Реферат: Лекции по Основам ВТ

ОПЕРАЦИИ НАД ПРОЦЕССАМИ. 1) СОЗДАНИЕ ПРОЦЕССА, 2) уничтожение процесса, 3) возобновление процесса, 4) изменение приоритета процесса ,5) блокирование процесса, 6)пробуждение процесса, 7)запуск (выбор) процесса. В процессе создания процесса осуществляется мног мелких операций: присвоение имени процессу  , включение этого имени в список имен процессов, определение начального приоритета процесса , формирование блока управления процессом, выделение процессу начальных ресурсов.

ЯДРО ОС. Все операции связанные с процессами выполняются под управлением той части ОС которая называется ее ядром ОС. Ядро представляет собой лишь небольшую часть кода ОС в целом , но она относится к числу наиболее интенсивно используемых компонентов системы. По этой причине оно резидентно находится в памяти . В то время как другие части ОС подкачиваются к ядру по мере необходимости.

Ф-ИИ ЯДРА ОС 1)обработка фпрерываний ,2)создание и уничтожение процессов, 3) переключение процесса из состояния в состояние, 4)диспетчирование , 5) приостановка и активизация процессов, 6)синхронизация процессов, 7)организация взаимодействия м/у процессами, 8)манипулирование блоками управления процессами, 9) поддержка операций ввода/вывода, 10) поддержка  распределения и перераспределения памяти, 11)поддержка механизма вызова/возврата при обращении к процессам, 12)поддержка определенных ф-ий по ведению учетной работы машины(сбор статистики).

                                         ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ.

                                                         MS-DOS.

Созд. В 1981г. Microsoft по заказу IBM. 1-ая версия-однопользовательская, однозадачная.Цель-поддержание раб. С дискетами, клавиатурой, дисплеем.

Соврем. Возможности MS-DOS обеспеч. Более мощное взаимодействие пользователя с ЭВМ: поддержка нов. Устройств-HDD, CD-ROM, нов. Дискет и т.д. С помощью драйверов поддерживает и др. устр-ва(написанных производителями этих устройств).

Была вкл. Поддержка иерархической, файловой структуры на дискетах и HDD, представляющая соотв. Команды пользователя и функции для их вызова.

Была обеспечена поддержка национальных алфавитов, нов. Возможности  для пользователя-нов. Команды DOS, полезные утилиты, оптимизатор используемой памяти, сжатие диска и т.д.

Осн. Принципы MS-DOS от MICROSOFT: совместимость версий и работоспособность на любой машине.

     Недостатки MS-DOS: 1.Однозадачная 2.Невозможно встраивать надежные средства для защиты данных и организация коллективной работы с данными. 3.DOS-программы могут выполняться т-ко в пределах 1-го Мбайта памяти, осн. Память используется только для хранения данных. 4.Ограниченность поддержки устройств. 5.Отсутствие стандартных средств для создания пользовательского интерфейса-меню, запросов и т.д.

Составные части DOS: 1.Дисковые файлы IO.SYS и MS-DOS.SYS. Это основные системные файлы и содержат основные программы, которые постоянно находятся в памяти компьютера. В версиях до 8-ой файл IO.SYS представляет дополнения к функции ввода-вывода, а MSDOS.SYS реализовывал осн. Высокоуровневые услуги DOS.  

 Командный процессор DOS обрабатывает команды, вводимые польз-лем command.com, тоже находится в корневом каталоге. Некоторые команды пользователя процессор выполняет сам – это внутренние команды. Для выполнения внешних команд процессор ищет программу на диске с соответствующим именем и если находит ее, то загружает ее в память и передает ей управление.

Драйверы устройств – это специальные программы (системные), дополняющие MS-DOS, они загружаются в память ЭВМ при загрузке DOS, а их имена указываются в специальном файле config.sys.

