- •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
1.4.2. Керування пам'яттю
Під час виконання програмного коду процесор бере інструкції й дані з оперативної (основної) пам'яті комп'ютера. При цьому така пам'ять відображається у вигляді масиву байтів, кожен з яких має адресу.
Як уже згадувалося, основна пам'ять є одним із видів ресурсів, розподілювач них між процесами. ОС відповідає за виділення пам'яті під захищений адресний простір процесу і за вивільнення пам'яті після того, як виконання процесу буде завершено. Обсяг пам'яті, доступний процесу, може змінюватися в ході виконання, у цьому разі говорять про динамічний розподіл пам'яті.
ОС повинна забезпечувати можливість виконання програм, які окремо або в сукупності перевищують за обсягом доступну основну пам'ять. Для цього в ній має бути реалізована технологія віртуальної пам'яті. Така технологія дає можливість розміщувати в основній пам'яті тільки ті інструкції й дані процесу, які потрібні в поточний момент часу, при цьому вміст іншої частини адресного простору зберігається на диску.
1.4.3. Керування введенням-виведенням
Операційна система відповідає за керування пристроями введення-виведення, підключеними до комп'ютера. Підтримка таких пристроїв в ОС звичайно здійснюється на двох рівнях. До першого, нижчого, рівня належать драйвери пристроїв -програмні модулі, які керують пристроями конкретного типу з урахуванням усіх їхніх особливостей. До другого рівня належить універсальний інтерфейс введення-виведення, зручний для використання у прикладних програмах.
ОС має реалізовувати загальний інтерфейс драйверів введення-виведення, через який вони взаємодіють з іншими компонентами системи. Такий інтерфейс дає змогу спростити додавання в систему драйверів для нових пристроїв.
Сучасні ОС надають великий вибір готових драйверів для конкретних периферійних пристроїв. Що більше пристроїв підтримує ОС, то більше в неї шансів на практичне використання.
1.4.4. Керування файлами та файлові системи
Для користувачів ОС і прикладних програмістів дисковий простір надається у вигляді сукупності файлів, організованих у файлову систему.
Файл - це набір даних у файловій системі, доступ до якого здійснюється за іменем. Термін «файлова система» може вживатися для двох понять: принципу організації даних у вигляді файлів і конкретного набору даних (зазвичай відповідної частини диска), організованих відповідно до такого принципу. У рамках ОС може бути реалізована одночасна підтримка декількох файлових систем.
Файлові системи розглядають на логічному і фізичному рівнях. Логічний рівень визначає зовнішнє подання системи як сукупності файлів (які звичайно перебувають у каталогах), а також виконання операцій над файлами і каталогами
(створення, вилучення тощо). Фізичний рівень визначає принципи розміщення стрУктУР даних файлової системи на диску або іншому пристрої.
1.4.5. Мережна підтримка
Мережні системи
Сучасні операційні системи пристосовані до роботи в мережі, їх називають ме-режними операційними системами [29]. Засоби мережної підтримки дають ОС можливість:
надавати локальні ресурси (дисковий простір, принтери тощо) у загальне користування через мережу, тобто функціонувати як сервер;
звертатися до ресурсів інших комп'ютерів через мережу, тобто функціонувати як клієнт.
Реалізація функціональності сервера і клієнта базується на транспортних засобах, відповідальних за передачу даних між комп'ютерами відповідно до правил, обумовлених мережними протоколами.
Розподілені системи
Мережні ОС не приховують від користувача наявність мережі, мережна підтримка в них не визначає структуру системи, а збагачує її додатковими можливостями. Є також розподілені ОС [6, 45], які дають змогу об'єднати ресурси декількох комп'ютерів у розподілену систему. Вона виглядає для користувача як один комп'ютер з декількома процесорами, що працюють паралельно. Розподілені та багатопроцесорні системи є двома основними категоріями ОС, які використовують декілька процесорів. Вони мають багато спільного й будуть розглянуг в розділі 20.