Билеты (Graur) (Экзамен), страница 10

Связь абонентов телефонной в том числе и связьудаленных терминалов с вычислительной системой осуществляется сиспользованием коммутируемого канала, либо по выделенным каналам. Сутьсоединения через коммутируемый канал заключается в том, что при несколькихзвонках к одному и тому же абоненту, раз от раза маршруты коммутации (т.е.набор проводов, по которым идет сообщение) отличаются друг от друга, за счеттого, что каждый раз выбираются свободные каналы в телефонных станциях попути соединения.

После завершения сеанса связи между абонентамикоммутируемый канал освобождается. При использовании выделенного каналамаршрут коммутации между абонентами фиксируется на период арендывыделенного канала. Достоинства/недостатки использования коммутируемых ивыделенных каналов очевидны.Линия связи, которая связывает один удаленный терминал с компьютером,называется линией связи типа точка-точка.

Таким образом эта линия может бытьлибо выделенной (мы договариваемся с телефонными станциями и фиксируемкоммутацию), либо коммутируемой.Канал может быть многоточечным. При этом на входе находитсяудаленный мультиплексор. Многоточечные каналы также могут быть либовыделенными, либо коммутируемыми.С точки зрения организации потоков информации можно выделить следующиеразновидности каналов. Симплексные каналы - каналы, по которым передача информацииведется в одном направлении (например, телевизионный канал –обеспечивает передачу информации только в одном направлении отпередающей антенны к принимающей). Дуплексные каналы - каналы, которые обеспечивают одновременнуюпередачу информации в двух направлениях (например, телефонныйразговор, мы одновременно можем и говорить и слушать). Полудуплексные каналы - каналы, которые обеспечивают передачуинформации в двух направлениях, но в каждый момент времени только водну сторону (подобно рации).Одним из примеров терминального комплекса может быть система NASDAQ(National Association of Securities Dealers Automated Quatation), построенная в 6070-х годах 20 века и предназначенная для сбора и передачи сообщений о курсахакций на бирже.

Система была построена на использовании мощной, по темвременам, вычислительной машины Univac-1108 и значительного числатерминалов (несколько тысяч), установленных в биржевых конторах по всейтерритории США.Многомашинные вычислительные комплексыМногомашинные вычислительные комплексы (ММВК) - это программноаппаратное объединение группы вычислительных машин, в которых: На каждой из машин работает своя операционная система (этот признакотличает ММВК от многопроцессорного вычислительного комплекса). В ММВК имеются общие физические ресурсы, например ОЗУ, ВЗУ илиобщие каналы связи (а, следовательно, имеются проблемы синхронизациидоступа).ММВК использовались в качестве систем сбора и обработки большихнаборов данных, и для организации глобальных терминальных комплексов.

ММВКпоявились в начале 60-х и сейчас продолжают успешно существовать. Одно изосновных применений ММВК - это дублирование вычислительной мощи,примером таких систем может служить любая система управления важнымитехнологическими процессами.ВС№ 2ВС№ 1ВС№ 5ВС№ 3ВСВС№ 4В ММВК общий ресурс является общим не только для всех ВС, но и длягрупп ВС, благодаря этому мы можем организовывать ММВК сложной структуры,необходимой для решения конкретной проблемы (Например, ММВК для продажиавиабилетов и ММВК для параллельного проведения какого-нибудь сложногонаучного расчета). Мы также обсудили тот факт, что в ММВК на каждой из машинработает своя операционная система.

Отсюда вытекает, что все проблемывзаимодействия должны решаться на уровне взаимодействия ОС. Система,аналогичная ММВК, но в которой работает одна ОС, - многопроцессорная ВС.Существуют задачи, для которых не хватает средств, предоставляемыхтерминальными комплексами. Это, например, проблема организации больших базданных. В этом случае используют ММВК.В ММВК имеется проблема синхронизации доступа к разделяемымресурсом. Разделяемыми ресурсами могут быть устройства внешней памяти, ОЗУ,каналы связи, соединенные двумя или более компонентами вычислительногокомплекса.

Рассмотрим такой пример. У насесть ММВК, состоящий из двух ВС.ВС№1ВС№1Разделяемый ресурс - жесткий диск. Проблема вданном случае явно формулируется так: «НужноКоммутаторнаучитьдвеВСсинхронизированнообмениваться с HDD.» Т. е. если программаHDDодной ВС что-то пишет на HDD, то областьданных, в которую она пишет или весь HDD должны быть заблокированы длядругой ВС (Проблема напоминает проблему семафоров). Одно из решений коммутатор HDD, некий контроллер, который имеет команду, блокирующую HDD.При начале обмена одной вычислительной системы доступ к HDD заблокировандля других ВС.

А эта ВС в монопольном режиме использует HDD. Если другая ВСпопытается начать обмен с HDD возможны два решения:1) синхронное ожидание;2) асинхронное ожидание (система не будет простаивать, она временно остановитпроцесс, подавший заказ на обмен и активизирует другой процесс).На самом деле коммутаторы, конечно, более интеллектуальны. Они,например, устанавливают блокировку не на весь HDD, а только на некоторые егоблоки.Приведенное выше решение привлекает своей технической простотой как саппаратной точки зрения, так и с точки зрения программной реализации (нетсложных взаимосвязей), но оно имеет существенный недостаток.

