Реферат: Основы сети Internet

мяти неотъемлемо от доступа к центральному процессору.  Программа

может выполняться,  если есть доступ к  центральному  процессору,

она оказывается  в оперативной памяти и исполняется,  так как па-

                             - 42 -

мять дефицитна, система должна использовать ее с максимальной эф-

фективностью. Есть много предложений использовать оперативную па-

мять между  несколькими  пользователями.  Цель  этих  предложений

максимально сократить  пустые  пространства  оперативной  памяти,

возникающие из - за различных объектов  и  особенностей  программ

пользователя.

     3.ПЕРИФЕРИЙНЫЕ УСТРОЙСТВА.  С большинством периферийных уст-

ройств в каждый момент времени может работать только один пользо-

ватель. Такая работа периферийных устройств может привести к  не-

эффективному  их использованию,  если время счета счета программы

довольно велико.  Устройства с быстрым доступом разделяются между

пользователями  с  помощью системы управления файлами.  Задержки,

возникающие при  работе  с  периферийными  устройствами  быстрого

доступа,  вполне удовлетворительны виду скорости этих устройств и

в виду  интервалов времени между программными запросами ввода/вы-

вода.

     Так как  большинства  миниЭВМ имеют по одному АЦПУ.  Медлен-

ность работы этого устройства может привести к  приостановке  вы-

полнения программ. Для того, чтобы этого не было в программе опе-

рационная система обслуживания ввода/вывода выключается механизм,

который называется СПУЛИНГОМ.  Спулинг - процедура автоматической

записи на магнитный диск данных,  предназначенных для  вывода  на

принтер, и распечатки их по мере готовности последнего.

     4. РЕСУРСЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ - представляют  собой

доступные пользователю функции, предназначенные для работы с дан-

ными и для контроля за выполнением программ.  Среди этих ресурсов

находятся сервисные программы по управлению файлами и по обслужи-

ванию ввода/вывода,  программ системного планирования и системные

библиотеки.

     При рассмотрении операционной системы необходимо остановится

на типах и составе операционных систем.

     Как было  сказано раньше,  назначение операционной системы -

это распределение ресурсов микроЭВМ.  Освободив  пользователя  от

забот по   распределению  ресурсов,  операционная  система  может

обеспечить функционирование микроЭВМ в одном из трех режимов: од-

нопрограммный; многопрограммный; многозадачный.

           УСТРОЙСТВА ЭВМ

            2│

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ 2├ 0────────┐ 2    0┌────────┐ 2    0┌────────┐ 2    0┌────────┐

ПРОЦЕССОР   2│задача 1 0│ 2    0│ 2задача 1 0│ 2    0│ 2задача 2 0│ 2    0│ 2задача 2 0│

            2├──────── 0┼ 2─── 0┼ 2──────── 0┼ 2─── 0┼ 2──────── 0┼ 2─── 0┼ 2──────── 0┼ 2─── 0┬ 2─>

ВНЕШНЕЕ     2│         0│ 2    0│ 2         0│ 2    0│ 2         0│ 2    0│ 2         0│ 2    0│

УСТРОЙСТВО  2│         0│ 2в/в 0│ 2         0│ 2    0│ 2         0│ 2    0│ 2         0│ 2    0│

 1 (АЦПУ)   2│         0│ 2    0│ 2         0│ 2    0│ 2         0│ 2в/в 0│ 2         0│ 2    0│

            2├──────── 0┼ 2─── 0┼ 2──────── 0┼ 2─── 0┼ 2──────── 0┼ 2─── 0┼ 2──────── 0┼ 2─── 0┼ 2─>

ВНЕШНЕЕ     2│         0│ 2    0│ 2         0│ 2    0│ 2         0│ 2    0│ 2         0│ 2    0│

УСТРОЙСТВО  2│         0│ 2    0│ 2         0│ 2    0│ 2         0│ 2    0│ 2         0│ 2    0│

 2 (НГМД)   2│         0│ 2    0│ 2         0│ 2в/в 0│ 2         0│ 2    0│ 2         0│ 2в/в 0│

            2└──────── 0┴ 2─── 0┴ 2──────── 0┴ 2─── 0┴ 2──────── 0┴ 2─── 0┴ 2──────── 0┴ 2─── 0┴ 2─>

                              Рис.1                      время  t

     ОДНОПРОГРАММНЫЙ РЕЖИМ - режим, в  котором  все  ресурсы  ЭВМ

представляется лишь одной программе,  которая выполняет обработку

данных.  На рисунке 1 изображена диаграмма работы двух программ в

однопрограммном режиме.

