В. Столлингс - Операционные системы

1ЕЕЕ Тес1пнсв1 Соппп1Иее оп Орега11пд Яув|ешв апй Арр11са11оп Еп~4гопшеЫв. а этом у . Н зле публикуется информационный бюллетень и имеются много гочисленные ссылки на другие узлы. ЕЕ Соьпрн1ег Яос1е$у Таврог Рогсе оп С1пв$ег Сотрп0пд. Международный Форум, спосо ст б вующий исследованиям и образованию в области кластерных вычислений. ТЬе сотпр.ов.гевеагс Ь ГАЧ. Д инный и ценный список ответов на часто зал даваемые во вопросы по устройству операционных систем.

Тйе Мелкоту М Мапааетеп1 Ве1егепсе. Хороший источник документов и ссылок на другие р есурсы по всем аспектам управления памятью. ТЪе Орега1шд Яув$еш Кевопгсе Сенат. Полезная коллекция документов и статей, ка~ающихся широкого круга тем, связанных с операционньгми системами. Здесь не приведены адреса этих ЮеЪ-узлов по той причине, что они часто вяются. Текущие ссылки на них можно найти на ЮеЪ-узле этой книги.

эиференции Ц БЕНЕТ В 11ЯЕХЕТ есть несколько конференций, посвященных некоторым аспектам ерационных систем, а так же отдельным операционным системам. Как и все угне телеконференции 11ЯЕХЕТ ни характеризуются высоким отношением , о гм/сигнал. днако по .О пытаться найти там что-нибудь полезное все же стоит.

сошр.ов.гевеагсЬ. Лучшая из конференций. Модерируемая конференция, посвященная исс и следованиям в области операционных систем. ° союр.овлп1вс. щее . Об обсуждение тем связанных с операционными системами. 3 Основные понятия В первой части даются основные понятия, на которых строится изложение остальных частей книги.

Здесь представлены Фундаментальные концепции архитектуры компьютера и структуры операционной системы. Глава 1. Обзор компьютерных систем Операционная система является посредником между приложениями, утилитами и пользователями, с одной стороны, и аппаратным обеспечением — с другой. Чтобы разобраться в работе операционной системы и тонкостях ее устройства, необходимо иметь представление об архитектуре и устройстве компьютера.

В этой главе дается краткое описание процессора, памяти и устройств ввода-вывода. Глава 2. Обзор операционных систем Устройство операционных систем — это очень обширная тема. При ее изучении довольно легко запутаться в деталях и потерять нить обсуждения какого-то конкретного вопроса. В данной главе приводится общий обзор, к которому читатель сможет вернуться в любой момент работы над книгой. Изложение начинается со сведений о предназначении и функциональных особенностях операционных систем. Далее описаны некоторые важные с исторической точки зрения системы и Функции операционных систем.

Обсуждение этих вопросов позволяет на простых примерах раскрыть некоторые Фундаментальные принципы устройства операционной системы и прояснить взаимосвязь между ее различными Функциями. Далее в главе приведены важные характеристики современных операционных систем. По мере изложения различных тем периодически возникает необходимость обращаться как к Фундаментальным, устоявшимся принципам, так и к последним новшествам в устройстве операционных систем. Эта глава подготовит читателя к восприятию такого сочетания: в конце главы представлен обзор %"1пс1оюв 2000 и ПХ1Х, где обсуждаются вопросы особенностей архитектуры этих систем, которые послужат основой для их дальнейшего подробного изучения. Глава О ГЛАВА Обзор компьютерных систем 1 1.

Основные элементы 1.2. Регистры пропессора 1.3. Исполнение команд 1.4. Прерывания 1.5. Иерархия запоминающих устройств 1.6. Бэш 1.7.'Технологии ввода-вывода 1.8. Рекомендуемая литература 1.9. Задачи Приложение А. Характеристики производительности двухуровневой памяти Приложение Б. Управление процедурами о перационная система обслуживает пользователей, обращаясь при этом ресурсам аппаратного обеспечения, в состав которых входит один или не сколько процессоров. Кроме того, она управляет вторичной памятью и уст ройствами ввода-вывода. Поэтому прежде чем приступить к исследованию опе рационных систем, важно получить некоторое представлени е о компьютерны системах, на которых они работают.

В данной главе представлен обзор аппаратного обеспечения компьютерны систем. Большинство вопросов освещено кратко так к к как предполагается, чт читатель знаком с предметом. Однако некоторые из нс з них раскрыты более подроб но, исходя из важности этих тем для дальнейшего усвое е о своения материала. ° П цессо . Ос ро Р. уществляет контроль за действиями компьюте выполняет Ф нк и ьютера, а также т Функцию обработки данных. Если в системе есть то процессо он ча е есть только один 1па' ипй — СРЩ р, он часто называется центральным процессором (сепФ 1 сеп га ргосеззе Основная память. 3 есь х д ранятся данные и программы.

Как правил память а ло, эта ально , оперативной или является временнои. Часто ее называют реальной первичной памятью. . В каждую руется либо ередачи дантном направбуферы* ° Устройства ввода-вывода. Служат для передачи данных между компьютером и внешним ок жением ру, состоящим из различных периферийных устройств, в число кото ых р входят вторичная память, коммуникационное оборудование и терминалы. ° Системная шина. Оп е елен р д ные структуры и механизмы, обеспечивающие взаимодействие меж у и о ес д р ц сором, основной памятью и устройствами ввода-вывода.