Базовая система ввода – вывода (BIOS) находится в ПЗУ компьютера, тесно связана с MS-DOS. BIOS содержит не т-ко программы для проверки компьютера и инициирования загрузки О.С., но и программы для выполнения базовых низкоуровневых операций ввода – вывода, связь с монитором, клавиатурой, дисками и принтером. BIOS имеет сегментный адрес (16-ый) FE00 в ПЗУ, все остальные модули хранятся на магнитном диске. Блок начальной загрузки О.С. (загрузчик) всегда записан в 1-ом секторе системного диска.

BIOS реализует след. Функции: 1. Автоматическую проверку аппаратных компонент при включении ЭВМ. 2. Вызов блока начальной загрузки О.С. Загрузка в память ЭВМ программы О.С. происходит в 2 этапа: сначала загружается блок начальной загрузки и с его помощью остальные модули О.С. 3. Обслуживание системных вызовов или прерываний.

С пом. Config.sys можно расширять О.С., изменять ее параметры, подключать новые драйверы для работы и т.д.

Файл autoexec.bat выполняется за config.sys. Здесь устанавливаются альтернативные маршруты поиска, задаются форматы приглашения О.С., выдается дополнительная информация и т.д.

Создание текстовых файлов в MS-DOS.

Copy con <имя файла> Текст.  Затем F6 и Enter, команда copy пишет сообщение: «Один файл скопирован»,на диске появ. Новый файл.

Del <имя файла> // ren <и. Ф.> <и. Нового ф.> // copy <и. Ф.> + <и. 2-го ф.>…<summa.dat> // move *.doc d: dir <и.ф.> cd дисковод: путь… // cd \ (для текущего диска) путь…// md дисковод: путь… - создание подкаталога в текущем каталоге.

                                                          OS / 2.

      Эта новая О.С., разраб. Для соврем. И будущих ЭВМ. Интерфейс пльзователя напоминает Windows. Большое влияние на структуру OS/2 оказало развитие графических интерфейсов (начиная с APPLE до MICROSOFT). Некоторые важные свойства переняты от предшествующих О.С. – многозадачность и вопросы виртуальной памяти.

 Создана в 1987г. IBM и MICROSOFT. ЕЕ особенности исх. Из целей и задач. Цель – удовлетворять потребностям учреждений. Со временем существующие программные системы становились менее приспособленными для решения возникающих задач. Осн.задачи при созд. OS/2 MICROSOFT: --высокая производительность –многозадачность –эффективный графический интерфейс –сетевые возможности (разделение ресурсов и общих данных в сети).

Цели: --независимый от устройств графический интерфейс –многозадачность (полное использование аппаратных возможностей, не снижая общей производительности системы) –создание эф. Средств защиты, обеспечивающих надежность и устойчивость системы –предоставление каждой программе стандартной и стабильной операционной среды, независящей от внешних факторов, а програмная среда гибкой и настраиваемой.

Организация памяти. Верхний предел доступной памяти – 1Мб, при этом старшие 386Мб зарезервированы под BIOS и контролируют ввод – вывод. Само ядро около 50Кб, поэтому доступный объём памяти строго ограничен. Прикладные программы для ОS/2 выполняются в защищенном режиме, в котором процессор реализует 32Мб памяти. Используя аппаратную поддержку прикладная программа может выделить памяти больше, чем физически есть на компьютере. Кажд. Программе OS/2 можно адресовать от 1Мб памяти. Виртуальная память – адресное пространство , в котром  автоматически выполняется обмен м/у опер. Памятью и диском. Единица обмена – сегмент – последовательность ячеек памяти от 1 до 65536 байт. Процесс обмена прозрачен для прикладных программ, т.е. когда происходит обращению к сегменту, которого нет в физической памяти. При этом OS/2 автоматически считывает и загружает нужный сегмент с внешнего устройства. Механизм управления памятью вкл. И устанавливаемый минимальный промежуток времени, к-ый предоставляется процессору для выполнения текущей задачи, прежде чем он переключится на выполнение др. задачи.

