- •Определение ос. Назначение и функции операционной системы. Место ос в структуре вычислительной системы.
- •3, Понятие ресурса. Основные ресурсы вычислительной системы. Управление ресурсами.
- •4, Критерии эффективности и классы ос
- •5, Функциональные компоненты ос персонального компьютера
- •6, Понятие интерфейса прикладного программирования
- •7, Системные вызовы
- •8, Прерывания (понятие, классификация, обработка прерываний)
- •9, Требования, предъявляемые к современным ос
- •10, Виртуализация. Гипервизор 1 и 2 типа. Контейнеры
- •11, Архитектура ос. Ядро и вспомогательные модули
- •12, Классическая архитектура ос. Монолитные и многослойные ос.
- •13, Микроядерная архитектура ос
- •14. Процессы и потоки. Состояния потока
- •15. Планирование и диспетчеризация потоков, моменты перепланировки.
- •16. Алгоритм планирования, основанный на квантовании.
- •17. Приоритетное планирование.
- •18. Алгоритмы планирования в ос пакетной обработки: «первым пришел – первым обслужен», «кратчайшая задача – первая», «наименьшее оставшееся время выполнения».
- •19. Алгоритмы планирования в интерактивных ос: циклическое, приоритетное, гарантированное, лотерейное, справедливое планирование.
- •20. Алгоритм планирования Windows nt.
- •21. Алгоритмы планирования Linux: о(1), cfs.
- •22. Синхронизация процессов и потоков: цели и средства синхронизации.
- •23. Ситуация состязаний (гонки). Способы предотвращения.
- •24. Способы реализации взаимных исключений: блокирующие переменные, критические секции, семафоры.
- •25. Взаимные блокировки. Условия, необходимые для возникновения тупика.
- •26. Предотвращение взаимоблокировки. Алгоритм банкира для одного вида ресурсов.
- •27. Предотвращение взаимоблокировки. Алгоритм банкира для нескольких видов ресурсов.
- •28. Синхронизирующие объекты ос: системные семафоры, мьютексы, события, сигналы, барьеры, ждущие таймеры.
- •29. Организация обмена данными между процессами (каналы, разделяемая память, почтовые ящики, сокеты).
- •30. Функции ос по управлению памятью.
- •31. Алгоритмы распределения памяти без использования внешних носителей (фиксированные, динамические, перемещаемые разделы).
- •32. Понятие виртуальной памяти
- •33.Страничное распределение памяти.
- •34. Таблицы страниц для больших объемов памяти.
- •35.Сегментное распределение памяти.
- •36. Сегментно-страничное распределение памяти.
- •37. Задачи ос по управлению файлами и устройствами.
- •38. Многослойная модель подсистемы ввода-вывода.
- •39. Физическая организация жесткого диска. (там еще про hdd, ssd устройства добавление в вопрос) (я пробежался глазами тут вроде нет)
- •40. Файловая система. Определение, состав, типы файлов. Логическая организация файловой системы.
- •41. Физическая организация и адресация файлов.
- •42. Fat. Структура тома. Формат записи каталога. Fat12, fat16, fat32.
- •43. Ufs: структура тома, адресация файлов, каталоги, индексные дескрипторы.
- •44. Ntfs: структура тома, типы файлов, организация каталогов.
- •45. Файловые операции. Процедура открытия файла.
- •46. Организация контроля доступа к файлам. Контроль доступа к файлам на примере Unix
- •47. Отказоустойчивость файловых систем.
- •48. Избыточные дисковые подсистемы raid.
- •49. Многоуровневые драйверы.
- •50. Дисковый кэш.
34. Таблицы страниц для больших объемов памяти.
Размер страницы влияет также на количество записей в таблицах страниц. Чем меньше страница, тем более объемными являются таблицы страниц процессов и тем больше места они занимают в памяти. Учитывая, что в современных процессорах максимальный объем виртуального адресного пространства процесса, как правило, не меньше 4 Гбайт, то при размере страницы 4 Кбайт и длине записи 4 байта для хранения таблицы страниц может потребоваться 4 Мбайт памяти.
