Структура вычислительной системы

Из чего состоит любая вычислительная система? В первую очередь, это то, что в англоязычных странах принято называть словом hardware, или техническое обеспечение: процессор, память, монитор, дисковые устройства и т.д., обычно объединенные магистральным соединением, которое называется шиной

Во вторую очередь это программное обеспечение. Все программное обеспечение принято делить на две части: прикладное и системное. К прикладному программному обеспечению, как правило, относятся разнообразные банковские и прочие business программы, игры, текстовые процессоры, и т.п. Под системным программным обеспечением обычно понимают программы, способствующие функционированию и разработке прикладных программ. Надо сказать, что деление на прикладное и системное программное обеспечение является отчасти условным и зависит от того, кто осуществляет такое деление. Так, обычный пользователь, неискушённый в программировании, может считать MicrosoftWord системной программой, а с точки зрения программиста это приложение. Компилятор языка Си для обычного программиста это системная программа, а для системного прикладная. Несмотря на эту нечеткую грань, эту ситуацию можно отобразить в виде последовательности слоев:

Рис. 1.1. Слои программного обеспечения компьютерной системы.

Операционная система является фундаментальным компонентом системного программного обеспечения.

Операционная система как виртуальная машина

Архитектура большинства компьютеров на уровне машинных команд очень неудобна для ее использования прикладными программами. Например, работа с диском предполагает знакомство с внутренним устройством его электронного компонента - контроллера для ввода команд вращения диска, поиска и форматирования дорожек, чтения и записи секторов и т.д. Ясно, что средний программист не в состоянии учитывать все особенности работы оборудования (в современной терминологии заниматься разработкой драйверов устройств), а должен иметь простую высокоуровневую абстракцию, скажем, представляя информационное пространство диска как набор файлов Файл можно открывать для чтения или записи, использовать для получения или сброса информации, а потом закрывать. Это концептуально проще, чем заботиться о деталях перемещения головок дисков или организации работы мотора. Аналогичным образом, с помощью простых и ясных абстракций, скрываются от программиста все ненужные ему подробности организации прерываний, работы таймера, управления памятью и т.д. Более того, на современных вычислительных комплексах может быть создана иллюзия неограниченного размера операционной памяти и числа процессоров. Всем этим занимается операционная система. Таким образом, операционная система представляется пользователю виртуальной машиной, с которой проще иметь дело, чем непосредственно с оборудованием компьютера.

Пользователь работает с файлами, а не с магнитными головками и двигателем; он работает с огромной виртуальной, а не ограниченной реальной оперативной памятью; его мало волнует, единственный он на машине пользователь или нет. Рассмотрим несколько другой подход. Пусть операционная система реализует виртуальную машину для каждого пользователя, но, не упрощая ему жизнь, а, наоборот, усложняя. Каждая такая виртуальная машина предстает перед пользователем как абсолютно голое железо копия всего hardware в вычислительной системе, включая процессор, привилегированные и непривилегированные команды, устройства ввода-вывода, прерывания и т.д. И он один на один с этим железом. При попытке обратиться к этому виртуальному железу на уровне привилегированных команд, в действительности происходит системный вызов реальной операционной системы, которая и производит все необходимые действия. Такой подход позволяет каждому пользователю загрузить свою собственную операционную систему на виртуальную машину.

Рис. 1.3 Вариант виртуальной машины.

Первой реальной системой такого рода была система CP/CMS или VM/370, как ее называют сейчас, для семейства машин IBM/370.

Недостатком таких операционных систем является снижение эффективности виртуальных машин по сравнению с реальной машиной, и, как правило, они очень громоздки. Преимуществом - использование на одной вычислительной системе программ, написанных для разных операционных систем.

ОсновныеэлементыOracleVMVirtualBoxManager

Левая панель напоминает диспетчер устройств. Правая панель содержит наборы вкладок, соответствующие активному пункту левой панели. В нижней части правой панели – интерактивная справка. Разберем каждую вкладку отдельно.