Многозадачность. Можно переключаться с пом. Функциональных клавиш с одной загруженной программы на другую. При этом задачи, оставшиеся без внимания продолжают выполняться. Аппаратная поддержка обеспечивает полную защиту памяти и др. ресурсов, параллельно выполняемым задачам, гарантирует быстрое переключение процессора от 1-ой задачи к другой. OS/2 представляет кажд. Задаче стандарт. О.С., независимо от др. внеш. Факторов (задача – это есть процесс). OS/2 –многозадачная, но не многопользовательская. В то вр., когда OS/2 упрвляет несколькими прикл. Программами, обеспечивая взаимодействие между ними. При работе в О.С.-пототипах режим многозадачности обеспечивает мирное сосуществование нескольких програм, т.к. они имеют тенденцию захватывать др. у др. ресурсы ЭВМ. При работе, программы также обладают арсеналом межпроцессорного взаимодействия.

Структура OS/2 состоит из множества компонентов отдельных логических модулей, к-ые загруж. В пам. И активизируются по мере необходимости, тесно взаимодействуя между собой. Осн. Компаненты OS/2: --сеанс защищенного режима –сеанс режима совместимости –фоновые процессы. Защищ. Режим – работа в графической среде или в командном режиме. После загрузки и запуска OS/2 состоит из множества сеансов (экранныых групп и фоновых программ). Режим совместимости практически полностью воссоздает среду MS-DOS. Наряду с процессами защищенного режима является структурным компонентом OS/2. Фоновые программы обрзуют отдельную группу, к-ая не имеет своего сеанса, тем не менее они играют важную роль при реш. Разл-х системных задач. Сеансы защищ. Режима OS/2 опр-ся как набор процессов, разделяющих отдельный виртуальный экран, клавиатуру и мышь.

Процесс – отдельно выполняемая программа – интерпретатор команд, приклад. Или вторичная, запускаемая приложением для выполнения дополнит. Ф-ций. Кажд.сеанс OS/2 может находиться т-ко в 2 –ух режимах: активном и фоновом. Если несколько программ сеанса выполняются параллельно и одновременно выводят данные на экран, то нет механизмов для предотвращения пересечений и накладки данных. Когда сеанс выходит из активного состояния вфонов. Режим, то содержимое экрана сохраняется в специальном внутреннем буфере. Когда сеанс активизируется, содержимое буфера восстанавливается на физическом экране, т.о. программе нет необходимости следить являются ли выводимые данные видимыми, она просто посылает данные на виртуальный экран, к-ый высвечивает их на физическом экране при активизации сеанса. Все сеансы OS/2 выполняются параллельно.

Древовид. Струк. процессов сеанса подчерк. 2 важн. Свойства: --отдельный процесс может породить другой процесс –породивший и порожденный процессы выполняются параллельно, или породивший процесс может быть приостановлен до завершения выполнения порожденного.

В структуре многозадачности OS/2 имеется ещё 1 слой: подобно сеансу, состоящему из нескольких параллельных витков – выполнений серии инструкций программы. Время процесса распределяется между всеми активными витками, т.о. несколько секций программы могут выполняться параллельно. В целом компоненты многозадачности OS/2 представляют собой 3 –х уровневую иерархию, причем все элементы иерархии могут выполняться параллельно.

Осн. Понятия OS/2. --Сеанс состоит из набора сеансов. –Сеанс – один виртуальный экран, виртуальная клавиатура и виртуальная мышь. -–Переключение между сеансами с пом. ALT+Escp. –Процесс – выполнение отдельной програмы, в совокуп. С выделенными под это ресурсами. –Сами процессы могут создавать и запускать процессы. –Степень вложенности неограначена. –Процесс состоит из 1 –го или нескольких витков.(Виток-выполнение последовательности инструкций внутри программы. Витки не запускаются пользователем, они создаются при выполнении самой программы).

