Операционные сети сущ. ОС. Обзор содержания дисциплины операционные системы Обсуждение функций и эксплуатационных требований к ос
 Скачать 356.76 Kb.
|
ОБЗОР СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ «ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ»Обсуждение функций и эксплуатационных требований к ОС.Процессы, критические участки. Синхронизация процессов, активное и пассивное ожидание разблокирования, аппаратные и программные решения для синхронизации, сложные условия разблокирования, мониторы. Тупики, борьба с тупиками, предупреждение и обход тупиков, обнаружение и восстановление после тупика. Распределение времени процессора в однопроцессорной системе, состояния процесса, многоуровневое планирование. Управление памятью, методы динамического распределения памяти. Виртуальная (многоуровневая) память, стратегии организации списков свободной памяти и вытеснения объектов приложений из памяти, уплотнение памяти. Управление внешней памятью, стратегии оптимизации доступа к объектам во внешней памяти. Организация в/в и файловые системы. Принципы оценки производительности вычислительной системы, тесты, цели исследования производительности, направления использования результатов оценки. Механизмы защиты объектов ОС от окружения. Принципы организации многопроцессорных вычислительных систем и мультипроцессорных ОС, модели программирования для мультипроцессоров. Планирование времени мультипроцессора для связанных и несвязанных процессов. Коммуникационные средства многомашинных вычислительных систем (МРР). Методы реализации взаимодействия распределенных вычислительных систем (ВС, объединенных в компьютерную сеть). Методы реализации когерентности многоуровневой памяти, модели состоятельности памяти, протоколы когерентности (MESI, DASH). Средства виртуализации вычислительной среды. Литература Олифер В.Г., Олифер Н.А. Сетевые операционные системы. – СПб.: Питер, 2001. – 544 с. Танненбаум Э. Современные операционные системы. – СПб.: Питер, 2002. – 1040 с. Столлингс В. Операционные системы. Внутреннее устройство и принципы проектирования. М.: Издательский дом «Вильямс», 2002. – 848 с. ЛЕКЦИЯ 1. ОС – Функции и эксплуатационные требования Вычислительная среда (вычислительная система) = аппаратура вычислителя + ОС. ОС – преобразователь, переводчик с языка возможностей аппаратуры на язык требований пользователя. Аппаратура: Центральный процессор, оперативная память, устройства В/В, каналы В/В, групповые устройства управления ВнУ.(контролеры) Суть операционный среды управлять ресусом Ресурс: объект, распределяемый внутри системы или работающий в режиме разделения несколькими приложениями (процессор, память, УВВ, программы, данные). Ресурсы: – вычислительные (внешнее устройства. Сама архитектура), программные (Меньше изменяются, нежели первые), информационные (эти ресурсы как правило имеют распределённый характер), коммуникационные.Различают 2 способа управления разделением ресурсов: Децентрализованный=взаимодействующие приложения знают о существовании друг друга и взаимодействуют, передавая ресурс друг другу (используется для встроенных систем). Модель, когда работает в коллективе, один ресурс, после пользования передает ресурс. Весьма сложная задача, ведь ресурс один, а работников много Централизованный = распределение ресурсов возлагается на отдельную программу, которая выделяет ресурс по запросу приложений (используется для систем общего назначения). Организованы все ОС в настоящее время. Тут проще человек обращается к системе (супервизору) и он дает ему возможность пользования ресурса Основные функции ОС. Обеспечение интерфейса между аппаратурой и прикладными программами (API)(Интерфейс включающий библиотеки и интерфейс функции) Предоставление средств для работы с большими объектами информации – файлами.(файлы, БД и т.д.) Распределение времени процессора. Управление оперативной памятью. Обеспечение средствами виртуальной памяти.(архитектура 64 разряда, такой объем памяти в настоящее время почти невозможно встретить. Такое средство оправится на оперативную память) Управление вводом-выводом. Разделение программных ресурсов (организация совместного использования в вычислительной системе одного экземпляра программы одновременно множеством пользователей). Та или иная среда может включать или не включать эти функции Ключевая цель ОС как многомерного объекта: эффективное использование ресурсов вычислительной системы при хорошем (справедливом) обслуживании задач – это ограничение. Независимо от полноты реализации функций, ОС должна удовлетворять эксплуатационным требованиям. 1. Надежность – надежность ОС должна быть не ниже надежности аппаратуры, ОС должна обнаружить аппаратную ошибку и исправить ее, либо свести к минимуму ущерб от ошибки. 2. Защита – ОС должна защищать пользователей от случайных ошибок других пользователей и от вмешательства злоумышленника. 3. Эффективность – ОС должна быть не требовательна к ресурсам (занимать минимум ресурсов) и управлять ресурсами вычислителя так, чтобы минимизировать простои ресурсов (обеспечить максимально возможную загрузку ресурсов). 4. Удобство – ОС должна быть гибкой и удобной для пользования. 5. Предсказуемость качества обслуживания (справедливость распределения ресурсов вычислителя между пользователями) – ОС должна обеспечивать ожидаемые операционные характеристики. В системах общего назначения равновесие между требованиями пользователей, техническими ограничениями и функциональностью обеспечивается централизованным распределением ресурсов системы. Традиционный подход при проектировании ОС состоит в том, что множество процессов, выполняющих основные функции, подчиняются главной программе – супервизору. Супервизор осуществляет централизованное управление и связывает воедино все части системы. Функции супервизора: Контроль и управление выполнением приложений. Организация связи между функциональными подсистемами ОС. Защита объектов ОС и приложений от случайного и злонамеренного вторжения. Реализация супервизорного и пользовательского режимов работы вычислителя. Выполнение обслуживающих функций, обладающих универсализмом при умеренном потреблением ресурсов. Супервизор реализует централизацию ключевых функций управления. Ядро а вокруг него операционный сервис, над сервисным слоем приложения. Преимущества:Простота организации – все ключевые функции сосредоточены в одном месте, а не рассеяны по всей ОС. Простота реализации управления и защиты – просто отделяются части системы друг от друга и пользователей. Недостатки:Супервизор становится узким местом при интенсивном взаимодействии различных программ. Трудность реконструкции (с целью повышения производительности) и внесения изменений в функциональность т.к. супервизор объединяет взаимозависимые функции. |