Схема взаимодействия ядра и вспомогательных модулей.

Приложения пользователя взаимодействуют с ядром и библиотекой процедур.

6. Понятие операционной среды. Виды интерфейсов.Операционная среда – это системное программное окружение, в кот.могут выполняться программы, созданные по правилам работы этой среды. Каждая ОС создает как минимум одну Оп. Ср. Она вкл. в себя программный и пользовательский интерфейс. Программный интерфейс –это набор функций, предоставляемых ОС прикладному ПО для взаимодействия с ПК. Пользовательский интерфейс – это методы и средства взаимодействия чел. с аппаратными и программными средствами. Виды пользовательских интерфейсов: командный (Для выполнения команд в ОС входит командный процессор, кот.выдает приглашение пользователю и обрабатывает вводимые команды. Он может часть команд выполнять сам или передавать управление внешней команде, кот.явл. программой с одноименным названием.) и графический (Это комплекс программ для черч. примит. геометрич. фигур, отображение шрифтов и т.д. Пользователь может видеть на экране раб.стол, пиктограммы, указ. эл.)

7. Прерывание. Действия ОС при возникновении прерывания.Прерывание -сигнал, сообщающий процессору о наступлении какого-либо события. При этом выполнение текущей последовательности команд приостанавливается и управление передаётся обработчику прерывания, который реагирует на событие и обслуживает его, после чего возвращает управление в прерванный код. При возникновении прерывания происходит распознавание прерывания, затем передача управления обработчику прерывания программ, и последнее корректное возвращение. При возникновении сигнала происходит первичное аппаратное распознавание. Если прерывания данного типа запрещены, то процессор продолжает выполнение команды. Если прерывания данного типа запрещены, то вызывается обработчик прерывания, кот.явл. частью ОС. Для того, чтобы в последствии восстановить вып. процесса, сост. резисторов процессора сохраняется в определенных ячейках памяти. Это наз. контекст. После того, как прерывания обработаны, сост. ячеек процессора восстанавливается, для этого используется сохраненный контекст.

8. Виды прерываний. Распределение прерываний по уровню приоритетов.Внешние прерывания - события, которые исходят от внешних источников (например, периферийных устройств) и могут произойти в любой произвольный момент: сигнал от таймера, сетевой карты или дискового накопителя, нажатие клавиш клавиатуры, движение мыши. Факт возникновения в системе такого прерывания трактуется как запрос на прерывание. Внутренние прерывания– вызываются событиями, которые связаны с прерыванием процесса и явл. синхронными операциями. При нарушении адресации, при делении на нуль, при обнаружении ошибок в работе различных устройств средствами контроля процессора. Программные прерывания – это фактически имитация прерывания, а на самом деле переход на новую последовательность инструкций в программе. Это происходит в прогнозируемой точке (там где задал программист). Приоритет выше у внутренних прерываний, затем внешних, самый маленький приоритет у программных.

9. Пользовательский и привилегированный режим работы ПК. Для надежного выполнения входом упр. прилож. ОС должна иметь по отношению к приложениям опр. привилегии. Иначе некорректно работающие программы могут вмешиваться в работу ОС и разрушить ее ход. Обеспечение привилегий ОС невозможно без аппаратной поддержки. Аппаратура ПК (процессор) поддерживает 2 режима: пользовательский и привилегированный (режим ядра или супервайзера).

10. Определение процесса. Информационные структуры процесса.Процесс – единица работы, для кот.требуется процессор. Он так же обладает собственными системными ресурсами. Подсистема упр. процессами планирует выполнение процесса, т.е. распределяет процессорное время. Процессы, созданные по инициативе пользователя и прилож., наз. пользовательскими. Процессы, созданные ОС для выполнения своих функций, наз. системными. Для каждого процесса ОС создает дискриптор и контекст. Дискриптор содержит инфо. о процессах. Контекст состояние регистров процесса, необходимые для возобновления процесса.

11. Состояние процессов. Выполняющийся процесс (тот, кот.выполняется в данный момент); готовый к выполнению процесс (тот, кот. может быть запущен, как только для этого представиться возможность); блокированный процесс (тот, кот. не может вып. до тех пор, пока не произойдет некоторое событие); новый процесс (тот, кот. только что создан, но еще не загружен в ОП); завершающийся процесс (тот, кот.удален из списка выполняющихся процессов).

12. Схема переходов между процессами. Планирование – работа по определению тот, в какой момент нужно прервать выполнение текущего процесса и какому процессу дать возможность выполняться. Планирование вкл. в себя решение 2х задач: определение момента времени для смены активного процесса и выбор для выполнения процесса из очереди. Диспетчеризация – заключ. в реализации найденного в рез.планирования решения. Она закл. в следующем: сохр. контекста текущего процесса, загрузка нового процесса, выбранного планированием, запуск нового процесса на выполнение.

