Лекция: Обзор функций ОС: управление памятью, файлами, процессами, сетями, командными интерпретаторами, сервисы ОС, системные вызовы. Уровни абстракции ОС. Архитектура UNIX и MS-DOS
В лекции рассмотрены: обзор функциональности ОС: управление памятью, файлами, процессами, сетями, командными интерпретаторами, сервисы ОС, системные вызовы; организация ОС по принципу уровней абстракции; особенности архитектуры UNIX и MS-DOS.
Содержание
Введение Управление основной памятью Управление файлами Управление вторичной памятью Система защиты (ptotection) Система поддержки командного интерпретатора Сервисы (службы) ОС Дополнительные функции ОС Системные вызовы (system calls) являются интерфейсом между выполняемой программой и операционной системой Исполнение программ в MS DOS Исполнение нескольких программ в UNIX Коммуникационные модели Системные программы – разновидность сервисов операционной системы Структура системы MS DOS Структура системы UNIX Уровни абстракции Ключевые термины Краткие итоги Набор для практики Вопросы Упражнения Темы для курсовых работ, рефератов, эссе
Введение
В данной лекции мы продолжаем обзор основной функциональности операционной системы. Рассмотрены также архитектура MS-DOS и UNIX и подход к разработке операционных систем на основе уровней абстракции.
Управление основной памятью
Следует иметь в виду важную особенность основной памяти. В компьютерных архитектурах имеется два различных способа нумерации байтов в слове. По… Пример little endian – архитектуры – x86. Пример big endian – архитектуры –… ОС отвечает за следующие действия, связанные с управлением памятью:
Отслеживание того, какие части памяти в…
Управление файлами
Другой термин, использованный для обозначения файлов фирмой IBM в ее операционной системе – IBM 360/370, - набор данных (data set).
ОС отвечает за следующие действия, связанные с управлением файлами.
Создание и удаление файлов. Отображение файлов на внешнюю память.ОС выделяет внешнюю память при создании нового файла.…
Управление вторичной памятью
В большинстве компьютерных систем в качестве главной вторичной памяти для хранения программ и данных используются диски.
ОС отвечает за выполнение следующих действий, связанных с управлением… При управлении вторичной памятью возникают проблемы, аналогичные проблемам распределения основной памяти. Всякая…
Система поддержки командного интерпретатора
Программа, которая читает и интерпретирует операторы управления, называется командным интерпретатором. В Windows это интерпретатор command.com,…
Сервисы (службы) ОС
Исполнение программ– загрузка программы в память и ее выполнение; например, в Windows при запуске программы ОС находит в файле ее двоичного кода… Поддержка ввода-вывода– обеспечение интерфейса для работы программ с… Работа с файловой системой– предоставление программам интерфейса для создания, именования, удаления файлов. Об этом…
Дополнительные функции ОС
Распределение ресурсовмежду пользователями, программами и процессами, работающими одновременно.
Ведение статистикииспользования ресурсов, с целью выставления пользователям… Защита– обеспечение того, чтобы доступ к любым ресурсам был контролируемым.
Системные вызовы (system calls) являются интерфейсом между выполняемой программой и операционной системой
Некоторые языки (C, C++, Java и др.) позволяют выполнять системные вызовы непосредственно, не "опускаясь" до ассемблерного уровня, с… При системном вызове ОС из программы пользователя возникает проблема передачи… На рис. 6.1 изображен способ передачи параметров при системном вызове через таблицу, адрес которой передается в…
Исполнение программ в MS DOS
Рис. 6.2. Выполнение программ в MS DOS.
Автор со своей командой в конце 1980-х – начале 1990-х гг. выполнял большие программные разработки для MS DOS в…
Исполнение нескольких программ в UNIX
Рис. 6.3. Выполнение нескольких пользовательских программ в системе UNIX.
Коммуникационные модели
Рис. 6.4. Коммуникация процессов с помощью передачи сообщений и с помощью… При первом способе, процесс A для передачи сообщения M процессу B выполняет системный вызов - например, send (B, M),-…
Системные программы – разновидность сервисов операционной системы
Системные программы обеспечивают удобное окружение для разработки и исполнения программ. Они подразделяются на программы:
Управления файлами; например, файл-менеджеры типа Norton Commander и Far в MS DOS и Windows Commander – в Windows;
Получения информации о состоянии; например, Task Manager – программа в системе Windows для управления процессами и получения информации об их состоянии, загрузке процессора и используемой памяти. Вызывается комбинацией клавиш Ctrl – Alt – Del.
Создания и изменения файлов; например, текстовые редакторы notepadи wordpadи программа paintдля создания и редактирования рисунков, поставляемые с ОС Windows.
Поддержки языков программирования; например, компиляторы с языков Си (cc) и Java (javac), поставляемые с большинством операционных систем;
Загрузки и исполнения программ; например, ld – загрузчик и редактор связей UNIX;
Коммуникации; например, Windows Messenger –программа обмена мгновенными сообщениями, часть ОС Windows.
Использование ОС большинством пользователей основано на использовании системных программ, а не системных вызовов. Причина этого в том, что уровень интерфейса системных программ несколько выше, чем уровень системных вызовов (например, не требует передачи параметров через регистры процессора). Системные программы ближе к сути решаемых задач и поэтому понятнее пользователям, чем системные вызовы.
Структура системы MS DOS
Рис. 6.5. Уровни абстракции модулей MS DOS.
В схеме можно выделить четыре уровня абстракции. Наиболее высокий – уровень пользовательской программы. Более низкий –…
Структура системы UNIX
Система UNIX состоит из двух частей: системные программыи ядро.
Ядро содержит все модули, уровень абстракции которых ниже системных вызовов,… UNIX обеспечивает поддержку файловой системы, диспетчеризацию процессора, управление памятью и другие основные функции…
Уровни абстракции
"Перескакивание" через уровень (т.е., например, использование при реализации модуля уровня N вызовов модулей уровня N – 2) не… Подобный подход позволяет проектировать сложную программную систему шаг за… Заметим, что, по сути дела, уровни абстракции – движущая сила и принцип развития всего программного обеспечения в…
Ключевые термины
Little endian– архитектура памяти компьютера, при которой нумерация байтов в каждом слове памяти начинается справа, т.е. начиная с младших битов.
… ROM BIOS (Read-Only Memory of the Basic Input-Output System)– постоянная… Авторизация- предоставление операционной системой пользователю или программе какого-либо определенного набора…
Краткие итоги
Файл (набор данных) – логически взаимосвязанная совокупность информации во внешней памяти. Функции ОС по управлению файлами – создание и удаление,… Вторичная память (например, на диске) используется как расширение основной… ОС поддерживает работу в распределенной системе (сети) – сетевые протоколы, взаимодействие с общими сетевыми…
Набор для практики
Вопросы
Упражнения
Темы для курсовых работ, рефератов, эссе