     МНОГОПРОГРАММНЫЙ РЕЖИМ - МУЛЬТИПРОГРАММНЫЙ режим,  в котором

несколько независимых друг от друг программ  выполняют  обработку

                             - 43 -

данных  одновременно.При  этом  программы делят ресурсы ЭВМ между

собой. Основой мультипрограммного режима является  совмещение  во

время работы  центрального процессора и выполнение операций пери-

ферийных устройств.Достоинство этого режима перед однопрограммным

режимом  более эффективное использование ресурсов ЭВМ и повышение

ее пропускной способности.  На рисунке 2 изображена диаграмма ра-

боты двух программ в мультипрограммном режиме.

           УСТРОЙСТВА ЭВМ

            2│

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ 2│ 0────────┬────────┬────────┬────────┬────────┐

ПРОЦЕССОР   2│ 0задача 1│задача 2│задача 1│задача 2│задача 1│

            2├──────── 0┼ 2──────── 0┼ 2──────── 0┼ 2──────── 0┼ 2──────── 0┼ 2─ 0>

ВНЕШНЕЕ     2│ 0        │ввод    │        │ввод    │ввод    │

УСТРОЙСТВО  2│ 0        │ вывод  │        │ вывод  │ вывод  │

 1 (АЦПУ)   2│ 0        │задачи 1│        │задачи 1│задачи 2│

            2├──────── 0┼ 2──────── 0┼ 2──────── 0┼ 2──────── 0┼ 2──────── 0┼ 2─ 0>

ВНЕШНЕЕ     2│ 0        │        │ввод    │        │        │

УСТРОЙСТВО  2│ 0        │        │ вывод  │        │        │

 2 (НГМД)   2│ 0        │        │задачи 2│        │        │

            2└──────── 0┴ 2──────── 0┴ 2──────── 0┴ 2──────── 0┴ 2──────── 0┴ 2─ 0>

                              Рис.2               время  t

     МНОГОЗАДАЧНЫЙ РЕЖИМ - режим мультизадачный,  предусматриваю-

щий параллельное,  т. е. одновременное выполнение более чем одной

программы по разным задачам,  но использующих результат одной за-

дачи как исходные данные для другой, другими словами в операцион-

ной системе должны быть средства, позволяющие задачам взаимодейс-

твовать друг с другом.В отличие от многопрограммного режима,  где

используется принцип разделения времени между программами, в этом

режиме идет параллельное вычисление по всем задачам.

     Многопрограммный режим   возможен  только   в  мультисистеме

(системе с несколькими ЦП).

     Операционная система является посредником между ЭВМ и  поль-

зователем. Операционная  система  осуществляет  анализ   запросов

пользователя и обеспечивает их выполнение.  Запрос представляется

последовательностью команд на особом языке директив  операционной

системы.

     Операционная система может выполнять запросы в разных  режи-

мах,  поэтому  операционную  систему можно разделить на следующие

типы:

         - операционная система пакетной обработки ;

         - операционная система разделения времени ;

         - операционная система реального времени ;

         - операционная система диалоговая.

     1. ОПЕРАЦИОННАЯ  СИСТЕМА  ПАКЕТНОЙ  ОБРАБОТКИ - это система,

которая обрабатывает пакет заданий, т. е. несколько заданий, под-

готовленной одним или больше пользователями. Пакет заданий посту-

пает в ЭВМ и взаимодействие между пользователем и его заданием во

время  вычислительного  процесса невозможно.  Данная операционная

система может функционировать однопрограммном и мультипрограммном

режимах.

     2. ОПЕРАЦИОННАЯ  СИСТЕМА  РАЗДЕЛЕНИЯ  ВРЕМЕНИ - обеспечивает

одновременное обслуживание многих пользователей, позволяет любому

пользователем взаимодействовать со своим заданием.  Эффект однов-

ременной  работы  достигается разделением процессорного времени и

других ресурсов между несколькими вычислительными процессами, ко-

торые заданны разными пользователями.  Операционная система выст-

                             - 44 -

раивает очередь из поступающих заданий,  выделяет  квант  времени

для  доступа  к  центральному процессору каждому заданию согласно

очереди. Выполнив первое задание, операционная система 1 отсылает

его в конец очереди и переходит ко второму и т. д.