13. Вытесняющие и не вытесняющие алгоритмы планирования потоков.Не вытесняющие алгоритмы основаны на том, что активному процессу можно выполняться, пока он сам не отдаст упр. Опер. Сист. и она не выберет из очереди след.процесс. Вытесняющие алгоритмы при этом способе решения переключения процессов принимает не активная задача, а Опер. Сист. Все современные ОС основаны на вытесняющей многозадачности.

14. Методы распределение памяти. Память – это опер.память ПК, в отличие от памяти на магнитных носителях, кот. наз. внешней памятью.

15.
Управление реальной памятью. Простое непрерывное распределение памяти. Осущ. без использования вирт. памяти. Этот способ используется только познав интерес, но можно встретить в спец. системах. Простое непрерывное распределение памяти. Это самая простая схем распределения памяти. По данной схеме вся память делиться на 3 раздела. Основные модули ОС нах. в ОП постоянно, а программы пользователя загружаются по очереди во 2 раздел. Недостатки Потеря ОП, Потеря процессорного времени. Если необходимо сделать прог. кот. будет больше, чем ОП, то исп. схема распределения с перекрытием.

лишь на TurboPascal.

16.
Управление реальной памятью. Распределение памяти с перекрытием.Распределение памяти с перекрытием. Для этого метода прог. разбивается на сегменты: гл. и еще неск. сегментов. В памяти нах. постоянно гл. сегмент и 1 или неск. сегментов. Загрузкой сегментов упр. гл. сегмент. Эта схема исп. в MSDOS, а сегменты генерировались

17.
Управление реальной памятью. Распределение памяти со статическими границами. Для организации многозадач. режима необходимо обеспечить одновременное расположение в ОП неск. задач. Вся память, не занятая ОС разбивается на неск. непрерывных частей (разделов), кот.могут быть фиксированными, статистич., динамич., т.е. выделение памяти под задачу происходит непосредственно при загрузке. Распределение памяти со статическими границами. Осущ. единовременно при загрузке ОС. В каждом разделе может располагаться только 1 прог. Если надо загрузить еще 1 прог., то необходимо выгрузить какую-либо. Защиты одной и той же программы обл. памяти от др. Так же наличие достаточно большого объема неиспользуемой памяти, т.к. в каждом разделе может быть свободное пространство.

18.
Управление реальной памятью. Распределение памяти с динамическими границами. Для того, чтобы избавиться от фрагментации памяти в ОС вкл. в себя спец. планировщик, кот.производил умножение памяти. На какой-то момент все процессы останавливались и производилось уплотнение задач. Задачам присваивались новые адреса и свободное пространство объединялось в единое целое. Его можно было использовать для загрузки др. задач. Недостатком явл. потеря процессорного времени, кот.тратилось на уплотнение задач.

19. Распределение виртуальной памяти. Сегментный способ распределение памяти. В многозадачном режиме, кроме активного процесса есть временно приостановленные. Такие не активные процессы могут быть вытащены на диск. А когда подойдет очередь их выполнения они будут снова загружены в ОП. Использование вирт. памяти осущ. ОС и аппаратура ПК. Существует 3 способа распределения памяти: сегментный, страничный и сегментно-страничный. Для временного хранения сегментов или страниц отводятся спец. область (Unix) либо спец. файл, кот.наз. страничным файлом или файлом подкачки. Размер этого файла в современных ОС явл. настраиваемым параметром, кот.выбирается админ. системы для достижения компромисса между ур. многозадачности и быстродействием системы. Сегментный способ распределения памяти. Это был 1 метод. Для этого метода программу необходимо было разбивать на сегменты с учетом смыслового знач. Отдельные сегменты могут представлять собой: подпрограмму, массив данных… Макс. размер сегмента не должен превышать 4 гб. Для каждого сегмента задается адресация. Она выполняется после преобразования символьных ном.в виртуальные адреса. При загрузке программы в ОП помещ. только часть сегмента. Причем для каждого сегмента ОС подыскивает непрерывный участок свободной ОП. Смежные сегменты в программе в ОП могут занимать не смежные участки. Если во время вып. процесса происходит обращение по вирт. адресу относящ. к сегменту, кот.в данный момент отсутствует в памяти, происходит прерывание. ОС приостанавливает активный процесс. Запускает след.процесс из очереди, а параллельно организует загрузку нужного сегмента с диска. При отсутствии в ОП места, необход. для загрузки сегмента ОС выбирает сегмент на выгрузку. Для каждого сегмента имеется дискриптор. в кот.храниться инфо. о: местоположении сегмента (бит присутствие), данные о типе сегмента (сегмент кода), права доступа к сегменту (модификация сегмента), отметка об обращении к данному сегменту (инфо. о том, как давно этот сегмент исполн. На основании этой инфо. принимается решение о выгрузке данного сегмента в вирт. память). Размер сегмента должен быть малым, чтобы его можно было разместить в случайно освобожд. фрагментах ОП. Но достаточно большим, чтобы манипулировать межсегментное обращение. Преимущества: можно задать право доступа. Недостатки: фрагментация, потеря процессорного времени на обработку и размещение дискриптных табл., на каждую задачу создается своя таблица дискрипторов объектов.

