- •Оглавление
- •7.1. Основные понятия 37
- •8.1. Основные понятия 47
- •14.1. Основные понятия 77
- •Введение
- •Раздел 1. Основные сведения об операционных системах Тема 1. Функции и классификация операционных систем
- •1.1. Функции ос
- •1.1. История ос
- •По назначению
- •По режиму обработки задач
- •1.3. Классификация ос
- •По способу взаимодействия с пользователем
- •По принципу построения
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 2. Структура операционных систем. Системные вызовы
- •2.1. Структура ос
- •Монолитная структура (структура макроядра)
- •Иерархическая структура (многослойное ядро)
- •Структура микроядра
- •2.2. Выполнение системных вызовов
- •2.3. Понятие операционной и программной среды
- •Вопросы для самоконтроля
- •Раздел 2. Процессы и потоки Тема 3. Процессы
- •3.1. Основные сведения о процессах
- •Создание процессов
- •Завершение процессов
- •Иерархия процессов
- •3.2. Модели процесса Модель с двумя состояниями
- •Модель с пятью состояниями
- •3.3. Описание процессов
- •3.4. Управление процессами Создание процессов
- •Переключение процессов
- •3.5. Выполнение кода ос по отношению к процессам
- •Ядро вне процессов (автономное ядро)
- •Ядро в составе пользовательских процессов
- •Ос на основе процессов
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 4. Системные вызовы управления процессами в ос unix
- •4.1. Создание процесса
- •4.2. Завершение процесса
- •4.3. Изменение образа памяти процесса
- •4.4. Синхронизация между родительским и дочерним процессами
- •4.5. Состояние "зомби"
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 5. Сигналы в ос unix
- •5.1. Назначение сигналов
- •5.2. Обработка сигналов
- •5.3. Посылка сигнала процессу
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 6. Потоки
- •6.1. Основные понятия
- •6.2. Основные операции с потоками
- •6.3. Способы реализации потоков в пространстве пользователя
- •В пространстве ядра
- •Смешанная реализация
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 7. Взаимоблокировки
- •7.1. Основные понятия
- •Типы доступа к ресурсу
- •Условия возникновения взаимоблокировок
- •7.2. Моделирование взаимоблокировок
- •7.3. Обнаружение взаимоблокировок Обнаружение взаимоблокировок при наличии одного ресурса каждого типа
- •Обнаружение взаимоблокировок при наличии нескольких ресурсов каждого типа
- •7.4. Избежание взаимоблокировок Безопасные и небезопасные состояния
- •Алгоритм банкира для одного вида ресурса
- •Алгоритм банкира для нескольких видов ресурсов
- •Вопросы для самоконтроля
- •Раздел 3. Взаимодействие процессов Тема 8. Проблема взаимного исключения и способы ее решения
- •8.1. Основные понятия
- •8.2. Аппаратные способы достижения взаимного исключения Запрещение прерываний
- •Специальные команды, выполняющиеся атомарно
- •8.3. Программные способы достижения взаимного исключения Переменные блокировки.
- •Алгоритм Деккера
- •Алгоритм Петерсона
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 9. Примитивы синхронизации
- •9.1. Семафоры Определение семафора
- •Применение семафоров
- •9.2. Мьютексы
- •9.3. Мониторы
- •Структура монитора
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 10. Классические проблемы межпроцессного взаимодействия
- •10.1. Проблема производителя и потребителя
- •10.2. Задача о читателях и писателях
- •10.3. Задача об обедающих философах
- •10.4. Задача о спящем парикмахере
- •10.5. Задача о железнодорожном перегоне
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 11. Межпроцессное взаимодействие в ос unix
- •11.1. Неименованные каналы
- •Синхронизирующие свойства неименованного канала
- •Системные вызовы для работы с неименованными каналами
- •Шаги в установлении связи через неименованный канал
- •Ограничения неименованных каналов
- •11.2. Именованные каналы
- •Использование именованных каналов
- •Синхронизирующие свойства именованных каналов
- •Системные вызовы для работы с именованными каналами
- •11.3. Очереди сообщений
- •11.4. Разделяемая память
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 12. Передача сообщений
- •12.1. Характеристика систем передачи сообщений
- •12.2. Модель клиент-сервер
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 13. Api сокетов ос unix
- •13.1. Межпроцессное взаимодействие при помощи сокетов
- •13.2. Системные вызовы работы с сокетами в ос unix Структура адреса сокета
- •Получить дескриптор сокета (создать сокет)
- •Указать адрес локальной оконечной точки
- •Перевод сокета в пассивный режим
- •Принять соединение с сокетом
- •Установить соединение с сервером.
- •Чтение данных из сокета и запись данных в сокет
- •Операции клиента и сервера
- •14.2. Критерии краткосрочного планирования.
