Свойства операционных систем

Презентация на тему: "Свойства операционных систем Свойства, которыми обладают операционные системы, делятся на две группы — машинно-независимые и машинно-зависимые. Скачать бесплатно и без регистрации. Свойства операционных систем Свойства, которыми обладают операционные системы, делятся на две группы — машинно-независимые и машинно-зависимые. Машинно-независимые свойства характеризуют возможности ОС: по управлению вычислительными ресурсами, особенности организации вычислительных процессов, способы организации файловых структур. К машинно-зависимым свойствам современных Свойства операционных систем относят: многозадачность, возможность одновременной работы нескольких пользователей, возможность многопроцессорной обработки данных, возможность распараллеливания вычислений и многие другие. Функции операционных систем Вопрос 1. Машинно-зависимые свойства свойства операционных систем систем. Процессы и потоки 2. Машинно-независимые свойства операционных систем. Функции операционных систем Вопрос 1. Машинно-зависимые свойства операционных систем. Процессы и потоки Процессом называют программу Свойства операционных систем называют программу, которая в данный момент выполняется вычислительной машиной. Каждому процессу выделяется отдельный, изолированный от других, сегмент памяти, который называют адресным пространством процесса. Таблица процессов Таблица процессов представляется обычно в виде дерева, потому что большинство процессов, выполняемых на машине, способно порождать дочерние процессы свойства операционных систем решения вспомогательных задач, и для каждого процесса необходимо учитывать не только его собственное состояние, но и состояние всех связанных с ним процессов. Этот процесс реализует главную функцию ОС свойства операционных систем контроль вычислительных ресурсов. В современных версиях Windows этот процесс называется «System Idle». Вычислительный ресурс Вычислительный ресурс в каждый конкретный момент времени может быть задействован только одним процессом. Если несколько процессов должны использовать один и тот же ресурс, то они используют его по очереди. Очередность использования определяется приоритетом процесса. Чем выше приоритет процесса, тем чаще он будет получать доступ к требуемым ресурсам. Потоком называют последовательность исполняемых команд. В рамках одного и того же процесса может выполняться несколько разных потоков. Использование нескольких потоков позволяет сократить время исполнения программы. Такой подход удобен, если этапы решения задачи, для которой создавалась программа, можно выполнять параллельно. Потоки обладают некоторыми свойствами процессов. В отличие от процессов, потоки существуют в одном и том же адресном пространстве и могут одновременно работать с выделенными процессу ресурсами. Блочное устройство Блочное устройство оперирует блоками данных, размер которых варьируется в зависимости от устройства. Каждый блок в блочном устройстве имеет собственный адрес. Примером блочного устройства может служить любой накопитель. Одним из наиболее важных свойств блочного устройства является возможность независимого доступа к блокам данных. Символьные устройства Символьные устройства оперируют свойства операционных систем данных, не имеющими структуры или адреса. Большинство устройств являются символьными. Контроллер осуществляет управление работой устройства на физическом уровне. Контроллер выполняется в виде набора микросхем и либо совмещен с устройством, либо установлен на системной плате. Если контроллер установлен на системной плате, то обычно свойства операционных систем позволяет работать с двумя и более устройствами данного типа. Считываемые биты накапливаются в памяти контроллера, которая называется буфером данных, и затем в свойства операционных систем блоков байтов передаются в оперативную память. Каждый контроллер, помимо буфера, имеет также несколько регистров, посредством которых процессор может управлять работой контроллера. Первый способ уникальный номер порта ввода-вывода Первый способ заключается в том, что каждому регистру назначается свойства операционных систем номер порта ввода-вывода. При таком способе адресное пространство оперативной памяти не пересекается с адресным пространством устройств ввода- вывода. Второй способ сегмента оперативной памяти Второй способ заключается в выделении каждому регистру отдельного сегмента оперативной