ВС можетзаблокировать HDD и после этого зациклиться. Для борьбы с такими ситуациямиможно использовать различные устройства, отличные от коммутатора HDD,позволяющие послать сигнал от одной ВС к другой. Это может быть, например,низкоскоростной канал связи (скорость передачи нам здесь не нужна).БИЛЕТ 18Базовые понятия, определения, структураОперационная система – это комплекс программ, обеспечивающий контрольза существованием (некоторые из ресурсов ВС, как мы знаем, являютсяпрограммными или логическими/виртуальными и создаются под контролемоперационной системой), распределением и использованием ресурсов ВС.Любая ОС оперирует некоторым набором базовых сущностей (понятий) на основекоторых строится логика функционирования системы.

Например, подобнымибазовыми понятиями могут быть задача, задание, процесс, набор данных, файл,объект.Одним из наиболее распространенных базовых понятий ОС является процесс.Интуитивно определение процесса достаточно просто, но определить процессстрого, формально, достаточно сложно.

Поэтому существует целый рядопределений процесса, многие из которых системно-ориентированы.Процесс – это совокупность машинных команд и данных, исполняющаяся в рамкахВС и обладающая правами на владение некоторым набором ресурсов. Эти правамогут быть эксклюзивными, когда ресурс принадлежит только этому процессу.Некоторые из ресурсов могут разделяться, т. е. одновременно принадлежать двум иболее процессам, в этом случае мы говорим о разделяемых ресурсах.Возможно два варианта выделения ресурсов процессу: предварительная декларация использования тех или иных ресурсов (доначала выполнения процесса в систему передается перечень ресурсов,которые будут использованы процессом); Динамическое пополнение списка принадлежащих процессу ресурсов походу выполнения процесса при непосредственном обращении к ресурсу.Реальная схема зависит от конкретной ОС.

На практике возможно использованиекомбинации этих вариантов. Для простоты изложения будем считать, чтомодельная ОС имеет возможность предварительной декларации ресурсов, которыебудут использованы процессом.Любая ОС должна удовлетворять следующим свойствам: надежность защита эффективность предсказуемостьТиповая структура ОС.Ядро – резидентная часть ОС, работающая в режиме супервизора. В ядреразмещаются программы обработки прерываний и драйверы наиболее«ответственных» устройств. Это могут быть и физические, и виртуальныеустройства. Например, в ядре могут располагаться драйверы файловой системы,ОЗУ. Обычно ядро работает в режиме физической адресации.Следующие уровни структуры – динамически подгружаемые драйверы физическихи виртуальных устройств.

Это драйверы, добавление которых в систему возможно«на ходу» без перекомпоновки программ ОС. Они могут являться резидентными инерезидентными, а также могут работать как в режиме супервизора, так и впользовательском режиме.Можно выделить следующие основные логические функции ОС: управление процессами; управление ОП; планирование; управление устройствами и ФС.Билет 19 Типы операционных системПакетная ОСПакет программ – совокупность программ, для выполнения каждого из которыхтребуется некоторое время работы процессора.

Этот тип был на первыхкомпьютерах. Пакет программ – стопка перфокарт.Стратегия переключения с одного процесса на другой, еслиа)выполняемый процесс завершенб)возникло прерывание по обмену в выполняемом программев)зафиксировался факт зацикливания.Системы разделения времениКвант времени ЦП – некоторый фиксированный ОС промежуток времени работыЦПЦП предоставляется процессу на один квант времени. Меняя размер кванта можнополучить различные характеристики ОС. Большой квант времени удобен дляотладки.Если квант времени устремить к нулю, то у пользователя создается впечатление,что он работает один на этой ОС. Это происходит потому, что критерийэффективности с точки зрения человека – через сколько компьютер реагирует надействия человека.Переключение выполнения процессов происходит только в одном из случаев:- Исчерпался выделенный квант времени- Выполнение процесса завершено- Возникло прерывание- Был фиксирован факт зацикливания процессаСистемы реального времениявляются специализированными системами в которых все функции планированияориентированы на обработку некоторых событий за время, не превосходящеенекоторого предельного значениеКритерий качества – обработка любого события за некоторый гарантированныйпромежуток времени (бортовой компьютер, автопилот…)Реально (за исключением систем реального времени, которые могут быть разныепо областям применения, важности серьезности и т.д.) используются комбинациипакетных и систем разделения времени друг в друге и с различными стратегиямиСетевые, распределенные ОССетевая ОС –Мы имеем физическую сеть в которой подключенные компьютерывзаимодействуют с помощью протоколов, сетевая ОС предоставляет пользователямраспределенные прикладные приложения.Распределенная ОС –Состоит из ядра, локализованного в рамках одного компьютера, и остальныхфункций распределенных по компьютерам сети.Проблема распределения файловой системыБилет 20 Модель организации взаимодействия в сетиISO/OSIНеобходима аппаратная стандартизация.

Предложена модель семиуровневоговзаимодействия в сетях.Основные проблемы: 1. Стандартизация программного обеспечения, устройств ит.д. С развитием сетей та проблема увеличивалась. Сети создавались каккорпоративные, локальные. Каждое решение было уникальным. (каналы связи,формат передаваемой информации, программный интерфейс), следовательноперенос сетевой программы с одного компьютера на другой был невозможен, либосильно затруднен.