     3. ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ - это система, ко-

торая  гарантирует  оперативное выполнение запросов в течении за-

данного интервала времени.  При этом скорость вычислительных про-

цессов  в  ЭВМ  должна  согласоваться со скоростью временных про-

цессов, т.е. и ходом реального времени. ЭВМ с данной операционной

системой чаще всего работает в однозначном режиме.

     4.ДИАЛОГОВЫЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ - предназначены для  инди-

видуального  пользования и обеспечивают удобную форму диалога ЭВМ

с пользователем через дисплей  при  вводе  и  выполнении  команд.

Функционирует операционная система обычно в однопрограммном режи-

ме.

     Независимо от типа операционная система чаще  всего  состоит

из относительно компактного ядра - монитора (супервизора) и и на-

бора системных программ и  данных.  Состав  операционной  системы

предоставлен на рис.3.

     ДРАЙВЕР - программа, управляющая физической работой внешнего

- периферийного устройства.

     УТИЛИТА -  программа,  предназначена для подготовке исходных

информации и организации хранение и использование программ - СЕР-

ВИСНАЯ ПРОГРАММА.

     БИБЛИОТЕКА ПРОГРАММ - набор файлов,  связанных одним катало-

гом, в который могут входить объектные модули (программы), макро-

определения языка программирования и др.

 ┌────────────────────────┐

 │  ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА  │

 └─┬───────────────────┬──┘

   │                   │

 ┌─┴───────┐       ┌───┴───────────────────────────┐

 │ МОНИТОР │       │ СИСТЕМНЫЕ ПРОГРАММЫ И ДАННЫЕ  │

 └─────────┘       └┬───────────┬────────────────┬─┘

                    │           │                │

             ┌──────┴───┐  ┌────┴────┐  ┌────────┴────────────┐

             │ ДРАЙВЕРЫ │  │ УТИЛИТЫ │  │ БИБЛИОТЕКИ ПРОГРАММ │

             └──────────┘  └─────────┘  └─────────────────────┘

                             Рис. 3

     Рассмотрим операционную систему MS-DOS,  с которой  работают

большинство персональных компьютеров.

     Важнейшим достоинством  MS-DOS  является  модульность.   Это

свойство позволяет  изолировать  друг  от  друга  отдельные части

большой и сложной программы, облегчая ее разработку, а также поз-

воляет объединить  в каждом модуле определенные логически связан-

ные группы функций.  Если возникает необходимость  в  замене  или

расширении такой группы функций, то это можно сделать путем заме-

ны или модификации лишь одного модуля, а не всей системы.

     MS-DOS состоит из следующих основных модулей:

     - базовая система ввода/вывода (BIOS -  Basic  Input  Uotrut

SYSTEM);

     - блок начальной загрузки (Boot Record);

     - модуль расширения базовой системы ввода/вывода (IO.SYS);

     - модуль обработки прерываний (MSDOS.SYS);

     - командный процессор (COMMAND.COM);

     - внешние команды (файлы);

                             - 45 -

     - драйверы устройств (файлы).

     В таблице 1 указывается место нахождения модулей операци-

онной системы.

                                                        Таблица 1

    ┌───────────────────────────────────────────────────────────┐

    │Место размещения                   Модули MS-DOS           │

    ├───────────────────────────────────────────────────────────┤

    │Постоянная память       Базовая система ввода/вывода (BIOS)│

    │-----------------------------------------------------------│

    │                                     Блок начальной        │

    │                                 загрузки (Boot Record)    │

    │Системный  диск                    Модуль расширения       │

    │"скрытые файлы"                     базовой системы        │

    │                                  ввода/вывода (IO.SYS)    │

    │                                    Модуль обработки       │

    │                                 прерываний (MSDOS.SYS)    │

    │-----------------------------------------------------------│

    │                                   Командный процессор     │

    │Системный или рабочий                 (COMMAND.COM)        │

    │         диск                    Внешние команды (файлы)   │

    │                                Драйверы устройств (файлы) │

    └───────────────────────────────────────────────────────────┘

     Рассмотрим функции модулей MS-DOS и алгоритм (см. приложение

1) загрузки в оперативно-запоминающее устройство компьютера.