Упомянутые компоненты показаны на рис. 1.1. Одной из цессора является обмен анн рис... дно из функций прое ся о мен данными с памятью. Для этого он обычно использ ет ~ва внутренних (по отношению к и ь ует ю к процессору) регистра: регистр адреса памяги (шехпогу асЫгезз ге 1зМг— — МАВ), куда заносится адрес ячейки памяти, в соторой будет п оизво и р д ться операция чтения-записи, и регистр буфера памяти (гпегпогу ЬцХХег ге~1з1ег— г — МВВ), куда заносятся данные, предназнагенные для записи в память.

ил . или те, которые были прочитаны из нее. Ана'.огично, номер устройства вво у р ввода-вывода задается в регистре адреса вводая г — 1/О АВ). Регистр буфера ввода-вывода (1/О ывода (1/О асЫгезз ге 1з1ег — 1 и ег геа)з1ег — 1/О ВВ) сл ) служит для обмена данными между устройством вода-вывода и процессором. область паная память. граммисту со ьзование реыков высоко- алгоритмах, следует зано- высокого предложить процессоре ривилегиро- Часть 1. Основные понятия На макроуровне компьютер состоит из процессора памяти и у я и устроиств ввода-вывода; при этом каждый компонент предста авлен одним или несколькими модулями. Чтобы компьютер мог выполнять свое свое основное предназначение, состоящее в выполнении программ различные ком омпоненты должны иметь возможность взаимодействовать между собой Мож ожно выделить четыре структурных компонента компьютера. контролировать ход вые ационной системы могут конт нные программы операц ванн амм. пол нения других програ ве категории не сущес ве ка ствует определенноиме, на некоторых машин я азделения р егистров на эти две ка нах оператор имеет возможность — нет.

Однако такое Ц3 изнака. Например, на программного сче тчика, а на других — нет. ;ить за с остоянием альнейшем рассмотрении. ~еление удобно при дальне ные пользователю гистры, доступн зо а аться с помощью команд' зователь может обращат о ам-,. К доступны как правило, и а. К этим регистрам, к р и оступных регистро пинного языка. э так и систем ные. Обычно среди дос — как приложения, и регистры кода усло вия.

сные регистры и ре личных целях. ър ег гистры данных, адре г аммист может применять их в разл ься любой ма, Р стры данных. Про р могут использоватьс Регис б ее назначение и этом накла-' е сл аев они имеют о щ ми. Однако зачастую при з нно операций дыыьпа~. д нной командо для . Нап имер„некоторые р ленные ограничения. Напр ~ваются определенн с плавающей точкой, в то в ачены д ля операц ций над числами с пл ых чисел. х в основн — для хранения целых я еса команд и данных ле— дл ы.

В них заносятся адр еса, использу Адресные регистры. ь записана только часть адреса, ис ах может быть записа . Рассмотрим следу ьмяти; в этих регистр ли эФФективного адреса. ~аяся при выч ислении полного или иеп римеры. обычном режим о е адресации, когда ад . Используется в о сного и базово Индексным регистр. )" а сложения со держимого индекс рес получа учается в результате регистра. . П и сегментно й адресации память разделяется на бл °С егментный регистр. р ества машинных слов. а прес . ~п яче е из зличного количес льно начала саци б памяти с е о таком режиме адре мента. а. Имея представление о т 7 "Управление п амятъю" в которой се изложенный в главе адресации базовый адрес терн ал.

. П и этом режиме эд ет б то ы управления памятью. р в. Таких регистров може в одном из регистров. льз ю мента (его начало) хранится ионной системы (т.е. испол у один — для операционно е — для и несколько; например, рационной системы)„ други цессором кода операци при выполнении про иложений. полняющихся в д анный момент приложе ст есации1 выделяе ес тся специальный реги ° Регистр сте тека. При стековой адрес ин стека. . Этот режим адресации в котором размещен у казатель на верши у .

т в которых отсутствуе ет поле зволяет т использовать некотор ые команды, са, например рнера и рор. о п ог аммы приводит к зов п оцедуры или подпрограм еги В оторых машинах вызов пр нек а о всех дос тупных пользователю ре томатическому сохра анению содержимог б восстановить. Процедур е а сохранен ров, чтобы по возвращении их их можно ыло ек. Ов последовательности яиее . новной пажятаи в виде после ь только са 1 С размещаепася е основ шек , е котщю лис й сты с данными мож но брапхь и класть хож но стопку бумаг, риложении к данной г р лава. ху.Б олее л одробмо стек рассматр ываетсл в ар Часть 1. Основные понят н восстановления, являющаяся составной частью команды вызова и возврата, выполняется процессором. Такой подход позволяет процедурам использовать регистры независимо друг от друга.

В других машинах операция сохранения содержимого регистров, выполняемая при вызове процедуры, является обязанностью программиста, который должен включить в программу необходимые команды. Таким образом, в зависимости от типа машины Функция сохранения и восстановления может выполняться либо аппаратно, либо программно. управляющие регистры и регистры состояния Для контроля над работой процессора используются различные регистры. В большинстве машин эти регистры в основном не доступны пользователю. Некоторые из ннх могут быть доступны для машинных команд, исполняемых в так называемом режиме управления или режиме операционной системы.

Конечно, у разных типов машин организация регистров отличается; для их классиФикации также используется различная терминология. Здесь приводится довольно полный список типов регистров и дается их краткое описание. Кроме ранее упомянутых регистров, МАК, МВВ, 1/ОАК и 1/ОВВ, важными для выполнения команд являются следующие. а Программный счетчик (ргоятагп соип$ег — РС).