Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 11)

Достоинства микроядерной архитектуры:

Единообразные интерфейсы, расширяемость, гибкость, переносимость, надежность, поддержка распределенных систем.

Недостаток – много накладных расходов, связанных с «перемещением»запроса до адресата.

Логические функции ОС

управление процессами

распределение времени ЦП, распределение ресурсов между процессами, создание и удаление процессов, межпроцессные связи, синхронизация процессов

управление ОП

ОС может реализовать различные стратегии управления ОП. Либо стратегия выделения фиксированного количества ОП под процесс, либо динамическое выделения памяти. Должен быть, соответствующий аппарат распределения памяти. Также должен быть аппарат защиты памяти.

В функции ОС также входит: размещение прикладных процессов, реализация виртуальной памяти, изоляция процессов, автоматическое размещение программ по памяти, средства для организации долгосрочного хранения информации.

планирование

Распределение квантов времени на работу с ЦП, внешними устройствами и т.п. между процессами при многопроцессном использовании

управление устройствами и ФС

Унификация способов доступа к информации, контроль доступа, управление редактированием файлов.

Модельная ОС

Будем считать, что мы рассматриваем некоторую модельную ОС, в которой процесс, после его формирования поступает на буфер ввода процессов буфер ввода процессов -область на внешней памяти, где аккумулируются все процессы, которые еще не начали выполняться. Происходит формирование необходимых процессу структур данных.

Затем процесс поступает в Буфер обрабатываемых процессов - область памяти, где хранятся данные процессов, которые начали обрабатываться в мультипрограммном режиме.

Жизненный цикл процесса

Обобщенный жизненный цикл процесса можно представить в виде некоторого ориентированного графа, , называемого графом состояний, у которого есть узлы состояния и ребра, по которым процесс может переходить из одного состояния в другое, называемого графом состояний..

0.После формирования процесс поступает в очередь на начало обработки ЦП (попадает в БВП).

1.В БВП выбирается наиболее приоритетный процесс для начала обработки ЦП (попадает в БОП).

2.Процесс прекращает обработку ЦП по причине ожидания операции в/в, поступает в очередь завершения операции обмена (БОП).

3.Процесс прекращает обработку ЦП, но в любой момент может быть продолжен (например, истек квант времени ЦП, выделенный процессу). Поступает в очередь процессов, ожидающих продолжения выполнения центральным процессором (БОП).

4.Наиболее приоритетный процесс продолжает выполнение ЦП (БОП).

5.Операция обмена завершена и процесс поступает в очередь ожидания продолжения выполнения ЦП (БОП).

6.Переход из очереди готовых к продолжению процессов в очередь процессов, ожидающих завершения обмена (например, ОС откачала содержимое адресного пространства процесса из ОЗУ во внешнюю память) (БОП).

7.Завершение процесса, освобождение системных ресурсов. Корректное завершение работы процесса, разгрузка информационных буферов, освобождение ресурсов (например, реальный вывод информации на устройство печати).

Типы операционных систем

Пакетная ОС

Пакет программ – совокупность программ, для выполнения каждого из которых требуется некоторое время работы процессора. Этот тип был на первых компьютерах. Пакет программ – стопка перфокарт.

Стратегия переключения с одного процесса на другую, если

а)выполняемый процесс завершен

б)возникло прерывание по обмену в выполняемом программе

в)зафиксировался факт зацикливания.

Системы разделения времени

Квант времени ЦП – некоторый фиксированный ОС промежуток времени работы ЦП

ЦП предоставляется процессу на один квант времени. Меняя размер кванта можно получить различные характеристики ОС. Большой квант времени удобен для отладки.

Если квант времени устремить к нулю, то у пользователя создается впечатление, что он работает один на этой ОС. Это происходит потому, что критерий эффективности с точки зрения человека – через сколько компьютер реагирует на действия человека.

Переключение выполнения процессов происходит только в одном из случаев:

- Исчерпался выделенный квант времени

- Выполнение процесса завершено

- Возникло прерывание

- Был фиксирован факт зацикливания процесса

Системы реального времени

являются специализированными системами в которых все функции планирования ориентированы на обработку некоторых событий за время, не превосходящее некоторого предельного значение

Критерий качества – обработка любого события за некоторый гарантированный промежуток времени (бортовой компьютер, автопилот…)

Реально (за исключением систем реального времени, которые могут быть разные по областям применения, важности серьезности и т.д.) используются комбинации пакетных и систем разделения времени друг в друге и с различными стратегиями

Управление внешними устройствами.

Архитектура.