Что придумали:
1) Многоуровневые таблицы страниц.
Достоинство: не надо иметь в памяти постоянно всю таблицу страниц, а только таблицу разделов;
Недостатки: дополнительный этап преобразования адреса
Для каждого раздела строится собственная таблица страниц. Количество дескрипторов в таблице и их размер подбираются такими, чтобы объем таблицы оказался равным объему страницы.
Каждая таблица страниц описывается дескриптором, структура которого полностью совпадает со структурой дескриптора обычной страницы. Эти дескрипторы сведены в таблицу разделов, называемую также каталогом страниц. Физический адрес таблицы разделов активного процесса содержится в специальном регистре процессора и поэтому всегда известен операционной системе. Страница, содержащая таблицу разделов, никогда не выгружается из памяти, в противном случае работа виртуальной памяти была бы невозможна.
2) Инвертированные таблицы страниц
Достоинства: гораздо меньше по объёму.
Недостатки: не совсем ясно, как в ней искать виртуальный адрес.
Этот подход применяется на машинах PowerPC, некоторых рабочих станциях Hewlett-Packard, IBM RT, IBM AS/400 и ряде других.
В этой таблице содержится по одной записи на каждый страничный кадр физической памяти. Существенно, что достаточно одной таблицы для всех процессов. Таким образом, для хранения функции отображения требуется фиксированная часть основной памяти, независимо от разрядности архитектуры, размера и количества процессов.
Несмотря на экономию оперативной памяти, применение инвертированной таблицы имеет существенный минус – записи в ней (как и в ассоциативной памяти) не отсортированы по возрастанию номеров виртуальных страниц, что усложняет трансляцию адреса. Один из способов решения данной проблемы – использование хеш-таблицы виртуальных адресов. При этом часть виртуального адреса, представляющая собой номер страницы, отображается в хеш-таблицу с использованием функции хеширования. Каждой странице физической памяти соответствует одна запись в хеш-таблице и инвертированной таблице страниц. Виртуальные адреса, имеющие одно значение хеш-функции, сцепляются друг с другом. Обычно длина цепочки не превышает двух записей.
35.Сегментное распределение памяти.
Страничная организация виртуального адресного пространства не позволяет разграничить способы доступа к разным частям программы (сегментам), а это часто бывает очень полезным. При сегментном способе организации памяти виртуальное адресное пространство процесса делится на сегменты, размер которых определяется с учетом смыслового значения содержащейся в них информации. Отдельный сегмент может представлять собой подпрограмму, массив данных и т.п. Иногда сегментация программы выполняется по умолчанию компилятором.
При загрузке процесса часть сегментов помещается в оперативную память (при этом для каждого из этих сегментов операционная система подыскивает подходящий участок свободной памяти), а часть сегментов размещается в дисковой памяти. Сегменты одной программы могут занимать в оперативной памяти несмежные участки. Во время загрузки система создает таблицу сегментов процесса, в которой для каждого сегмента указывается:
начальный физический адрес сегмента в оперативной памяти;
размер сегмента;
правила доступа;
признаки модификации, присутствия, обращения к данному сегменту.
Если виртуальные адресные пространства нескольких процессов включают один и тот же сегмент, то в таблицах сегментов этих процессов делаются ссылки на один и тот же участок оперативной памяти, в который данный сегмент загружается в единственном экземпляре.
Система с сегментной организацией функционирует аналогично страничной: время от времени происходят прерывания, связанные с отсутствием нужных сегментов в памяти, при необходимости освобождения памяти некоторые сегменты выгружаются, при каждом обращении к оперативной памяти выполняется преобразование виртуального адреса в физический. Кроме того, при обращении к памяти проверяется, разрешен ли доступ требуемого типа к данному сегменту. Виртуальный адрес при сегментной организации памяти может быть представлен парой (g, s), где g - номер сегмента, а s - смещение в сегменте. Физический адрес получается путем сложения начального физического адреса сегмента, найденного в таблице сегментов по номеру g, и смещения s. Недостатком данного метода распределения памяти является фрагментация на уровне сегментов и более медленное по сравнению со страничной организацией преобразование адреса.