Сеанс реального режима. Для выполнения станд. Прилож. MS-DOS в реальн. реж. OS/2 представляется отдельный сеанс – сеанс реальн.режима (сеанс совместимости), что означает тождественность с MS-DOS. Сеанс реальн. Режима необязателен и его можно отменить при запуске OS/2. Также можно назначить размер памяти для сеанса реальн. Реж. И изменить др. параметры. а от сеанса Отличия данного сеансзащищенного режима: --у OS/2 может быть т-ко 1 сеанс реального режима, в то время как сеансов защищенного режима несколько. –Когда сеанс совместимости активен все сеансы защищенного режима выполняются. Если активен сеанс защищенного режима, то сеанс совместимости приостанавливается. Т.е. сеанс реального режима выполняется только после его активизации. Программы, работающие в реальном режиме не могут использовать свойство OS/2 –режим многозадачнсти, вирт. Адресное пространство и т.д., т.е. реальн. Реж. Обусловлен тем, что многие из них игнорируя О.С. непосредственно осуществляют доступ к машинным функциям низкого уровня.

Фоновые программы. Под управлением OS/2 могут выполняться программы защищенного режима, к-ые будут постоянно находиться в фоне. Эти настоящие фоновые программы ни к одному из запущенных сеансов. (Нельзя переключиться на фоновую программу с пом. ALT+Escp. Т.о. фоновая программа – спец. Сеанс, к-ый не может быть приравнен к обычному сеансу защищенного режима. Фонов. Программы обычно не взаимодействуют с пользователем, а ведут учет ресурсов, следят за появлением вирусов.

                                                                     UNIX.

Ю спроектирован как инструментальная система для разработки П.О. Она имеет простой, но мощный командный язык и независимую от устройств файловую систему. Ю изначально спроектир. С 65 по 69г. Bell laboratories и General Electric. 1-ая версия возникла в США в Масачусецком уневерситете. В 72г. на яз. Си написал Ритчи – 2-ая версия. Она стала более надежной, любимой, а программы были совместимы и понятны.

Цели проекта. Своей уникальностью Ю обязан: 1.Нулевая версия была создана 2-мя идеологами за минимальное кол-во чел*лет. 2.Люди, создававшие систему были её главными пользователями.

Внутренняя согласованность и встроенность является следствием этих 2-ух обстоятельств, как и яз. Паскаль, созд. Виртом.

Управлние процессами. Центральная часть – ядро (около 25000 строк на Си и 2500 строк на Ассемблере). Большая часть ассемблерного текста относится к аппаратным ф-циям, к-ые трудно программировать на Си.

Образ – текущее состояние псевдокомпьютера, предоставляемое пользователю. Конкретный процесс – это выполнение конкретного образа. Любой образ включает образ памяти, значение общих регистров, состояние открытых файлов, текущие директории – оглавления, справочники и др. информацию. Образ процесса во время его выполнения размещается в основной памяти (не менее 128Мб). Образ может быть откачан на диск, если какому-либо приоритетному процессу потребуется место в основной памяти. В современных версиях – это оптимизатор процесса.

Образ памяти делится  на 3 логических сегмента: --СРП-сегмент реентерабельных процедур (начиная с нулевого адреса в виртуальном адресном пространстве). –СД-сегмент данных. –СС-сегмент стека.     Картинка.  СД располаг. За СРП в сорону больших адресов. Сегмент стека начинается со старшего адреса в виртуальном адресном пространстве и растет вверх по мере занесения в него иформации, при вызове пограмм и прерывании. СД в образе памяти содержит данные, записываемые и считываемые т-ко одним конкретным процессом. Системные данные, относящиеся к процессу хранятся в отдельном сегменте фиксированного размера. Этот системный сегмент данных откачивается вместе с процессом. Он содержит такие данные об активном процессе, как состояние регистров, дескрипторов(описатели открытых файлов), данные для расчетов за использованием ЭВМ, область рабочих данных, стек для системной фазы выполнения процесса. Процесс которому принадлежит сегмент системных данных непосредственно адресоваться не может.

