- •1.1. Поняття операційної системи, її призначення та функції
- •1.1.1. Поняття операційної системи
- •1.1.2. Призначення операційної системи
- •1.1.3. Операційна система як розширена машина
- •1.1.4. Операційна система як розподілювач ресурсів
- •1.2. Історія розвитку операційних систем
- •1.3. Класифікація сучасних операційних систем
- •1.4. Функціональні компоненти операційних систем
- •1.4.1. Керування процесами й потоками
- •1.4.2. Керування пам'яттю
- •1.4.3. Керування введенням-виведенням
- •1.4.4. Керування файлами та файлові системи
- •1.4.5. Мережна підтримка
- •1.4.6. Безпека даних
- •1.4.7. Інтерфейс користувача
- •2.1. Базові поняття архітектури операційних систем
- •2.1.1. Механізми і політика
- •2.1.2. Ядро системи. Привілейований режим і
- •2.2. Реалізація архітектури операційних систем
- •2.2.1. Монолітні системи
- •2.2.2. Багаторівневі системи
- •2.2.3. Системи з мікроядром
- •2.2.4. Концепція віртуальних машин
- •2.3.1. Взаємодія ос і апаратного забезпечення
- •2.3.2. Взаємодія ос і виконуваного програмного коду
- •2.4.1. Базова архітектура unix
- •2.4.2. Архітектура Linux
- •2.5. Особливості архітектури: Windows хр
- •2.5.1. Компоненти режиму ядра
- •2.5.2. Компоненти режиму користувача
- •2.5.3. Об'єктна архітектура Windows хр
- •3.1. Базові поняття процесів і потоків
- •3.1.1. Процеси і потоки в сучасних ос
- •3.1.2. Моделі процесів і потоків
- •3.1.3. Складові елементи процесів і потоків
- •3.2. Багатопотоковість та її реалізація
- •3.2.1. Поняття паралелізму
- •3.2.2. Види паралелізму
- •3.2.3. Переваги і недоліки багатопотоковості
- •3.2.4. Способи реалізації моделі потоків
- •3.3. Стани процесів і потоків
- •3.4. Опис процесів і потоків
- •3.4.1. Керуючі блоки процесів і потоків
- •3.4.2. Образи процесу і потоку
- •3.5. Перемикання контексту й обробка переривань
- •3.5.1. Організація перемикання контексту
- •3.5.2. Обробка переривань
- •3.6. Створення і завершення процесів і потоків
- •3.6.1.Створення процесів
- •3.6.2.Ієрархія процесів
- •3.6.3.Керування адресним простором під час створення процесів
- •3.6.4. Особливості завершення процесів
- •3.6.5. Синхронне й асинхронне виконання процесів
- •3.6.6. Створення і завершення потоків
- •4.1. Загальні принципи планування
- •4.1.1. Особливості виконання потоків
- •4.1.2. Механізми і політика планування
- •4.1.3. Застосовність принципів планування
- •4.2. Види планування
- •4.2.1. Довготермінове планування
- •4.2.2. Середньотермінове планування
- •4.2.3. Короткотермінове планування
- •4.3. Стратегії планування. Витісняльна і невитісняльна багатозадачність
- •4.4. Алгоритми планування
- •4.4.1. Планування за принципом fifo
- •4.4.2. Кругове планування
- •4.4.3. Планування із пріоритетами
- •4.4.4. Планування на підставі характеристик подальшого виконання
- •4.4.5. Багаторівневі черги зі зворотним зв'язком
- •4.4.6. Лотерейне планування
- •4.5. Реалізація планування в Linux
- •4.5.1. Планування процесів реального часу в ядрі
- •6.1. Види міжпроцесової взаємодії
- •6.1.1.Методи розподілюваної пам'яті
- •6.1.2.Методи передавання повідомлень
- •6.1.3.Технологія відображуваної пам'яті
- •6.1.4.Особливості міжпроцесової взаємодії
- •6.2. Базові механізми міжпроцесової взаємодії
- •6.2.1. Міжпроцесова взаємодія на базі спільної пам'яті
- •6.2.2. Основи передавання повідомлень
- •6.2.3. Технології передавання повідомлень
- •8.1. Основи технології віртуальної пам'яті
- •8.1.1. Поняття віртуальної пам'яті
