Лекции по Основам ВТ
Другие рефераты
ОС. Функции ОС.
Информационно вычислительная система (ИВС)-это совокупность
технических и програмных средств которые предназначены для решения задач
связаной с автоматизацией обработки информации. Взаимодействие таких
систем с внешним миром осуществляется с помощью датчиков обеспечивающие
связь с пользователями или приборами с целью обработки данных и
управления. ОС реального времени UNIX поддерживает работу
интеллектуальной оболочки.
Основная ф-я информационно вычислительной системы представление услуг
для решения традиционных задач: 1Управление инфой (хранение,введение,
поиск, организация связей и т.д.)2разработка и отладка программ 3
эксплуатация программ. Можно считать что савокупность таких услуг
представляет для пользователя некоторую абстракцию или виртуальную
машину в противоположность реальной машине существующей физически.
Описание этих услуг и правил конкретного пользователя в этих условиях
образует интерфейс ОС. С развитием технических средств уровень
абстракции в окружении ОС (входной язык)повышается. Объекты или операции
расмотреные в качестве эл-х для конкретной абстр-й машины реализуется с
помощью более сложных операций реальной физической машины. Кроме того
пользователи одной и той же ИВС должны иметь возможность общатся с
различными абстрактными машинами.
Концептуально сист. удобно расм-ть с помощью 2-х ф-й : 1 Ф-ии общие
для широкого круга применения, реализуемые системными программами, 2 Ф-
ии необ-е для решения конкретных задач (утилиты) реализуемые конкретными
программами. При этом в прикладных программах исп-ся возм-ти обращения к
системным программам.
Рассмотрим иерархическую структуру системы
прикладные программы, сист-е прогр-ы, физическая машина Здесь каждый
“слой “ использует ресурсы слоя расположенного под ним, и формирует
интерфейс для предоставления . своих ресурсов верхнему слою (автомат
настройки). Интерфейс самого верхнего слоя является интерфейсом всей
системы. Эта схема описывает декомпозицию системы очень приближенно.
Границы между слоями могут быть подвижными динамическими(например,
программа разл-я как прикладная может быть включена как системная если
она постоянно используется ) . Некоторые ф-ии представленые в виде сист-
й программы могут быть реализованы микропроцессором если это необходимо
и оправдано экономией и удобством. Савокупность сист-х программ обычно
имеют 2 уровня. Ср-ва и услуги (компиляторы, загрузщики, редакторы,
служеб-е програм-ы , компиляторы, системное ПО ), компоненты системного
ПО или сама ОС.Жесткой границы здесь нет.
Основные ф-ии ОС можно класифицировать по 2-м признакам : 1)Ф-ии
реализуемые виртуальными машинами: а)управление инфой (структурирование
, обеспечение сохранности, использование имен (виртуальная
память),передача данных (ввод/вывод)), б) выполнение(последовательное
или паралельное выполнение программ, компоновка прог и т.д.) , в)
дополнительные услуги (помощь при отладке, обработка и прерывания
аварийных ситуаций, изменение таймера ) .2) Ф-ии контроля и
распределения ресурсов : управление физическими ресурсами (выделение
оперативной памяти, внешней памяти, устройств ввода/вывода),
распределение и обмен инфой между пользователями , защита от
несанкционированого доступа, дополнительные услуги (выдача счетов за
использованые ресурсы, сбор статистики, тестирование )
Развитие ОС. 1-е ОС имели пошаговое выполнение программ с
непосредственным изменением ячеек памяти(асемблеры, компиляторы,
отладчики и программы ввода вывода) эти программы созданы с целью
выполнения всей последовательности работ ( организация данных и
выполнение прикладных программ, подготовленных заранее и учитывающих
переход от одной задачи к непосредственно другой .Основная ф-я ОС этого
поколения – управление ресурсами(памятью, процессором, вводом/выводом ).
Автоматизация управления позволяло наделить ОС ф-ми защиты от порчи и
ошибок. Ограничение времени доступа к процессору чтобы устранить
блокирование всей работы(зацикливание в одной проге ), надзор за
вводом/выводом, чтобы избежать цикл. обращ переферийных
устройств.,защита зоны памяти от ошибок пользовательских программ.
МУЛЬТИПРОГРАМИРОВАНИЕ И РАЗДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ 1)Введение автономных
специализированных процессоров для передачи инфы(каналов или устройств
обмена ) позволяющие освободить центральный процессор от полного обесп-
я ввода/вывода 2) мультипрогр-е связанное с разделением памяти сразу для
нескольких работ(Повысило производительность процессора за счет
нескольких систем ввода/вывода) 3) Работа в режиме реального времени
восстановила возможность интерактивного общения с машиной , предоставив
возможность пользоваться общими услугами.