20. Распределение виртуальной памяти. Страничный способ распределение памяти. При данном способе все фрагменты прог., на кот.она будет разбиваться, получ. одинаковыми. На страницы разбивается и вся ОП. Они наз. физ. страницами. А программы на вирт. страницы. Поэтому файл подкачки наз. страничным файлом. В Unixвыд. спец. раздел, а не память. Так же как и в сегментном способе здесь можно задавать ур. доступа к каждой странице. При обращении в вирт. странице, не оказавшейся в ОП, возникает прерывание и упр. передается диспетчеру памяти, кот.должен найти свободную стр. в физ. памяти. Обычно выдел. 1я свободная стр. Если физич. стр. нет, то диспетчер памяти выбирает для замещения ту стр. на кот.не было ссылки на промежутке наиболее длит. периода времени. Для этого ведется программный счетчик, кот.отражает обращ. к этой стр. На осн. этого счетчика стр. может быть удалена из физ. памяти в ОП. Совр. процессоры поддерживают вирт. адресное пространство процесса на ур 4 гб, а стр. как привило 4 кб. Достоинства – мин. возм. фрагментация. Недостатки – потеря процессорного времени на обработку таблицы стр., разбиение на стр. производиться случ. образом, а если надо загрузить законченный фрагмент, то будет большие стр. переходы. Для избежения этого недостатка был разработан сегментно-стр. способ.

21. Распределение виртуальной памяти. Сегментно - страничный способ распределение памяти. Как и в сегментном способе, программа разбивается на сегменты. Всем им присваиваются номера. Сегменты делятся на стр. Увел.инфо. структура, т.к. кроме адреса сегмента, храниться номер адреса стр. Все стр. сегмента загруж. одновременно, но могу занимать не смежные стр. ОП. Достоинства – отсутствие фрагментации, одновр. загрузка сегмента (уменьшились межсегментные переходы). Недостатки – требуются доп. выч. ресурсы.

22. Понятие файловой системы. Определение файла. Формат 8.3.Файловая система – набор соглашений, определяющих организацию данных на магнитных носителях. Она определяет как хранятся файлы и каталоги, формат каталогов, как определить какие участки свободны, а какие заняты. Файл – поименованная обл. на диске. В файлах хран. различного рода инфо. Каждый файл имеет уникальное имя. Формат 8.3. MsDOSможет исп. не более 8 символов в имени файла и не более 3 символов в расширении. В именах принято исп. буквы англ. алфавита, цифра и нек. символы, кроме *?/\|;:.<>MSDOSне различ. регистры при записи файла. После точки в имени файла следует расширение. Его исп. явл. не обяз., но удобным. ОС знает, как обрабат. расширения. Они говорят о типе файла, т.е. о его содержании. Пользователь по расширению определяет с помощью какой программы был создан данный файл. MSDOSраспознавала только эти расширения: BAT (пакетный файл с командами), DOS/COM/EXE (Исполняемые файлы прог., загружаемые драйверы устройств), SYS (системные файлы конфигурации). Так же расширения указывали на то, с помощью какой прог. или на каком яз.программирования был создан: pas/c/asm/bak/txt. Некоторые соч. символов нельзя использовать в кач. имени файлов, т.к. ОС. MSDOSиспользует их для обознач. устройств.

23. Шаблоны имен файлов. Имена устройств. Для работы с группой файлов (копирование, удаление и т.д.) используются шаблоны имен файлов. * любое количество любых символов? любой символ, но один*.bat- командные файлы

*.exe - загрузочные файлы

*.com - загрузочные файлы

*.txt - текстовые файлы

*.doc - текстовые файлы

*.dbf - файл базы данных

*.sys - системные файлы

*.bak - страховочный файл

AUX Первый асинхронный коммуникационный порт

СОМ1,СОМ2,СОМ3,СОМ4 Асинхронные коммуникационные порты

CON Клавиатура и экран (CONsole)

LPT1,LPT2,LPT3 Первый, второй и третий параллельные принтеры

NUL Фиктивное устройство (для тестирования)

PRN Первый параллельный принтер

24. «Длинные имена файлов». Правила записи. Можно исп. до 255 символов в имени файла, можно исп. пробел, но лучше их заменять _. Так же можно исп. точки. Расширение указ.после последней. Различ. прописные и строч. буквы. Нельзя исп. <>/\|:*?”Длинна полного имени файла ограничена 260 символами. Не рекомендуется исп. длинные имена в корневом каталоге диска. У пользователей есть неск. необходимых прог., рассчитанных на MSDOS, Windowsавтоматически генерирует для каждого длинного имени так же короткое имя из 8.3.