Таблица процесса – когда процесс не активен, в ней хранится информация о процессе. Она содержит: --имя процесса –расположение его сегментов –информацию для планировщика. Таблица процесса существует во время всей жизни процесса. Адресуется она из ядра ситемы.

Создание процессов. Новые процессы создаются с помощью системного примитива (разветвления). Вызов этого примитива приводит к тому, что текущий процесс расщепляется на 2 независимых, параллельных процесса, называемых родительским и дочерним. Эти два процесса не имеют общей первичной памяти, но совместно могут использоватьвсе открытые файлы.

Примитив EXEC дает возможность процессу выполнять файл. Он приводит к замене текущего програмного сегмента и текущего сегмента данных на новые соответствующие сегменты, к-ые задаются в файле. Прежние сегменты, если их не зарезервировать, теряются (по умолчанию). Этот процесс выполняется процессом программы, но не самим процессом.

Синхронизация процессов осуществляется при помощи механизма событий. Все процессы ожидают событий, таблицы процессов ассоциируются с событиями. События представляют собой адрес элемента таблицы своего родительского процесса. В любой момент времени все процессы, кроме одного стоят на примитиве – ожидании событий в ядре.

Планирование процесса. Процесс может выполняться в одном из двух событий – пользовательском или системном. В пользовательском состоянии процесс выполняет программу пользователя и имеет доступ к пользовательскому сегменту данных. Главня цель планирования процессов в Ю – обеспечение быстрой реакции для интерактивных пользователей. Планирование процессов проводится в соответствии с приоритетами процессов. Высший приоритет у процессов, к-ые обрабатывают события и ожидания. Следущие по старшинству – связанные с работой дисков. События, связанные с терминалами, временем суток, пользовательскими процессами получают более низкий приоритеты. Пользовательским процессам приписываются приоритеты в зависимости от кол-ва получаемого ими процессорного времени. Процессы с большим временем имеют более низкие приоритеты.

Процессы вталкивания и выталкивания. Процессы могут выталкиваться (выкачиваться) во вторичную память и вталкиваться (подкачиваться). Как в первичной, так и во вторичной памяти выделяется стратегия свободного пространства, имеющего общее название (если процессу требуется дополнительная память он её запрашивает непосредственно у ядра). Ему выделяется новая, большая секция памяти, чтобы вместить процесс и всё содержимое старой памяти копируется в новую область памяти вместе с процессом, а старая область освобождается. Завершение процессов может происходить аварийно (преднамеренно) при помощи примитива EXEC (выход) или непреднамеренно, как результат запрещенных действий (для О.С. сигналы или ловушки предписанные пользователем). Ловушки, связанные с ошибками к программе, т.е. обращаться к некорректным адресам памяти или попытка выполнить программу с несуществующим кодом операции. Для снятия процесса в Ю используются директивы: interrubt – процедура прерывания, quit – увольнение.

Файловая система UNIX. Файл – это множество символов с произвольным доступом, его размер – число содержащихся в нём символов, на физическом уровне до 1000000000 символов. В файле содержатся произвольные данные и не имеет другой структуры, кроме наложенной пользователем.

Диск разбивается на 4 блока: 1.Неиспользуемый блок. 2.Управляющий (суперблок) – содержит размер диска и др. областей. 3.i-список, состоящий из описания файлов, наз. i-узлами. 4.Область для хранения содержимого файла.

Каждый i-узел содержит: --идентификацию владельца –идентификацию группы владельца –биты защиты –физические адреса на диске или ленте, где находится содержимое файлов –время создания файлов –размер файла –время последнего его изменения –число связей (ссылок на файл) –индикация (является ли файл директорией, обычным файлом или специальным файлом).

Следом за i-списком идут блоки памяти, предназначенные для хранения содержимого файлов. Пространство на диске, оставшееся свободным от файлов образует связанный список свободных блоков. Т.о. файловая система UNIX представляет собой структуру данных, размещенных на диске и содержащую управляющий суперблок, в котором определена вся файловая система в целом, массив i-узлов, в которых определены файлы в файловой системе, сами файлы, совокупность свободных блоков. Выделение пространства осуществляется блоками фиксированного размера.   Таблица.