Рассмотрим влияние этих 3-х компонентов на ОС а) буферный
ввод/вывод(канал или устройство обмена представляет собой процессор
выполняющий автономно(паралельно с обработкой инфы)операции ввода/вывода
) .Ц.П. и каналы имеют доступ к общей информации в памяти. Поэтому
одним из важных значений ЦП –скорость обработки, а каналов-скорость
передачи.
Мульти програмирование Для обеспечения ввода/вывода память разделена
на зону для буфера ввода/вывода и на рабочую зону, при этом задания
обрабатываются последовательно,а ввод/вывод и выполнение задания
происходит паралельно.
Отмечают 2-а случая: а)Если во время выполнения задания необходимо
прочесть нужные данные, то во время чтения ЦП находится в пассивном
состоянии, б) выполнение короткого задания поставленого во время
выполнения длинного задания отключается до выполнения последнего. Из
этих замечаний вытекают режимы работы ОС:а)Задание ожидает выполнение
(может использовать ЦП который освобожден другим заданием), б)выделеное
ЦП задание может быть прервано если превышаются ограничения по времени.
Достоинства и недостатки Мульти програмирования: а) сложность систем с
МП явл. более сложной т.к обеспечивает разделение памяти и взаимную
защиту программ друг от друга б) технические характеристики-МП требует
специальные устройства для перемещения програм и защиты памяти в)
использование ресурсов : более равномерно загружаются ресурсы
(ЦП,память,устройства ввода/вывода). Удобства для пользователя:
Уменьшается время обработки коротких заданий в общей последовательности
работ. Время реакции ОС минимальна за счет оптимального распределения
лишних ресурсов.
Система с распределением времени Основная ф-я предоставить каждому
пользователю эквивалент индивидуальной машины и одновременно сохранять
возможность пользоваться общими услугами. Система должна гарантировать
доступное время ответа, за счет представления процессору программы на
короткие промежутки времени(кванты).
МЕХАНИЗМЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОГРАММ Процедуры, активность и контекст. Посл-
я программа состоит из савокупности процедур обращающихся друг к другу.
С каждой из этих процедур связана отдельная- сегмент процедура. Сегмент
данных может относится как к одной процедуре так ик нескольким. Активным
состоянием называется процесс непрерывного выполнения одной процедуры .
Таким образом выполнение послед. проги состоит из ряда активных
состояний.
Контекстом активности-наз та часть инфы которая доступна ЦП во время
данного активного состояния. Этот контекст таким образом контекст ЦП
(програмные и внутренние регистры) и контекст памяти. Сегмент процедуры
и сегменты данных. Переход от одной активности к другой реализуются с
помощью спец инструкций-вызова из процедуры и возв-т из пр-ры который
производит замену контекста.
Вызов и возврат процедурыПроцедура R (вызыв-я) вызывает процедуру У с
помощью последовательности действий вызов. Которая включает следующие
этапы: а) Подготовка параметров передаваемых из R в У, б)сохранение
части контекста R до возврата из У, в)замена контекста R на контекст У.
Функционирование сопрограмм В случае управления сопрограммами
вызывающая и вызываемая процедура играют симметричные роли
(последовательность возврата идентична последовательности вызова).
Активное состояние возникшее при вызове R получает в качестве исходного
тот контекст который сохранился со времени последнего вызова процедуры
R. Последовательность замены вкл следующие этапы а) подготовка парам-в
из R вУ , б)сохранение части контекста R котор-я должна быть
использована при последующих возобновлениях, в) вост-е контекста
хранимого со временем последнего обращения к У.
Механизм посл-го выполнения содержащий процедуры или сопрограммы как
последовательность активных состояний, соотв-х этим процедурам или
сопрограммам и обеспечивающих : а) сохранение и востановление контекстов
при вызове и возврате , б)передача параметров между вызываемой и
вызвовшей программой , в) управление рабочими зонами памяти.
Процедуры ОС
.В качестве исполнительной структуры данных применяется стек
выполнения . Возможны различные варианты стеков. Отлича-ся деталями
спецификации контекста и его динамическими измененими при вызове и
возврате процедуры. Схема выполнения может быть запрограмирована
непосредственно на языке асемблера или представлена выполняемой
структурой на обычном языке програмирования. Рассмотренная модель
опирается на 2 гипотезы : а) параметры процедуры передаются по значению
при возврате из процедур передается последний результат. Б) процедуры
могут вызыватся рекурсивно. В вершине стека выполнения , при каждом
вызове процедуры создается специальня структура данных, образующая
область среды . Стек управляется с помощью 2-х у
| |  скачать работу |
Другие рефераты
| 