памяти. Повышение сложности аппаратуры обуславливается тем фактором, что некоторые приемы, используемые для ускорения работы с памятью, могут привести к катастрофическим последствиям при использовании их с устройствами ввода-вывода. Контроллер DMA Контроллер DMA обеспечивает чтение данных с устройства в память и запись данных из памяти на устройство. Механизм прямого доступа к памяти DMA 16 DMA DMA работает следующим образом: Процессор программирует контроллер DMA на выполнение необходимой операции, сообщая контроллеру, с каким устройством необходимо выполнить свойства операционных систем операцию, и по какому адресу в памяти размещаются данные. Пока контроллер выполняет операцию, процессор может выполнять другие процессы. Когда контроллер DMA завершает порученную ему задачу, он посылает процессору сигнал о том, что операция завершена, после чего процессор приостанавливает выполнение текущей задачи, и начинает выполнять тот процесс, который затребовал ввод-вывод данных. Обработчик прерывания Обработчик прерывания — это программа, которую процессор должен выполнить при возникновении прерывания. Обработчик прерывания является частью драйвера устройства. Драйвер устройства Драйвер устройства - обеспечивает взаимодействие устройства с операционной системой. Виртуальной памятью называют такой метод работы с памятью, когда в оперативной памяти хранятся только те части программы, которые используются в конкретный момент времени. Все прочие части программы, равно как и данные, хранятся на диске. Этот способ организации памяти позволяет выполнять программы, чей суммарный объем вместе с данными может превышать объем доступной физической памяти. При работе с виртуальной памятью вся доступная память разбивается на страничные блоки фиксированного объема. При обращении к какой-либо свойства операционных систем памяти запрос сначала передается диспетчеру памяти, который преобразовывает виртуальный адрес в реальный, и передает полученный адрес на шину, свойства операционных систем затем обрабатывается надлежащим образом. Объем виртуальной памяти, доступной программам, выбирается операционной системой автоматически. Машинно-независимые свойства операционных систем Файловая система. Файловая система Файловая система - способ организации данных на носителе. Файл Файл - именованная область данных на носителе, хранящая некоторый массив информации. Размер файла Размер файла - объем некоторого пространства свойства операционных систем носителе, которое занимает файл. Тип хранимых данных Свойства операционных систем хранимых данных - Например, текстовые файлы, программы, аудиофайлы, видеофайлы, программные модули, служебные файлы и многие другие. Атрибуты файла Атрибуты файла свойства операционных систем характеристики файла свойства операционных систем рамках конкретной файловой системы. К атрибутам относят дату и время создания файла, имя и тип файла, права доступа к файлу. Каталог, как и любой другой файл, имеет собственное свойства операционных систем. Именем Именем конечного файла при таком способе организации файловой структуры является полный путь до каталога, в котором хранится файл плюс само имя файла. Ярлык Ярлык хранит путь к файлу свойства операционных систем при вызове открывает сам файл. Ярлыки используются для ускорения доступа к файлам или во избежание свойства операционных систем дублирования данных. FAT, NTFS, UFS К примеру, для дисковых и flash накопителей используются файловые системы FAT, NTFS, UFS. ISO9660UDF А для компакт-дисков принято использовать файловые системы ISO9660 или UDF. Требования к хранению данных. ФС дисковых накопителей должны обеспечивать механизмы обеспечения целостности данных в условиях постоянного выполнения операций чтения-записи данных сравнительно большим количеством процессов. ФС для компакт-дисков требуется обеспечение простого доступа к данным на большом количестве различного оборудования, в том числе и бытового. При разметке носителя определяется количество и размеры областей, которые в дальнейшем будут использованы для хранения файлов. Размер кластера 512 байт Размер кластера зависит от конкретной файловой системы и может варьироваться от 512 байт до нескольких килобайт. Две задачи: планирование ресурса планирование свойства операционных систем — определение, кому, когда и в свойства операционных систем количестве, необходимо выделить данный ресурс; отслеживание состояния ресурса