25. Правила преобразования их в формат 8.3. Длинное имя переводиться в верхний регистр, удал.все пробелы, недопустимые символы в коротких именах замен. подчеркиванием. Расширение обрезается справа до 3 символов. Часть имени до 6 символов и к нему доб. ~1.

26. Атрибуты файлов. В файловой системе FAT существуют атрибуты файла (arhive, system, hidden).Существует две команды для управления атрибутами файла: lsattr(просмотр атрибутов) и chattr(изменение атрибутов). Атрибуты:

A (noAccesstime): если для файла или каталога установлен такой атрибут, то, при обращении к этому файлу (для чтения или записи), у файла не будет модифицироваться время последнего обращения.

a (appendonly): если для файла или каталога установлен такой атрибут, а также этот файл (каталог) допускает запись, то единственная доступная операция записи - это добавление в конец файла (append).

d (nodump): dump (8) это стандартная для UNIX утилита резервного копирования. Она создает резервную копию любой файловой системы, у которой в файле /etc/fstab значение dumpcounter установлено в 1 (подробнее смотрите Глава 8.Файловая Система и Точки Монтирования).

i (immutable): файл или каталог с таким атрибутом не может изменяться вообще: то есть, он не может быть переименован, на него не может быть создана ссылка.

s (securedeletion): при удалении файла, помеченного таким атрибутом, место на диске, которое занимал файл, будет заполнено нулями.

S (Synchronousmode): если установлен такой атрибут, то все изменения в файл будут записаны немедленно. Попросту говоря, этот атрибут снимает буферизацию записи для этого файла

27. Определение каталога. Физическая сущность каталога.Каталог – спец. место на диске в кот.хранятся имена файлов, системная справочная инфо. (атрибуты файлов, указатель на месторасположения файла)

28. Системное соглашение о структуре диска (дорожка, сектор, кластер).Кластер —логическая единица хранения данных в таблице размещения файлов, объединяющая группу секторов. Например, на дисках с размером секторов в 512 байт, 512-байтный кластер содержит один сектор, тогда как 4-килобайтный кластер содержит восемь секторов.Как правило, это наименьшее место на диске, которое может быть выделено для хранения файла.Понятие кластер используется в файловых системах FAT и NTFS. Сектор диска — минимальная адресуемая единица хранения информации на дисковых запоминающих устройствах (НЖМД, дискета, CD). Является частью дорожки диска. У большинства устройств размер сектора составляет 512 байт (например, у жестких и гибких дисков), либо 2048 байт (например, у оптических дисков).Количество секторов на цилиндрах ранее было одинаковым, на современных дисках количество секторов на цилиндр разное, но контроллер жёсткого диска сообщает о некоем условном количестве дорожек, секторов и сторон, хотя позднее была создана система (LBA) обращения к дискам, в которой все секторы пронумерованы. Первый сектор диска обычно является загрузочным.На поверхности магнитных дисков в результате записи информации магнитными головками образуются намагниченные участки в форме концентрических окружностей, их наз. магнитными дорожками.

29. Логическая структура жесткого диска. Логическая структура магнитного диска представляет собой совокупность секторов (емкостью 512 байтов), каждый из которых имеет свой порядковый номер (например, 100). Сектора нумеруются в линейной последовательности от первого сектора нулевой дорожки до последнего сектора последней дорожки.При записи файла на диск будет занято всегда целое количество секторов, соответственно минимальный размер файла - это размер одного сектора, а максимальный соответствует общему количеству секторов на диске.Файл записывается в произвольные свободные сектора, которые могут находиться на различных дорожках.Для того чтобы можно было найти файл по его имени, на диске имеется каталог, представляющий собой базу данных.Запись о файле содержит имя файла, адрес первого сектора, с которого начинается файл, объем файла, а также дату и время его создания.Полная информация о секторах, которые занимают файлы, содержится в таблице размещения файлов (FAT - FileAllocationTable). Количество ячеек FAT соответствует количеству секторов на диске, а значениями ячеек являются цепочки размещения файлов, то есть последовательности адресов секторов, в которых хранятся файлы.