- •1 Операционная система. Определение. Назначение. Функции ос.
- •2 История ос. Развитие операционных систем.
- •3 Классификация операционных систем.
- •4 Специальные регистры центрального процессора (счетчик команд, указатель стека, rsw)
- •5 Конвейерная и скалярная конструкция процессора
- •6 Устройство памяти. Виды памяти.
- •7 Базовый и предельный регистры. Диспетчер памяти.
- •8 Драйвера устройств ввода-вывода. Способы установки драйверов.
- •9 Три способа организации ввода-вывода.
- •10 Шины и их назначение.
- •11 Процесс. Характеристики процесса. Понятия, связанные с процессом (таблица процессов, оболочка и т.Д.)
- •12 Взаимоблокировки. Определение. Примеры.
- •13 Файловые системы. Определение. Понятия, связанные с файловыми системами.
- •14 Код защиты файлов в unix.
- •15 Оболочка. Определение. Командный интерпретатор unix.
- •16 Системные вызовы. Назначение, схема работы системного вызова.
- •17 Основные системные вызовы posix.
- •18 Системные вызовы для управления процессами. Работа, примеры.
- •19 Системные вызовы для управления файлами. Работа. Примеры.
- •20 Системные вызовы для управления каталогами. Работа. Примеры.
- •21 Системные вызовы в unix и windows сравнение.
- •22 Структура ос. Монолитные ос.
- •23 Многоуровневые ос.
- •24 Виртуальные машины.
- •25 Экзоядро. Модель клиент-сервер.
- •26 Многозадачность. Создание и завершение процесса.
- •27 Состояния процессов.
- •28 Последовательность обработки прерываний нижним уровнем ос.
- •29 Поток. Определение. Отличие потока от процесса. Примеры применения потоков.
- •30 Реализация потоков в пространстве пользователя и в ядре. Схема и отличия.
- •31 Всплывающие потоки. Проблемы при переводе программы из однопоточной в многопоточную.
- •32 Межпроцессорное взаимодействие. Состояние состязания. Примеры. 4 условия для эффективной совместной работы процессов.
- •33 Методы решения проблем межпроцессорного взаимодействия с активным ожиданием. Запрещение прерываний, переменные блокировки, строгое чередование.
- •34 Алгоритм Петерсона и команда tsl.
- •35 Примитивы межпроцессорного взаимодействия. Проблема производителя и потребителя.
- •36 Семафоры. Решение проблемы производителя и потребителя с помощью семафоров.
- •37 Мьютексы и мониторы.
- •38 Передача сообщений и барьеры.
- •40 Планирование. Назначение. Поведение процессов. Категории алгоритмов планирования.
- •41 Планирование в системах пакетной обработки: «Первым пришел – первым обслужен», «Кратчайшая задача – первая».
- •42 Алгоритмы планирования: Наименьшее оставшееся время выполнения, трехуровневое планирование.
- •43 Циклическое планирование и приоритетное планирование.
- •44 Алгоритмы планирования: «Самый короткий процесс – следующий», Гарантированное планирование, Лотерейное планирование.
- •45 Справедливое планирование и планирование в системах реального времени.
- •46 Выгружаемые и невыгружаемые ресурсы. Условия взаимоблокировки.
- •47 Моделирование взаимоблокировок.
- •48 Четыре стратегии избегания взаимоблокировок. Страусовый алгоритм.
- •49 Обнаружение взаимоблокировки при наличии одного ресурса каждого типа.
- •51 Выходы из взаимоблокировки. Траектории ресурсов.
- •52 Безопасные и небезопасные состояния. Алгоритм банкира. Предотвращение взаимоблокировок.
24 Виртуальные машины.
Но многие пользователи машин IBM/360 хотели получить возможность интерактивной работы с использованием терминала, поэтому различные группы разработчиков как в самой корпорации IBM, так и за ее пределами решили написать для этой машины системы с разделением времени. Позже была выпущена официальная система разделения времени — TSS/360, и когда она наконец-то дошла до потребителей, то была настолько громоздкой и медлительной, что под нее было переоборудовано всего лишь несколько вычислительных центров.
VM/370 (Seawright and MacKinnon, 1979), была основана на следующем проницательном наблюдении: система с разделением времени обеспечивает 1) многозадачность и 2) расширенную машину с более удобным
интерфейсом, чем у простого оборудования. Сущность VM/370 заключается в полном разделении этих двух функций. Основа системы, известная как монитор виртуальных машин, запускается непосредственно на обычном оборудовании и обеспечивает многозадачность, предоставляя верхнему уровню не одну, а несколько виртуальных машин (рис. 1.24). Но, в отличие от всех других операционных систем, эти виртуальные машины не являются машинами с расширенной архитектурой. Они не поддерживают файлы и другие полезные свойства. Вместо этого они являются точной копией исходной аппаратуры, включающей режим ядра и пользователя, устройства ввода-вывода, прерывания и все остальное, что есть у настоящей машины.
Виртуальные машины используются — правда, несколько иным образом — и в другой области: для запуска программ на языке Java. Когда компания Sun Microsystems изобрела язык программирования Java, она также изобрела и виртуальную машину (то есть архитектуру компьютера), названную JVM (Java Virtual Machine —
виртуальная машина Java). Компилятор Java создает код для JVM, который затем обычно выполняется программным интерпретатором JVM. Преимущество такого подхода состоит в том, что код для JVM может доставляться через Интернет на любой компьютер, имеющий JVM-интерпретатор, и запускаться на этом компьютере.
25 Экзоядро. Модель клиент-сервер.
Экзоядро. Самый нижний уровень, работающий в режиме ядра, — это программа под названием экзоядро (Engler et al., 1995). Преимущество схемы экзоядра заключается в том, что она исключает уровень отображения. При других методах работы каждая виртуальная машина считает, что она имеет свой собственный диск с нумерацией блоков от 0 до некоторого максимума. Поэтому монитор виртуальных машин должен вести таблицы преобразования адресов на диске (и всех других ресурсов). При использовании экзоядра необходимость в таком переназначении отпадает. Экзоядру нужно лишь отслеживать, какой виртуальной машине какие ресурсы были переданы. Такой подход имеет еще одно преимущество: он отделяет многозадачность (в экзоядре) от пользовательской операционной системы (в пространстве пользователя) с меньшими затратами, так как для этого ему необходимо всего лишь не допускать вмешательства одной виртуальной машины в работу другой.
Клиент-серверная модель . Небольшая вариация идеи микроядер выражается в обособлении двух классов процессов: серверов, каждый из которых предоставляет какую-нибудь службу, и клиентов, которые пользуются этими службами. Эта модель известна как клиент-серверная. Достаточно часто самый нижний уровень представлен микроядром, но это не обязательно. Вся суть заключается в наличии клиентских процессов и серверных процессов. Связь между клиентами и серверами часто организуется с помощью передачи сообщений. Чтобы воспользоваться службой, клиентский процесс составляет сообщение, в котором говорится, что именно ему нужно, и отправляет его соответствующей службе. Затем служба выполняет определенную работу и отправляет обратно ответ. Если клиент и сервер запущены на одной и той же машине, то можно провести определенную оптимизацию, но концептуально здесь идет речь о передаче сообщений