отслеживание состояния ресурса -поддержание оперативной информации о том, занят или не занят ресурс, а для делимых ресурсов, какое количество ресурса уже распределено. Две категории выгружаемые и невыгружаемые ресурсы. Память Память является выгружаемым ресурсом. Устройство записи компакт-дисков невыгружаемым Устройство записи компакт-дисков является невыгружаемым ресурсом. Она обусловлена тем, что в каждый конкретный момент времени один и тот же ресурс может быть использован только в рамках одной задачи. Это особенно заметно при использовании периферийного оборудования, к примеру, в случае сканирования или печати свойства операционных систем, или же при работе с файловой системой. Взаимоблокировка выгружаемых ресурсов Взаимоблокировка выгружаемых ресурсов разрешается путем перераспределения ресурсов между процессами. Взаимоблокировка невыгружаемых ресурсов Взаимоблокировка невыгружаемых ресурсов может быть решена путем блокировки процесса до тех пор, пока не освободится запрошенный ресурс. Для каждого их этих этапов должны существовать определенные механизмы защиты процессов от взаимоблокировки. Взаимное исключение — каждый ресурс либо доступен, либо используется одним процессом; 2. Удержание и ожидание 2. Удержание и ожидание — процесс, уже получивший какой-либо ресурс и, не освобождая его, запрашивает новый ресурс; 3. Отсутствие принудительной выгрузки свойства операционных систем 3. Отсутствие принудительной выгрузки ресурса — отсутствует механизм принудительного освобождения ресурсов у занимающих их процессов; 4. Циклическое ожидание — каждый из процессов в системе ожидает освобождения ресурса, занятого другим процессом. При втором подходе При втором подходе система не предотвращает взаимоблокировки, но производит мониторинг всех действий, выполняемых системой, чтобы после возникновения взаимоблокировки откатить систему к моменту ее возникновения и скорректировать работу системы таким образом, чтобы избежать повторения ситуации в дальнейшем. Первое условие Первое условие — принудительное ограничение числа процессов-претендентов на каждый ресурс. Второе условие Второе условие блокируется, если обязать процессы резервировать все ресурсы перед выполнением. Если какой- либо ресурс недоступен, процессу отказывают в исполнении до тех пор, пока ресурс не освободится. Третье условие Третье условие блокировке не поддается, потому что может привести к самым непредсказуемым последствиям, вплоть до поломки оборудования. Четвертое условие Четвертое условие поддается блокировке путем определения порядка использования ресурсов процессами во избежание заведомо тупиковых ситуаций. В промышленных системах В промышленных системах, роль ОС исполняет само приложение, решающее задачу. И в этом случае, проблема планирования заданий не возникает в принципе, ибо все вычислительные ресурсы системы направлены только на решение этой задачи с максимальной эффективностью. В традиционных системах В традиционных системах — одновременного решения требует множество задач, каждая свойства операционных систем которых решается не одной программой, а целым программным комплексом. Грубо говоря, если в рамках решения задачи требуется использование параллельных вычислений, то независимо от того, сколько процессоров установлено на данный момент в системе, эта необходимость будет реализована тем или иным методом, в зависимости от механизма планирования процессов, который может быть реализован на данной аппаратной платформе. Механизм планирования процессов Механизм планирования процессов отвечает за работу ОС на конкретном аппаратном обеспечении и его тип определяется на этапе установки ОС на данную аппаратную платформу. Задача планирования заданий планирования Задача планирования заданий, сводится к необходимости планирования: в какой момент времени, какому процессу, отвечающему за некоторый этап решения задачи, какое количество процессорного времени необходимо выделить. ОС разделения времени, 2. Системы первого класса Системы первого класса каждому заданию выделяют столько времени, чтобы создать и поддерживать иллюзию монопольной работы в системе. К данному классу относятся ОС свойства операционных систем домашнего использования или для рабочих станций. Системы второго класса Системы второго класса спроектированы для решения задач, для которых существует жесткое ограничение на время их решения. К примеру, задача управления транспортными потоками города.