- •14.3. Стратегии краткосрочного планирования. Первым поступил – первым обслужен
- •Кратчайшая задача – первая
- •Наименьшее оставшееся время выполнения
- •Циклическое планирование
- •Приоритетное планирование
- •Вопросы для самоконтроля
- •Раздел 5. Управление памятью Тема 15. Технологии распределения памяти
- •15.1. Фиксированное распределение
- •15.2. Динамическое распределение
- •15.3. Система двойников
- •15.4. Простая страничная организация
- •15.5. Простая сегментная организация
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 16. Виртуальная память
- •16.1. Предпосылки для организации виртуальной памяти
- •16.2. Страничная организация виртуальной памяти
- •Структура таблицы страниц
- •16.3. Сегментация
- •16.4. Комбинация сегментации и страничной организации
- •16.5. Алгоритмы управления виртуальной памятью
- •Стратегия выборки
- •Стратегия размещения.
- •Стратегия замещения
- •Вопросы для самоконтроля
- •Раздел 6. Ввод-вывод и файловая система Тема 17. Ввод-вывод
- •17.1. Принципы программного обеспечения ввода-вывода
- •Способы осуществления ввода-вывода
- •17.2. Программные уровни ввода-вывода
- •Обработчики прерываний
- •Драйверы устройств
- •Независимое от устройств программное обеспечение ввода-вывода
- •Программное обеспечение ввода-вывода пространства пользователя
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 18. Физическая организация файловой системы
- •18.1. Цели и задачи файловой системы
- •18.2. Устройство диска
- •18.3. Физическая организация и адресация файла
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 19. Логическая организация файловой системы
- •19.1. Типы файлов
- •19.2. Иерархическая структура файловой системы
- •Имена файлов
- •Монтирование
- •19.3. Атрибуты файлов
- •Вопросы для самоконтроля
- •Литература
- •Перечень сокращений
1.3. Классификация ос
По назначению
ОС мейнфреймов. В основном ориентированы на обработку множества одновременных заданий, большинству из которых требуется много операций ввода-вывода. Могут выполнять три вида обслуживания (часто все вместе): пакетная обработка, обработка транзакций, работа в режиме разделения времени. Пример ОС: OS/390, произошедшая от OS/360.
Серверные ОС работают на серверных компьютерах. Они одновременно обслуживают множество пользователей и позволяют им делить между собой программные и аппаратные ресурсы. Примеры серверов – файловый сервер, сервер базы данных (БД), web-сервер. Примеры ОС: UNIX, Windows 2000, Linux.
Сетевые ОС. В сетевой ОС пользователи знают существовании многих ЭВМ, могут регистрироваться на удаленных машинах и копировать файлы с одной ЭВМ на другую. Каждый компьютер работает под управлением локальной ОС и имеет своего собственного локального пользователя (или пользователей). Сетевые ОС несущественно отличаются от однопроцессорных ОС. Для того чтобы пользователи могли регистрироваться на удаленных ЭВМ и получать доступ к удаленным файлам, в ОС должны быть специальные программы. Но эти дополнения, по сути, не изменяют структуры ОС.
Распределенные ОС представляются пользователям традиционной однопроцессорной системой, хотя они и составлены из множества процессоров или компьютеров. При этом расположение программ и файлов прозрачно для пользователя, все это автоматически и эффективно обрабатывается самой ОС. Для создания распределенной ОС недостаточно просто добавит дополнительный код к однопроцессорной ОС, так как распределенные и централизованные ОС имеют существенные различия. Распределенные ОС часто позволяют прикладным задачам обрабатываться на нескольких процессорах (компьютерах), поэтому ОС должны содержать специальные программы для оптимизации распараллеливания задач. Примеры ОС: Mach, Chorus, Sprite.
ОС для персональных компьютеров (ПК) должны предоставлять удобный интерфейс для одного пользователя. Примеры ОС: Windows, ОС ПК Mackintosh, Linux.
ОС реального времени (ОС РВ). Их главным параметром является время. ОС должна обработать поступающие задания в течение заданных интервалов времени, которые нельзя превышать. В основном используются при управлении технологическими процессами, лабораторными экспериментами, в работах систем управления воздушным движением, в телекоммуникациях. Пример ОС: QNX.
Встроенные ОС часто обладают теми же характеристиками, что и ОС реального времени, но при этом имеют небольшой размер, память и ограничения мощности. Пример ОС: PalmOS, Windows CE.
ОС для смарт-карт. На них накладываются жесткие ограничения по мощности процессора и объему памяти. Некоторые из них могут управлять только одной операцией (например, производить электронный платеж), другие выполняют более сложные функции. Могут выполнять несколько задач одновременно, но чаще являются достаточно примитивными.
По режиму обработки задач
однопрограммные (например, MS DOS);
мультипрограммные ОС (большинство современных ОС).
Мультипрограммирование – способ организации вычислений, когда на однопроцессорной ВС создается видимость одновременного выполнения нескольких программ.
