OS: new
This commit is contained in:
@ -1,76 +1,200 @@
|
||||
1. **Операционная система** - программное обеспечение, управляющее аппаратными ресурсами и предоставляющее прикладным программам удобные абстракции ^bd03ae
|
||||
- Как *менеджер ресурсов* - управляет ресурсами, отслеживая их состояние и планируя их использование.
|
||||
Виды ресурсов:
|
||||
- вычислительные ресурсы (ЦП)
|
||||
- оперативная память и уст-ва долговременного хранения данных (жесткий диск и т.д.)
|
||||
- устройства ввода/вывода
|
||||
- сетевые соединения
|
||||
- Как *виртуальная машина* - выполняет абстрагирование аппаратного обеспечения до уровня логических ресурсов ОС с четко определенными интерфейсами. Поддерживает абстракции, которых не существует на аппаратном уровне.
|
||||
- Аппаратные ресурсы - абстракции ОС
|
||||
- Жёсткий диск - ФС
|
||||
- Принтеры - очередь печати
|
||||
- ЦП - поток
|
||||
- ОЗУ - процесс
|
||||
**Операционная система** - программное обеспечение, управляющее аппаратными ресурсами и предоставляющее прикладным программам удобные абстракции ^bd03ae
|
||||
- Как *менеджер ресурсов* - управляет ресурсами, отслеживая их состояние и планируя их использование.
|
||||
Виды ресурсов:
|
||||
- вычислительные ресурсы (ЦП)
|
||||
- оперативная память и уст-ва долговременного хранения данных (жесткий диск и т.д.)
|
||||
- устройства ввода/вывода
|
||||
- сетевые соединения
|
||||
- Как *виртуальная машина* - выполняет абстрагирование аппаратного обеспечения до уровня логических ресурсов ОС с четко определенными интерфейсами. Поддерживает абстракции, которых не существует на аппаратном уровне.
|
||||
- Аппаратные ресурсы - абстракции ОС
|
||||
- Жёсткий диск - ФС
|
||||
- Принтеры - очередь печати
|
||||
- ЦП - поток
|
||||
- ОЗУ - процесс
|
||||
|
||||
2. [[#^bd03ae|ОС]] формирует **операционную среду** - среду выполнения ПО
|
||||
[[#^bd03ae|ОС]] формирует **операционную среду** - среду выполнения ПО
|
||||
Условия выполнения программ: ^ed3cc0
|
||||
- Мн. команд ЦП, доступное ПО
|
||||
- Мн. сис. функ. ОС, доступное ПО
|
||||
- Тип и структура ВАП (Виртуальное Адресное Пространство) ПО, использующей модель адресации
|
||||
|
||||
3. **Spool** - одновременное выполнение нескольких операций в переферии
|
||||
**Spool** - одновременное выполнение нескольких операций в переферии
|
||||
|
||||
4. **Многозадачность** - свойство ОС, позволяющее обрабатывать несколько задач параллельно.
|
||||
В ОЗУ загружаются несколько процессов. IO одного процесса выполняется параллельно с вычислениями другой
