42. Функции управляющих программ операционной системы.

Основной управляющей программой является супервизор. Супервизор контролирует состояние и управляет работой всех устройств компьютера: процессора П, основной памяти ОП, внешних запоминающих устройств ВЗУ и устройств ввода-вывода УВВ. Контроль состояния устройств сводится к получению и сохранению в супервизоре следующей информации: устройство включено или выключено, исправно или неисправно, занято или свободно. Для каждого запоминающего устройства супервизор ведет таблицу, в которой отмечается местоположение (адреса) занятых и свободных участков памяти и размещение информации в пределах запоминающего устройства. Кроме того супервизор обслуживает особые ситуации, возникающие при выполнении программ и в работе у стройств: переполнение, нарушение защиты памяти, обрыв бумаги в печатающем устройстве и т. п.

Другой управляющей программой является планировщик, функция которого – ввод заданий и обеспечение их ресурсами с целью создания задач, подготовленных для обработки (см. рис.). Задания J₁… J_Р поступают в компьютер через устройства ввода-вывода и записываются в память. Планировщик, руководствуясь некоторой стратегией планирования, выбирает первоочередные задания и начинает обеспечивать их необходимыми емкостями основной и внешней памяти и устройствами ввода-вывода. Потребность в ресурсах выявляется из задания, на основе которого должно выполняться задание, и описания данных. Запросы на требуемые ресурсы посылаются в супервизор, который удовлетворяет их по мере возможности. При обеспечении задания ресурсами планировщик заполняет информационную таблицу, в которую заносится перечень конкретных ресурсов, предоставляемых для выполнения задания. Задание, обеспеченное всеми необходимыми ресурсами, становится задачей, которая включается в смесь из М задач P₁… P_М, выполняемых компьютером под управлением супервизора.

43. Привилегированные операции и состояния процессора.

Супервизор централизует в себе все функции по управлению оборудованием компьютера. Это означает, что прикладные программы могут использовать только те области памяти, которые выделены супервизором, и могут обращаться только к тем устройствам и только в такие моменты времени, которые назначены супервизором. Следовательно, ни одна прикладная программа не может содержать в своем составе системные команды, влияющие на состояние устройств и компьютера в целом, и команды ввода-вывода, поскольку появление таких команд в прикладной программе позволяло бы программе бесконтрольно использовать оборудование компьютера, являющееся общим для всех программ. Системные операции и операции ввода-вывода, которые могут изменять состояние оборудования, используемого несколькими программами, называют привилегированными операциями. Привилегированные операции (команды) могут использоваться только в программах супервизора и недопустимы в прикладных программах.

Чтобы контролировать порядок использования привилегированных операций, принято выделять два альтернативных состояния процессора: состояние супервизор, в котором процессор выполняет программы супервизора, и состояние задача, в котором процессор выполняет прикладные программы. В состоянии супервизор допускается выполнение любых операций, а в состоянии задача – только непривилегированных операций. Если процессор находится в состоянии задача, появление в программе привилегированной операции считается ошибкой и выполнение программы прекращается. Состояние супервизор-задача устанавливается командой, инициирующей программу. Эта команда относится к классу привилегированных и используется только супервизором. Если инициируется прикладная программа, то устанавливается состояние задача; если инициируется программа супервизора, процессор переключается в состояние супервизор.

Кроме состояния супервизор-задача в мультипрограммных компьютерах вводятся следующие пары альтернативных состояний процессора: счет – ожидание и работа – стоп. В состоянии счет процессор занят выполнением прикладных программ и программ супервизора. В состоянии ожидания процессор не выполняет команд, а ожидает сигнал прерывания, по поступлении которого работа будет продолжена. В состоянии работа процессор может выполнять счет по программе или находится в ожидании сигнала прерывания, будучи готовым приступить к работе. В состоянии стоп процессор прекращает выполнение команд и не реагирует на сигналы прерывания. Из состояния стоп процессор может быть выведен только с инженерного пульта управления.