«Сетевые операционные системы»

1. Назначение и основные функции ос

Операционная система (ОС) - это комплекс программного обеспечения, предназначенный для снижения стоимости программирования, упрощения доступа к системе, повышения эффективности работы.

Цель создания операционной системы - получить экономический выигрыш при использовании системы, путем увеличения производительности труда программистов и эффективности работы оборудования

Функции операционной системы:

-         связь с пользователем в реальном времени для подготовки устройств к работе, переопределение конфигурации и изменения состояния системы.

-         выполнение операций ввода-вывода; в частности, в состав операционной системы входят программы обработки прерываний от устройств ввода-вывода, обработки запросов к устройствам ввода-вывода и распределения этих запросов между устройствами.

-         управление памятью, связанное с распределением оперативной памяти между прикладными программами.

-         управление файлами; основными задачами при этом являются обеспечение защиты, управление выборкой и сохранение секретности хранимой информации.

-         обработка исключительных условий во время выполнения задачи

-         появление арифметической или машинной ошибки, прерываний, связанных с неправильной адресацией или выполнением привилегированных команд.

-         вспомогательные, обеспечивающие организацию сетей, использование служебных программ и языков высокого уровня.

2. Реальный режим работы процессора

Режим работы процессора определяет некоторые важные характеристики выполнения:

– сколько памяти может адресовать процессор,

– как процессор транслирует логические адреса, формируемые программой, в физические адреса на шине,

– как процессор защищает доступ к памяти и портам ввода-вывода и предотвращает выполнение некоторых инструкций.

3. Защищенный режим работы процессора

В различных режимах процессор по-разному формирует физический адрес. Существует три этапа формирования физического адреса:

1. Формирование эффективного адреса: из логического адреса (база-индекс-смещение) процессор вычисляет эффективный адрес - расстояние от базового адреса текущего сегмента памяти.

2. Формирование линейного адреса: эффективный адрес складывается с базовым адресом сегмента, полученное значение является адресом в плоском (линейном) 4Гбайтном виртуальном пространстве.

3. Страничная трансляция адресов: линейное 4Гбайтное адресное пространство с помощью 4Кбайтных страниц отображается на физически присутствующие блоки памяти (физическое пространство).

Суть защищённого режима в следующем: программист и разрабатываемые им программы используют логическое адресное пространство, размер которого может составлять 16 мегабайт. Логический адрес преобразуется в физический адрес автоматически с помощью схемы управления памятью (MMU). Благодаря защищённому режиму, в памяти может храниться только та часть программы, которая необходима в данный момент, а остальная часть может храниться во внешней памяти (например, на жёстком диске). В случае обращения к той части программы, которой нет в памяти в данный момент, операционная система может приостановить программу, загрузить требуемую секцию кода из внешней памяти и возобновить выполнение программы. Следовательно, становятся допустимыми программы, размер которых больше объема имеющейся памяти, и пользователю кажется, что он работает с большей памятью, чем на самом деле.

Физический адрес формируется следующим образом. В сегментных регистрах хранится селектор, содержащий индекс дескриптора в таблице дескрипторов (13 бит), 1 бит, определяющий к какой таблице дескрипторов будет производиться обращение (к локальной или к глобальной) и 2 бита запрашиваемого уровня привилегий. Далее происходит обращение к соответствующей таблице дескрипторов и соответствующему дескриптору, который содержит начальный 24-битный адрес сегмента, размер сегмента и права доступа, после чего вычисляется необходимый физический адрес путём сложения адреса сегмента со смещением из 16-разрядного регистра.