|
||||
Цель - оптимизация пропускной способности системы
|
||||
**Многозадачность** - свойство ОС, позволяющее обрабатывать несколько задач параллельно.
|
||||
|
||||
**ОС разделения времени** - подход, который требуется для интерактивной работы, при котором у одной ЭВМ несколько терминалов и каждый пользователь считает, что ему польностью выделена вычислительная система
|
||||
Для её реализации, была создана идея разделения времени - *Timeslicing*. Задачи:
|
||||
- Распределение времени ЦП равномерно между пользователями
|
||||
- Если задача интерактивная, нужно переключаться между пользователями и ПО быстрее, чем пользователи производят ввод
|
||||
- Пользователи могут интерактивно просматривать, редактировать и отдаэивать выполняющиеся программы
|
||||
В ОЗУ загружаются несколько процессов. IO одного процесса выполняется параллельно с вычислениями другой
|
||||
Цель - оптимизация пропускной способности системы
|
||||
|
||||
5. Классификация ОС по назначению:
|
||||
- Системы пакетной обработки (максимальная пропускная способность)
|
||||
- Системы разделения времени (удобство и эффективность работы пользователя)
|
||||
- ОС реального времени (способность выдерживать заданные интервалы времени между возникновением события и завершения его обработки)
|
||||
**ОС разделения времени** - подход, который требуется для интерактивной работы, при котором у одной ЭВМ несколько терминалов и каждый пользователь считает, что ему польностью выделена вычислительная система
|
||||
Для её реализации, была создана идея разделения времени - *Timeslicing*. Задачи:
|
||||
- Распределение времени ЦП равномерно между пользователями
|
||||
- Если задача интерактивная, нужно переключаться между пользователями и ПО быстрее, чем пользователи производят ввод
|
||||
- Пользователи могут интерактивно просматривать, редактировать и отдаэивать выполняющиеся программы
|
||||
|
||||
6. По режиму обработки задач:
|
||||
- По поддержке многозадачности
|
||||
- однозадачные
|
||||
- многозадачные
|
||||
- По поддержке многопоточности
|
||||
- По поддержке многопроцессорной обработки
|
||||
Классификация ОС по назначению:
|
||||
- Системы пакетной обработки (максимальная пропускная способность)
|
||||
- Системы разделения времени (удобство и эффективность работы пользователя)
|
||||
- ОС реального времени (способность выдерживать заданные интервалы времени между возникновением события и завершения его обработки)
|
||||
|
||||
7. По организации пользовательской работы
|
||||
- Однопользовательские и многопользовательские
|
||||
- Односессионные и многосессионные
|
||||
По режиму обработки задач:
|
||||
- По поддержке многозадачности
|
||||
- однозадачные
|
||||
- многозадачные
|
||||
- По поддержке многопоточности
|
||||
- По поддержке многопроцессорной обработки
|
||||
|
||||
8. **Монолитная архитектура ОС** - система, построенная с помощью монолитного ядра
|
||||
**Монолитное ядро** - множество процедур, которые
|
||||
- выполняются на одном уровне привелегий
|
||||
- используют одно множество данных
|
||||
- вызывают друг друга непосредственно (без спец. механизмов)
|
||||
По организации пользовательской работы
|
||||
- Однопользовательские и многопользовательские
|
||||
- Односессионные и многосессионные
|
||||
|
||||
9. **Многослойная (уровневая) архитектура ОС** - ОС разбивается на несколько компонентов, между которыми выстраивается вертикальная архитектура (каждый компонент может взаимодействовать только со своими соседями)
|
||||
**Монолитная архитектура ОС** - система, построенная с помощью монолитного ядра
|
||||
**Монолитное ядро** - множество процедур, которые
|
||||
- выполняются на одном уровне привелегий
|
||||
- используют одно множество данных
|
||||
- вызывают друг друга непосредственно (без спец. механизмов)
|
||||
|
||||
10. **Микроядерная архитектура ОС** - архитектура, основная идея которой минимизация объёма кода, выполняющегося на уровне ядра. На микроядре реализуют минимальный функционал ОС. Всё остальное - прикладные программы
|
||||
*Плюсы*:
|
||||
- понятная архитектура
|
||||
- устойчивая система
|
||||
- возможность скомпоновать ОС под определённые нужны
|
||||
|
||||
*Минусы*:
|
||||
- низкая производительность
|
||||
- медленная работа из-за переходов между компонентами через ядро
|
||||
**Многослойная (уровневая) архитектура ОС** - ОС разбивается на несколько компонентов, между которыми выстраивается вертикальная архитектура (каждый компонент может взаимодействовать только со своими соседями)
|
||||
|
||||
11. **Архитектура, основанная на ВМ** - архитектура, основная идея которой является то, что ОС поддерживает отдельные копии [[#^ed3cc0|операционных сред]] для разных работающих приложений (для разделение работы)
|
||||
Позже появилась поддержка аппаратного виртуального обеспечения, которое произволится с помощью специального ПО
|
||||
*Плюсы*:
|
||||
- падение одного приложение не повлечёт отказ остальных
|
||||
*Минусы*:
|
||||
- низкая производительность реальной ОС при IO-операциях
|
||||
**Микроядерная архитектура ОС** - архитектура, основная идея которой минимизация объёма кода, выполняющегося на уровне ядра. На микроядре реализуют минимальный функционал ОС. Всё остальное - прикладные программы
|
||||
*Плюсы*:
|
||||
- понятная архитектура
|
||||
- устойчивая система
|
||||
- возможность скомпоновать ОС под определённые нужны
|
||||
|
||||
**Паравиртуализация** - идея, суть которой в том, что при выполнении некоторого набора операций ОС, работающая на ВМ, напрямую вызывает хостовую ОС, которая работает с реальным аппаратным обеспечением
|
||||
*Ограничение*: хостовая и гостевая ОС должны быть одинаковыми
|
||||
12.