- •8.1.2. Проблеми реалізації віртуальної пам'яті. Фрагментація пам'яті
- •8.1.4. Підхід базового і межового регістрів
- •8.2. Сегментація пам'яті
- •8.2.1. Особливості сегментації пам'яті
- •8.2.2. Реалізація сегментації в архітектурі іа-32
- •8.3. Сторінкова організація пам'яті
- •8.3.1. Базові принципи сторінкової організації пам'яті
- •8.3.2. Порівняльний аналіз сторінкової організації пам'яті та сегментації
- •8.3.3. Багаторівневі таблиці сторінок
- •8.3.4. Реалізація таблиць сторінок в архітектурі іа-32
- •8.3.5. Асоціативна пам'ять
- •8.4. Сторінково-сегментна організація пам'яті
- •8.5. Реалізація керування основною пам'яттю: Linux
- •8.5.1. Використання сегментації в Linux. Формування логічних адрес
- •8.5.2. Сторінкова адресація в Linux
- •8.5.3. Розташування ядра у фізичній пам'яті
- •8.5.4.Особливості адресації процесів і ядра
- •8.5.5.Використання асоціативної пам'яті
- •8.6. Реалізація керування основною пам'яттю: Windows хр
- •8.6.1.Сегментація у Windows хр
- •8.6.2.Сторінкова адресація у Windows хр
- •8.6.3.Особливості адресації процесів і ядра
- •8.6.4. Структура адресного простору процесів і ядра
- •11.1. Поняття файла і файлової системи
- •11.1.1. Поняття файла
- •11.1.2.Поняття файлової системи
- •11.1.3.Типи файлів
- •11.1.4. Імена файлів
- •11.2. Організація інформації у файловій системі
- •11.2.1. Розділи
- •11.2.2. Каталоги
- •11.2.3. Зв'язок розділів і структури каталогів
- •11.3. Зв'язки
- •11.3.1. Жорсткі зв'язки
- •11.3.2. Символічні зв'язки
- •11.4. Атрибути файлів
- •11.5. Операції над файлами і каталогами
- •11.5.1. Підходи до використання файлів процесами
- •12.1. Базові відомості про дискові пристрої
- •12.1.1. Принцип дії жорсткого диска
- •12.1.2. Ефективність операцій доступу до диска
- •12.2. Розміщення інформації у файлових системах
- •12.2.1. Фізична організація розділів на диску
- •12.2.2. Основні вимоги до фізичної організації файлових систем
- •12.2.3. Неперервне розміщення файлів
- •12.2.4. Розміщення файлів зв'язними списками
- •12.2.5. Індексоване розміщення файлів
- •12.2.6. Організація каталогів
- •15.1. Завдання підсистеми введення-виведення
- •15.1.1. Забезпечення ефективності доступу до пристроїв
- •15.1.2. Забезпечення спільного використання зовнішніх пристроїв
- •15.1.3. Універсальність інтерфейсу прикладного програмування
- •15.1.4. Універсальність інтерфейсу драйверів пристроїв
- •15.2. Організація підсистеми введення-виведення
- •15.2.1. Символьні, блокові та мережні драйвери пристроїв
- •15.2.2. Відокремлення механізму від політики за допомогою
- •15.3. Способи виконання операцій введення-виведення
- •15.3.1. Опитування пристроїв
- •15.3.2. Введення-виведення, кероване перериваннями
- •15.3.3. Прямий доступ до пам'яті
- •15.4. Підсистема введення-виведення ядра
- •15.4.1. Планування операцій введення-виведення
- •15.4.2. Буферизація
- •15.7. Керування введенням-виведенням: unix і Linux
- •15.7.1. Інтерфейс файлової системи
- •15.7.2. Передавання параметрів драйверу
- •15.7.3. Структура драйвера
- •15.7.4. Виконання операції введення-виведення для пристрою
- •15.8. Керування введенням-виведенням: Windows хр
- •15.8.1. Основні компоненти підсистеми введення-виведення
- •15.8.2. Виконання операції введення-виведення для пристрою
- •15.8.3. Передавання параметрів драйверу пристрою
- •17.1. Термінальне введення-виведення
- •17.1.1. Організація термінального введення-виведення
- •17.1.3. Термінальне введення-виведення у Win32 api
- •17.2. Командний інтерфейс користувача 17.2.1.