Каждый файл однозначно идентифицируется старшим номером устройства, младшим номером устройства i-ым номером (индексом i-го узла данного файла в массиве i-узлов). Когда вызывается драйвер устройства, но старшему номеру индексируется  массив входных точек в драйверы. По младшему номеру драйвер выбирает одно устройство из группы идентичных физических устройств. Файл директории, в котором перечислены имена файлов позволяет установить соответствие между именами и самими файлами. Директория образует древовидную структуру, на каждый физический обычный файл, или файл устройства могут существовать ссылки (потенциальные ссылки в различных узлах этой структуры).

В непривелегированных программах запись в директории не разрешена,но при наличии паролей-приоритетов они могут быть прочитаны. Дополнительных связей между директориями нет. Большинство системных директорий UNIX используются для своих нужд. Один из них – корневой директорий, который является базой для всей структуры директорий и считая его отправной точкой можно найти размещение всех файлов. Файл не являющийся директорией можно встречать в различеых директориях, иногда под разными именами – это явление называется связыванием. Элемент директории, относящийся к одному файлу называется связью. Такие связи в UNIXе имеют равный приоритет.

Понятие оболочка. Оболочка в Ю – это механизм взаимодействия между пользователем и системой. Т.е. это интерпретатор команд, который считывает, набираемые пользователем команды и запускает выполнение запрошенных системных функций. В отличие от ядра оболочка не располагается резидентно в основной памяти, а подкачивается туда по мере необходимости, т.е. она является прикладной программой и поэтому пользователи могут писать свою индивидуальную оболочку для своих прикладных програм (сценарий).

Транспортеры и фильтры. Транспортер – это открытый файл, соединяющий два процесса. Информация записывается в транспортер на одном конце, файл можно считывать на другом.   Схемка.  Синхронизация, диспетчеризация и буферизация обеспечиваются UNIXом автоматически. Воспользовавшись транспортерами между парами процессов можно организовать конвейер, связав процессы друг с другом в линию. Оболочка обеспечивает конвейеры линейной структурой. Процессы могут быть взаимосвязаны и более сложно.

Фильтр в сист. Ю – это программа с одним входным и одним выходным потоками. В этом смысле Ю оставляет большое число фильтров. (например: языковые процессоры в Ю не выводят листинга, их вывод направляется фильтру, который печатает все необходимые листинги в едином унифицированном формате.

Многозадачность (мультипрограммирование). Пользователь может задать многозадачность, сопровадив команду знаком &. В этом случае оболочка не ожидает завершения выполняемой команды. Она даёт приглашение на ввод новой команды, продолжая выполнять предыдущую команду в фоновом режиме. Вновь задаваемая команда может быть файлом, содержащем другие команды, тем самым пользователь, работающий в интерактивном режиме может запустить в качестве фона последовательность пакетных работ. 

Windows.

          MS в 1985 г. разработал первую версию Windows. Начиная с 1990 г. появилось несколько новых модификаций. Обеспечивается возможность одновременного выполнения нескольких программ и переключение с одной на другую.

Обмен данными Windows: 1) Буферная передача данных; 2) Динамический обмен данными; 3) Механизм связи и внедрения объектов (OLE-технологии); 4) Проектирование программных продуктов и систем (CASE-технологии).

Возможности для разработчиков.

          Основная идея оболочки Windows — естественность представления информации, которая должна представляться в той форме, которая обеспечивает наиболее эффективное усвоение этой информации человеком.

          Windows — замкнутая рабочая Среда. " операции Windows могут заканчиваться без выхода из нее. Это ОС графического типа, где юзеру не нужно вводить директивы в виде текстовых строк. Все операции поддерживаются мышью. Обеспечивается независимый запуск и выполнение нескольких программ. Очень хорошая интеграция (встраиваемость программ). Windows — мультиагентная Среда.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6