его численность и структура? Каковы требования к фармацевтическому персоналу такой организации? Перечислите основные...

Понятие и структура ос. Эволюция вычислительных и ос. Основные функции ос iconЭволюция тяговых подстанций на железных дорогах Франции
Целью является эволюция систем электроснабжения, в частности тяговых подстанций и их оборудования, для повышения надежности, снижения...

Понятие и структура ос. Эволюция вычислительных и ос. Основные функции ос iconПлан ответа: Основные конструктивные элементы корпуса судна. Понятие...
Чертёж растяжки наружной обшивки судна, его назначение и применение; разбивка наружной обшивки на поясья и палубного настила на листы....

Понятие и структура ос. Эволюция вычислительных и ос. Основные функции ос iconПрограмма «Информационные технологи в образовании»
Предел функции в точке. Предел последовательности. Общие свойства предела функции. Предел функции в точке по множеству. Необходимое...

Понятие и структура ос. Эволюция вычислительных и ос. Основные функции ос icon1. Качество материалов и его оценка. Механические свойства материалов...
Учебные планы и программы для подготовки и повышения квалификации рабочих на производстве по профессии «Оператор электронно-вычислительных...

Понятие и структура ос. Эволюция вычислительных и ос. Основные функции ос icon1 Понятие "потребительских свойств": понятие, классификация 4
Классификация и ассортимент игрушек по воспитательному (педагогическому) назначению. 8

Понятие и структура ос. Эволюция вычислительных и ос. Основные функции ос iconКонтрольная работа №3 Познавательные функции, системы восприятия...
Внимание и его свойства (устойчивость, концентрация, распределение, переключение, объем); причины отвлечения внимания во время управления...

Понятие и структура ос. Эволюция вычислительных и ос. Основные функции ос iconМосковский государственный университет им. М. В. Ломоносова юридический факультет спорт и право
Понятие спортивного права. Предмет спортивного права. Методы правового регулирования. Субъекты спортивно-правовых отношений. Понятие...

Понятие и структура ос. Эволюция вычислительных и ос. Основные функции ос icon1: Понятие, предмет, метод, система, функции и принципы трудового права
Дано краткое содержание изучаемых тем, планы семинарских и практических занятий, тематика контрольных и курсовых работ, примерные...

Понятие и структура ос. Эволюция вычислительных и ос. Основные функции ос iconЕ. С. Сенявская Противники России в войнах XX века (Эволюция «образа...
Противники России в войнах XX века (Эволюция «образа врага» в сознании армии и общества)

Понятие и структура ос. Эволюция вычислительных и ос. Основные функции ос iconТеоретические основы налога: понятие, объект, субъект
Понятие налога


Руководство, инструкция по применению






При копировании материала укажите ссылку © 2017
контакты
rykovodstvo.ru
Поиск