• Вкладка "Общие. Основные" содержит значения основных параметров нашей виртуальной машины.
• Вкладка "Общие. Дополнительно" содержит следующие параметры:
• «Папка для снимков» принимает значение пути для снимков ВМ. Снимки ВМ – это файловые снимки состояния, данных диска и конфигурации ВМ в определенный момент времени. На одну ВМ можно создать несколько снимков, содержащих отличные друг от друга настройки и установленные приложения.
• «Общий буфер обмена» и "Drag'n'Drop" могут принимать четыре значения: «выключено», «только из гостевой ОС в основную», «только из основной ОС в гостевую», «двунаправленный», которые определяют, как будет работать буфер обмена между Вашей host-системой и виртуальной машиной.
• "Сменные носители информации" может "запоминать изменения в процессе работы" (состояние CD\DVD-приводов, рекомендуется) либо нет.
• «Мини тулбар» – это небольшая консоль, содержащая элементы управления виртуальной машиной, рекомендуется использовать в полноэкранных режимах, "расположить снизу экрана" по умолчанию.
• Вкладка "Общие. Описание" содержит описание настроек.
• Вкладка "Система. Материнская плата" содержит информацию:
• о размере оперативной памяти;
• о порядке загрузки;
• о наборе микросхем, используемой ВМ;
• о значениях других параметров, описанных в интерактивном меню.
• Вкладка "Система. Процессор" содержит информацию о количестве процессоров, доступных ВМ и некоторых режимах их работы (описание режимов в интерактивной подсказке).
• Вкладка "Система. Ускорение" содержит информацию о поддержке аппаратной виртуализации AMD-V или VT-x.
• Вкладка "Дисплей. Удаленный дисплей" позволяет включить режим работы ВМ как сервер удаленного рабочего стола (RDP).
• Вкладка "Дисплей. Удаленный дисплей" позволяет включить режим работы ВМ как сервер удаленного рабочего стола (RDP).
• Вкладка "Носители" отражает образы виртуальных дисков и приводы хоста.
• Вкладка "Аудио" отражает информацию об аудиодрайверах и аудиоконтроллере.
• Вкладка "Сеть. Адаптер 1" отражает следующую информацию:
• включение сетевого адаптера;
• тип подключения
• Не подключен
• NAT (NetworkAddressTranslation) обеспечивает подключение к внешнему миру (просмотр Web, загрузки файлов и просмотра сообщений электронной почты в гостевой) с помощью сети хоста.
• Сетевой мост подключает ВМ к одной из установленных сетевых карт и обмену сетевыми пакетами напрямую, в обход сетевого стека вашей основной операционной системы.
• Внутренняя сеть может быть использована для создания программного обеспечения на основе сети, которая видна выбранной ВМ, а не приложений, запущенных на хосте или с внешним миром.
• Виртуальный адаптер хоста может быть использован для создания сети, содержащей хозяина и множество виртуальных машин, без необходимости физического сетевого интерфейса хоста. Вместо этого, виртуальный сетевой интерфейс (похожий на интерфейс обратной связи) создается на хосте, обеспечивая связь между виртуальными машинами и хостом.
• Универсальный драйвер – редко используемый режим и тот же общий сетевой интерфейс, позволяет пользователю выбрать драйвер, который может быть включен в VirtualBox или распределен в расширении пакета.
• "Имя" используемого контроллера.
• "Неразборчивый режим" задает политику режима данного виртуального сетевого адаптера, если он подключен к внутренней сети, виртуальному адаптеру или сетевому мосту.
• Подключение кабеля.
• Вкладка "COM-порты. Порт1" отражает информацию о номере порта и его подключении.
• Выбор "USB" на левой панели позволит подключить USB-устройства, подключенные к хосту.
• Выбор "Общие папки" на левой панели позволит подключить папки хоста с регулируемыми параметрами доступа.

Ход работы

Ход работы

1. Ознакомиться с теоретическими сведениями

2. Схематично составить архитектуру ОС, реализующую виртуальную машину

3. Исследовать основные элементы OracleVMVirtualBoxManager

Содержание отчета

Отчет по практической работе должен содержать следующие пункты:

- название практической работы;

- цель работы;

- краткие теоретические сведения;

- индивидуальное задание для выполнения практической работы;

- краткое описание хода выполнения работы;

- результаты выполнения работы;

- выводы.

 

Практическая работа №9