|
||||
*Минусы*:
|
||||
- низкая производительность
|
||||
- медленная работа из-за переходов между компонентами через ядро
|
||||
|
||||
**Архитектура, основанная на ВМ** - архитектура, основная идея которой является то, что ОС поддерживает отдельные копии [[#^ed3cc0|операционных сред]] для разных работающих приложений (для разделение работы)
|
||||
Позже появилась поддержка аппаратного виртуального обеспечения, которое произволится с помощью специального ПО
|
||||
*Плюсы*:
|
||||
- падение одного приложение не повлечёт отказ остальных
|
||||
*Минусы*:
|
||||
- низкая производительность реальной ОС при IO-операциях
|
||||
|
||||
**Паравиртуализация** - идея, суть которой в том, что при выполнении некоторого набора операций ОС, работающая на ВМ, напрямую вызывает хостовую ОС, которая работает с реальным аппаратным обеспечением
|
||||
*Ограничение*: хостовая и гостевая ОС должны быть одинаковыми
|
||||
|
||||
**Расширяемость** - возможность модификации, ничего не сломав (модульность, объектная и микроядерная архитектура)
|
||||
|
||||
**Переносимость** - возможность переноса кода на другую аппаратную платформу. Повысить переносимость можно:
|
||||
- использовав ЯВУ
|
||||
- оптимизировав код
|
||||
- локализировав и изолировав код
|
||||
|
||||
**Совместимость** - способность выполнять программы, написанные для других ОС (или более старых версий себя), а также другой архитектуры
|
||||
|
||||
**Безопасность** - защиты ресурсов пользователей друг от друга. Категории:
|
||||
- D - нет требований
|
||||
- C - наличие подсистемы учёта событий безопасности
|
||||
- C2 = есть средство входа, права к объектам, аудит безопасности, защита памяти
|
||||
- B - использование помеченных данных и распределение пользователей по категориям
|
||||
- A - наличие формального доказательства соответствия системы требованиям безопасности
|
||||
|
||||
**Windows NT**
|
||||
*Уровень аппаратной абстракции* - обеспечивает вышележащим уровням приемлимые абстракции hardware
|
||||
*Ядро* - планирование, обработка прерываний и исключений, многопроцессорность, обработка сбоев
|
||||
*Менеджер объектов* - создаёт, удаляет и управляет объектами (выделение памяти, управление дескрипторами, каталогами объектов)
|
||||
*Монитор безопасности* - устанавливает правила защиты на локальный компьютер
|
||||
*Менеджер процессор* - управляет процессами и потоками
|
||||
*Средства LPC* - оптимизированный вариант более общего средства - удалённого вызова процедур (передача коротких и длинных сообщений)
|
||||
*Менеджер виртуальной памяти* - управление физической памятью, поддержка АП ядра и процессов
|
||||
*Менеджер IO* - представляет средства IO, независимо от их устройств
|
||||
|
||||
**UNIX**
|
||||
*Аппаратный контроль* - обеспечивает вышележащим уровням приемлимые абстракции hardware
|
||||
*Взаимодействие процессов* - реализация механизмов IPC
|
||||
*Планировщик* - управление (распределение) временем ЦП
|
||||
*Управление памятью* - управление физической памятью, поддержка АП ядра и процессов
|
||||
|
||||
**Поток** - абстракция: последовательное выполнение команд программы во времени ^308759
|
||||
|
||||
Совместно используют глобальные и статические переменные, динамическую память и системные ресурсы, выданную [[#^c7de0d|процессу]]
|
||||
Имеет собственные счётчик (IP), значения регистров и локальные переменные
|
||||
|
||||
|
||||
**Процесс** - абстракция: программа во время выполнения; совокупность потоков и ресурсов ^c7de0d
|
||||
|
||||
ОС выделяет процессу ресурсы:
|
||||
- Адресное пространство
|
||||
- Файлы
|
||||
- IO
|
||||
|
||||
**Многопоточные процессы** - процессы с несколькими потоками
|
||||
|
||||
**Контекст** - множество информации, полностью описывающее состояние состояние объекта
|
||||
*Контекст [[#^c7de0d|процесса]]*:
|
||||