     1.Базовая система  ввода/вывода размещается в постоянной па-

мяти компьютера  и  является  одновременно  аппаратной  частью  и

частью операционной системы.

     Первая функция BIOS - автоматическое  тестирование  основных

компонентов компьютера при его включении.  Основная часть времени

тестирования тратится на проверку ОЗУ (на экране во время  тести-

рования выводятся цифры,  которые отражают количество проверенных

блоков памяти). При обнаружении ошибки на экран выводится сообще-

ние о найденном сбое оборудования.

     Вторая функция BIOS - вызов  блока  первоначальной  загрузки

операционной системы с диска, выполняется по окончании тестирова-

ния. Загрузив в ОЗУ блок первоначальной загрузки,  BIOS  передает

ему управление, а он в свою очередь, загружает другие модули опе-

рационной системы.

     Третья функция  BIOS  -  обслуживание  прерываний.  Основным

принципом работы компьютера является принцип базирующийся на сис-

теме прерываний. Система прерывание - это совокупность аппаратных

и программных средств,  обеспечивающих процесс переключения с од-

ной  программы на другую и возврат к продолжению прерванной прог-

раммы за счет операций процессора, называемых прерыванием. Преры-

вание - это операция процессора, состоящая в сохранении состояния

процессора,  предшествовавшего прерыванию,  и установлении нового

состояния.  Это  состояние  запоминается в регистрах процессора и

называется - слово состояние процессора,  которое состоит из пос-

ледовательности битов,  значение которых отражают текущее состоя-

ние процессора и выполняемой им программы. Прерывание это реакция

процессора на некоторое условие, возникающее в процессоре или вне

его.  Реакция выражается в прекращении выполнения текущей команды

для обработки возникщего условия. Прерывание иногда позволяет об-

работать такое условие специальной программой и вернуться к прер-

ванной программе.

     Прерывания бывают трех видов:

     - аппаратные (например: нажатие клавиши);

     - логическое или процессорное (например: деление на ноль);

                             - 46 -

     - программные (например: команды ввода/вывода).

     Каждое прерывание имеет уникальный номер от 0 до 255 и с ним

связана определенная программа,  призванная обслуживать возникшую

ситуацию. На BIOS возложена задача обслуживать прерывания нижнего

уровня, т.е.  тех,  которые требуют непосредственного  управления

аппаратными  компонентами  компьютера.  Это прерывания с номерами

от 0 до 31. Прерывания с номерами от 32 и выше относятся к преры-

ваниям верхнего  уровня и обрабатываются модулем обработки преры-

ваний MSDOS.SYS.

     BIOS является   "программной  оболочкой"  вокруг  аппаратных

средств компьютера,  предоставляет возможность другим программам,

а также  и самой операционной системе,  обращаться к внешним уст-

ройствам компьютера через механизм прерываний.

     2.Блок первоначальной  загрузки  - очень короткая программа,

которая выполняет функцию загрузчика  двух  модулей  операционной

системы - модуля расширения BIOS (IO.SYS) и модуля обработки пре-

рываний (MSDOS.SYS). Блок первоначальной загрузки всегда располо-

жен на нулевой дорожке диска в первом секторе.

     Блок первоначальной загрузки просматривает  каталог  гибкого

диска А, при его отсутствии - диска С, убедившись, что первые два

файла являются модулями IO.SYS и MSDOS.SYS,  считывает их  в  ОЗУ

компьютера. Оба  файла  размещаются на диске всегда первыми,  что

делает диск системным,  и снабжены специальным  атрибутом  файла,

который делает  их  "невидимыми"  (при выводе корневой директории

диска на экран дисплея эти имена файлов будут отсутствовать).

     3.Модуль расширения  базовой системы ввода/вывода (IO.SYS) -

это файл,  представляющий собой дополнение к BIOS. Он загружается

в ОЗУ и остается в ней постоянно.

     Расширение BIOS придает гибкость операционной системе,  поз-

воляя добавлять  к  BIOS  драйверы,  обслуживающие дополнительные

устройства. Драйверы требуются в тех случаях,  когда обмен инфор-

мацией с  устройствами  должен  происходить иначе,  чем принято в

BIOS. О необходимости подключения к операционной системе  драйве-

ров внешних устройств, а также об изменении параметров операцион-

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9