Непосредственное управление Внешними устройствами ЦП. В основном требуется переместить данные из ВУ в ОЗУ (и наоборот). ЦП по своей инициативе почти никогда не обращается к ОЗУ.

Историческая модель основана на том, что управление осуществлялось с помощью ЦП.

Когда говорится о том, что организовано управление внешним устройством, то подразумевается, что реализуется два потока информации:

• поток управляющей информации (команды).

• поток данных, т.е. поток той информации, которая начинает двигаться от ОП к внешнему устройству, за счет потока управляющей информации.

Поток управляющей информации обеспечивает управление ВУ, поток данных начинает двигаться от ВУ к ОЗУ в результате выполнения 1ого потока. Оба потока обрабатывает ЦП, что «отвлекает» его от других задач пользователя.

Синхронное управление внешними устройствами с использованием контроллеров внешних устройств.

В результате развития аппаратной части компьютера появляются контролеры внешнего устройства. Он упростил жизнь ЦП. Все равно поток команд идет через ЦП, контролер взял некоторые функции:

1.Обнаружение ошибок

2. Обеспечение более высокоуровнего интерфейса по управлению ВУ

3. Позволяет использовать команды типа «вывести головку на нужный сектор», «…на нужный цилиндр»

4. Появилось разделение функций синхронизации. ЦП подавал сигнал и ждал.

В результате развития аппаратных прерываний появилась возможность использовать ассинхронный режим работы.

Асинхронное управление внешними устройствами с использованием контроллеров внешних устройств.

Появление контролеров прямого доступа позволяет вывести поток данных, который появляется при обмене с ВУ из ЦП. Это имеет смысл для блокориентированных устройств, подразумевающих большой поток информации. Поток управляющей информации остается в ведении ЦП.

Управление внешними устройствами с использованием процессора или канала ввода/вывода.

Наличее процессоров ввода-вывода позволяет обеспечить высокоуровневый интерфейс для ЦП при управлении внешними устройствами. ЦП предоставляются различные макрокоманды. (например «записать на диск … начиная с …места»)

Программное управление внешними устройствами

Цели, которые стоят перед программным обеспечением:

1. унификация программных интерфейсов доступа к внешним устройствам (унификация именования, абстрагирование от свойств

конкретных устройств);

2. обеспечение конкретной модели синхронизации при выполнении обмена (синхронный, асинхронный обмен);

3. обработка возникающих ошибок (индикация ошибки, локализация ошибки, попытка исправления ситуации);

корректно обработать эту ситуацию, минимизировать негативные последствия.

4. буферизация обмена – в системе очень многоуровневая, применяется на всех этапах:

- развитые канала ввода-вывода могут иметь встроенный КЭШ, который управляется внутри этих каналов. Эта функция

остается на уровне ОС, этот КЭШ ОС полностью программноориентирован.

5. обеспечение стратегии доступа к устройству (распределенный доступ, монопольный доступ);

6. планирование выполнения операций обмена – возникает, когда возникает конкуренция за доступ к ресурсу.

Буферизация обмена

T – время обмена;

С – время выполнения программы между обменами

t – общее время выполнения программы

Схемы буферизации ввода-вывода

а) Без буферизации

Если обмен проходит без буферизации, то совокупное время выполнения программы будет складываться из времени обмена и времени выполнения программы между обменами.

б) Одинарная буферизация

При использовании одиночной буферизации подавляется заказ на обмен с ОП, и процесс может в этом случае не ожидать. Целесообразно использовать, когда идет интенсивный поток заказов на обмен.

в) Двойная буферизация

Модель использования двойной буферизации следующая: в один буфер помещаются данные по обмену, в другой ОС готовит данные за предыдущий обмен.

г) Циклическая буферизация

Какую схему выбрать зависит от интенсивности буферизации и особенности действий

Планирование дисковых обменов

Возможна ситуация, когда поток заказов на обмен > пропускной способности сстемы в некоторые моменты.

Тогда есть несколько вариантов действий:

1.Принимаем решения о порядке обработки запросов

2. начинаем учитывать приоритеты

3. осуществляем случайный выбор.

Проблема: Обмены могут быть зависимы друг от друга. В таком случае некоторые варианты не подходят.

Пусть наш диск может сразу переходитьс iой дорожки на jую без начального позиционирования.

Рассмотрим модельную ситуацию:

головка HDD позиционирована на дорожке 15

Очередь запросов к дорожкам: 4, 40, 11, 35, 7, 14

Варианты решения

1. простейшая модель – случайная выборка из очереди

2.

Общее время выполнения – 135ед.

Характеристики

Список файлов лекций