- •17.2.2. Переспрямування потоків введення-виведення
- •17.2.3. Використання каналів
- •17.3. Графічний інтерфейс користувача
- •17.3.1. Інтерфейс віконної та графічної підсистеми Windows хр
- •17.3.2. Система X Window
- •17.4. Процеси без взаємодії із користувачем
- •17.4.1. Фонові процеси на основі posix
- •17.4.2. Служби Windows хр
- •16.1. Загальні принципи мережної підтримки
- •16.1.1. Рівні мережної архітектури і мережні сервіси
- •16.1.2. Мережні протоколи
- •16.2. Реалізація стека протоколів Інтернету
- •16.2.1. Рівні мережної архітектури tcp/ip
- •16.2.2. Канальний рівень
- •16.2.3. Мережний рівень
- •16.2.4. Транспортний рівень
- •16.2.5. Передавання даних стеком протоколів Інтернету
- •16.3. Система імен dns
- •16.3.1. Загальна характеристика dns
- •16.3.2. Простір імен dns
- •16.3.3. Розподіл відповідальності
- •16.3.4. Отримання ір-адрес
- •16.3.5. Кешування ір-адрес
- •16.3.6. Типи dns-ресурсів
- •16.4. Програмний інтерфейс сокетів Берклі
- •16.4.1. Особливості роботи з адресами
- •16.4.2. Створення сокетів
- •16.4.3. Робота з потоковими сонетами
- •16.4.4. Введення-виведення з повідомленням
- •19.1. Загальні принципи завантаження ос
- •19.1.1. Апаратна ініціалізація комп'ютера
- •19.1.2. Завантажувач ос
- •19.1.3. Двоетапне завантаження
- •19.1.4. Завантаження та ініціалізація ядра
- •19.1.5. Завантаження компонентів системи
- •19.2. Завантаження Linux
- •19.2.1. Особливості завантажувача Linux
- •19.2.2. Ініціалізація ядра
- •19.2.3. Виконання процесу init
- •19.3. Завантаження Windows хр
- •20.1. Багатопроцесорні системи
- •20.1.1. Типи багатопроцесорних систем
- •20.1.2. Підтримка багатопроцесорності в операційних системах
- •20.1.3. Продуктивність багатопроцесорних систем
- •20.1.4. Планування у багатопроцесорних системах
- •20.1.5. Спорідненість процесора
- •20.1.6. Підтримка багатопроцесорності в Linux
- •20.1.7. Підтримка багатопроцесорності у Windows хр
- •20.2. Принципи розробки розподілених систем
- •20.2.1. Віддалені виклики процедур
- •20.2.2. Використання Sun rpc
- •20.2.3. Використання Microsoft rpc
- •20.2.4. Обробка помилок і координація в розподілених системах
- •20.3. Розподілені файлові системи
- •20.3.1. Організація розподілених файлових систем
- •20.3.2. Файлова система nfs
- •20.3.3. Файлова система Microsoft dfs
- •20.4. Сучасні архітектури розподілених систем
- •20.4.1. Кластеры системи
- •20.4.2. Grid-системи
- •18.1. Основні завдання забезпечення безпеки
- •18.2. Базові поняття криптографії
- •18.2.1. Поняття криптографічного алгоритму і протоколу
- •18.2.2. Криптосистеми з секретним ключем
- •18.2.3. Криптосистеми із відкритим ключем
- •18.2.4. Гібридні криптосистеми
- •18.2.5. Цифрові підписи
- •18.2.6. Сертифікати
- •18.3. Принципи аутентифікаціїі керування доступом
- •18.3.1. Основи аутентифікації
- •18.3.2. Основи керування доступом
- •18.4. Аутентифікація та керування доступом в unix
- •18.4.1. Облікові записи користувачів
- •18.4.2. Аутентифікація
- •18.4.3. Керування доступом
- •18.5. Аутентифікація і керування доступом у Windows xp
- •18.5.1. Загальна архітектура безпеки
- •18.5.2. Аутентифікація
- •18.5.3. Керування доступом
- •18.6. Аудит
- •18.6.1. Загальні принципи організації аудиту
- •18.6.2. Робота із системним журналом unix
- •18.6.3. Журнал подій Windows xp
- •18.7. Локальна безпека даних
- •18.7.1. Принципи шифрування даних на файлових системах
- •18.7.2. Підтримка шифрувальних файлових систем у Linux
- •18.7.3. Шифрувальна файлова система Windows xp
- •18.8. Мережна безпека даних
- •18.8.1. Шифрування каналів зв'язку
- •18.8.2. Захист інформації на мережному рівні