- Информация о процессе
|
||||
- АП процесса
|
||||
- Структура и содержимое пользовательской части АП процесса
|
||||
- Множество ресурсов, выделенных процессу, и их состояние
|
||||
|
||||
*Контекст [[#^308759|потока]]*:
|
||||
- Информация о потоке
|
||||
- Множество ресурсов, выделенных потоку, и их состояние
|
||||
- Аппаратные контекст исполнения потока
|
||||
|
||||
**Переключение контекста** происходит при переходе к исполнению другого потока
|
||||
|
||||
При переключении необходимо:
|
||||
1. Сохранить контекст текущего потока
|
||||
2. Если следующий поток принадлежит другому процессу:
|
||||
1. Сохранить контекст текущего процесса
|
||||
2. Загрузить контекст следующего процесса
|
||||
3. Загрузить контекст следующего потока
|
||||
|
||||
**Диаграмма состояний потока в однозадачной среде**
|
||||
*Создание* - ОС обслуживает запрос на создание потока
|
||||
*Завершение* - ОС обслуживает запрос на завершение потока
|
||||
*Выполнение* - состояние работающего потока, выполняющегося на ЦП
|
||||
*Ожидание* - выполнение потока заблокировано до наступление некого внешнего события
|
||||
|
||||
**Диаграмма состояний потока во многозадачной среде**
|
||||
*Выполнение* - состояние работающего потока, обладающими всеми необходимыми ресурсами, в т.ч. возможностью использования ЦП
|
||||
*Готов к выполнению* - поток обладает всеми нелюходимыми для выполнения ресурсами, кроме времени ЦП
|
||||
|
||||
**Дескриптор [[#^c7de0d|процесса]]** - структура данных, которая используется для описания процесса Включает в себя: ^6b0413
|
||||
- Идентификатор процесса
|
||||
- Групповые параметры процесса
|
||||
- Состояние процесса
|
||||
- Статистические данные
|
||||
- Описание АП процесса
|
||||
- Контекст IO
|
||||
- Контекст безопасности
|
||||
- Текущие системные параметры выполнения
|
||||
- Код завершения процесса
|
||||
- Параметры, используемые в случае конкуренции между процессами за ресурс для определения приоритета
|
||||
|
||||
**Дескриптор [[#^308759|потока]]** - структура данных, которая используется для описания процесса. Включает в себя:
|
||||
- Идентификатор потока
|
||||
- Идентификатор владельца - процесса
|
||||
- Параметры, используемые в случае конкуренции между потоками за ресурс для определения приоритета
|
||||
- Статистические данные
|
||||
- Аппаратные контекст выполнения потока
|
||||
- Код завершения потока
|
||||
|
||||
**Создание процесса в Windows**
|
||||
1. Создание и инициализация (всех полей) дескриптора
|
||||
2. Создание и заполнение необходимыми данными ВАП
|
||||
3. Выделение ресурсов, которые он может использовать сразу после создания
|
||||
4. Оповещение подсистем, занимающимися управлением процессов, о создании нового процесса
|
||||
5. Создание первичного потока
|
||||
|
||||
**Завершение процесса в Windows**
|
||||
1. Завершение выполнения всех потоков процесса
|
||||
2. Сохранение статистических данных и кода возврата процессора в дескрипторе
|
||||
3. Перевод всех ресурсов, принадлежащих процессу, в стабильное и непротиворечивое состояние
|
||||
4. Освобождение этих ресурсов
|
||||
5. Освобождение ВАП, а затем его уничтожение
|
||||
6. Оповещение подсистем, занимающимися управлением процессов, о завершении процесса
|
||||
7. Установка состояние процесса `завершён`
|
||||
Остаётся только [[#^6b0413|дескриптор]]. Его уничтожение зависит от реализации
|
||||
|
||||
**Создание потока в Windows**
|
||||
1. Создание и инициализация (всех полей) дескриптора
|
||||
2. Создание структур данных, необходимых потоку
|
||||
3. Инициализация аппаратного контекста
|
||||
4. Оповещение подсистем, занимающимися управлением потоков, о создании нового потока
|
||||
5. Установка состояние потока `готов к исполнению`
|
||||
|
||||
**Завершение потока в Windows**
|
||||
|
Reference in New Issue
Block a user