- •18.8.3. Захист інформації на транспортному рівні
- •18.9. Атаки і боротьба з ними
- •18.9.1. Переповнення буфера
- •18.9.2. Відмова від обслуговування
- •18.9.3. Квоти дискового простору
- •18.9.4. Зміна кореневого каталогу застосування
3.5.2. Обробка переривань
У процесі виконання потік може бути перерваний не лише для перемикання контексту на інший потік, але й у зв'язку із програмним або апаратним перериванням (перемикання контексту теж пов'язане із перериваннями, власне, із перериванням від таймера). Із кожним перериванням надходить додаткова інформація (наприклад, його номер). На підставі цієї інформації система визначає, де буде розміщена адреса процедури оброблювача переривання (список таких адрес зберігають у спеціальній ділянці пам'яті і називають вектором переривань).
Наведемо приклад послідовності дій під час обробки переривання:
збереження стану процесора потоку;
встановлення стека оброблювача переривання;
початок виконання оброблювача переривання (коду операційної системи); для цього з вектора переривання завантажується нове значення лічильника команд;
відновлення стану процесора потоку після закінчення виконання оброблювача і продовження виконання потоку.
Передача керування оброблювачеві переривання, як і перемикання контексту, може відбутися практично у будь-який момент. Основна відмінність полягає в тому, що адресу, на яку передається керування, задають на основі номера переривання і зберігають у векторі переривань, а також у тому, що код оброблювача не продовжується з місця, де було перерване виконання, а починає виконуватися щораз заново.
Докладніше реалізацію обробки переривань буде розглянуто в розділі 15.
3.6. Створення і завершення процесів і потоків
Засоби створення і завершення процесів дають змогу динамічно змінювати в операційній системі набір застосувань, що виконуються. Засоби створення і завершення потоків є основою для створення багатопотокових програм.
3.6.1.Створення процесів
Базові принципи створення процесів
Процеси можуть створюватися ядром системи під час її ініціалізації. Наприклад, в UNIX-сумісних системах таким процесом може бути процес ініціалізації системи і nit, у Windows ХР - процеси підсистем середовища (Win32 або POSIX). Таке створення процесів, однак, є винятком, а не правилом.
Найчастіше процеси створюються під час виконання інших процесів. У цьому разі процес, який створює інший процес, називають предком, а створений ним процес — нащадком.
Нові процеси можуть бути створені під час роботи застосування відповідно до його логіки (компілятор може створювати процеси для кожного етапу компіляції, веб-сервер - для обробки прибулих запитів) або безпосередньо за запитом користувача (наприклад, з командного інтерпретатора, графічної оболонки або файлового менеджера).
Інтерактивні та фонові процеси
Розрізняють два типи процесів з погляду їхньої взаємодії із користувачем.
Інтерактивні процеси взаємодіють із користувачами безпосередньо, приймаючи від них дані, введені за допомогою клавіатури, миші тощо. Прикладом інтерактивного процесу може бути процес текстового редактора або інтегрованого середовища розробки.
Фонові процеси із користувачем не взаємодіють безпосередньо. Зазвичай вони запускаються під час старту системи і чекають на запити від інших застосувань. Деякі з них (системні процеси) підтримують функціонування системи (реалізують фонове друкування, мережні засоби тощо), інші виконують спеціалізовані задачі (реалізують веб-сервери, сервери баз даних тощо). Фонові процеси також називають службами (services, у системах лінії Windows ХР) або демонами (daemons, в UNIX).